JPH029546B2 - - 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、この出願の発明は厚肉短尺の炭素鋼、
ステンレス鋼等の異種複数基管材を機械的に嵌合
させ、それらの嵌合クリアランスを冶金的に結合
させた嵌合管素体とし、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、上記嵌合管素材を成す基管
材間に粉粒状金属を充満状態に充填した後嵌合管
素材を真空状態にして開放端側の全クリアランス
を全周的にシール溶接して真空状態を保つて該嵌
合管素材に対して拡散溶接処理を行つて粉粒状金
属を圧密拡散係合して全境界面に冶金的接合を与
えて後、上記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冶金的結
合によるクラツド管の方が強度的に好ましいこと
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
て後管端に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図に示す様に所定の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、該種手段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
分な面圧力に加えて高温加熱が必要であり、特
に、従来の一材管の延出温度よりはるかに高い温
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、、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があつた。

加えて、稼動条件が厳しい場合、水素割れ防止
等、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〉 この出願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、各基管素材嵌合一体化の段階で予め
嵌合の自由度が得られ、接合面の冶金的結合が確
実に行われて複重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、各基管材の厚
みが自由に選べ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
るこの出願の発明の構成は、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、各基管材を相対重層させ、これらの間に
粉粒状金属を充満状に充填させ、このようにして
得られた嵌合管素材を基管材相互のクリアランス
を含めて真空状態にし、その状態で、該複数基管
材相互の開放端側の端部クリアランスをシール溶
接等して該クリアランスの真空度を保ち、次い
で、周知の拡散溶接を行つて上記粉粒体金属の圧
密拡散結合を介し嵌合管素材の全クリアランスの
冶金的結合を得るようにし、その後、或は、その
間、上記圧密拡散結合した基管材の他の基管材を
除去して後ダイス、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嵌合管素材を軸方
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〉 次にこの出願の発明の１実施例を第３図以下の
図面にしたが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
図に示す様に基管材としての両端開放ステンレス
鋼内管２を一端有底閉塞、他端開放の炭素鋼外管
１に対しその底６に当接させ、設定リング状クリ
アランスを介して相対重層嵌合し、次いで第４図
に示す様に内外管２、１間のクリアランス７にそ
の開口側８から所定微小サイズの粉粒金属として
のNiのマイクロボール群９を流し込んで充満状
に充填して嵌合管素体１０を得る。

次いで、該嵌合管素体１０を第５図に示す様に
周知の電子ビーム溶接装置１１内にセツトし、内
管２と外管１の当接部にシール溶接３を行い、そ
の後上記解放開口８に外管１外周と同径のシール
リング１２を当接し、真空状態にしてガン１３に
より外管１、及び、内管２との全周的シール溶接
３を行い、２つの各基管材１，２、の接合端部ク
リアランス７の全周的なシールを行う。

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１１内にて上記シール溶接３に先立
ち各基管材１，２間の全クリアランス７の高度真
空状態が現出されていることにより一端の外管１
の底面６による閉塞状態で、又、開口端８側の該
シール溶接３により各基管材１，２の全クリアラ
ンス７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を行つた後、直ちに、
或は、所定時間の後にシールされた嵌合管素材１
０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う
と、上記Niのマイクロボール群９は圧密拡散結
合金属１５となりその金属原子移行を介して各基
管材１，２間の上記真空度を維持された状態のク
リアランス７の全面部に亘り、冶金接合１６，１
７を成し、２基管１，２の一体的冶金結合を完了
する。

尚、この間初期クリアランス７に充填された
Niのマイクロボール群９間の微細間隙は内外管
２，１の熱挙動変化により充分吸収される。

そこで、冶金接合された管体１８を拡散溶接装
置１４から取り出し、第７図に示す様に底面６の
閉鎖端側、及びシールデイスク１２を切断除去
し、次いで、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、設定薄肉厚の三重クラツド鋼
管１９が得られる。

この過程において、管体１８は上述の如く、２
個の基管１，２がNiの圧密拡散結合金属の拡散
原子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な
い。

又、勿論、底面６、及び、シールデイスク１２
の閉塞端側の切断除去により冶金的結合が破れる
こともない。

そして、長尺三重クラツド鋼管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基管材１，２が
Niの結合金属を介し、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９，１４図に示す実施例において、両端
解放の炭素鋼外管１に対して柱状のステンレス芯
材２′を芯金として所定クリアランス７を介して
挿入重層させ、第１０図に示す様に両者の間の上
記所定クリアランス７が均一の断面リング状に形
成させることが出来るように一方の開口端にシー
ルデイスク１２を当接させて周囲にシール溶接３
を介して一体固定し、基管材１と２′の間の該ク
リアランス７に上述実施例同様の粉粒状金属、同
じく、例えば、Niのマイクロボール群９を充満
状態に充填させ、そして、第１１図に示す様に前
述同様の電子ビーム溶接装置１１内にセツトして
他の解放部に、同じく、シールデイスク１２を当
接させてガン１３によりシール溶接３を行つて、
該マイクロボール群のNiを充満させたクリアラ
ンス７を真空にしてシール溶接３を行い、次い
で、第１２図に示す様に前述同様拡散溶接を行つ
て嵌合管素材１８に対して該マイクロボール９を
圧接拡散結合させることを介して基管材１と２′
の間を拡散接合し、一体化させ、第１３図に示す
様に嵌合管素材１８の両端からシールデイスク１
２，１２を適宜に切断除去し、芯金としての上記
芯材の基管材２′に対して適宜の切削装置を介し、
柱体２１を削り貫き除去し、上記結合金属１５の
内側に設定厚さの内管２２を形成させて第１４図
に示す様に上述実施例同様にダイス４、マンドレ
ル５によりクラツド鋼管１９を形成するようにし
た態様であり、当該実施例においては、上記芯金
２′が拡散溶接時の圧密拡散結合金属１５の中管
形成すると共に、後作業による内管の形成に与か
るものである。

