JPH0320311B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼管のバツト溶接方法に係り、特に熱
交換器等の配管接続において、鋼管の内周面側へ
のバリの発生を防止できるバツト溶接方法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、熱交換器の配管としては鋼管が用いられ
ており、配管相互の接続は、フラツクスのいらな
いリン銅ろう付けにより行なつている。ところ
が、最近、コスト等の面から銅管に代えて鋼管を
用いる働きが活発となつてきており、鋼管と銅管
とを銀ろうあるいは真鍮ろうを用いてろう付け接
合することが行なわれている。

しかしながら、銀ろうを用いる場合には、銀ろ
うは高価であるため銅管を安価な鋼管に代えたメ
リツトが薄くなり、一方、真鍮ろうは、ろう材の
濡れ拡がり性が悪くろう材が接合部に充分行き渡
らず、ろう付け不良を起こして品質が安定しない
等の問題がある。

また、銀ろう、真鍮ろういずれの場合も、大気
中でろう付けする場合にはフラツクスを使用しな
ければならないため、ろう付け完了後フラツクス
落としを行なわなければならず、これを完全に行
なうことは容易でない。そしてフラツクスが完全
に落ちていない場合には、フラツクス自体が腐蝕
性を有するため管が腐蝕し、孔穿きを起こすおそ
れがある。

ところで、フラツクスを使用する必要がなく、
しかも安価なろう材としては、旧来からリン銅ろ
うが知られているが、これは銅管、真鍮管のろう
付けには広く用いられているが、鋼管と銅管との
ろう付けには不向きである。これは、ろう付けが
難しいこと、およびたとえろう付けがうまくいつ
ても、ろう材に含まれているリン成分が鋼管中に
拡散して鋼管を脆くすることの理由による。

そこで、鋼管の内外周を予め銅または銅合金の
層で被覆した介在管を介して鋼管と銅管とを接合
した配管接続装置が提案されている。

第５図はこの種の配管接続装置を示すもので、
鋼管１の一端には、鉄地２ａの内外周両面を銅ク
ラツド層２ｂで被覆した銅クラツド鋼管２が、バ
ツト溶接部３を介して連結されており、この銅ク
ラツド鋼管２の先端は、接続すべき鋼管４内に嵌
合されてリン銅ろう付け５により接合されてい
る。そして、このような配管接続構造を採ること
により、リン銅ろうを用いた鋼管１と銅管４との
接合が可能となる。

ところで、、鋼管１と銅クラツド鋼管２とを溶
接部３を介して接合する場合、従来は、鋼管１の
端面と銅クラツド鋼管２の端面とを突合わせ、こ
れら両鋼管１，２を所定の圧力で加圧するととも
に、0.1秒以下の瞬時通電加熱により接合するバ
ツト溶接方法を採つている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来のバツト溶接方法では、前述の
ように通電加熱時間が0.1秒以下の極めて短い時
間であるため、両鋼管１，２の接触面の内側と外
側は同時に同じ温度に達し、接合部の溶融金属が
溶接部３の内外周側に突出し、溶接完了後に、第
５図に示すように溶接部３に鋭角の外面バリ３ａ
および内面バリ３ｂが発生してしまうという問題
がある。そして、このバリ３ａ，３ｂが生じた場
合、、特に内面バリ３ｂについては、ドリル等を
用いて後で研削する必要があり、しかも研削後に
切粉が鋼管１，２内に残るため、エアブロー等に
より切粉を除去しなければならず、作業に多大な
時間を要するという問題がある。

本発明はかかる現況に鑑みなされたもので、溶
接部に生じるバリを鋼管の外周面側のみに偏在さ
せて内周面側にはバリを発生させないようにする
ことができ、しかも外周面側に生じるバリを、丸
みを帯びた形状にすることができる鋼管のバツト
溶接方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、少なくとも内外いずれか一方の周面
が銅または銅合金の層で被覆された被覆鋼管の端
面と鋼管の端面とを突合わせ、これら両鋼管を所
定の圧力で加圧するとともに通電加熱し、0.2秒
以上の時間をかけて溶接を行なうようにしたこと
を特徴とする。

〔作 用〕

本発明に係る鋼管のバツト溶接方法において
は、バツト溶接時間を0.2秒以上と長く、ゆるや
かに加熱するようにしている。このため、溶接部
はまず外周面側が先に温度が上がつて軟化し、バ
リは外周面側に押し出される。。そして、通電加
熱を続行すると、内周面側に向かつて次第に温度
が上がることになるが、内周面が軟化したときに
は溶接は完了しており、したがつて、内周面側に
バリが生じることはほとんどない。また、前述の
ように溶接部がゆるやかに加熱されるので、電気
スパークが発生することがなく、接合部の加圧に
よりゆるやかに溶接部が外周面側に盛り上がるの
で、溶接部の外周面側に生じるバリは丸みを帯び
たものとなる。

〔実施例〕

以下、本発明実施例の一態様を図面を参照して
説明する。

第１図ないし第３図において、符号１は鋼管、
符号２は内外周両面に銅クラツド層が配された銅
クラツド鋼管を示し、これら両鋼管１，２の突合
わせ端部近傍位置には上下二つ割り状の電極６，
７が外周面にそれぞれ装着されている。そして、
これら両電極６，７間には、前記両鋼管１，２の
端面を突合わせて10〜50Kgｆで加圧した状態で、
例えば1V1200Aの電流が0.2秒間以上通電され、
両鋼管１，２は、第３図に示すように溶接部８を
介して接合される。

