JPH04300488A - 形状記憶合金製パイプ用継手とその製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の配管におけるパ
イプとパイプ間の結合に用いることのできる形状記憶合
金製のパイプ継手およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に配管においては、継手の持つ重要
性はパイプ本体に劣らぬほど大きいとされている。パイ
プ自身がいかに優れた特性を有していても、継手の特性
例えば耐食性が悪ければ、配管系全体としての寿命は継
手によって決まってしまうことになる。また配管におい
て使用する継手の数は非常に多いのが普通であるから、
継手の作業性が悪ければ配管作業自体の能率も著しく低
いものとならざるを得ない。

【０００３】また最近では、いかに特性の良い継手であ
っても、作業に熟練を要する高度な技能の必要なものは
、熟練作業員確保の点で敬遠される傾向にある。すなわ
ち継手に要求されるのは、使用する配管用パイプの性能
を低下させることの無い優れた性能をもち、しかも作業
に熟練のいらない単純な手段で締め込みが可能なことで
ある。

【０００４】このような観点から注目されているのが形
状記憶合金の形状回復特性を利用した継手である。形状
記憶合金は、ある臨界温度以下で加工を加えた後に、必
要な温度に加熱することによって元の形状に戻るという
特性を持っている。したがってこの合金で円筒状の継手
を作り、あらかじめ臨界温度以下で一定量の拡管処理を
した後にパイプを差し込んで加熱するたけで、パイプを
固定し結合することが出来る訳である。

【０００５】現場作業としては比較的低い温度に加熱す
るか、合金の特性によっては拡管処理を室温以下の低温
で実施しておいて、室温での配管作業中に自然に締め込
みが完了するというような使い方の出来るものもある。 したがって配管作業自体は熟練の要らない単純な作業と
なるので、形状記憶合金継手の課題は、この作業によっ
て形成される継手の強度確保や継手部での漏れの防止等
、継手に要求される特性が確実に得られるかどうかとい
うことになる。これまでに形状記憶合金を使った継手と
して提案されている非常に多くの例も、ほとんどがこの
点に工夫を凝らした物となっている。

【０００６】形状記憶合金を継手に使用した具体的な例
としては、形状記憶合金継手の内表面に突起をつけてパ
イプ外表面へ咬み込ませるようにした方法に、特公昭５
４−４８９８号公報、特開昭５４−１４８９６０号公報
等がある。また、形状記憶合金継手とパイプの間に平滑
もしくは内側に突起のついたスリーブを挿入し、形状記
憶合金はこのスリーブを介してパイプを締め込む方法と
して、特開昭５９−９３２４１号公報が、またゴム等の
シール材に対して変形を与えることによって間接的にパ
イプに対する締め付け力を作用させることを狙った実開
昭５９−１９１４８８号公報等も知られている。

【０００７】ところでこの継手を実際に使用する上で問
題となるのが、締結するパイプが継手の中に完全に差し
込まれた状態で締結されるかどうかという点である。形
状記憶合金製のパイプ用継手がその機能を十分に発揮す
るためには、継手の円筒部分にパイプが十分な長さだけ
差し込まれた状態で継手の内径を収縮させることが必要
なことはいうまでもない。実際に既存の継手の場合にも
、継手内面には差し込まれたパイプが突き当って決まっ
た長さだけ差し込まれて止まるように、継手内面に当て
止めを設けたものが存在する。このような当て止めを設
けることができれば、配管作業時にパイプを当て止めま
で十分に差しこんでから締結を行うことができるため、
差込み不十分で不完全な締結に終わってしまう事態を事
前に防止することができるわけである。

【０００８】しかしながら形状記憶合金製パイプ用継手
の場合には、継手の製造過程において円筒状の継手を内
側から押し広げて、締結しようとするパイプの外径より
継手内径を大きくするための拡管工程が必須なため、継
手内側に突起を作るのはこの拡管工程をやりにくくする
という問題があった。このためやむを得ず継手内面には
当て止めを作らないか、強いて作る場合には、最終的な
継手として必要な厚みより肉厚の厚い円筒を作っておき
、拡管処理が終わった後で円筒内面を切削加工して中央
部分に突起を残し、当て止めとすることが必要であった
。しかしこの加工は、拡管作業によって加工硬化した円
筒内面を切削することになるため切削工具の摩耗が激し
い上、継手の製造コストを大幅に上昇させるという問題
があった。

【０００９】形状記憶合金製パイプ用継手であっても継
手内面側に突起を持たせて、この突起をパイプに食い込
ませて締結力を発生させる種類の継手の場合には、突起
を加工することと同時にパイプ当て止めの加工を行うこ
とは作業として大きな追加にはならないとも考えられる
。しかし継手内面に突起を形成すること自体が継手製造
コストを大幅に高めてしまうので、特別な用途を狙った
高級継手の場合はともかく、一般配管用の低コスト継手
としてはコストアップにつながる内面への加工は極力避
けたいのが実状であるため、やむを得ず当て止めの無い
継手が使用されていた。

