JPH0367469B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は金属二重管の製造方法、特に内管と
外管の高接合強度化に関する。

〔従来の技術〕

金属二重管は異なつた役割を持つた外管と内管
を一体化したものであり、例えば油井管などには
内管に耐食性を、外管に強度を付加した金属二重
管が一部で使用されている。

従来、このような金属二重管の製造方法として
種々の方法が採用されているが、内管と外管が冶
金的に強固に接合した二重管の製造が可能でかつ
量産可能な方法として熱間圧延法あるいは熱間押
出し法がある。

これらの方法は、内管素管と外管素管をはめ合
わせてビレツトを組立てた後、熱間圧延あるいは
熱間押出加工により内管と外管を接合させる方法
であり、通常の管製造工程をそのまま利用して金
属二重管を製造することができる方法である。

しかしながら、この方法によると、内管と外管
の接合部に酸化物が形成されると接合強度が低下
するため、熱間圧延加工、熱間押出加工前にビレ
ツトの内管素管と外管素管間を真空とするか、あ
るいは不活性ガス雰囲気とする必要があり、製造
価格を引き上げるという短所があつた。

さらに熱間圧延あるいは熱間押出加工により内
外管の接合を良好にするためには、ある一定の比
率以上の強い圧下率あるいは押出比が必要であ
る。この強圧下あるいは強押出率で変形抵抗の異
なる材料を圧下あるいは押出しするため欠陥品が
生じやすく歩留りが低下するという短所があつ
た。

また、その他の製造方法として焼ばめ法、合わ
せ引き法、爆着法、肉盛溶接法等が用いられてい
る。

焼ばめ法は高温に保つた外管に内管を挿入し、
自然冷却により外管が収縮して外管と内管を一体
化する方法であり、合わせ引き法は外管に内管を
はめ合わせた後、冷間引抜を行うことにより二重
管とする方法である。しかし、これらの方法で製
造した二重管は内管と外管の接合が機械的接合で
あるため接合強度が弱いという短所がある。

爆着法、肉盛溶接法は内管と外管とが冶金的に
接合されるが製造工程が複雑であり、量産に適さ
ずまた小径長管の二重管を製造することが困難で
あつた。

上記短所を改善するために内管と外管の材料の
熱膨張の差を利用した金属二重管の製造方法があ
る（特開昭55−141311号公報）。この製造方法は
外管より熱膨張率が高い材料で内管を形成し、加
熱時に内管が外管より大きく膨張することにより
生じる加圧力を利用して拡散接合で二重管を製造
する方法であり、冶金的な接合であるため接合強
度の高い二重管が製造できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記材料の熱膨張の差を利用した金属二重管の
製造方法においては、内管と外管を接合するため
に高い表面平滑度が必要であり、かつ内管と外管
の接合面の寸法許容差を内外管の熱膨張変形量の
差以下に管理する必要があるため、精密な機械研
削作業が不可欠であるという問題点がある。

また、接合面の酸化を防ぐため大規模な不活性
ガス雰囲気炉が必要であり、このため金属二重管
の価格が大幅に高くなるという問題点もあつた。

この発明はかかる問題点を解決するためになさ
れたものであり、接合強度の良好な高品質の金属
二重管を容易に製造することができる金属二重管
製造方法を提案することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る金属二重管製造方法は、金属箔
の両面にNi−Ｐ合金メツキを施したインサート
材を内管外面にまき、該内管を外管に挿入して上
記インサート材の融点と同温度かそれより少し高
い温度で熱間圧延あるいは熱間押出成形を行なう
ことにより、金属二重管を製造する方法である。

〔作用〕

この発明においては、内外管の接合面に内外管
の金属材料より低融点の合金からなるインサート
材をはさみ、このインサート材の融点以上の温度
で熱間圧延又は熱間押出しを行うから、接合面全
面にわたり液相インサート接合を行うことができ
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す工程図、第
２図は第１図に示した各工程における内外管の説
明図であり、図において１は例えばステンレス鋼
からなる内管の素管、２は例えば炭素鋼からなる
外管の素管であり、内管の素管１及び外管の素管
２は各々まず冷間引抜工程３で冷間引抜加工が行
われ、表面が平滑にされた内管４と外管５が形成
される。次にまき付け工程７で内管４の外面に、
例えば厚さ20〜50μｍのNi箔の両面に各々20μｍ
程度の厚さのNi−P10％のメツキを施したインサ
ート材６を均一にまき付け、挿入工程８でインサ
ート材６をまき付けた内管４を外管５に挿入す
る。次にこの内外管を熱間押出工程９でインサー
ト材６の融点以上の温度の押出温度で二重管１０
を製造する。

