JPH03243286A - Joining method for clad tube - Google Patents

Joining method for clad tube

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JPH03243286A
JPH03243286A JP4163790A JP4163790A JPH03243286A JP H03243286 A JPH03243286 A JP H03243286A JP 4163790 A JP4163790 A JP 4163790A JP 4163790 A JP4163790 A JP 4163790A JP H03243286 A JPH03243286 A JP H03243286A
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Masakatsu Uchida
昌克 内田
Mizukado Tomikawa
冨川 水門
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Chiyoda Corp
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  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve working efficiency by forming an U-groove on ends to be joined of the clad tubes, starting frictional contact between inside metal layers of the clad tubes and friction-welding both clad tubes. CONSTITUTION:The clad tubes 10 formed by cladding the inside metal layers 10b thinner than outside metal layers 10a on the inner peripheral sides thereof are subjected to butt welding together with the central axes thereof coincident with each other. When groove faces 10A and 10A' are then formed on the ends to be joined of the clad tubes 10 and 10 to be joined to abut the ends on each other, the U-groove 11 is formed. The frictional contact between the inside metal layers 10b and 10b of the clad tubes 10 and 10 to be joined is then started and both clad tubes 10 and 10 are subjected to friction welding. Consequently, outside metal layers are prevented from being exposed on the insides of the tubes when burrs on the insides of the tubes are removed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はクラッド管の周継手を接合する方法に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method of joining circumferential joints of clad pipes.

[従来の技術] 配管に耐食性を持たせるために、内側に耐食性金属層を
クラッドしたクラッド管が用いられている。
[Prior Art] In order to impart corrosion resistance to piping, clad pipes are used in which the inside is clad with a corrosion-resistant metal layer.

例えば化学プラントにおいては、炭素鋼またはクロムモ
リブデン鋼の内側にステンレス鋼またはニッケル合金鋼
をクラッドしたクラッド管が用いられている。このよう
なりラッド管を用いると、管全体を炭素鋼またはクロム
モリブデン鋼により形成する場合に比べてコストを安く
することができる。また管全体を炭素鋼また°はクロム
モリブデン鋼により形成すると、管の内面から応力腐食
割れが生じたときに亀裂が容易に肉厚方向に貫通してし
まうが、クラッド管を用いると亀裂が貫通するのを防ぐ
ことができる。
For example, in chemical plants, clad pipes are used in which stainless steel or nickel alloy steel is clad on the inside of carbon steel or chromium molybdenum steel. When such a rad tube is used, the cost can be reduced compared to the case where the entire tube is made of carbon steel or chromium molybdenum steel. Additionally, if the entire tube is made of carbon steel or chromium-molybdenum steel, cracks will easily penetrate through the wall thickness when stress corrosion cracking occurs from the inner surface of the tube, but if a clad tube is used, the cracks will penetrate through the wall. You can prevent it from happening.

従来クラッド管どうしの接合はもっばらアーク溶接によ
り行っていた。クラッド管はほとんどの場合外径が8イ
ンチ(216mm)以下であるので、アーク溶接は管の
外側から行わざるを得ない。そのため従来は、クラッド
管の接合部を開先を介して対向させた状態で開先内に溶
融金属を充填することにより内側から外側へと順次溶接
金属層を形成して溶接を行っていた。
Conventionally, clad pipes were mostly joined together by arc welding. Since most clad pipes have an outside diameter of 8 inches (216 mm) or less, arc welding must be performed from the outside of the pipe. Conventionally, therefore, welding was performed by filling the joints of clad pipes with molten metal in the groove so that they faced each other across the groove, thereby forming a weld metal layer sequentially from the inside to the outside.

第8図は、アーク溶接により接合されたクラッド管1.
 1−の接合部の断面を概略的に示したもので、同図に
おいてla、la−は炭素鋼またはクロムモリブデン鋼
からなる外側金属層、lb。
Figure 8 shows 1. clad pipes joined by arc welding.
1- is a schematic cross-section of the joint portion of No. 1-, in which la and la- are outer metal layers made of carbon steel or chromium-molybdenum steel, and lb.

lb−はステンレス鋼またはニッケル合金鋼からなる内
側金属層である。
lb- is an inner metal layer made of stainless steel or nickel alloy steel.

