JPH0246916A - 積層金属管の製造方法 - 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、腐食環境下において使用される積層金属管の
製造方法に関する。

〔従来技術〕

例えば、内側が腐食環境に晒されるサワーガスの輸送管
、外側が腐食環境に晒される海底に敷設されるラインパ
イプ等、近年高強度を有すると共に、耐食性に優れた管
の需要が増加する傾向にある。耐食性に優れた管として
、例えばステンレス鋼管等の高合金鋼製の管があるが、
クロム、ニッケル等を多量に含有するため高価であり、
長距離に亘るラインパイプにこれを用いる場合、経済性
に問題がある。そこで、高強度であると共に廉価な低合
金鋼製の管の内側又は外側に、高合金鋼製の管を積層し
てなる積層金属管が実用化されている。

このような積層金属管の製造方法として従来種々の提案
がなされており、例えば特開昭５５−１１７５１５号公
報、特開昭５５−１１７５１６号公報、及び特開昭５７
−８５６８４号公報に開示されている方法は、いずれも
加熱されて膨脂している外管に冷却されて収縮している
内管を挿通せしめた後、内管を拡管せしめて両者を圧着
させ、次いで内、外管の加熱。

冷却を停止し、外管を収縮させると共に内管を膨張させ
て両者を接合する方法であり、特開昭５５−１１７５１
５号及び５５−１１７５１６号においては内管に封入し
た冷却水の圧力を高めて拡管力を得ており、特開昭５７
−８５６８４号においては内管の内部に爆発を生ぜしめ
て拡管力を得ている。

また、特開昭５７−１１７１７号公報及び特開昭５７−
１１７１．８号公報に開示されている方法は、外周面に
金属箔を巻回せしめた内管を外管に内挿した後、これを
冷間抽伸して両者を密着させ、次いで所定温度に加熱し
て内管と外管とを接合し、更にプレス方式により製管加
工する方法であり、特開昭６２７２４２３号公報記載の
方法は外周面に金属箔を巻回せしめた内筒を外筒に内挿
した後、熱間圧延又は熱間押出成形する方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが前者の方法は前述の手順により内管と外管との
間に所定の締め代を与えて両者を機械的に緊着させる方
法であり、両者間に冶金的な接合状態が得られないため
周囲温度の変化等の外的要因によって両者の接合が弛緩
する虞がある上、内管に冷却水を封入する工程に多大の
時間を要し製管能率が低いという難点があった。

一方後者の方法においては冷間抽伸後の加熱により、内
管と外管とは両者間に介在する金属箔を介して冶金的に
接合されるが、金属箔の巻付は作業を自動化することが
困難であり、これに多大の工数を要する上、他にも多く
の工程を要するため製管能率が低いという難点があった
。

また、両方法共に長寸の積層金属管を製造することが困
難であるという難点がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、良好
な冶金的接合がなされた積層管を高能率にて連続的に製
造可能な積層管の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〕

本発明に係る積層金属管の製造方法は、内管となる金属
の帯板と外管となる金属の帯板とを、夫々の一面を互い
に対向させて同方向に送給し、両者の対向面の一方又は
双方にアモルファス金属の層を形成した後、両者の対向
面を重ね合わせて積層体とし、この積層体を前者を内側
とする円筒状に成形し、両者の端面を溶融溶接して管体
となし、次いで該管体を前記アモルファス金属の融点以
上の温度であって、前記両金属の融点の温度以下に加熱
する。

〔作用〕

本発明においては、異種金属の２枚の帯板が、両者間に
アモルファス金属の層を介在させた状態で積層され、円
筒状に成形された後、端面を溶融溶接されて２重管とな
り、次いで行われる加熱により、内管と外管とが、前記
アモルファス金属の層を介して冶金的に接合される。異
種金属２枚の帯板間に介在させる金属としてアモルファ
ス金属に限定した理由は、アモルファス金属は超急冷で
製造されるために組成的に均質で且つ低融点化が容易に
得られ箔帯、粉末も容易に製造でき、また金属間化合物
等の生成もないことによる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る積層金属管の製造方法（以下本
発明方法という）の実施状態を示す模式図である。

図において、１は内管を形成するための金属製の帯板、
２は外管を形成するための金属製の帯板である。例えば
、内管を形成するための金属はオーステナイト系ステン
レス鋼、オーステナイト・フェライト２相系ステンレス
鋼、インコネル等、製造すべき積層管の用途に応じた耐
食性を有する高合金鋼であり、また外管を形成するため
の金属は製造すべき積層管の使用環境において十分な強
度を有する低合金鋼である。