このように、本発明に係るバツト溶接において
は、溶接時の通電加熱時間を0.2秒間以上と長く
設定し、溶接部８がゆるやかに加熱されるように
している。そして溶接部８は、電極６，７の最短
経路である表皮部を経て電流が流れるため、まず
外周面側が先に昇温して軟化し、第３図に示すよ
うにバリ８ａは外周面側に押し出される。そし
て、さらに通電加熱を続行すると、溶接部８は内
周面側に向かつて次第に昇温し軟化することにな
るが、内周面が軟化したときには溶接は完了して
いる。したがつて、第３図に示すように溶接部８
の内周面８ｂにはバリがほとんど生じない。ま
た、万一バリが生じたとしても、実用上これを無
視することができる程度のわずかなものである。

また、溶接部８がゆるやかに加熱されることに
よつて、従来の瞬時加熱の場合と異なり、電気ス
パークが発生することがなく、したがつて前記バ
リ８ａは、接合部の加圧により溶接部８が外周面
側にゆるやかに盛り上がつたままの形状が維持さ
れるこのため、バリ８ａは丸みを帯びた形状とな
る。

また、銅クラツド鋼管２の外周面の銅クラツド
層２ｂは、、溶接初期に毛細管現象により一旦界
面に若干引込まれるが、バリ８ａの成長とともに
外周面側に押し出される。一方、銅クラツド鋼管
２の内周面の銅クラツド層２ｂは、鉄地が先に溶
融して界面の隙間がなくなるので、毛細管作用に
より界面に引込まれることがない。この結果、溶
接部界面への銅の混入がほぼ完全に防止され、溶
接部８の強度が強くなるとともに、信頼性を向上
させることが可能となる。

（実験例） 本発明者は、以下のような条件でバツト溶接を
行ない、後に説明する結果を得た。

(1) 使用管材 鋼管：外径4.76mm、肉厚0.7mm、長さ５ｍで、
内外周両面に銅メツキが施された電縫鋼管 銅クラツド鋼管：外径4.76mm、肉厚0.7mm、長
さ26mmで、内外周両面に厚さ20μmの銅ク
ラツド層が配されたクラツド鋼管。

(2) 溶接 使用機器：バツト溶接機 条件：両管端を突合わせ、30Kgｆの圧力で加圧
し、1V1200Aで0.8秒間通電加熱 (3) 結果 内周面側にバリがなく、外周面側のバリが丸み
を帯びた形状をなす溶接部が得られた。また、溶
接部の気密性は極めて良好であつた。

第４図は本発明実施の他の態様を示すもので、
例えば銅クラツド鋼管２の鋼管１との突合わせ端
面を、軸心側に向かつて鋼管１から次第に離れる
傾斜面９としたものである。

このようにすることにより、外周面側から先に
鋼管１に接触し、外周面側から内周面側に向かつ
て順次加熱溶融するという効果をより確実に得る
ことができる。

なお、前記両実施の態様においては、電極６，
７間に通電する電流については特に説明しなかつ
たが、この電流として高周波電流を用いるように
すれば、表皮電流が多くなり、第４図に示す傾斜
面９と同様の効果が得られる。

また、銅クラツド鋼管２に配される銅クラツド
層は、鉄地の内外いずれか一方の周面のみに設け
てもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、端面が相互に
般突合わされ所定の圧力で加圧される一対の鋼管
に0.2秒以上の時間をかけて通電加熱によつて溶
接を行うようにしているので、溶接部に生じるバ
リを鋼管の外周面側のみに偏在させて内周面側に
はバリを発生させないようにすることができ、し
かも外周面側に生じるバリを丸みを帯びた形状と
することができる。

また、被覆鋼管の外周面あるいは内周面に設け
られる銅または銅合金の層が、溶接部界面に巻き
込まれるのを防止し、溶接部の強度増大および信
頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の一態様を示すバツト溶
接の説明図、第２図は第１図の−線断面図、
第３図はバツト溶接により接合された鋼管の状態
を示す説明図、第４図は本発明実施の他の態様を
示す説明図、第５図は従来のバツト溶接方法によ
り溶接された鋼管の状態を示す説明図である。 １……鋼管、２……銅クラツド鋼管、２ａ……
鉄地、２ｂ……銅クラツド層、６，７……電極、
８……溶接部、８ａ……バリ、８ｂ……内周面、
９……傾斜面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも内外いずれか一方の周面が銅また
   は銅合金の層で被覆された被覆鋼管の端面と鋼管
   の端面とを突合わせ、これら両鋼管を所定の圧力
   で加圧するとともに、通電加熱し、0.2秒以上の
   時間をかけて溶接を行なうことを特徴とする鋼管
   のパツト溶接方法。 ２ 両鋼管は、10〜50Kgｆで加圧されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の鋼管のパツ
   ト溶接方法。 ３ 一方の鋼管の端面は、軸心に向かつて他方の
   鋼管の端面から次第に離れる傾斜面をなしている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の鋼管のバツト溶接方法。