JPH022953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属管状体のセラミツクスライニン
グ方法、さらに詳しくいえば、本発明は直管や曲
り管などの金属管状体の内壁にテルミツト反応を
利用してセラミツクス層を簡単に形成させる方法
に関するものである。

従来の技術 従来、各種流体の輸送管や配管あるいは化学反
応用管体などにおける耐食性、耐摩耗性、耐熱性
などを向上させるために、その内側にセラミツク
ス層を設けることが知られている。

このような管内壁にセラミツクス層を設けるラ
イニング手段として、従来種々の方法が実施され
てきた。特に最近では、その好適なライニング手
段として、遠心力とテルミツト反応を利用した、
いわゆる遠心テルミツト法（特公昭57−40219号
公報）が提案されている。

しかしながら、この遠心テルミツト法は遠心力
の作用下におけるライニング技術に主な特徴を有
しているため、大きな遠心効果の付与が困難な小
径管や均一な遠心効果を与えることのできない異
型管のライニング方法としては必ずしも満足しう
る方法とはいえない。

また、これまでの方法によると、往々にして管
の内壁とテルミツト反応により生じる融成物表面
との間の均一な接触が行われず、過度の接触部分
が局部的に加熱されて溶解し、開孔し融成物が流
出するという危険があつた。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、金属管状体の内壁に、テルミ
ツト反応を利用してセラミツクスライニングを行
う際に、テルミツト反応により生成した融成物液
面と管状体内壁面との接触を均一に保ち、かつ反
応を円滑に進行させることにより、均質のセラミ
ツクス層を形成させることにある。

問題点を解決するための手段 本発明に従えば、金属管状体中空部に、強還元
性元素と金属酸化物の粉末混合物を1.0ｇ／cm³以
上の充てん密度に加圧充てんしたのち、管状体の
上下開口部を開放状態に保ち、充てん物の上部を
加熱して反応を開始させるとともに、反応によつ
て生じる融成物液面が常に管状体の内壁面全周に
わたつて接触するように姿勢を制御しながら、充
てん物の上部から下部へ向つて反応を進行させて
該液面と内壁面との間にセラミツクス層を形成さ
せ、最後に過剰の融成物を自然落下させて除去す
ることによつて、その目的を達成することができ
る。

本発明方法の特徴は、発熱酸化還元反応を利用
して金属とセラミツクスとを生成させ、その際反
応に伴う発熱により溶融した金属とセラミツクス
を重力的比重分離させ、その結果反応系上部に浮
んだセラミツクス融成物を金属中空体内壁全体に
わたつて常時均一に接触せしめ、金属管状体自体
の冷却効果を利用して融成したセラミツクスを凝
固させ、反応の進行とともに融成物液面が内壁面
に沿つて降下する際に連続的にその内壁にセラミ
ツクス層を形成させ、最後に過剰の融成物を溜め
ることなく排出させる点にある。

したがつて、金属管状体が直管又はレジユサー
の場合は、該金属中空体内に強還元性元素と金属
酸化物との粉末混合物を所定の充てん密度で加圧
充てんしたのち、該金属管状体の主要な管壁をほ
ぼ融成物液面に対し垂直に保持し、該粉末混合物
の上端部を加熱して発熱酸化還元反応を起させ、
続いて該反応を上方から下方へ向つて進行させる
ことが必要である。

一方、金属中空体が曲り管の場合は、該金属中
空体内に前記粉末混合物を加圧充てんしたのち、
該金属管状体の内壁面がほぼ垂直になるように保
持し、次いで該粉末混合物の上端部を加熱して発
熱酸化還元反応を起させると同時に、該金属管状
体を、反応によつて生じた融成物液面が常に水平
に保持するように、曲率半径に沿つてゆつくりと
回転させながら、該反応を下方へ向つて進行させ
ることが必要である。

そして、いずれの場合においても、テルミツト
反応により生成する融成物特に金属融成物が、管
状体内にとどまり、均一なセラミツクス層の形成
を妨げることがないように、反応進行中は管状体
の上下開口部を実質的に開放状態に保つことが必
要である。ここで実質的に開放状態に保つという
のは、ライニング完了後に主として金属から成る
過剰の融成物が自然落下して排出されるように、
開口部、特に下部開口部が閉塞されていない状態
を意味し、内部充てん物がこぼれ落ちないように
アルミニウム箔などで仮に封止する程度のことは
差し支えない。

このようにして、反応が金属管状体内を下降し
ていく途中で生成したセラミツクスは、ライニン
グのために消費される一方、生成した金属は増加
していく。したがつて、本発明方法は長さ１ｍ以
下の金属管状体に対するライニングに適してい
る。また、反応が該金属管状体の下部に達する
と、ライニングに用いられなかつた余分なセラミ
ツクと金属は該金属管状体の下部開口部から自然
落下により排出される。

本発明方法において用いる発熱反応成分である
強還元性元素及び金属酸化物については、いわゆ
るテルミツト反応に使用される組合せ物質であれ
ば特に制限はなく、それらは得られるライニング
管の用途や使用方法に応じて適宜選択することが
できる。

強還元性元素としては、周期律表第、第又
は第族に属する元素、例えばアルミニウム、マ
グネシウム、ジルコニウム、チタン又はケイ素な
どを好ましく挙げることができる。これらの強還
元性元素はそれぞれ単独で用いてもよいし、２種
以上混合して用いてもよい。