帯板１と帯板２とは略同幅であり、コイル状に巻回され
た状態で供給され、各別のピンチロール３．４の回転に
より幅方向に整合された状態で、夫々の長手方向に同速
度にて引出され、更に上下一対の積層ロール５間に共に
挾持され、帯板１を上として上下に積層されて積層体６
となり、積層ロール５の回転により長手方向に搬送され
るようになっている。ピンチロール３，４の配設位置と
積層ロール５の配設位置との間には、アモルファス金属
を粉末溶射する溶射ノズル７が帯板２の上面に対向させ
て幅方向に複数個並設してあり、前記各帯板１．２の面
には積層ロール５による帯板１．２の積層に先立って、
夫々の溶射ノズル７から粉末溶射されるアモルファス金
属の層が形成されるようになっている。

前記積層体６はその搬送方向に並設された各複数対のブ
レークダウンロール８０及びサイドロール８１（各１対
のみ図示）からなる成形ロール群８により、上下又は左
右から挾持され、帯板１を内側とする断面Ｕ字形に成形
され、更に積層体６の搬送方向下流側に配設された複数
のフィンパスロール９．９・・・により円筒状に成形さ
れ、幅方向両端部がわずかな間隙を介して対向せしめら
れたオープンパイプとなる。

フィンパスロール９．９・・・間には、積層体６の周囲
を囲繞する態様にて加熱部１０が配設してあり、オープ
ンパイプに成形された積層体６は、該加熱部１０におい
て所定温度にまで加熱されるようになっている。第２図
は加熱部１０における加熱前の積層体６の横断面図、第
３図は同じく加熱後の積層体６の横断面図である。外管
となる帯板１と内管となる帯板２の幅が略等しい場合、
加熱前の積層体６は第２図に示す如き断面形状となり、
帯板１の幅方向両端面１ａ、　Ｉｂ間の対向間隔が、帯
板２の幅方向両端面２ａ、２ｂ間の対向間隔よりも広く
なる。

加熱部１０における加熱は外側となる帯板２を熱膨脂さ
せ、第３図に示す如く前記両端面の対向間隔を等しくし
、後述する溶融溶接の段階において帯板１と帯板２との
幅方向両端面１ａ、Ｉｂ　、２ａ、　２ｂ同士を同時的
に突合わせ得るようにするためであり、これによる加熱
温度は帯板１．２の熱膨脂係数を考慮して決定する。

積層板６の搬送方向に対し、フィンパスロール９の下流
側には溶融溶接機１１が帯板１，２の相対向せしめられ
た幅方向両端面１ａ、１ｂ　、２ａ、２ｂの移動域上に
臨ませて配設され、これら帯板１．２の幅方向両端面１
ａ、ｌｂ　、２ａ、２ｂ及びその近傍を加熱溶融せしめ
るようになっている。またこの溶融溶接機１１の両側、
又はその近傍には左右一対の鼓形をなすロール１２．１
２がオープンパイプ状をなす積層体６の両側に位置して
配設してあり、積層体６をその両側から挾持し、左右か
ら加えられる所定の押圧力により、溶融状態となってい
る端面１ａ。

２ａと端面１ｂ、２ｂとを夫々接合せしめて、第４図に
示す如く帯板１からなる内管１３ａと帯板２からなる外
管１３ｂとにて構成された管体１３となって送出される
。

ロール１２．１２における加圧力は、管体１３の接合部
に過大な盛上がり部を生ぜしめず、また接合不良を生ぜ
しめないよう決定する。

なお帯板１．２の端面１ａ、２ａとｌｂ、２ｂとを溶融
溶接する方法としては従来知られているＧＴＡ　（ガス
タングステンアーク）溶接、ＧＭＡ　（ガスメタルアー
ク）溶接、サブマージアーク溶接等の各種アーク溶接、
或いはレーザ溶接等を適宜選択すればよい。

また溶接材料には溶接金属が耐食性を持つ組成のものを
選定する。

このようにして形成された管体１３は、ロール１２゜１
２の下流側に配設された加熱部１４に送り込まれ、該加
熱部１４内を通過する間に所定の温度にまで加熱され、
加熱部１４から送出された後、更に搬送中に冷却され、
内管１３ａの外面と外管１３ｂの内面とが両者間に介在
するアモルファス金属の層を介して冶金的に接合された
積層管１５となる。加熱部１４における加熱温度は内管
１３ａと外管１３ｂとの間に強固な冶金的接合状態を実
現するため、前記アモルファス金属の融点以上とし、ま
たこの加熱により内管１３ａ又は外管１３ｂにおける強
度及び靭性の劣化を生ぜしめないために、内管１３ａと
なる帯板１の融点及び外管１３ｂとなる帯板２の融点の
いずれをも超えない温度とする。

