JPH02137614A - 金属多層管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は眉間に金属接合層を有する金属多層管の製造方
法に関する。

［従来の技術］ 鋼管はその形状から種々の用途、例えば物体の搬送、熱
交換、あるいは構造体などとして用いられているが、そ
のため鋼管に要求される特性も様々であり、時代の推移
と共に多様化、高級化している。

例えば油井用鋼管の場合は、深井戸化にともない腐食環
境も厳しくなり、強度とともに高耐食性が要求されるよ
うになっている。しかし、この両特性を満足させるため
には非常に高価な材料を使用せざるを得なくなり、その
ため鋼管の製造コストは非常に高いものとなる。このコ
スト上昇を抑制するため、異なった材質を組合せた多層
管の製造方法が種々提案されており、その製造方法は大
別すると、複数の金属管を縮管あるいは拡管することに
より、互いに機械的に結合一体化する方法と、複数の金
属管を爆発接合などによって互いに金属接合させる方法
である。

機械的に結合一体化する方法としては、例えば本発明者
が特開昭５９−２１８２１５号公報に開示したように、
複数の金属管の眉間に線条体を挿入し、冷牽法などによ
って複数の金属管を緊堅密着させて金属多層管を製造す
る方法などがあり、金属接合する方法としては、例えば
特開昭５３−７８９６６号公報に開示されているように
母材と合材の接合面に媒剤を施した後爆発拡管によフて
両者を密接させ、この端面な肉盛り溶接で固定し熱間圧
延によってクラツド鋼管を製造する方法などがある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の機械的に結合一体化する方法によって得られる金
属多層管は、金属多層管製造の際の個々の金属管の弾性
変形量の差によって、結合一体化の力が得られている訳
であるから、金属多層管の使用環境が高温下であれば、
次第に応力解放されて結合一体化の力が弱まり、遂には
多層管として機能しなくなるという問題がある。この現
象は金属多層管を焼入れして用いる場合には特に顕著に
現れ、前述の眉間に線条体を挿入した金属多層管の場合
でも多層管としての機能を失う場合がある。

一方、眉間に金属接合を有する金属多層管の場合は、機
能面では機械的に結合一体化している金属多層管よりも
優れているが、製造コストの高いことが最大の難点であ
り、これが金属接合多層管の実用化の妨げとなっている
のが現状である。

本発明は眉間に金属接合を有する金属多層管の安価な製
造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の問題点を有利に解決するものであり、異
なる複数の金属管を同心円状に組合せ、これを縮管ある
いは拡管することにより、金属多層管を製造する方法に
おいて、多層管の構成素材である金属管の互いに接する
面を、予め研削、研磨などにより活性化したのち、同心
円状に組合せ、これを縮管あるいは拡管などの手段によ
って一体化し、眉間に金属接合を有する金属多層管を製
造する方法である。

以下本発明を実施例に基づき図面によって詳細に説明す
る。

第１図は拡管法によって多層管を製造する方法を説明す
る図である。

内面を鋼製ブラシなどで研磨された金属管１に、外面を
研磨砥石などで研磨された金属管２を挿入し、この金属
管２にポンプ３によって内圧Ｐを作用させて拡管し、金
属管１と金属管２を密着接触させる。次いで超音波振動
伝達装置４によって金属管２に管軸方向の超音波振動を
付与する。金属管２に伝達される超音波振動の振幅は金
属管２との接触部で最大になるように設定されている。

この時金属管１は拡管されないように金型５によって拘
束されていることが望ましい。金属管１の内径と拡管前
の金属管２の外径の差は金属管２の特性にもよるが、金
属管２の外径の０．２〜５％の範囲が望ましい。これは
拡管率が大きすぎると金属管２の破壊を招く恐れがある
ことと、小さすぎると挿入時の作業性が損なわれること
による。

内圧Ｐの決定方法は下記（１）式のσの値を金属管２の
引張試験値の０．２％耐力からＴ、Ｓの範囲に設定して
計算すれば良い。当然この時金型５の厚みは金属管１が
降伏しない厚みであることが望ましい。

Ｐ　＝　２０ＱｔＯ／　（ｔｌ−ｔ）　　・・・・・・
（１）なお、拡管の方法としては種々の手段があり、例
えば、ローラーエキスパンダーのように機械的に拡管す
るもの、間接液圧拡管のように弾性体を介して液圧を作
用させ拡管するものなどがあり、いずれの手段であって
も構わない。

第２図は縮管法によって多層管を製造する方法を説明す
る図である。

予め潤滑処理を施された後、内面を鋼製ブラシなどで研
磨された金属管１１に、これも潤滑処理を施された後外
面を研磨砥石などで研磨された金属管１２を挿入し、次
いで片端な縮管加工し、図には示さない引抜機によって
ダイス６および超音波振動伝達装置１４により超音波振
動を付与されているプラグ７を介して縮管することによ
り、金属管１１と金属管１２を緊堅密着させ眉間に金属
接合層を有する金属多層管を製造する。

