JPH029545B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分類・分野〉 開示技術は油井管等の耐蝕二重管等をブロツク
状嵌合管素材から押し出し等で製造する技術分野
に属する。

〈要旨の解説〉 而して、この発明は厚肉短尺の炭素鋼、ステン
レス鋼等の基管素材を機械的に嵌合させ、それら
の嵌合境界面を冶金的に結合させた嵌合管体素材
とし、その後軸方向に押し出し、引き抜き等によ
り延出して所定肉厚のクラツド鋼管の複重管を得
るようにした製造方法に関する発明であり、特
に、上記基管素材の内側にセラミツク等の芯材を
密着嵌合させて嵌合管素材とした後、該嵌合管素
材を真空状態にしてその開放端側の全境界面を全
周的にシール溶接等により密封し、次いで全境界
面を真空状態に保つて拡散溶接処理を行い、該全
境界面に冶金的接合を与えて複合管素材とした
後、上記芯材を除去した複合管ブロツクと成し、
次いで該複合管ブロツクに対し延出成形を行うよ
うにした複重クラツド鋼管の製造方法に関する発
明である。

〈従来技術〉 周知の如く、油井管、プラント配管等には稼動
流体に対し耐圧、耐熱性はもとより、耐蝕、耐摩
耗性等が必要条件になつている。

これに対処するに、例えば、ステンレス鋼内
管、炭素鋼外管から成る耐蝕二重管等が用いられ
ているが、該種耐蝕二重管に於ても稼動中の内管
の坐屈破壊や、内外管とのずれ防止等のために内
外管が強固に結合されていることが望まれる。

ところで、内外管の結合については、例えば、
焼ばめ等の機械的嵌合による重層管よりも冶金的
結合によるクラツド管の方が強度上から好ましい
ことが分つている。

而して、これに対処するところのクラツド鋼管
製造技術としては、例えば、第１図に示す様に炭
素鋼外管１に対しステンレス鋼内管２を相対重層
させ、液圧拡管等の適宜手段により緊着嵌合させ
た後、管端にTIG溶接等により境界面を全周的に
シール溶接３して軸方向固定一体化し、次いで、
第２図に示す様に高温加熱を付与してダイス４、
マンドレル５を介して押し出し、或は、引き抜き
による圧延延出を行い、その過程で内外管１，２
の冶金的結合を全境界面に形成させてクラツド鋼
二重管を得るようにしていた。

〈従来技術の問題点〉 さりながら、該種従来技術でのクラツド鋼二重
管製造では圧延工程において、内外管の異種金属
間で冶金的接合をする場合に充分な面圧力に加う
るに高温加熱が必要であり、特に、従来の一材管
の延出温度に対してはるかに高い温度が必要であ
る。

例えば、炭素鋼外管とステンレス鋼内管の冶金
的接合では約1200℃程度の温度が必要で、発熱装
置、機械の保守点検整備、耐熱性維持が不可欠と
なり、装置自身も高価となり、結果的にコスト高
となる不利点があつた。

又、異種金属間の圧延時における高温での延
性、及び、変形抵抗の差によつて、引きつれ、破
損を生ずる難点があつた。

更に、このため、複合管の材料の組み合せにも
大きな限界がある不具合があつた。

そして、その割には接合効率が悪く、製品の歩
留りが悪い不都合さもあつた。

加えて、稼動条件が厳しい場合、水素割れ防止
等の内外腐蝕流体等に対処するために、三重管、
四重管が設計上求められる場合があるが、これら
の複重管圧延が出来ないという欠点もあつた。

〈発明の目的〉 この発明の目的は上述従来技術に基づく複重ク
ラツド鋼管製造の問題点を解決すべき技術的課題
とし、基管素材嵌合一体化の段階で予め所定芯材
を重層嵌合させておき、その後嵌合管素材の各接
合面の冶金的結合が複合管素材に対し行われて複
合管製造の工程の短縮化、設計、及び、処理の合
理化が図れ、更に、接合面の冶金的精度が確実に
保てるようにして各種基幹産業における配管利用
分野に益する優れた複重クラツド鋼管の製造方法
を提供せんとするものである。