このようなりラッド管を溶接する場合、耐食性を確保す
るために初層2にはステンレス鋼またはニッケル合金鋼
を盛ることが必要とされる。ここで接合部の全層をステ
ンレス鋼またはニッケル合金鋼とすることも考えられる
が、全層をステンレス鋼またはニッケル合金鋼とすると
、応力腐食割れが生じたときに容易に亀裂が貫通する。
When welding such a rad tube, it is necessary to fill the first layer 2 with stainless steel or nickel alloy steel in order to ensure corrosion resistance. Here, it is possible to make all the layers of the joint part stainless steel or nickel alloy steel, but if all the layers are made of stainless steel or nickel alloy steel, cracks will easily penetrate when stress corrosion cracking occurs.

従って上層4には炭素鋼またはクロムモリブデン鋼を盛
ることか必要とされる。しかしステンレス鋼またはニッ
ケル合金鋼の初層の上に直接炭素鋼またはクロムモリブ
デン鋼を溶接すると、ステンレス鋼またはニッケル合金
鋼の一部が溶融して炭素鋼またはクロムモリブデン鋼の
層中に混入し、境界領域に脆弱なマルテンサイトの溶接
金属が形成されて溶接部の強度が低下する。これを避け
るため、従来は初層2と上層4との間に純鉄または極低
炭素鋼からなる中間層3を設けていた。
Therefore, the upper layer 4 must be made of carbon steel or chromium molybdenum steel. However, if carbon steel or chromium molybdenum steel is welded directly onto the first layer of stainless steel or nickel alloy steel, some of the stainless steel or nickel alloy steel will melt and mix into the layer of carbon steel or chromium molybdenum steel. A weak martensitic weld metal is formed in the boundary region, reducing the strength of the weld. In order to avoid this, conventionally, an intermediate layer 3 made of pure iron or ultra-low carbon steel was provided between the first layer 2 and the upper layer 4.

第8図に示したようにアーク溶接によりクラッド管を接
合した場合には、中間層3が大きく硬化(ビッカース硬
度で350〜450)するため、接合部の延性が低下す
るという問題があった。また管内が高温の水素環境の場
合には、中間層3が脆弱になり易いという問題があった
。更にアーク溶接によると溶接作業が繁雑であるためそ
の施工に技術を要し、コストが高くなるという問題もあ
った。
When clad pipes are joined by arc welding as shown in FIG. 8, there is a problem that the intermediate layer 3 is significantly hardened (Vickers hardness: 350-450), resulting in a decrease in ductility of the joint. Furthermore, when the inside of the pipe is in a high-temperature hydrogen environment, there is a problem in that the intermediate layer 3 tends to become brittle. Furthermore, arc welding has the problem that the welding work is complicated and requires skill to perform, resulting in high costs.

そこで、クラッド管を摩擦圧接により接合することが検
討された。従来周知の摩擦圧接法に従ってクラッド管を
接合する場合の手順は次の通りである。
Therefore, it was considered to join the clad pipes by friction welding. The procedure for joining clad pipes according to the conventionally well-known friction welding method is as follows.

第9図に示すようにクラッド管1. 1−の圧接面A、
A−をそれぞれの軸線方向に対して直角な面として一方
のクラッド管1を静止側のクランプに固定し、他方のク
ラッド管■′を回転駆動される主軸のチャックに把持さ
せる。そして加圧装置により一方のクラッド管を他のク
ラッド管に対して所定の圧力(加熱圧力という。)で加
圧接触させた状態で回転側のクラッド管1−を回転させ
、両管の接触部を摩擦により発熱させる。接合部の温度
が所定の温度に達した時点で回転側のクラッド管↓−を
停止させ、加圧装置によりクラッド管1.1−を大きい
アップセット圧力で加圧して圧接する。
As shown in FIG. 9, clad pipe 1. 1- pressure contact surface A,
One clad pipe 1 is fixed to a stationary clamp with A- being a plane perpendicular to the respective axial directions, and the other clad pipe 1' is gripped by a chuck of a rotationally driven main shaft. Then, the cladding tube 1- on the rotating side is rotated while one cladding tube is brought into pressurized contact with the other cladding tube at a predetermined pressure (referred to as heating pressure) using a pressurizing device, and the contact area between the two cladding tubes is rotated. generates heat due to friction. When the temperature of the joint reaches a predetermined temperature, the rotating side cladding pipe ↓- is stopped, and the cladding pipe 1.1- is pressurized with a large upset pressure by a pressurizing device to be welded together.

第10図はクラッド管の圧接が完了した状態を示してい
る。同図から明らかなように外側金属層la、la−及
び内側金属層1b、1b−がそれぞれ管の外側及び内側
に押し出されてパリ5及び6が生じる。
FIG. 10 shows a state in which the pressure welding of the clad pipe is completed. As is clear from the figure, the outer metal layers la, la- and the inner metal layers 1b, 1b- are pushed out to the outside and inside of the tube, respectively, resulting in holes 5 and 6.

