JPH04145286A

JPH04145286A - 管継手

Info

Publication number: JPH04145286A
Application number: JP26572690A
Authority: JP
Inventors: Akira Hagio; 萩尾　彰; Yoshimi Ono; 小野　芳美; Hiroshi Honma; 博本間; Yoshiyuki Morioka; 森岡　芳之
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-10-03
Filing date: 1990-10-03
Publication date: 1992-05-19

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、ステンレス系形状記憶合金からなる管継手に
関するものである。

〔従来の技術〕

形状記憶合金からなる管継手を使用して管を接続する方
法が従来から用いられている。形状記憶合金による管継
手の従来技術として、特公昭５４−４８９８号公報があ
る。この管継手は、第１０図に示すように、円筒状の管
継手本体１７の内側締付は面に複数の環状突起１７ａを
設けて構成されている。そして、この管継手本体１７の
両側から被接続管５の管端を挿入し、管継手本体を遷移
温度以上に上昇させることにより、管継手本体を縮径さ
せて上記環状突起１７ａを被接続管５の外面に食い込ま
せて液密に両側の管を接続するようになっている。以下
、従来技術１という。

一方、継手内面にハンダ層を設けた管継手としては、第
１１図、第１２図に示す特開平２−５１６９１号公報が
ある。図面において、１Ｂは管継手本体、６は軟ろう（
ハンダ）、５は被接続管である。以下、従来技術２とい
う。

さらに、スリーブ部材構造でシール手段として、容易に
変形する材料としてポリマー物質を用いる方法に特開昭
５９−９３２４２号公報がある。以下従来技術３という
。

また、スリーブ部材内面にエポキシ樹脂皮膜を形成した
ものに、特開昭６０−１６８９９３号公報がある。以下
、従来技術４という。従来技術４では、銅系の形状記憶
合金性継手用のシール材としてエポキシ樹脂を用い、継
手の加熱温度（Ａｆ点＝変態点（以下、ｒ　Ａｆ点」と
いう））が１５０〜１８０℃程度である。また、Ｔｉ−
Ｎｉ系の形状記憶合金ではＡｆ点が常温以下であり、特
に耐熱性樹脂である必要はない。

一方、ステンレスは使い勝手が良く、耐食性が銅系のも
のと比較して良好であり、管継手に適当な材料として注
目されている。しかしながら、鉄系（ステンレス系）の
形状記憶合金の実用的なＡｆ点は通常３５０〜４００℃
であり、加熱温度が２５０℃を超えることとなり、この
ような高温（３５０〜４００℃）で加熱すると、従来の
ようなエポキシ系樹脂などでは加熱時に、樹脂が熱分解
や炭化を生ずる問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

管継手を使用する、管の接続においては、下記■〜■の
原因を有する場合には、継手による被接続管の確実なシ
ール性を得ることが難しい。

■　表面疵、特に管軸方向の疵を有する場合■　シーム
溶接管で、ビード余盛が太き（、且っ止端形状が滑らか
でない場合 ■　真円度が悪い場合 ■　外形公差が大きい場合。

特に、管径りに対する管厚ｔの比率Ｄ／ｌが大きい場合
は、確実なシール性を得ることが極めて困難になる。

これらの場合、食い込み性を良くするために、環状突起
の先端形状を鋭角化または小曲率半径化する等の対策も
考えられるが、継手材料の硬度が被接続管の硬度と同等
または少し高くても、突起そのものが変形し、シール性
のための食い込みができなくなる。

一方、軟ろう層（ハンダ）を設けた管継手（ハンダ方式
）では、接合面での軟ろうのぬれ性を得るために、化学
的活性のあるフラックスを使用するが、被接合管がステ
ンレス鋼の場合、塩酸　（ＨＣＩ）系とリン酸（ＨＩＰ
Ｏ４）系など腐食性フラックスが用いられるので、施工
時のガス発生により作業環境が悪く、且つ施工後の継手
内外面のフラックス残滓の除去を行う必要がある。また
、継手内部には生成ガスによる気泡が気密不良の原因に
なる可能性がある。さらに、管および継手と軟ろうとの
異種金属による電食（ガルバニックコロ−ジョン）が発
生する可能性がある。

従って、本発明の目的は、上述の課題を解決しクリーン
な環境下で施工可能で、シール性が高（、且つ高強度の
管継手を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明においては、ステン
レス系形状記憶合金からなる管継手本体と、前記管継手
本体の内面および外面のいずれか一方あるいは両方に形
成された高耐熱性樹脂とからなることに特徴を有するも
のである。管継手本体の内面に高耐熱性樹脂を形成する
具体的な方法としては、粉体静ｉ！塗装、フィルムチュ
ーブ挿入等を用いる。