【００１０】当て止めのないパイプ用継手を使用してパ
イプを締結する場合には、パイプ端部の、継手本体の長
さの約半分に相当する差込み代が確保される位置にマー
キングを行い、このマークを目安にして継手にパイプを
差し込むことになる。簡単な作業ではあるが、継手の数
が多くなるとこれだけの単純な作業でも敬遠され、目分
量で適当に差込みがなされるということになり勝ちであ
る。またマーキングが行われてパイプが適正な位置まで
差し込まれた場合であっても、締結の完了するまでに外
部から力が加わると簡単に位置がずれてしまうことから
、作業には常に細心の注意を払うことが必要であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】これまでの形状記憶合
金製パイプ用継手は丸棒等の素材から切削加工によって
円筒状に切り出されることが普通だった。ところが最近
になって加工性が良く薄板状に圧延しやすい形状記憶合
金素材が得られるようになり、これに伴ってパイプ用継
手も薄板を円筒状に成形加工後溶接して作られることも
多くなってきた。

【００１２】このようにして能率良くパイプ用継手を製
造する可能性が開けたのに対して、締結するパイプを差
し込んだ時の当て止めを、低コストでかつ能率的に作り
込む方法がこれまでには見あたらなかった。せっかくパ
イプ用継手本体の円筒が薄板から容易に作られるように
なったにもかかわらず、従来通りこの円筒を拡管処理し
た後で内面の切削加工によって当て止め部分を削り出す
のでは、継手の製造コストが押上げられ、既存の継手に
打ち勝つ競争力をもつことが困難になる。

【００１３】このような事情から、締結するパイプの差
し込み代を確保して信頼性の高い配管施工作業の行える
形状記憶合金製パイプ用継手を提供することが本発明の
目的である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は中間部分に拡管
されない細径部分を有することを特徴とする形状記憶合
金製パイプ用継手、および円筒状の形状記憶合金に拡管
前の細い円筒状を記憶させた後拡管する工程を含む形状
記憶合金製パイプ用継手の製造工程において、継手とな
る円筒の中間部分に拡管しない径の細いままの部分を残
すことを特徴とする形状記憶合金製パイプ用継手の製造
方法である。

【００１５】ただしこの継手の内面側に継手のシール性
を高めるためのシール剤が塗布されているか、継手の耐
食性を補強するために少なくとも継手内面側にメッキが
施されているか、さらには両者が組み合わされてメッキ
の上にさらにシール剤が塗布されていても差し支えない
。

【００１６】図１は本発明による形状記憶合金製パイプ
用継手製造方法の１例を示すものである。図において２
ａと２ｂはお互いの軸芯を揃えて配置された拡管用のマ
ンドレルである。３ａは継手となる形状記憶合金製円筒
１’を拡管する際に保持するために円形の穴が開けられ
た受け台である。形状記憶合金製円筒１’は、薄板を曲
げ成形したものであっても丸棒等から削り出されたもの
であっても熱間押出しによって作られた物であっても、
予め円筒状に成形されたものであればその方法がいかな
るものであっても支障はない。しかしこの工程に供せら
れる以前の段階において、形状記憶処理やトレーニング
処理が完了しており、この工程で行う拡管が継手製造工
程で行われる最終拡管となるように処理されていること
が必要である。なおここでトレーニング処理と称したの
は、一定量の拡管と一定温度への加熱を組み合せて行わ
れる形状記憶効果を強化するための一手段として確立さ
れている方法である。

【００１７】形状記憶合金製円筒１’は、図１（ロ）に
示したように受け台３ａの上に置かれ、その上面部分に
は、受け台３ａと同様に円形の穴を有する押え３ｂがセ
ットされる。継ぎにマンドレル２ａと２ｂが上下から円
筒を拡管し、それぞれ円筒の中間部分までの拡管を受け
持つように往復運動をする。この際、両方にマンドレル
が完全に触れ合う所までは接近しないようにして、円筒
の中間部分に拡管されない部分を残すことが重要な点で
ある。ただし拡管用のマンドレル先端はテーパーがつけ
られるので、両方のマンドレルが接触する状態まで接近
するようにセットされてあっても、円筒中間部分に拡管
されない細径の領域が確保されるようであれば問題はな
い。

【００１８】なおここで拡管されない部分というのは、
塑性加工学的な厳密な意味での塑性加工をまったく受け
ない部分という意味ではない。拡管された領域と内径差
があって、後にパイプ用継手として使用する際に当て止
めとして作用するだけの内径差が生じさえすれば、機能
的に本発明の意図は達成されるからである。マンドレル
先端の接近によって誘発される程度の軽い拡管が引き起
される場合については、本発明のいう拡管されない部分
に包含される。