化学プラントの配管等に用いる場合には、管内での流体
の流れを損なわないようにするためにパリを除去する必
要がある。パリの除去はパリ切削刃により行われる。パ
リ切削刃によりパリを除去した後のクラッド管の状態を
第11図に示した。
When used in chemical plant piping, etc., it is necessary to remove paris so as not to impair the flow of fluid within the pipe. The removal of paris is performed by a paris cutting blade. FIG. 11 shows the state of the clad pipe after the paris was removed by the paris cutting blade.

[発明が解決しようとする課題] 従来周知の摩擦圧接法に従ってクラッド管どうしを接合
した場合には、第10図に示したように外側金属層が外
側及び内側に大きく押し出される。
[Problems to be Solved by the Invention] When clad pipes are joined together according to the conventionally well-known friction welding method, the outer metal layer is largely pushed outward and inward as shown in FIG. 10.

従って接合されたクラッド管からパリを除去した場合に
は、内側のパリを除去した箇所Bにおいて外側金属層が
露出した状態になり、この部分でクラッド管の特性が失
われるという問題があった。
Therefore, when the splints are removed from the joined cladding pipes, the outer metal layer is exposed at the location B where the inner splints are removed, and there is a problem in that the characteristics of the cladding pipes are lost in this area.

本発明の目的は、管の内側に外側金属層を露出させるこ
と無く、また割れや脆弱な硬化合金層を生じさせること
無くクラッド管どうしを接合することができるようにし
たクラッド管の接合方法を提案することにある。
An object of the present invention is to provide a method for joining clad pipes that allows clad pipes to be joined without exposing the outer metal layer on the inside of the pipes and without causing cracks or a brittle hardened alloy layer. It's about making suggestions.

[課題を解決するための手段] 本発明は、外側金属層の内周側に該外側金属層よりも薄
い内側金属層がクラッドされた複数のりラッド管をそれ
ぞれの中心軸線を一致させた状態で突き合わせて接合す
る方法に係わるものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a plurality of clad pipes each having a plurality of clad pipes each having an inner metal layer clad on the inner circumferential side of an outer metal layer with an inner metal layer thinner than the outer metal layer, the center axes of which are made to coincide with each other. This relates to a method of butting and joining.

本発明の方法においては、接合すべきクラッド管の被接
合端部にU形開先を形成しておき、接合すべきクラッド
管の内側金属層間で摩擦接触を開始させて両クラッド管
を摩擦圧接する。
In the method of the present invention, a U-shaped groove is formed at the ends of the cladding pipes to be joined, and frictional contact is started between the inner metal layers of the cladding pipes to be joined, so that both cladding pipes are friction welded. do.

上記U形開先は15度以上45度以下の開先角度を有し
ていることが好ましい。
Preferably, the U-shaped groove has a groove angle of 15 degrees or more and 45 degrees or less.

上記U形開先は、第7図(A)に示すように開先面10
A、l0A−とルートフェースIO8゜10B−との境
界部に曲率を設けないものでも良く、また第7図(B)
ないしくD)に示すように開先面10A、IOA”とル
ートフェース10B。
The above U-shaped groove has a groove surface 10 as shown in FIG. 7(A).
A, 10A- and the root face IO8゜10B- may have no curvature at the boundary, or as shown in Fig. 7(B).
or D), the groove face 10A, IOA'' and the root face 10B.

10B−との境界部10C,l0C−に曲率を設けたも
のでも良い。またルートフェースIOB。
A curvature may be provided at the boundary portions 10C and 10C- with respect to 10B-. Also root face IOB.

10B″の径方向寸法Fは、第7図(A)及び(B)に
示すように内側金属層の厚さCに一致していても良く、
第7図(C)に示すようにルートフェースの径方向寸法
Fが内側金属層の厚さCより小さくても良い。更に第7
図(D)に示すようにルートフェースの径方向寸法Fを
内側金属層の厚さCより大きく設定しても良い。
The radial dimension F of 10B'' may correspond to the thickness C of the inner metal layer as shown in FIGS. 7(A) and (B),
As shown in FIG. 7(C), the radial dimension F of the root face may be smaller than the thickness C of the inner metal layer. Furthermore, the seventh
As shown in Figure (D), the radial dimension F of the root face may be set larger than the thickness C of the inner metal layer.

上記外側金属層は例えば炭素鋼またはクロムモリブデン
鋼からなり、内側金属層はステンレス鋼またはニッケル
合金鋼からなっている。
The outer metal layer is made of carbon steel or chromium molybdenum steel, for example, and the inner metal layer is made of stainless steel or nickel alloy steel.