第３図は拡管法の別の手段として電磁力を用いる方法を
説明する図である。

内面を研磨された金属管２１の内側に外面を研磨された
金属管２２を挿入し、金属管２２の内側に金属管２２と
電気的に開通状態である導電体８を同軸状に配設し、金
属管２１と金属管２ｚの間にアルゴンなどの不活性ガス
を流しつつ、図には示さない電源装置より導電体８に大
電流を供給し金属管２２にこの大電流を潰すことにより
、金属管２２を拡管し金属管２１と緊堅密着させ眉間に
金属接合層を有する金属多層管を製造する。

なお、この場合導電体８の代わりにソレノイドコイルを
配置し、ソレノイドコイルに大電流を流して金属管２２
を拡管しても良い。

また、この方法は導電体８を金属管２１の外面側に配設
することにより、金属管２１を縮管させて眉間に金属接
合層を有する金属多層管を製造することも可能である。

第４図に示す金属管３２は第３図における金属管２２の
別の形状を示す図である。

金属管３２は一端が他端より細いテーパー管であり、導
電体３８は金属管３２と同軸状に配設され金属管３２の
大径側と接続されている。

金属管３２のテーパーは１／１０００からＳ／１００Ｇ
の範囲が適当である。

［実　施　例］ 実施例−１ 外管　ＪＩＳ　Ｇ３４６１５ＴＢ５２　　５０．８φＸ
３．６ｔ（鋼製ブラシにて内面研磨） 内管　ＪＩＳ　Ｇ３４５９５ＬＩＳ３０４ＴＢ　　４２
．７φＸ　１．３ｔ（研磨砥石にて外面研磨） の組合せで超音波振動を付与しつつ液圧拡管法で二重管
を製造した。

拡管圧力　　　　１００１００Ｏ／ｃｍ２超音波振動装
置 振動子　Ｎｉ−Ｚｒ振動子　１６個 出力　　１ｋｗ／個　（ａ合圧力１１ｋｗ）二重管　　
　　　　　　　　５０，８φＸ４．８を二重管の眉間を
顕微鏡観察したところ層間に空隙のない部分が約５０％
認められ、眉間に金属接合層の生成していることが確認
された。

実施例−２ 本発明法 外管　ＪＩＳ　Ｇ３４６１５ＴＢ６２　　６０．３φｘ
　４．Ｏｔ（鋼製ブラシにて内面研磨） 内管　ＪＩＳ　Ｇ３４５９５ＵＳ３０４ＴＢ　　５０．
８φＸ　１．ｆｉｔ（研磨砥石にて外面研磨） の組合せでプラグに超音波振動を付与しつつ冷牽法で縮
管して二重管を製造した。

超音波振動装置 振動子　旧−Ｚｒ振動子　１６個 出力　　１ｋｗ／個（総合出力１１ｋｗ）二重管　　　
　　　　　　　５０．８φＸ　４．７を二重管の眉間を
顕微鏡観察したところ層間に空隙のない部分が約７０％
認められ、眉間に金属接合層の生成していることが確認
された。

従来法 外管　ＪＩＳ　Ｇ３４６１５ＴＢ５２　　６０．３φＸ
　４．Ｏｔ（鋼製ブラシにて内面研磨） 内管　ＪＩＳ　Ｇ３４５９５ＵＳ３０４ＴＢ　　５０．
８φＸ　１．８ｔ（研磨砥石にて外面研磨） の組合せで冷牽法で縮管して二重管を製造した。

二重管　　　　　　　　　　５０．８φＸ　４．７を二
重管の眉間を顕微鏡観察したところ層間に空隙のない部
分が約３０％であり、眉間に金属接合層の生成が不十分
であることが確認された。

実施例−３ 外管　ＪＩＳ　Ｇ３４６１５ＴＢ５２　　５０．８φＸ
　３．６ｔ（鋼製ブラシにて内面研磨） 内管　ＪＩＳ　Ｇ３４５９５ＵＳ３０４ＴＢ　　４２．
７φＸ　１．３ｔ（研磨砥石にて外面研磨） の組合せで電磁力で拡管することにより二重管を製造し
た。

電磁拡管装置　電源容量　　５ＭＪ コンデンサーパンク方式 ％式％ 二重管の層間を顕微鏡観察したところ層間に空隙のない
部分が約８０％認められ、眉間に金属接合層の生成して
いることが確認された。

実施例−４ 外管　ＪＩＳ　Ｇ３４６１５ＴＢ５２　　５０．８φＸ
　３．６ｔ（ｔ１４製ブラシにて内面研磨） 内管　ＪＩＳ　Ｇ３４５９５ＩＩＳ３０４ＴＢ　　４２
．７φＸ　１．３ｔ（テーパー：　２／１０００） （研磨砥石にて外面研磨） の組合せで電磁力で拡管することにより二重管を製造し
た。