【００１９】図１の（ハ）はマンドレルが作用して拡管
が行われた状態を示しているが、ここで５で指示されて
いる部分が上記の拡管されない部分で、この継手を使っ
て配管施工する際にパイプの当て止めとしての機能を発
揮する部分である。図１の（ハ）から（ニ）に移る過程
でマンドレルが円筒から引き抜かれるが、この際前記の
受け台３ａと押さえ３ｂが、マンドレルから円筒を引き
抜くための押えとして機能する。この後、押え３ｂを外
して最終拡管された継手１を取り出すことによって、基
本的な工程が完了する。

【００２０】この工程で作られた形状記憶合金製パイプ
用継手１は、図２に示すように、施工時にパイプを差し
込んでも、パイプ先端が当て止め５によって突き当たる
ために、どちらか一方のパイプだけが深く差し込まれる
代わりに他方のパイプが差し込み不十分となるような不
都合が生じにくい。

【００２１】以上の内、本発明の基本的な部分の説明に
用いた図１では、２本のマンドレルを使って継手の両端
を同時に拡管する場合を示したが、マンドレルは１本だ
けにして途中で継手を反転させることによって、片端ず
つ拡管することも可能である。

【００２２】なお継手のシール性や耐食性を特に問題と
する用途に供される継手の場合には、前記の最終拡管の
後に継手内面にシール剤が塗布されたり、メッキが施さ
れたり、あるいはメッキとシール剤の両者を併用する工
程を付け加えても、本発明の根幹をなす前記工程が確実
に行われさえすれば、それぞれの特殊な用途に適合する
と同時に配管施工時にパイプ差し込み深さが安定して保
たれるため施工性も良好な継手として、高い機能性を発
揮することができるものである。この場合のシール剤と
してはシール性と強度が高く、かつ継手締結時の加熱に
耐える特性を有するステンレスペイントのような物が最
適である。またメッキについては、厚みが均一で密着性
が良く、メッキ時に合金中に水素が侵入することのない
化学メッキ法が適当である。

【００２３】

【作用】本発明の製造方法による継手は、最終の拡管処
理を継手の両端から中央部までを別々に行うことによっ
て継手の中間部分に拡管されない細径の領域を残してい
る。この拡管されない細径の領域が、配管施工時に継手
に差し込まれたパイプの当て止めとして作用する。拡管
されない部分は当然のことながら、締結のため継手に対
する加熱が行われても収縮することは期待できないが、
継手中間の小さな領域以外の拡管された部分の収縮によ
って差し込まれたパイプは十分に締結されるから、形状
記憶合金製パイプ用継手としてのパイプの締結機能には
特に支障は生じない。

【００２４】

【実施例】実施例１ Ｍｎ２８％，Ｓｉ６％，Ｃｒ５％，を含有する鉄基の形
状記憶合金を熱間圧延で、板厚３ｍｍ、幅１４０ｍｍの
薄板にした。この板を丸めて、長さが７０ｍｍ、内径４
１ｍｍの円筒に成形し、突合せ端面をＴＩＧ溶接した。 続いて９００℃に加熱して形状記憶処理を施した後、室
温で、円筒の中間部分５ｍｍを残して両端から各々３２
．５ｍｍずつの領域の内径を４３．５ｍｍまで、拡管率
で６％の拡管を行った。

【００２５】この円筒継手をＳＧＰ規格の３２Ａサイズ
（実外径４２．５ｍｍ）のパイプの配管に使用した。継
手中央の拡管されない部分の内径は４１ｍｍであるから
、このパイプを継手に差し込んでも中間部分で完全に停
止させることができた。次ぎにパイプを差し込んだまま
の継手を高周波誘導加熱装置によって３００℃に加熱し
たところ、４３．５ｍｍまで拡管を行った部分が収縮し
て、パイプをしっかりと固定した。差し込み深さにバラ
ツキの生じる心配がまったくなく、非熟練者であっても
安定した配管作業が行われた。

【００２６】実施例２ Ｍｎ１６％、Ｓｉ６％、Ｃｒ９％、Ｎｉ５％、を含有す
る鉄基の形状記憶合金を、熱間押出しで外径２４ｍｍ、
内径２０．２ｍｍのパイフに成形した。これを長さ６０
ｍｍに切断した後、９００℃に加熱して形状記憶処理を
施した。この円筒に対して、まず室温で内径を６％拡管
して６００℃に加熱するトレーニング処理を加えた後、
最終拡管を行った。最終拡管は中間部分２ｍｍを残して
それ以外の部分に対して、６％の拡管を行って内径を２
２．２ｍｍとした。中間の拡管しない部分の内径は約２
０．９ｍｍであった。次ぎに円筒内面にはシール剤とし
てステンレスペイントを塗布して乾燥させた。ステンレ
スペイントの塗布厚は０．１ｍｍｍとした。