[作 用] 上記のように、接合すべきクラッド管の被接合端部にU
形開先を設けて、接合すべきクラッド管の内側金属層間
で摩擦接触を開始させてクラッド管を摩擦圧接するよう
にすると、最初内側金属層の一部が開先側及び管の内側
に移動する形で圧接が進行するため、内側金属層どうし
を確実に接合することができ、管の内側のパリを除去し
た際に外側金属層が管の内面に露出するのを防ぐことが
できる。従って本発明によれば、クラッド管の特性を失
わせることなく、摩擦圧接の特徴を活かして、接続部に
脆弱な硬化金属層を生じさせることなくクラッド管どう
しを接合することができる。
[Function] As mentioned above, the U is attached to the end of the clad pipe to be joined.
When a shaped groove is provided to initiate frictional contact between the inner metal layers of the clad pipes to be joined and friction weld the clad pipes, a portion of the inner metal layer initially moves toward the groove side and inside the pipe. Since the pressure welding progresses in this manner, the inner metal layers can be reliably joined to each other, and the outer metal layer can be prevented from being exposed on the inner surface of the tube when the debris inside the tube is removed. Therefore, according to the present invention, clad pipes can be joined to each other without losing the characteristics of the clad pipes, by taking advantage of the characteristics of friction welding, and without creating a fragile hardened metal layer at the connection portion.

またアーク溶接による場合に比べて手間を要しないため
、接合に要する工数を削減することができ、作業能率を
向上させることができる。
Further, since it requires less effort than arc welding, the number of man-hours required for joining can be reduced, and work efficiency can be improved.

[実施例コ 以下添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の実施例で接合したクラッド管10.1
0−の被接合端部付近の半部断面を示したもので、クラ
ッド管10.10=はそれぞれ外側金属層10a、10
a−と該外側金属層の内側にクラッドされた内側金属層
10b、10b”とからなっている。この実施例ではク
ラッド管10゜10−の被接合端部側で外側金属層の端
部が全周に亘って斜め切りされて開先面10A、IOA
”が形成され、第2図に示すようにクラッド管10゜(
0′の被接合端部どうしを突き合わせた際に両クラッド
管の接合部にU形開先11が形成されるようになってい
る。
Figure 1 shows a clad pipe 10.1 joined in an embodiment of the present invention.
This figure shows a half cross section near the end to be joined of 0-, and clad pipes 10 and 10 are outer metal layers 10a and 10, respectively.
a- and inner metal layers 10b, 10b" clad on the inside of the outer metal layer. In this embodiment, the end of the outer metal layer is on the side of the to-be-joined end of the clad pipe 10°10-. Diagonally cut all around, groove surface 10A, IOA
” is formed, and as shown in Figure 2, the cladding pipe is 10° (
A U-shaped groove 11 is formed at the joint portion of both cladding pipes when the ends to be joined 0' are butted against each other.

クラッド管10.10−の内側金属層10b。Inner metal layer 10b of cladding tube 10.10-.

10b′の端面は両クラッド管の軸線と直角をなすルー
トフェース(圧接面)IOB、l0B−となっており、
クラッド管10.10−の被接合端部どうしを開先11
を介して突き合わせた際にこれらのルートフェースのみ
が面接触するようになっている。
The end faces of 10b' are root faces (pressing surfaces) IOB and 10B-, which are perpendicular to the axes of both cladding pipes.
Bevel 11 between the ends to be joined of clad pipe 10.10-
Only these root faces come into surface contact when they are butted together through the .

クラッド管10.10−を接合するに当っては、例えば
一方のクラッド管10を摩擦圧接装置に設けられた静止
側のクランプに固定し、他方のクラッド管10′を回転
駆動される主軸のチャックに把持させる。そして加圧装
置により一方のクラッド管を他のクラッド管に対して所
定の圧力(加熱圧力という。)で加圧接触させた状態で
回転側のクラッド管10−を回転させ、両管の接触部を
摩擦により発熱させる。
When joining the clad pipes 10 and 10-, for example, one clad pipe 10 is fixed to a stationary clamp provided on a friction welding device, and the other clad pipe 10' is fixed to a chuck of a rotationally driven main shaft. hold it. Then, the cladding tube 10- on the rotating side is rotated with one cladding tube brought into pressurized contact with the other cladding tube at a predetermined pressure (referred to as heating pressure) using a pressurizing device, and the contact portion of both tubes is rotated. generates heat due to friction.