電磁拡管装置　電源容量　　５ＭＪ コンデンサーバンク方式 ％式％ 二重管の眉間を顕微鏡観察したところ層間に空隙のない
部分が約９５％認められ、眉間に金属接合層の生成して
いることが確認された。

実施例−５ 外管　ＪＩＳ　Ｇ３４６１５ＴＢ５２　　５０．８φ×
３６を内管　ＪＩＳ　Ｇ３４５９　Ｓｌ］５３０４ＴＢ
　　４２．７φＸ　１．３ｔ（テーパー：　２／１００
０） の組合せで電磁力で拡管することにより二重管を製造し
た。

電磁拡管装置　電源容量　　５ＭＪ コンデンサーパンク方式 ％式％ 二重管の眉間を顕微鏡観察したところ層間に空隙のない
部分が約８０％認められ、眉間に金属接合層の生成して
いることが確認され、テーパー管を拡管する場合には必
ずしも接触面の研磨は必要でないことが確認された。

実施例−６ 外管　ＪＩＳ　）１３４６１　ＴＴＰ３５Ｄ　　　５０
．８φＸ　Ｏ，５ｔ（ｔｌＩ製ブラシにて内面研磨） 中管　ＪＩＳ　Ｇ３４６１５ＴＢ５２　　４８．６φＸ
　３．１ｔ（ｔＩ４製ブラシにて内外面研磨） 内管　ＪＩＳ　Ｇ３４５９５ＵＳ３０４ＴＢ　　４２．
７φＸ　１．３ｔ（研磨砥石にて外面研磨） の組合せで三重管を製造した。

まず外管と中管を組合せて超音波振動を付与しつつ液圧
拡管法で二重管を製造した。

拡管圧力　　　　１００１００Ｏ／ｃｍ２超音波振動装
置 振動子　Ｎｉ−Ｚｒ振動子　１６個 出力　　１　ｋｗ／個　（総合出力１１ｋｗ）次いで、
この二重管と内管とを組合せて電磁拡管によって三重管
を製造した。

電磁拡管装置 電源容量　　　　　５ＭＪ コンデンサーバンク方式 ％式％ 三重管の眉間を顕微鏡観察したところ層間に金属接合層
の生成していることが確認された。

［発明の作用］ 単に同軸状に組合せた二つの金属管の相対する面を予め
研磨、研削などによって活性化し、外側の金属管を縮径
するか、あるいは内側の金属管を拡管するかして、活性
化された相対する金属面間を圧着するだけでは金属接合
層の生成は不十分である。本発明においては超音波振動
を付与すること、あるいは電磁力による衝撃力によって
相対する金属面間の活性化を助長し比較的容易に金属接
合層が得られるものである。

したがって、これらの作用は不活性ガス雰囲気中や真空
中ではより一層強化されることはもちろんである。また
、その後の再結晶温度以上の熱処理により金属接合層が
成長することは当然である。

［発明の効果］ 本発明によれば機械的に結合一体上している金属多層管
よりも機能面で優れている眉間に金属接合を有する金属
多層管を従来の爆接などの方法で製造するよりも容易に
且つ安価に製造できる顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例である拡管法によって金属接
合を有する金属多層管を製造する方法を説明する図、第
２図は縮管法によって金属接合を有する金属多層管を製
造する方法を説明する図、第３図は拡管法によって金属
接合な有する金属多層管を製造する方法を説明する図、
第４図は第３図中の内層管の別の形状を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数の金属管を同心円状に組合せ、これを縮管ある
   いは拡管することにより、金属多層管を製造する方法に
   おいて、多層管の構成素材である金属管の互いに接する
   面を、予め研削、研磨などにより活性化したのち、同心
   円状に組合せ、金属管の管軸方向に超音波振動を付加し
   つつ縮管あるいは拡管を行うことを特徴とする金属多層
   管の製造方法。 ２　複数の金属管を同心円状に組合せ、これをダイスお
   よびプラグを介して伸管することにより、縮管、減肉し
   て金属多層管を製造する方法において、多層管の構成素
   材である金属管の互いに接する面を、予め研削、研磨な
   どにより活性化したのち、同心円状に組合せ、ダイスお
   よびプラグの双方あるいは一方に超音波振動を付与しつ
   つ、該金属管を伸管することを特徴とする金属多層管の
   製造方法。 ３　複数の金属管を同心円状に組合せ、これを縮管ある
   いは拡管することにより、金属多層管を製造する方法に
   おいて、多層管の構成素材である金属管の互いに接する
   面を、予め研削、研磨などにより活性化したのち、同心 円状に組合せ、電磁力によって内層管を拡 管することを特徴とする金属多層管の製造 方法。 ４　拡管される内層管がテーパーのついた形状であるこ
   とを特徴とする請求項３記載の金属多層管の製造方法。