JPH0377775A - 高圧流体供給管の製造方法 - Google Patents

高圧流体供給管の製造方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、ディーゼル内燃機関の燃料供給管や油圧機の
油圧配管などのような高圧流体を供給するための配管と
して使用される高圧流体供給管を、その内面側に圧縮残
留応力を付与することによって高い内圧にも抵抗力を有
し、とくに、繰り返し内圧に対する疲労強度を大幅に向
上し得る高圧流体供給管の製造方法に関するものである
。
（従来の技術） 従来、ディーゼル内燃機関の燃料供給管や油圧機の作動
油の供給管のような高圧流体を供給する高圧配管として
は、ＪＩＳ　Ｇ　３４５５高圧配管用炭素鋼鋼管として
規定されている炭素鋼鋼管（ＳＴＳ鋼管〉を冷間引抜加
工によって所要管径に縮径して必要な寸法の製品を得て
いる。しかしながら、このようにして製造された管は、
高い内圧に対する強度、とくに、高圧の繰り返しに対す
る耐疲労強度が不十分であるので、ＳＴＳ　ａＢ鋼管か
らＳＴＳ　４２鋼管への変更や、ＳＴＳ鋼管から降伏点
及び引張強度のより高いＳｕＳ鋼管への変更などによっ
て耐圧強度を上げること、あるいは、管内圧による応力
は内面において最大となるため、ガス軟窒化、浸炭処理
など内面の強化法によって内周表面付近のみの強度を向
上させようとする手段などがとられている。
（発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、管材料を強度の高いものに変更する手段
は、管全体の降伏点及び引張強さが高くなるために、製
品としての形状を形成する際の曲げ加工が困難となり、
さらに、材料費が高くなるといったような問題がある。
又、内面側の強化による手段は、管内面処理費用が高い
上に、管内面が硬化し、脆化するために内面強化処理後
の成形加工は不適当であり製品としての所定形状に成形
した後に内面強化処理する必要があり、この処理におい
て、高温で処理するために変形が生じ、元の正しい形状
に戻すことが困難であり、内燃機関など使用箇所への取
付けに際して無理な応力が作用して硬化層に亀裂を生じ
ることがあるなどといった問題がある。
（課題を解決するための手段〉 本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達成するた
めに研究を重ね、内管の外周に密嵌する外管として、内
管の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する材質の
外管を使用して、内管と外管との間にロウ材を介在させ
て密嵌した二重管とし、加熱、徐冷することによって、
内管の少くとも内面に圧縮残留応力を付与することによ
って目的を達し得ることを見出して本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明は、内管の外周に外管を密嵌
してなる二重管の製造方法において、内管の熱膨張係数
より熱膨張係数の大きい外管との間にロウ材を介在させ
て密嵌させた二重管とし、該二重管を加熱処理した後、
徐冷処理して内・外管を一体に接合密嵌させると共に、
内管の少くとも内面に圧縮残留応力を付与せしめた高圧
流体供給管の製造方法である。
本発明における外管と内管の組合せは、外管の熱膨張係
数が内管の熱膨張係数より大きな材質のものを使用する
もので、たとえば、低炭素鋼と高炭素鋼、フェライト系
ステンレス鋼と高炭素鋼、アルミニウムと銅などといっ
た組合わせによって使用するものであり、内管の熱膨張
係数より大きい熱膨張係数を有する外管との組合わせな
らば同様な効果が得られる。又、内管の肉厚と外管の肉
厚の比は、その組合せ材質と、得ようとする残留応力の
大きさによってそれぞれ選択されるが、外管に比べて内
管の肉厚が厚いと、内管に得られる圧縮残留応力の大き
さの割に外管の引張残留応力が大きくなり、一方内管を
極端に薄くすると、圧縮応力が降伏点を超えてしまい、
得られる圧縮残留応力が期待した値よりかなり小さくな
る等、効果が低くくなってしまうので、一般的に内管の
肉厚と外管の肉厚の比は１：４ないしｌ：２の範囲にと
ることが好ましい。外管と内管との間に介在させるロウ
材としては、たとえば、銅ロウ、黄銅ロウ、ハンダその
他管材として使用する材質に応じて、管材の溶融温度よ
りも溶融温度が低いロウ材を適宜用いればよく、これら
は、電気めっき、無電解めっき、溶融めっきなどのめつ
き法による被覆のほか、極薄のシート状ロウ材として内
・外管の間に介在させる。
このような材質の管材とロウ材とを使用して二重管を製
作するには、それぞれの材質の管体を使用して外管の内
側へ内管をロウ材を介在させて嵌挿し、しかる後、通常
行なわれているようなダイスとプラグによる伸管加工に