加圧装置は回転側及び静止側のいずれに設けても良いが
、実施例では回転側に加圧装置を設けた。
Although the pressurizing device may be provided on either the rotating side or the stationary side, in the embodiment, the pressurizing device was provided on the rotating side.

実施例で用いた摩擦圧接装置では、クラッド管IO−を
回転させる主軸、及び該主軸を回転させる駆動機構等を
支持する架台を主軸の軸線方向に移動可能とし、該架台
を油圧シリンダを用いた加圧装置により付勢することに
より、クラッド管10゜↓0′間に必要な加圧力を与え
るようにした。
In the friction welding device used in the example, the main shaft for rotating the cladding pipe IO- and the pedestal supporting the drive mechanism for rotating the main shaft were movable in the axial direction of the main shaft, and the pedestal was moved using a hydraulic cylinder. A necessary pressing force was applied between the clad pipe 10°↓0' by applying force using a pressurizing device.

クラッド管10.10−の内側金属層10b。Inner metal layer 10b of cladding tube 10.10-.

10 b、−どうしを接触させて両者間に相対的な回転
を生じさせると摩擦熱により接合部の温度が上昇してい
く。これにより内側金属層10b、10b−が軟化する
ため、第3図に示すように内側金属層10b、10b−
の突合せ部付近が開先1■側及び管の内側に押し出され
ると同時にクラッド管10.10−が接近していく。
10 b, - When brought into contact with each other and relative rotation is caused between the two, the temperature of the joint increases due to frictional heat. This softens the inner metal layers 10b, 10b-, so that the inner metal layers 10b, 10b-
The vicinity of the abutting portion of is pushed out to the groove 1 side and inside the tube, and at the same time, the clad tube 10.10- approaches.

更に時間が経過すると第4図に示すようにU形開先11
の谷部側から外側金属層10a、10a′どうしが接触
していき、外側金属層10a、10a−が開先内を外側
に移動しつつクラ・ソド管10.10−は更に接近して
いく。
As time passes further, the U-shaped groove 11 is formed as shown in Fig. 4.
The outer metal layers 10a, 10a' come into contact with each other from the trough side, and as the outer metal layers 10a, 10a- move outward within the groove, the Clasod pipes 10.10- move closer together. .

接合部の温度が所定値に達した時点で回転側のクラッド
管10−を停止させ、加圧装置によりクラッド管10.
1CIを大きいアップセット圧力で加圧して圧接する。
When the temperature of the joint reaches a predetermined value, the rotating side cladding pipe 10- is stopped, and the cladding pipe 10.
1CI is pressurized with a large upset pressure and welded together.

回転開始時からアップセット終了時までの総寄り代δは
、最終的に第5図に示すように開先面の開口側の端部1
0A1. 10A2どうしく接合部の最も離れた箇所)
を完全に接合するのに十分な大きさに設定する。
The total approach distance δ from the start of rotation to the end of upsetting is finally determined by the end 1 on the opening side of the groove surface, as shown in FIG.
0A1. 10A2 the farthest point of the joint)
set large enough to fully join.

このようにして接合が完了した状態では第5図に示した
ように接合部の外周側及び内周側にそれぞれパリ13及
び14が形成される。最後にこれらのパリを除去して第
6図に示すような状態を得る。
When the bonding is completed in this manner, holes 13 and 14 are formed on the outer and inner circumferential sides of the bonded portion, respectively, as shown in FIG. Finally, these particles are removed to obtain the state shown in FIG.

本発明の方法を実施するに際しては、U形開先11の開
先角度θを15度から45度の範囲に設定するのが好ま
しい。開先角度θが15度よりも小さいと、管の内側に
迫り出すパリの量が多くなり好ましくない。また開先角
度が45度よりも大きいと寄り代が大きくなり過ぎ、圧
接に要する時間が長くなって作業能率が低下する。
When carrying out the method of the present invention, it is preferable to set the groove angle θ of the U-shaped groove 11 in the range of 15 degrees to 45 degrees. If the groove angle θ is smaller than 15 degrees, the amount of debris protruding into the inside of the tube will increase, which is undesirable. Moreover, if the groove angle is larger than 45 degrees, the offset margin becomes too large, the time required for pressure welding increases, and the work efficiency decreases.

以下本発明の効果を確認するために行った実験について
説明する。
Experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described below.