〈発明の構成〉 上述目的に沿い、先述特許請求の範囲を要旨と
するこの発明の構成は、前述問題点を解決するた
めに、所定厚さ、及び、長さの複数の異材から成
り、少くとも２つの基管素材の内部にの柱状芯材
を相対重層させ、機械的結合状態にして嵌合管素
材となし、而して、このようにして得られた嵌合
管素材をそれらの各境界面を含めて真空状態に
し、その状態で、該複合管素材相互の端部境界面
をシール溶接等により密封して該境界面の真空度
を保ち、次いで、周知の拡散溶液を行つて嵌合管
素材の全境界面の冶金的結合を成さしめ、次い
で、該芯材抜き取つて複合管ブロツクを作り、そ
の後該複合管ブロツクをダイス、マンドレル等を
介して押し出し、引き抜き等の手段により該複合
管ブロツクを軸方向伸延させ、設定長の複合クラ
ツド鋼管を得るようにした技術的手段を講じたも
のである。

〈実施例〉 次にこの発明の実施例を第３図以下の図面に従
つて説明すれば以下の通りである。

尚、第１，２図と同一態様部分については同一
符号を用いて説明するものとする。

第３〜８図に示す実施例において、まず、第３
図に示す様に基管素材としての両端開放ステンレ
ス内管２に対し、柱状の窒化珪素のセラミツク芯
材６、及び、両端開放の炭素鋼外管７をそれぞ
れ、常温、所定の低温、及び、高温状態で相対重
層嵌合し、常温復帰によりそれぞれ嵌合代を得さ
しめて機械的な緊結状態を現出させ、第４図に示
す様に設定肉厚短尺の緊結嵌合管素材８を得る。

次いで、該嵌合管素材８を第５図に示す様に周
知の電子ビーム溶接装置９内にセツトし、真空状
態にして該嵌合管素材８の両端にその直径が外管
７の外周径と同径の炭素鋼のシールデイスク１
０，１０を開放側の嵌合管素材８の両端部１１，
１１に当接させてガン１２により該外管７とシー
ルデイスク１０，１０を全周的にシール溶接３，
３を行う。

したがつて、当該実施例においては上記電子ビ
ーム溶接装置９内にて上記シール溶接３，３に先
立ち、各基管素材２，７間の全境界面１３の高度
真空状態が現出されていることにより該全境界面
１３間についてはシール溶接３，３後、その真空
状態が完全に維持されることとなる。

そして、該シール溶接３，３後、直ちに、或
は、所定時間の後に端部を密封シールされた嵌合
管素材８′を第６図に示す様に周知の拡散溶接装
置１４内にセツトし、アルゴンガス雰囲気中で所
定温度Ｈ、圧力Ｐを付与して設定時間で拡散溶接
を行い、金属原子移行を介して各基管素材内外管
２，７間の上記真空度を維持された状態の境界面
１３の面部に亘り、冶金接合１５を成し、２基管
２，７の一体的冶金結合を完了する。

そして、上記芯材６の嵌装により拡散接合、そ
の後の取り出し冷却過程での円外管２，７の剥
離、歪は防止される。

尚、この場合セラミツク芯材６と内管２との間
の冶金的結合は当然のことながら生じていない。

そこで、冶金接合された嵌合管素材８′を拡散
溶接装置１４から取り出し、第７図に示す様に適
宜切断装置を介して芯材、内外管２，７を僅かに
有してシールデイスク１０，１０を有する端材１
７，１７を切断除去し、次いで冶金的接合されて
いない芯材６を適宜引き抜き、複合管ブロツク１
８を得、該複合管ブロツク１８に対し、第８図に
示す様に周知の引き抜き装置のダイス４、マンド
レル５にセツトして所定に引き抜きを行うと、設
定薄肉厚の二重クラツド鋼管１９が得られる。

この過程において、複合管ブロツク１８は上述
の如く、２全境界面１３で引き抜き前に冶金的に
強固に結合されているために引きつれ、破損等が
生ずるおそれは全くない。

そして、長尺二重クラツド鋼管１９が得られた
後は各所定ユニツト管に切断分離すれば良く、切
断された各ユニツト管はいづれも境界面１３が冶
金的に結合されており、本来の機能を充分に達成
することが出来る。