次に、本発明の管継手を構成する管継手本体および高耐
熱性樹脂について説明する。

管継手本体としては、管継手の材料として十分な耐食性
を有し、好ましいＣｒ含有量が８〜２０重量Ｗｔ！％の
ステンレス系形状記憶合金を使用する。前記ステンレス
系形状記憶合金の実用的なＡｆ点は通常３５０〜６００
℃程度である。

高耐熱性樹脂としては、軟化・溶融温度が２２０〜５４
０℃であるものを使用する。その理由は、後に詳述する
が、管継手の接着施工温度、すなわちステンレス系形状
記憶合金の加熱温度（Ａｆ点）は、内面のライニング層
（樹脂）の軟化・溶融温度よりも４０〜１００℃高い温
度が適しているからである。下記に、本発明に使用可能
な高耐熱性樹脂の例を示す。但し、Ｔｇはガラス転移温
度、Ｔｌｌ１は融点である。

（１）　　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅ
ｋ　ＰＥＥＫ、　ＩＣ１社製　Ｔｇ＝　１４３℃、Ｔｍ
＝　８３４℃）（２）　　ポリエーテルケトン（Ｖｊｃ
ｔｒｅｋ　ＰＢＫ、ＩＣ１社製７ｇ＝　１６５℃、Ｔｍ
＝３６５℃）（８）　　ポリフェニレンサルファイド（Ｔｇ＝　９５
℃、Ｔｍ＝２８０℃）（４）　　ナイロン　ＭＸＤ６　（Ｔｇ＝　１０２℃、
Ｔｍ＝　２４３℃）（５）　　ナイロン　６　　（７ｍ
ｍ　６０℃、７ｍｍ　２２５℃）また、熱可塑性のポリ
イミド系樹脂で高耐熱性の下記のフィルム状接着剤を使
用することもできる。

（６）　　　　ＬＡＲＣ−ＴＰＩ（ＮＡＳＡ、７ｍｍ　
２６０　　℃）（７）　ＵＬＴＢＭ　　（ポリエーテル
イミド’）ＣＧＥ、７ｍｍ２２０℃）。

〔作用〕

管継手を加熱し、例えば、管継手を縮径させて被接続管
の接続を行う際、管継手本体の内面に形成され、管継手
本体と被接続管との隙間に介在する熱可塑性の耐熱性樹
脂が軟化・溶融し、この樹脂が被接続管と管継手本体の
隙間を埋めることによって被接続管の接合がなされる。

また、管継手本体の外面に樹脂を形成し、管継手を拡径
させて接続を行うこともできる。

ここで、被接続管と管継手本体との隙間が周方向および
軸方向に不均一であっても管継手の加熱に伴う形状回復
の収縮力によって軟化・溶融した樹脂が流動してその間
隙が充填される。

同じく、被接続管の外周面に製造過程や施工ハンドリン
グ過程で生じた表面傷があっても樹脂の圧密流動によっ
てその部分に樹脂が浸透し、加熱施工後の冷却によって
この樹脂が凝固し、確実なシールが得られる。

一方、管継手本体の収縮力によって樹脂が圧密状態とな
るので耐熱性樹脂による十分な接着強度を得るために必
要な接着圧力が得られる。

また、接着施工温度（加熱温度）は、樹脂の軟化・溶融
温度よりも４０〜１００℃高い温度で加熱されることが
必要であるが、本発明においては、管継手本体に使用さ
れるステンレス系形状記憶合金の有効な形状回復量が得
られる加熱温度が２５０〜６００℃であるのに対し、本
発明に使用される樹脂の軟化・溶融温度が２２０〜５４
０℃と高耐熱性である。従って、管継手本体および樹脂
として上記材料を使用して温度調整することにより、加
熱温度を樹脂の軟化・溶融温度よりも４０〜１００℃高
い温度となすことができ、樹脂が加熱時に熱分解や炭化
を生ずることがな（、所望の機能を発揮することができ
る。

【実施例］次に、本発明を実施例によって図面を参照しながら説明
する。

〔実施例１〕被接続管が一般配管用ステンレス鋼からなる鋼管（ＪＩ
Ｓ　Ｇ　３４４８．ＳＵＳ　３０４ＴＰＤ　）で、この
被接続管を挿入して接続する管継手において、管継手本
体の内面に耐熱性樹脂を形成する方法として粉体静電塗
装方法を用いる場合について以下のように実施した。