[実験1] 外側金属層10a、10a−を炭素鋼とし、内側金属層
10b、10b−をステンレス鋼(SUS 304)と
したクラッド管10.10− (、米国アスメ規格4B
xSch80を満足するもの。)を接合すべきクラッド
管とした。この実験では開先加工を施さず、加熱加圧時
の回転数Nを750[rpm]、加熱圧力Piを2 (
kgf/mm2] 、アップセット圧力P2を8 [k
g[/mm2] 、総寄り代δを10 [mm] とし
た。圧接を行った後管の内外のバノを除去し、接合部を
切断してその断面を顕微鏡で観察したところ、管の内面
に外側金属層の炭素鋼が露出していることが確認された
[Experiment 1] Clad pipe 10.10- (US Asume Standard 4B) with outer metal layers 10a, 10a- made of carbon steel and inner metal layers 10b, 10b- made of stainless steel (SUS 304).
Those that satisfy xSch80. ) was used as the clad pipe to be joined. In this experiment, no beveling was performed, the rotation speed N during heating and pressing was 750 [rpm], and the heating pressure Pi was 2 (
kgf/mm2], upset pressure P2 to 8 [k
g [/mm2], and the total offset δ was set to 10 [mm]. After pressure welding, the inner and outer blades of the tube were removed, the joint was cut, and the cross section was observed under a microscope, and it was confirmed that the outer metal layer of carbon steel was exposed on the inner surface of the tube. .

[実験2] 外側金属層10a、10a−を炭素鋼とし、内側金属層
10b、10b−を70%Ni−15Cr合金鋼とした
クラッド管10.10” (米国アスメ規格3BxSc
h80を満足するもの。)を接合すべきクラッド管とし
た。この実験でも開先加工は施さず、加熱加圧時の回転
数Nを750[rpm]、加熱圧力P1を3 (kg[
/mm2] 、アップセット圧力P2を12[4217
mm2]、総寄り代δを10 [mm]とした。圧接さ
れた管の内外のパリを除去した後、接合部を切断してそ
の断面を顕微鏡で観察したところ、管の内面に外側金属
層の炭素鋼が露出していることが確認された。
[Experiment 2] Clad pipe 10.10" (US Asume Standard 3BxSc
Something that satisfies h80. ) was used as the clad pipe to be joined. In this experiment, no beveling was performed, the rotation speed N during heating and pressing was 750 [rpm], and the heating pressure P1 was 3 (kg[
/mm2], the upset pressure P2 is 12 [4217
mm2], and the total offset δ was set to 10 [mm]. After removing the internal and external debris from the pressure-welded tubes, the joint was cut and the cross section was observed under a microscope, and it was confirmed that the outer metal layer of carbon steel was exposed on the inner surface of the tube.

[実験3] 外側金属層10a、10a−を21/4Cr−IMo鋼
とし、内側金属層10b、10b−をステンレス鋼(S
US316)としたクラッド管10゜10′ (米国ア
スメ規格4BxSch80を満足するもの。)を接合す
べきクラッド管とした。開先角度θを60度とし、加熱
加圧時の回転数Nを750[rpm]、加熱圧力Piを
3 [kgf/mm2] 、アップセット圧力P2を1
0 [kg[/mm2コ、総寄り代δを14[mm]と
して圧接を行った後、管の内外のパリを除去し、接合部
を切断してその断面を顕微鏡で観察した。その結果接合
部において内側金属層が完全に接合され、クラッド管の
特性が失われていないことが確認された。また超音波に
よる接合部の非破壊試験を行ったところ、接合部に割れ
、ブローホール、融合不良等の欠陥は見出だされなかっ
た。
[Experiment 3] The outer metal layers 10a and 10a- were made of 21/4Cr-IMo steel, and the inner metal layers 10b and 10b- were made of stainless steel (S
A 10° 10' clad pipe made of US316 (which satisfies the American Asme Standard 4BxSch80) was used as the clad pipe to be joined. The groove angle θ is 60 degrees, the rotation speed N during heating and pressing is 750 [rpm], the heating pressure Pi is 3 [kgf/mm2], and the upset pressure P2 is 1.
After pressure welding was carried out at a pressure of 0 [kg[/mm2] and a total approach distance δ of 14 [mm], pars from the inside and outside of the tube were removed, the joint was cut, and its cross section was observed under a microscope. As a result, it was confirmed that the inner metal layer was completely joined at the joint, and the characteristics of the clad pipe were not lost. Furthermore, when a non-destructive test was conducted on the joint using ultrasonic waves, no defects such as cracks, blowholes, or poor fusion were found in the joint.

本発明の方法において採用する開先はいわゆるU形開先
であればよい。第7図(A)ないしくD)に、本発明の
方法で採用し得るU狭開先の形状を例示した。
The groove employed in the method of the present invention may be a so-called U-shaped groove. FIGS. 7(A) to 7(D) illustrate examples of U-narrow groove shapes that can be employed in the method of the present invention.