勿論、長尺管の状態で使用に供することも可能
である。

又、第９，１０図に示す実施例は嵌合素管８′
の段階で軟鋼芯材６′に対してステンレス内管２、
炭素鋼中管７′を嵌合し最外側に底面１０′を一体
に有するステンレス外管２′を嵌装して電子ビー
ム溶接装置９内で真空状態で開口端部１１側に外
管２′の外径と同一径のシールデイスク１０を当
接させ該外管２′と全周的にシール溶接３して拡
散溶接により境界面の冶金的結合をした後、上述
実施例同様芯材６′を僅かに有する端材１７′，１
７′を切断除去し、更に該芯材６′を抜き取り、複
合管ブロツク１８′を得て引き伸ばし加工を行い、
所望の長尺三重クラツド鋼管を保つようにした態
様である。

尚、この発明の実施態様は上述各実施例に限る
ものでないことは勿論であり、例えば、二重管、
三重管以外にも四重管も製造出来、端部シール溶
接についてはTIG溶接も可能であり、軸方向延出
加工は押し出し成形も可能である等種々の態様が
採用可能である。

〈発明の効果〉 以上この発明によれば、基本的に通常の耐蝕管
等の複合管の境界接合面が全面に亘つてクラツド
接合されているものが直接全長において形成され
るのが不可能に近い場合、予め短尺厚肉クラツド
管体を製造するに際し、拡散溶接を用いたことに
より、複数境界接合面の冶金的接合が一度に出
来、しかも、内部欠陥がなく、全面同一精度に出
来る優れた効果が奏される。

而して、基管素材の内側に柱状芯材を挿入嵌合
させて嵌合管素材としたことにより、該嵌合管が
ブロツク状になり、取り扱いがし易く、各工程に
おける作業の際に歪等が生じない効果が奏され
る。

又、各境界面の端部に対するシール溶接等の溶
接密封の際に入熱が芯材に吸収分散されるため、
溶接熱による影響が境界面や端部に大きく現われ
ない優れた効果がある。

したがつて、拡散溶接後の複合管ブロツクから
芯材を引き抜いた後の管の残留応力も少ない効果
がある。

又、該短尺基管素材の長さ、厚みに無関係に全
面接合が行え、基管嵌合管素材が複数個同時に拡
散溶接出来る効果もある。

更に、該拡散溶接に際し、内側に密実な芯材が
累密に嵌合されてあるので、真空度維持がより確
実に保証される効果もある。

更に又、このように予め拡散溶接により複合管
ブロツクが完全に冶金的に結合されているため、
通常の炭素鋼管の如く、押し出し成形装置がその
まま用いることが出来、延出成形中にひきつれ、
破損等も生ぜる製品不良を起こさず、その上、圧
延溶接等によるクラツド化と異なり低温で出来る
利点もある。

加えて、クラツド圧力と違つて、基管の材料選
択において大きな自由度が得られる効果もある。

しかも、二重管、三重管のみならず、四重管等
の複重管が製造自在である柔軟性もある。

加えて、芯材は次回の小径管製造に利用出来る
メリツトもある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に基づく二重管の嵌合管の断
面図、第２図は同従来技術に基づく引き抜き成形
説明断面図、第３図以下この発明の実施例の説明
図であり、第３図は基管素材嵌合説明部分切截斜
視図、第４図は嵌合管素材の断面図、第５図は嵌
合管素材の端部シール溶接断面図、第６図は拡散
溶接説明断面図、第７図は芯材、及び端材除去説
明断面図、第８図は管体延出成形説明断面図、第
９図は他の実施例の第５図相当断面図、第１０図
は同第７図相当断面図である。 ２，２′７……基管素材、１３，１３′……境界
面、３……シール溶接、８，８′……嵌合管素材、
１７……クラツド鋼管、６，６′……芯材、１１
……開放端、１４……拡散溶接（装置）、１８，
１８′……複合管ブロツク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の基管素材を嵌合しそれらの基管素材相
   互の境界面を冶金的に結合した後軸方向に延出変
   形させて所定長の複重クラツド鋼管を得るように
   した製造方法において、上記基管素材に対して内
   部に芯材を嵌装させて嵌合管素材とし、該嵌合管
   素材相互の境界面を真空状態にして該嵌合管素材
   の開放端部を全周的に溶接により密封し、各境界
   面の真空状態を維持させて拡散溶接を行い、次い
   で該芯材を除去して複合管ブロツクを得、その後
   該複合管ブロツクに対し前記軸方向延出変形を行
   つて所定長の複重クラツド鋼管を得るようにした
   ことを特徴とするクラツド鋼管の製造方法。