又、第１５〜２０図に示す実施例においては、
両端解放の炭素鋼外管１に対して柱状の基管材と
してのセラミツクス芯材２′を芯金として所定ク
リアランス７を介して挿入重層させ、第１６図に
示す様に両者の上記所定クリアランス７が均一一
の断面リング状に形成されることが出来るように
一方の開口端にシールデイスク１２を当接させて
周囲にシール溶接３を介して一体固定し、基管材
１とセラミツクス２″の間の該クリアランス７に
上述実施例同様の粉粒状金属、同じく、例えば、
Niのマイクロボール群９を充満状態に充填させ、
そして、第１７図に示す様に前述同様の電子ビー
ム溶接装置１１内にセツトして他の解放部に、同
じく、シールデイスク１２を当接させてガン１３
によりシール溶接３を行つて、該マイクロボール
群のNiを充満させたクリアランス７を真空にし
てシール溶接３を行い、次いで、第１２図に示す
様に前述同様拡散溶接を行つて嵌合管素材１８′
に対して該マイクロボール９を圧密拡散結合させ
ることを介して基管材１と２′の間を拡散接合し、
一体化させ、第１４図に示す様に嵌合管素材１
８′の両端からシールデイスク１２，１２を適宜
に切断除去し、芯金としての上記セラミツクス芯
材２″に対して適宜の切削装置を介し、これを適
宜に除去し、上記圧密拡散結合金属１５の外側に
設定長さの外管１を一体形成させて第２０図に示
す様に上述実施例同様にダイス４、マンドレル５
によりクラツド鋼管１９を形成するようにした態
様であり、当該実施例においては、上記セラミツ
クス芯金２″が拡散溶接時の圧密拡散結合金属１
５の形成に与る。

そして、当該実施例の均等実施例としてセラミ
ツクス外管と金属内管との間に粉粒状金属を充填
させて圧密拡散結合金属を形成させて後該セラミ
ツクス外管を除去することも出来る。

尚、この出願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、三
重管以外にも四重管を製造出来、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。

各基管材内に挿入する芯材は金属で各種のもの
を用いることが可能であり、粉粒状金属はNi基
合金やSUS420等も可能である等種々採用可能で
あることも勿論である。

〈発明の効果〉 以上この出願発明によれば、基本的に通常の耐
蝕管等の複重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、複数基管材の相対重層クリアランスに
Ni等の粉粒状金属を充填し、これを圧密拡散拡
散結合するようにしたことにより基管素材間に他
の基間素材を挿入せずに済む効果があり、工数が
少くて済む効果がある。

又、該短尺基管材の長さ、厚み、それらのクリ
アランスに無関係に全面接合が行え、基管材嵌合
素材管が複数個同時に拡散溶接出来る効果もあ
る。

更に又、このように予め拡散溶接を行うことに
より基管材クリアランスに充填された粉粒体金属
が完全に圧密拡散結合してその金属原子が基管材
相互に拡散し嵌合管素材を冶金的に結合すること
になるため、形状の自由度が図れ、工数も少い効
果があり、その上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、圧延と異なり、基管材の材料選択にお
いて大きな自由度が得られる効果もある。

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

又、セラミツクス等の基管材を芯材や外管とし
て他管との間に粉粒状金属を介設充填し圧密拡散
結合させて該セラミツクス等の基管材を除去する
ことにより該結合金属をしてライニング管体とす
ることも出来、セラミツクス等の基管材を媒体と
して反復利用出来る効果もある。

【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３〜８図は１実施例の工程説明フロ
ー図で、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図は端部切断除去断面図、第８図
は管体延出成形説明断面図、第９〜１４図は他の
実施例の第３〜８図相当工程説明フロー図であ
り、第１５〜２０図は第９〜１４図相当他の実施
例の工程説明フロー図である。 １，２，２′……基管材、１２，１３……境界
面、１０，１０′……嵌合管素材、９……粉粒体
金属、７……クリアランス、８……開放端（開口
部）、３……シール溶接、１４……拡散溶接（装
置）、１７……クラツド鋼管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の基管材を嵌合しそれらの基管材相互の
   境界面を冶金接合した後嵌合管素体を軸方向に延
   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、該基管材に粉粒状金
   属を充填させた後嵌合管素体の複数基管相互のク
   リアランスを真空状態にして該各基管材相互のク
   リアランスの開放端部を全周的にシール溶接して
   該各クリアランスの真空状態を維持させた後、嵌
   合管素体を拡散溶接をさせ、次いで前記軸方向延
   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。 ２ 複数の基管材を嵌合しそれらの基管材相互の
   境界面を冶金接合した後嵌合管素体を軸方向に延
   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、該基管材に粉粒状金
   属を充填させた後嵌合管素体の複数基管相互のク
   リアランスを真空状態にして該各基管材相互のク
   リアランスの開放端部を全周的にシール溶接して
   該各クリアランスの真空状態を維持させた後、嵌
   合管素体を拡散溶接させ、次いで該粉粒体金属の
   圧密拡散結合した基管材の他の基管材を除去しそ
   の後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。