被接続管はＳＵＳ　８０４ＴＰＤ、３０Ｓｕ　　（外径
３４．０ｍｍ、管厚１．２ｍｍ）を使用して継手加熱施
工試験および継手性能試験を行った。管継手本体は、そ
の重量成分比が９ｗｔ％Ｃｒ　−１４ｗｔ％Ｍｎ　−ｅ
ｗｔ％Ｓｔ　−５ｗｔ％Ｎｉ−残部Ｆｅのステンレス系
の鉄基形状記憶合金からなり、拡径後の内径が３４．５
ｍ、肉厚が１．８ｍｍ、長さが５０ｍ＋となるような寸
法のものを用いた。

本実施例の粉体静電塗装方式による管継手製造工程を第
８図（ａ）〜（ｄ）に示す。

■　内径が３３．１ｍｍの管継手本体に所定の形状記憶
処理を施した（第３図（ａ））。

■　管継手内面の粉体静電塗装は、耐熱性樹脂粉体とし
てポリエーテルエーテルトン（ＶｉｃｔｒｅｋＰＥ！Ｅ
Ｋ、　ＩＣ１社製　７ｍｍ　１４３℃、７ｍｍ３３４℃
）粉体粒径が２０〜８０ｔ１ｍのものを用いた。また、
粉体静電塗装は、第６図に示すようにアースされた高電
圧発生装置７からの高圧ケーブル８と、コンプレッサ９
および粉体論料供給槽１０からのエアホース１５と、塗
料ホース１６で接続されたハンド式静電ガン側を陽極と
しくガン１４）、アースされた被塗物受台側の管継手本
体１を陰極とし、７０ＫＶの電圧を帯電した。また、粉
体の静電反発を減じて絵膜厚を太き（するために、被塗
物である管継手本体を８０〜１００℃に予熱し、管継手
本体の外面は粉体の付着を防止するためにマスキングを
行った（第８図ら））　。

■　粉体塗装後の炉内焼付けは、第７図に示すように、
熱可塑性樹脂の場合、加熱に伴う熱輻射、熱空気による
対流、被塗物および粉体粒子熱伝導により粒子間の間隙
空気の膨張発散により樹脂粉体の焼結体が作られる。さ
らに、加熱溶解に伴う伝熱により、粉体粒子の溶融、流
展、ぬれが進行し、管継手本体内面に塗着が生じ、空隙
率の減少とともに塗膜が形成され、冷却後に、優れた耐
熱性、耐水性および耐薬品性と、十分な伸びや耐剥離強
度を持つ膜が得られる。このために、第８図に示すよう
な温度チャートで炉内焼付けを行った（第３図（Ｃ））
。

ケース１　：　４００℃Ｘ　１０ｍ１ｎ　−＋　３００
℃Ｘ　１５ｍ１ｎ　−自然放冷。

ケース２　：　８００℃Ｘ５ｍ１ｎ→４００℃Ｘ　１０
ｍ１ｎ呻３００℃Ｘ　１５ｍ１ｎ　−”自然放冷。

いずれの場合も良好な塗膜が得られ、その厚さは５０〜
８０μｍであった。

■　塗膜形成後の管継手内部にウレタンゴムの厚内円筒
を配置し、管軸方向に厚密圧縮することによって、管継
手外周面に沿って配置された中央部に突起を有するガイ
ドに向かって拡管することによって管継手本体内径を８
４．５ｍｍに拡径加工を行った。これによる塗膜の割れ
や剥離は生じなかった（第３図（ｄ））。

上記■〜■の工程によって製造された管継手の供試体を
用い、７．５ＫＨｚ、　４ＫＷの高周波誘導加熱装置で
１０秒間加熱して管継手を約４００℃にして被接合管を
接合した。第１ＦＭは被接続管が接続された本実施例の
供試体（管継手）の断面図である。第１図（ａｌは加熱
前、第１図（ｂ）は加熱後を示す。図面において、１１
は管継手、２は管継手本体、３１は形成された耐熱性樹
脂の塗膜、５は被接続管である。供試体は、ＪＩＳの本
管耐圧試験条件の水圧２５Ｋｇｆ／ｃｄおよび空圧７　
Ｋｇｆ／ｃｄに対し漏れが生じなかった。