また、金属酸化物としては、周期律表第４、第
５又は第６周期に属する金属の中から選ばれた金
属の酸化物が好適であり、例えば鉄、クロム、ニ
ツケル、モリブデン、タングステン、スズ、鉛な
どの金属の酸化物を挙げることができる。これら
の金属酸化物はそれぞれ単独で用いてもよいし、
２種以上混合して用いてもよい。

本発明方法においては、前記した条件のもとで
金属管状体内壁にセラミツクスライニングを円滑
に施すために、粉末混合物を該金属管状体内に、
1.0ｇ／cm³以上、好ましくは1.0〜1.4ｇ／cm³の範囲
で加圧充てんすることが必要である。

本発明方法における粉末混合物の反応について
は、例えば着火などの手段によつて、該粉末混合
物の一部を高温に加熱することにより、速やかに
全体的な反応を誘発することができる。この反応
は、通常約1000℃の温度を局部的にもたらすこと
により開始し、継続的に進行する。

発明の効果 本発明方法に従えば、直管、レジユーサー又は
曲り管などの金属管状体に対して、極めて簡単な
操作でセラミツクスライニングを施すことがで
き、得られたライニング管は、ち密なセラミツク
ス層が基体金属に均一な層厚で強固に結合されて
いて、本発明方法は極めて実用性に優れたもので
ある。

実施例 次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明
する。

実施例 １ 内径80mm、管長120mm、肉厚４mmの配管用炭素
鋼鋼管の下部にアルミニウム箔で蓋をした。アル
ミニウム粉末140ｇと、四三酸化鉄460ｇを混合
し、前記鋼管内に均一に加圧充てんし、上部をア
ルミニウム箔で蓋をした。充てん密度は、1.2
ｇ／cm³である。アルミニウム箔を用いる理由は持
ち運びの際、前記混合粉末が外部へ飛散しないた
め、また下部から余分な反応物が排出されるのを
容易にするためである。

混合物粉末を充てんした前記鋼管を、下部から
余分な反応物を容易に排出されるように空中に保
持したのち、上部にニクロム線を配置し、先端を
粉末混合物中に挿入させた。次に、ニクロム線に
電流を通じて、粉末混合物を加熱発火させ、反応
を起こした。反応は0.7cm／Ｓの速度で降下し下
部に達すると、余分な酸化物と金属が流出した。
約20分間ほど、自然冷却を持ち、ライニングを完
了した。

このようにして得られたセラミツクスライニン
グ管の縦断面図及び横断面図をそれぞれ第１図及
び第２図に示す。図中の１は鋼管、２はセラミツ
クス層である。ライニング層の厚みは1.5mmであ
り、基体金属に対して均一な肉厚で強固に結合し
ていた。ここで生成したセラミツクスはα−
Al₂O₃とFeO−Al₂O₃スピネルであつた。

実施例 ２ 一端の内径80mm、他端の内径40mm、管長90mm、
肉厚４mmのレジユーサー管（同心）の小口径端に
アルミニウム箔で蓋をした。アルミニウム粉末80
ｇと四三酸化鉄260ｇを混合し、前記レジユーサ
ー管内に均一に加圧充てんし、上部をアルミニウ
ム箔で蓋をした。

実施例１と同様に、空中に保持したのち、反応
を起させた。レジユーサーの傾斜部分のセラミツ
ク層が若干厚かつたのを除けば均一な肉厚で強固
に結合していた。ここで生成したセラミツクは実
施例１と同様、α−Al₂O₃とFeO−Al₂O₃スピネ
ルであつた。

実施例 ３ 内径80mm、厚み４mm、45゜の曲り管の一端に、
アルミニウム箔で蓋をした。

アルミニウム粉末230ｇと四三酸化鉄740ｇを混
合し、前記曲り管内に均一に加圧充てんし、他端
をアルミニウム箔で蓋をした。該曲り管を第３図
に示すような回転装置に装着し、該曲り管の一端
を水平位置に保つた。上部にニクロム線を配管し
先端を粉末混合物中に挿入させた。次にニクロム
線に電流を通じて粉末混合物を加熱発火させ反応
を起した。反応開始と同時にスイツチを入れ、
0.26r.p.m.の回転速度で、矢印方向に曲り管を回
転させた。反応は、0.7cm／Ｓの速度で降下した
が、曲り管自体が回転するため、管内の反応界面
は、常に元の水平位置に保たれる。このようにし
て得たライニング管は、曲り管内面の全面にわた
つて、均一な肉厚のセラミツク層が形成されてい
た。ここで生成したセラミツクは、実施例１と同
様、α−Al₂O₃とFeO−Al₂O₃スピネルであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により得られたライニング
管の１例を示す縦断面図、第２図はその横断面
図、第３図は本発明方法によつて曲り管にライニ
ングを施すためのライニング及び曲り管の装着の
１例を示す立面図、第４図はその平面図であり、
図中符号１は曲り管、３はニクロム線、４，４は
曲り管保持具、５はモーター及び減速機である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属管状体中空部に、強還元性元素と金属酸
   化物の粉末混合物を1.0ｇ／cm³以上の充てん密度
   に加圧充てんしたのち、管状体の上下開口部を実
   質的に開放状態に保ち、充てん物の上部を加熱し
   て反応を開始させるとともに、反応によつて生じ
   る融成物液面が常に管状体の内壁面全周にわたつ
   て接触するように姿勢を制御しながら、充てん物
   の上部から下部へ向つて反応を進行させて該液面
   と内壁面との間にセラミツクス層を形成させ、最
   後に過剰の融成物を自然落下させて除去すること
   を特徴とする金属管状体のセラミツクスライニン
   グ方法。