この熱間押出加工中に、内管４と外管５の間隙
面を液相インサート拡散接合により内管４と外管
５を冶金的に強固接合させる。

さらに、この加工中にインサート材６の融液に
酸素が固溶されるから酸化物の形成を抑制するこ
とができる。

この製造方法に使用するインサート材６は熱間
加工中に融液となる必要があり、かつ加工中にイ
ンサート材６の融け落ちが生じないようにするた
め、熱間加工中工程の温度と同温度か、その温度
より30℃程度低い範囲にあることが必要である。

上記のように内管４と外管５をインサート材６
により液相インサート拡散接合する場合、内管４
と外管５の材質に応じてインサート材６の成分を
適当に選択することにより、高いせん断力を有す
る金属二重管を製造することができる。

具体例 １ 例えば内管４として冷間引抜加工した長さ20.1
mm、外径123.1mm、内径68.0mmのステンレス
SUS316からなる管外面にNi90％−P10％のメツ
キ層（融点880℃）を両面に施したNi基合金箔を
まき、この内管４を長さ320mm、外径214.5mm、内
径125.1mmの炭素鋼からなる外管５に挿入し燃焼
炉で加熱した後、約900℃で熱間押出加工を行い、
外径73.3mm、内厚7.6mmの二重管を製造し、この
二重管の接合面を超音波探傷法により調べた結
果、接合面全面にわたつて接合しており、内管４
と外管５のせん断強度は43.5Kg／mm²であり、接合
強度の高い二重管を製造することができた。

なお、上記実施例１では、インサート材として
Ni−Ｐメツキを施したNi基合金を使用した場合
について説明したが、Ni−Ｐメツキを施した鉄
基合金、Ti基合金を用いても同様に液相インサ
ート拡散接合を行うことができる。

また、金属箔の画面にNi−Ｐ合金メツキを施
したものをインサート材として使用すれば、熱間
加工中におけるメツキ層の融け落ちは生じにく
い。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように金属箔の両面に
Ni−Ｐ合金メツキを施したインサート材を内管
外面にまき、該内管を外管に挿入して上記インサ
ート材の融点と同温度かそれより少し高い温度で
熱間圧延あるいは熱間押出成形を行ない、内管と
外管を熱間加工と液相インサート拡散接合との組
合せで接合するようにしたので、熱間加工中にお
けるインサート材の融け落ちが生せず、それに伴
つてメツキ層の融け落ちも生じにくくなり、接合
時間が短時間でしかも強接合強度の二重管を製造
することができるという効果がある。

また、熱間加工に液相インサート拡散接合が組
合されているから熱間圧延比、熱間押出比を低下
させることができ、二重管製造の歩留りを向上す
ることができると同時に外管と内管が接合される
際にインサート材の融液に酸素が固溶されて酸化
物の形成を抑制するため、外管と内管を真空圧下
あるいは不活性ガス雰囲気下に置かなくても良好
な接合を行うことができ、２重管の価格も低下さ
れることができる。

さらに、内管と外管の熱膨張係数とは無関係で
接合するから、内外管の精密な機械研削作業も不
要となり、二重管製造が容易になるという効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す工程図、第
２図は上記実施例に示した各工程における内外管
の説明図である。 １……内管の素管、２……外管の素管、４……
内管、５……外管、６……インサート材、１０…
…二重管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外管及び内管からなる金属二重管の製造にお
   いて、金属箔の両面にNi−Ｐ合金メツキを施し
   たインサート材を内管外面にまき、該内管を外管
   に挿入して上記インサート材の融点と同温度かそ
   れより少し高い温度で熱間圧延あるいは熱間押出
   成形を行なう金属二重管製造方法。 ２ インサート材の金属箔が鉄基合金、Ni基合
   金もしくはTi基合金である特許請求の範囲第１
   項記載の金属二重管製造方法。