【００２７】以上の工程で製造された継手を。ステンレ
スパイプの２０−Ｓｕサイズ（実外径２１．６ｍｍ）の
パイプの配管に使用した。ステンレスペイントが塗布さ
れたため継手内径は２２．０ｍｍ、中間のパイプ当て止
め部分の内径は２０．７ｍｍになっていたので、外径２
１．６ｍｍのステンレスパイプは継手には容易に差し込
みができるが、継手中間の当て止め部分では完全に停止
させることができた。配管作業の際のパイプ差し込みに
特別に注意力を集中させる必要がなくなったため作業は
容易になり、かつ施工後の内圧付加試験では、水で５０
ｋｇｆ／ｃｍ２の内圧をかけても完全なシール状態が得
られた。

【００２８】実施例３ 実施例２で使用したのと同じ素材を同じ工程で最終拡管
まで行った後、継手全体を酸洗してから、無電解メッキ
法でニッケルをメッキした。メッキ厚は２０μｍとした
。形状記憶合金製パイプ用継手は、形状記憶合金とパイ
プ素材との間の異種金属接触腐食が問題とされる場合が
あり、特にステンレス配管系統で使用する場合にはこの
点に対する配慮が必要とされている。本実施例の継手は
素材の形状記憶合金部分をメッキによって被覆すること
によってこの種の腐食を防止することを狙ったものであ
るが、このような場合にも、内部に当て止めのある本発
明法による継手であれば、施工管理が容易になることが
確認された。

【００２９】実施例４ Ｍｎ２０％、Ｓｉ５％、Ｃｒ８％、Ｎｉ５％、を含有す
る鉄基形状記憶合金を熱間圧延で、板厚２ｍｍ、幅１４
０ｍｍの薄板にした。この板を丸めて、長さが６０ｍｍ
、内径２０．２ｍｍの円筒に成形し、突合せ端面をＴＩ
Ｇ溶接し、９００℃に加熱して形状記憶処理を施した。 この円筒に対して、まず室温で内径を６％拡管して６０
０℃に加熱するトレーニング処理を加えた後、最終拡管
を行った。最終拡管は中間部分２ｍｍを残してそれ以外
の部分に対して、６％の拡管を行って内径を２２．２ｍ
ｍとした。中間の拡管しない部分の内径は約２０．９ｍ
ｍであった。次ぎに無電解メッキ法によってニッケルを
１０μｍの厚みでメッキし、その上にさらにステンレス
ペイントを０．１ｍｍの厚みで塗布した。

【００３０】このメッキとステンレスペイントの両方を
使用した継手は、耐食性とシール性ともに優れており、
応用範囲の広い継手として利用できるものであるが、本
発明法によって製造されることによって、施工時に、パ
イプ差し込み長さに対して過度の注意力の集中が不要な
継手とすることができ、実用性を一層高目ることができ
た。

【００３１】

【発明の効果】配管施工時に締結するパイプの差し込み
代を確保するための当て止めを簡単な方法で形成するこ
とができる。当て止めを有する継手は、配管施工者にた
いして注意力の過度な集中維持を強いる必要がなくなる
ため、作業能率と配管の信頼性をともに高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の代表的な一例を示す概略図、図２は本発
明法によって製造された形状記憶合金製パイプ用継手を
使用してパイプを締結する場合の一例を示す図、である
。

【符号の説明】

１：形状記憶合金製パイプ用継手、　　１’：最終拡管
前の形状記憶合金製円筒、２ａ：マンドレル、　　２ｂ
：マンドレル、　　３ａ：受け台、　　３ｂ：押え、５
：パイプ当て止め。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　中間部分に拡管されない細径部分を有
   することを特徴とする形状記憶合金製パイプ用継手【請
   求項２】　　継手内面にシール剤の塗布されている請求
   項１記載の形状記憶合金製パイプ用継手。 【請求項３】　　継手の少なくとも内面側にメッキが施
   されている請求項１記載の形状記憶合金製パイプ用継手
   。 【請求項４】　　継手の少なくとも内面側にメッキが施
   されておりかつその上にシール剤の塗布されている請求
   項１記載の形状記憶合金製パイプ用継手。 【請求項５】　　円筒状の形状記憶合金に拡管前の細い
   円筒形状を記憶させた後拡管する工程を含む形状記憶合
   金製パイプ用継手の製造工程において、継手となる円筒
   の中間部分に拡管しない径の細いままの部分を残すこと
   を特徴とする形状記憶合金製パイプ用継手の製造方法。