より縮径して所定の管径の二重管とする。尚、前記した
伸管加工は温間又は熱間にて行うとより好ましい。
所定の管径に成形した二重管の加熱処理は、使用するロ
ウ材の溶融温度以上の温度において、ロウ材が完全に溶
融状態になるように行なう。
ついで行なう徐冷処理は、使用する管材の組合わせによ
って決定され、たとえば低炭素鋼と高炭素鋼との組合わ
せでは、２０℃／′分、以下の冷却速度で行なうことが
好ましい。冷却速度を早くすると、外管と内管との温度
差が大きくなり、外管の収縮に伴う内管の圧縮応力が発
生し始まる温度が低下し、効果を減するため、冷却速度
は遅い方が良い。
このようにして内管と外管とをロウ材を介在させて密嵌
させた二重管を加熱処理することによって、熱膨張係数
の差による外管と内管との膨張の差によってロウ材を介
して密嵌していた内・外管の間隙はわずかに大きくなる
とともにロウ材が溶融して、この間隙内に展延すること
になる。ついで、これを徐冷処理することによって、ま
ず、ロウ材が凝固して内・外管がロウ付けされ、さらに
温度が下がるにつれて、内・外管ともに収縮が進行する
が、内管より外管の方が大きな収縮となるために、外管
が内管を締め付ける状態となり、内管に圧縮応力が残留
した二重管となり、特に内表面側においてその値が最大
となる。一般に、内圧による応力（引張応力〉は、管の
内表面で最大となり、とくに小径管においては、製造過
程において内面に切り欠き状の欠陥が出易いもので、そ
の部分に応力が集中して破壊を招き易いものであるが、
本発明の二重管においては内表面の圧縮応力により上記
の問題を防止し得るものである。
（実施例） 次に、本発明の実施例を述べる。
実施例 外管として、炭素量０．１％で外径９．５ｍ、内径６．
１＋１１１１１の炭素鋼鋼管（ＳＴＳ　３５、熱膨張係
数：１１．５入１０−６／′℃〉、内管として、炭素量
０．４％で外径５．５ｍｓ、内径４．３＋＋ｍ＋の炭素
鋼鋼管（Ｓ丁ＫＭ　１６Ａ、熱膨張係数：　１０．７５
　ｘ　１０−’／℃）の外面に６μｍ厚の電気銅めっき
を施したものを用い、外管中に内管を挿入し、ダイスと
プラグによる伸管加工によって縮径して、外径６ｒ＋＋
＋ｎ、内径２閣の二重管とした。ついで、非酸化性雰囲
気の電気炉中で、１１２０℃に１０分間加熱処理した後
、２０℃／′分の冷却速度で室温まで徐冷処理を行ない
、内・外管が完全に接合密嵌された製品二重管を製造し
た。
得られた製品二重管について、エックス線回折によって
残留応力を測定した。その分布状態を第１図に示す。又
、１００１００Ｏ／−の内圧を加えたときの計算による
管壁各部の応力分布の理論値を第２図に示す。さらに、
静的破壊圧力を油圧式耐圧試験機によって測定した。そ
の結果は、４４３０ｋｇｆ／ｃｊであった。
比較例 外径６＋ｍ＋＋、内径２団のＳＴＳ　３５鋼管について
、実施例と同様にして、静的破壊圧力を測定した結果は
、３７００ｈｇｆ／−であり、管の内面に１０００ｋｇ
　ｒ／ａｌｖの内圧をかけたときの計算による管壁各部
の応力の分布の理論値を第２図に示す。
（発明の効果〉 本発明は、外管として熱膨張率が内管の熱膨張率よりも
大きい材質のものを使用し、内・外管の間にロウ材を介
在させて密嵌させた二重管とし、加熱処理した後に徐冷
処理するようにしたので、特別な別工程を付加すること
なく、内面に圧縮残留応力を付与することができ、外管
と内管及びロウ材の組合わせを適宜選択することにより
、高い内圧に対して抵抗力がある管を得ることができ、
内圧に対する内面の応力を従来のものより低くく押え、
最大応力を欠陥の少ない管壁内部に生じさせ得、破壊張
度とくに繰り返し内圧に対する疲労強度を大幅に向上さ
せ得たものであるなど顕著な効果が認められる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明製品の応力残留分布を、横軸に内面か
らの距離（、、、）、ｍ軸に残留応力（ｈｇｆ／Ｗ１１
２）をとって示した図、第２図は、内圧１００１００Ｏ
／−を加えたときの計算による応力分布の理論値を、横
軸に内面からの距！（門）、縦軸に応力（ｙｆ／ｍ２）
をとって示した図である。 沁カ （Ｋ９／ｍｍ２） 残留んか （Ｋ９Ｖｒｎｍ２）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）内管の外周に外管を密嵌してなる二重管の製造方
    法において、内管の熱膨張係数より熱膨張係数の大きい
    外管と内管との間にロウ材を介在させて密嵌させた二重
    管とし、該二重管を加熱処理した後、徐冷処理して内・
    外管を一体に接合密嵌させると共に、内管の少くとも内
    面に圧縮残留応力を付与せしめたことを特徴とする高圧
    流体供給管の製造方法。
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