なお本実施例においては、溶射ノズル７．７・・・から
の粉末溶射によりアモルファス金属の層を形成する構成
としたが、これに限るものではなく、例えばアモルファ
ス金属の箔を被着せしめることにより層形成を行う構成
としてもよい。

また本実施例においては帯板２の上面にアモルファス金
属の層を形成しているが、可能であれば帯板１の下面に
核層を形成してもよく、また両者に形成してもよい。

更に本実施例においては、内管１３ａとなる帯板１に耐
食性に優れた金属を用い、外管１３ｂとなる帯板２に高
強度であると共に廉価な金属を用いているが、これらは
逆である場合においても本発明方法が適用可能であるこ
とは言うまでもない。

最後に本発明方法による積層管の数値例を示す。

〔数値例〕

内管用の帯板１として、Ｃ：０．０２重量’ｔ、　Ｓｉ
：０．４３重量％、　Ｍｎ：０．９８重量％、　Ｎｉ：
１３．０１重量％、　Ｃｒ：１７．３０重量’ｔ、　Ｍ
ｏ：２．２１重量％からなる高合金鋼（ＪＩＳ　Ｓ［Ｊ
Ｓ３１６Ｌ）製の厚さ１ｍｍの帯板を用い、また外管用
の帯板２として、Ｃ：０．１７重量％、　Ｓｉ：０．２
６重量％、　Ｍｎ：１．２７重量％、　Ｐ：０．０１３
重量％、　Ｓ：０．００４重量％からなる低合金鋼製の
厚さ３ｍｍの帯板を用い、帯板２の上面にＣｒ：１８．
７重量％、　Ｓｉ：９．７５重量％、　Ｃ：Ｏ，１重量
％からなるニッケル系のアモルファス金属（融点１１７
０〜１２００’Ｃ）製の粉末を７５μｍの厚さに溶射し
てアモルファス金属の層を形成した。これを第１図に示
す如き態様でオープンパイプ状とし、６１Ｎｉ２２Ｃｒ
　−９Ｍｏ系であって直径１．２１ｍのワイヤを用いた
Ｇ？ＩＡ溶接にて溶融溶接して管体となし、更に加熱部
１４における加熱温度を１２１０℃とし、加熱後に平均
冷却速度１５℃／ｓｅｃにて冷却して、呼び径３８ｍｍ
の積層管を得た。

この積層管１５に対し、密着偏平試験を行った結果、接
合部における割れの発生及び内管１３ａと外管１３ｂと
の界面における剥離の発生は共に観察されず、良好な冶
金的接合状態が得られていることが確認された。

また、ＪＩＳ　　Ｚ−２２０１に規定された１１号試験
片を作成し、該試験片に対して引張り試験を行った結果
、５７ｋｇｆ　７ｍｍ”なる引張強さを有することが確
認され、また破断部は十分に絞られ内管１３ａと外管１
３ｂとの界面に剥離が生じていないことが観察された。

なお、参照のため加熱部１４にてアモルファス金属の融
点よりも低い１１００℃に加熱し、他の条件は同様とし
て積層管１５を製造した結果、接合部における良好な接
合状態が得られないことが確認された。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明方法によれば、異なる種類の
金属製の帯板の間にアモルファス金属の層を介在させ、
このアモルファス金属の層を介して冶金的に接合された
積層金属管とするから、高能率にて連続的に積層金属管
を製造することが可能であり、長寸の積層金属管を容易
に得ることができる等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図、第２図及
び第３図は成形工程の中途における積層体の横断面図、
第４図は溶融溶接後における管体の横断面図である。 １．２・・・帯板　　６・・・積層体　　７・・・溶射
ノズル　　１０・・・加熱部　　１１・・・溶融溶接機
　　１３・・・管体　１３ａ・・・内管　１３ｂ・・・
外管　　１４・・・加熱部１５・・・積層管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属製の内管にこれと異なる金属製の外管を被着し
   てなる積層金属管の製造方法において、 内管となる、金属の帯板と、外管となる金属の帯板とを
   夫々の一面を互いに対向させて同方向に送給し、両者の
   対向面の一方又は双方にアモルファス金属の層を形成し
   た後、両者の対向面を重ね合わせて積層体とし、この積
   層体を、前者を内側とする円筒状に成形し、両者の端面
   を溶融溶接して管体となし、次いで該管体を前記アモル
   ファス金属の融点以上の温度であって、前記両金属の融
   点以下の温度に加熱することを特徴とする積層金属管の
   製造方法。