〔実施例２〕実施例１と同じ形状記憶合金からなる管継手本体を用い
て、フィルムチューブ挿入方式により管継手を製造し、
継手加熱施工試験および継手性能試験を行った。

本実施例のフィルムチューブ挿入方式による管継手製造
工程を第４図（ａ）〜（Ｃ）　ｉこ示す。

■　内径が３３．１ｍｍの管継手本体に所定の形状記憶
処理を施した（第４図（ａ））。

■　実施例１■に示す方法と同様の方法で、継手材内径
を３４．５ｍｍに拡径加工を行った。フィルムなしの状
態で拡径する（第４図う））。

■　フィルムの継手材内面への固着方法には、分割形ツ
バ付け、分割形ツバ無しく局部固着）および一体形ツバ
無しく局部固着）などがあるが、本実施例では一体形ツ
バ無しを用いた（第４図（Ｃ））フィルム形状は第５図
（ａ）に示す０型チユーブ、第５図（ｂ）に示すＣ型チ
ューブ、第５図（Ｃ）に示すスパイラルＣ型チューブの
８通りとした。耐熱性樹脂としては、実施例１と同じポ
リエーテルエーテルトン（Ｖｉｃｔｒｅｋ　ＰＥＥＫ、
　ＩＣ１社製　Ｔｇ＝１４３℃、Ｔｍ＝３３４℃）のフ
ィルム・チューブで、その厚さは６０μｍのものを用い
た。

この管継手の供試体を用い、７．５ＫＨｚ、　４ＫＷの
高周波誘導加熱装置で１０秒間加熱して管継手を約４０
０℃にして被接続管を接合した。第２図は被接続管が接
続された本実施例の供試体（管継手）の断面図である。

図面において、１２は管継手、２は管継手本体、３２は
耐熱性樹脂のフィルムチューブ５は被接続管である。

供試体は、ＪＩＳの本管耐圧試験条件の水圧２５Ｋｇｆ
／　ａｌおよび空圧７Ｋｇｆ／ａｌに対し漏れが生じな
かつた。

さらに、第９図は、管継手本体の外面に高耐熱性樹脂を
形成させた管継手を、被接続管の内側に挿入して接合し
た内面継手の実施例を示す。

以上、実施例においては、ソケット継手を対象として説
明したが、例示は説明用のものであって、発明思想の内
包・外延を示すものではなく、配管用のエルボ継手、テ
ィー継手等積々に適用できるのはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載されるような有用な効果を奏する（１）表面疵、
特に管軸方向の疵を有する場合、シーム溶接管で、ビー
ド余盛が大きく、且つ止端形状が滑らかでない場合、外
形公差が大きい場合、あるいは管径りに対する管厚ｔの
比率Ｄ／ｌが大きい場合においても、信頼性の高い管接
合が可能である。

（２）従来のハンダ（軟ろう材）を使用する管継手と比
較して、下記■〜■の特徴を示す。

■　フラックス中の酸成分のガス化が無いために作業環
境が良い。

■　確実なシール性が得られる（ボイドがない）。

■　フラックス残滓の除去が不要である。

■　施工後の管のフラッシングが不要である。

■　通電式の管差込み量の検知構造が可能である、すな
わち、継手中央内面突起部に樹脂を配置しないことによ
って、管と継手の電気的導通を加熱器の操作インターロ
ックにする。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は塗膜が形成された実施例１の管
継手の断面図、第２図は塗膜が形成された実施例２の管
継手の断面図、第８図（１ｋ）〜（ｄ）は粉体静電塗装
による管継手製造工程を示す断面図、第４図（ａ）〜（
Ｃ）はフィルムチューブ挿入による管継手製造工程を示
す断面図、第５図（ａ）は０型チユーブを示す斜視図、
第５図（ｂ）はＣ型チューブを示す斜視図、第５図（Ｃ
）はスパイラルＣ型チューブを示す斜視図、第６図は粉
体静電塗装装置を示す概略工程図、第７図は耐熱性樹脂
の組織を模式的に示す断面図、第８図は炉内焼付けの温
度チャートを示すグラフ、第９図は内面継手の１実施例
を示す断面図、第１０は従来のくい込み方式による管継
手の１例を示す断面図、第１１図および第１２図は従来
の軟ろう方式による管継手の１例を示す断面図である。図面において、１１．１２・・管継手　　　２・・管継手本体３１・耐
熱性樹脂の塗膜３２　　耐熱性樹脂のフィルムチューブ５・・被接続管
　　　　６・・−軟ろう７・高電圧発生装置　８・・高
圧ケーブル９　コンプレッサ　　１０・・粉体塗料供給
槽１８・塗料ホース１５・エアホース１７・・管継手本体１８−管継手本体。１４−ハンド式静電ガン１６・塗料ホース１７ａ　　環状突起

Claims

【特許請求の範囲】

１　ステンレス系形状記憶合金からなる管継手本体と、
前記管継手本体の内面および外面のいずれか一方あるい
は両方に形成された高耐熱性樹脂とからなることを特徴
とする管継手。