第7図(A)に示した例は、開先面10A、10A−と
ルートフェース(開先先端面)IOB。
The example shown in FIG. 7(A) is the groove surfaces 10A, 10A- and the root face (groove tip surface) IOB.

10B−との間の境界部に曲率を持たせない(アールを
つけない)場合で、第1図ないし第6図に図示した例で
はこの第7図(A)のU狭開先を採用している。
In the case where there is no curvature (no radius) at the boundary between 10B and 10B-, the U narrow groove shown in Figure 7 (A) is adopted in the examples shown in Figures 1 to 6. ing.

また第7図(B)ないしくD)に示した例は開先面10
A、l0A−とルートフェース10B。
In addition, the example shown in FIG. 7(B) or D) is the groove surface 10.
A, l0A- and root face 10B.

10B−との間の境界部10C,l0C−に曲率を持た
せた場合である。
This is a case where the boundary portions 10C and 10C- between the line 10B- and the line 10B- are given a curvature.

ルートフェースIOB、IOB”の径方向寸法Fは第7
図(A)及び(B)に示したように内側金属層10b、
10b−の厚さCに等しくても良く、第7図(C)に示
したように、内側金属層lOb、10b−の厚さCより
小さくても良い。また第7図(D)に示すようにルート
フェース10B、l0B−の径方向寸法Fを内側金属層
10b。
The radial dimension F of root face IOB, IOB” is the seventh
As shown in FIGS. (A) and (B), the inner metal layer 10b,
It may be equal to the thickness C of 10b-, or may be smaller than the thickness C of inner metal layers lOb and 10b-, as shown in FIG. 7(C). Further, as shown in FIG. 7(D), the radial dimension F of the root faces 10B and 10B- is set to the inner metal layer 10b.

10b−の厚さCより大きくしても良い。It may be larger than the thickness C of 10b-.

一般にこの種の金属管の肉厚tは5〜3Qmmの範囲に
あり、内側金属層の厚みCは2〜3mm(但しt>C)
の範囲にある。
Generally, the wall thickness t of this type of metal tube is in the range of 5 to 3 Qmm, and the thickness C of the inner metal layer is 2 to 3 mm (however, t>C)
within the range of

ルートフェースIOB、l0B−の径方向寸法Fは、内
側金属層10b、10b−の厚さCにもよるが、通常は
1〜lQmmに設定するのが好ましい。また開先面とル
ートフェースとの間の境界部にアールをつける場合の曲
率半径は1〜5mmに設定するのが好ましい。
The radial dimension F of the root faces IOB, 10B- depends on the thickness C of the inner metal layers 10b, 10b-, but is usually preferably set to 1 to 1Q mm. Further, when rounding the boundary between the groove face and the root face, the radius of curvature is preferably set to 1 to 5 mm.

上記の実施例では、クラッド管10.10”を突き合わ
せて加熱回転を行わせた後接合部が所定の温度に達した
時点でクラッド管の回転を停止させてからアップセット
を行うようにしたが、加熱回転時に加圧力を暫増させて
最後に圧力を急増させるようにしても良い。
In the above embodiment, after the cladding tubes 10.10'' are butted together and heated and rotated, the rotation of the cladding tubes is stopped when the joint reaches a predetermined temperature, and then the upset is performed. Alternatively, the pressure may be increased temporarily during heating rotation, and finally the pressure may be increased rapidly.

上記の説明では、クラッド管10.10−の−方を静止
させ、他方を回転させるようにしたが、加熱回転時の回
転のさせ方は任意であり、摩擦圧接において既に提案さ
れている種々の回転のさせ方を採用することができる。
In the above explanation, one of the clad tubes 10, 10- is kept stationary and the other is rotated, but the rotation during heating rotation is arbitrary, and various methods already proposed for friction welding can be used. A method of rotation can be adopted.

例えばクラッド管10.10−を互いに反対の方向に回
転させるようにしても良い。
For example, the cladding tubes 10, 10- may be rotated in opposite directions.

上記の実施例では、2つのクラッド管10,10′を接
合する場合を例にとったが、3つのクラッド管を順次突
き合わせて、中央のクラッド管とその両側のクラッド管
との間に相対的な回転を生じさせて摩擦圧接を行わせる
場合にも、各突合せ部に開先を設けることにより本発明
の方法を適用することができる。
In the above embodiment, the case where two clad pipes 10 and 10' are joined is taken as an example, but three clad pipes are butted one after another, and there is a gap between the central clad pipe and the clad pipes on both sides. The method of the present invention can also be applied to the case where friction welding is performed by causing rotation.

[発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、接合すべきクラッド管
の被接合端部の外側金属層部分にU狭開先を設けて、接
合すべきクラッド管の内側金属層間で摩擦接触を開始さ
せてクラッド管を摩擦圧接するようにしたので、内側金
属層どうしを確実に接合することができ、管の内側のパ
リを除去した際に外側金属層が管の内面に露出するのを
防ぐことができる。従ってクラッド管の特性を失わせる
ことなく、摩擦圧接の特徴を生かして、接続部に脆弱な
硬化金属層を生じさせることなくクラッド管どうしを接
合することができる利点がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a U narrow groove is provided in the outer metal layer portion of the ends to be joined of the cladding pipes to be joined, and a narrow gap is provided between the inner metal layers of the cladding pipes to be joined. By starting frictional contact and friction welding the clad tube, the inner metal layers can be reliably joined together, and when the inner surface of the tube is removed, the outer metal layer is exposed on the inner surface of the tube. can be prevented. Therefore, there is an advantage in that clad pipes can be joined together without losing the properties of the clad pipes, by taking advantage of the characteristics of friction welding, and without creating a fragile hardened metal layer at the connection portion.

またアーク溶接による場合に比べて手間を要しないため
、接合に要する工数を削減することができ、作業能率を
向上させることができる利点がある。
In addition, since it requires less effort than arc welding, the number of man-hours required for joining can be reduced and work efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の方法により接合されるクラッド管の被
接合端部付近の断面形状を示した半部断面図、第2図な
いし第6図は本発明の方法によりクラッド管を接合する
場合の接合部の断面形状の変化を概略的に示した断面図
、第7図(A)ないしくD)は本発明の方法に適した種
々の開先形状を例示した断面図、第8図はアーク溶接に
よりクラッド管を接合した場合の接合部の断面形状を概
略的に示した断面図、第9図ないし第11図は開先を設
けずにクラッド管を摩擦圧接した場合の接合部の断面形
状の変化を示した断面図である。 10.1CI・・・クラッド管、10a、10a・・・
外側金属層、IQb、10b−・・・内側金属層、11
・・・U狭開先、13.14・・・パリ、θ・・・開先
角度。 第 図 第 図 第 図
Fig. 1 is a half sectional view showing the cross-sectional shape of the vicinity of the joined end of a clad pipe to be joined by the method of the present invention, and Figs. 2 to 6 show cases in which clad pipes are joined by the method of the present invention. 7(A) to D) are sectional views illustrating various groove shapes suitable for the method of the present invention. FIG. 8 is a sectional view schematically showing changes in the cross-sectional shape of the joint. A cross-sectional view schematically showing the cross-sectional shape of the joint when clad pipes are joined by arc welding, and Figures 9 to 11 are cross-sections of the joint when clad pipes are friction welded without a groove. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a change in shape. 10.1CI... clad pipe, 10a, 10a...
Outer metal layer, IQb, 10b--inner metal layer, 11
...U narrow groove, 13.14... Paris, θ... groove angle. Figure Figure Figure Figure

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)外側金属層の内周側に該外側金属層よりも薄い内
側金属層がクラッドされたクラッド管どうしをそれぞれ
の中心軸線を一致させた状態で突き合わせて接合する方
法において、 接合すべきクラッド管の被接合端部にU形開先を形成し
ておき、 接合すべきクラッド管の内側金属層間で摩擦接触を開始
させて両クラッド管を摩擦圧接することを特徴とするク
ラッド管の接合方法。
(1) In a method of joining clad pipes in which the inner circumferential side of an outer metal layer is clad with an inner metal layer thinner than the outer metal layer, by butting each other with their central axes aligned, the cladding to be joined is A method for joining clad pipes, characterized in that a U-shaped groove is formed at the ends of the pipes to be joined, and frictional contact is initiated between the inner metal layers of the clad pipes to be joined, thereby friction welding both clad pipes. .
(2)前記U形開先は15度以上45度以下の開先角度
を有していることを特徴とする請求項1に記載のクラッ
ド管の接合方法。
(2) The method for joining clad pipes according to claim 1, wherein the U-shaped groove has a groove angle of 15 degrees or more and 45 degrees or less.
(3)前記外側金属層は炭素鋼またはクロムモリブデン
鋼からなり、前記内側金属層はステンレス鋼またはニッ
ケル合金鋼からなる請求項1または2に記載のクラッド
管の接合方法。
(3) The method for joining clad pipes according to claim 1 or 2, wherein the outer metal layer is made of carbon steel or chromium molybdenum steel, and the inner metal layer is made of stainless steel or nickel alloy steel.
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