JPH05169136A - 二重管の熱間押出用ビレット組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷間においてビレット組立てを平易に実施し
て、困難性なしに作業能率を大幅に向上させる。さら
に、二重管における境界部において良好な密着性を得し
め、内外管の組合わせについて制約を受けずに夫々の場
合に適合した組合わせ関係を自在に選択した二重管を提
供する。 【構成】 内管と外管とのすき間をＡｒガスで置換し、
そのすき間をシール溶接するときにビレットの後端側を
ガス抜き穴として少くとも１ヵ所以上溶接しない部分を
残す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は二重管の熱間押出用ビレ
ット組立方法に係り、押出ビレットの組立能率を著しく
向上し、しかも密着性の良好な二重管を製造することの
できるビレット組立方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間押出法で二重管を製造する場合に
は、境界部の良好な密着性を得ることが必要であり、斯
かる境界部の良好な密着性を得るためには外管と内管と
をビレットとして組立て熱間押出しするが、このような
ビレットとしての組立をなすに当ってはそのすき間の空
気を除去することが必要である。

【０００３】即ち、このビレット組立法としては焼ばめ
法が一般的であって、この方法は外管の内径を内管の外
径より僅かに小さく加工し、該外管をスケールが発生し
ない程度（例えば６００℃以下）に加熱膨張させた状態
で内管を挿入し、室温に冷却した状態ですき間のない焼
ばめ状態を形成することによって実質的に境界部におけ
る空気を除去するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然し前記焼ばめ法は相
当の高温に加熱し、そうした高温条件下で内管を挿入す
ることが必要で、斯かる操作は作業能率、工数的に不利
の多いことは明かである。また約７００mm以上の長尺ビ
レットでは図５に示すようにインダクションヒータでの
均加熱が難しく、しかも内管の挿入が完了しないうちに
外管が冷却収縮し、長尺になるほど組立不良が発生し易
いことになる。

【０００５】更に外管と内管の材質如何によってその困
難性の著しい場合があり、例えば外管が熱膨張率の小さ
い炭素鋼で内管がステンレス鋼のような場合においては
高温加熱による熱膨張が少いことから頗る困難であっ
て、適用される内外管の組合わせに制限を受けざるを得
ない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来のものにおける不利を解消することについて検討を
重ね、内外管のすき間に対する不活性ガスでの置換とガ
ス抜き穴の採用により適切な解決を図ることに成功した
ものであって、以下の如くである。

【０００７】内管と外管とのすき間をＡｒガスで置換
し、そのすき間をシール溶接するときにビレットの後端
側をガス抜き穴として少くとも１ヵ所以上溶接しない部
分を残すことを特徴とする二重管の熱間押出用ビレット
組立方法。

【０００８】

【作用】内管と外管とのすき間をＡｒガスで置換するこ
とによって両管の間における酸化を防止し、熱間押出に
よって境界部に良好な密着性を得しめる。又それらの処
理を冷間で容易且つ能率的に実施することを可能とする
し、外管と内管の材質的な組合わせについての制約を解
消する。

【０００９】上記のようなすき間をシール溶接するとき
にビレットの後端側をガス抜き穴として少くとも１ヵ所
以上溶接しない部分を残すことにより熱間押出成形に当
ってＡｒガスを有効に抜き、境界部における密着性を有
効に得しめる。

【００１０】不活性ガスとしてＡｒガスを用いることに
よりステンレスなどの内管または外管に吸収されて変質
することがなく、又入手が容易で比較的低コストに実施
せしめる。

【００１１】

【実施例】上記したような本発明について更に仔細を説
明すると、冷間でのビレット組立をなすには外管内径を
内管外径より僅かに大きくすることが必要であり、例え
ば１ｍ前後の長さをもったビレットを組立てる場合にお
いて外管内に内管を略円滑に挿入するためには少くとも
外管内径を０．３mm以上大きくすることが必要である。

【００１２】一方上記のようなすき間に空気が充満して
おれば、ビレットを加熱したときに内管および外管の境
界面にスケールが発生し、密着性のよい二重管を得るこ
とができないので、前記すき間における空気を不活性の
Ａｒガスで置換するものであって、その具体的方法は図
１に示すように予め外管１とＡｒガス置換設備１０上に
セットし、外管１の内側における空気をＡｒガスで置換
し、この状態で内管２を挿入し、すき間をシール溶接３
する。

【００１３】このシール溶接３については図２に示すよ
うに行い、即ち同図Ａのように両端側でシール溶接３す
るが、ビレットの押出後端側においては同図Ｂのように
少くとも１ヵ所以上のガス抜き穴４を形成し、シール溶
接しない部分を残すものである。ガス抜き穴４の大きさ
については幅２mm以上で、２〜１０mm程度とすることが
適切である。

【００１４】前記のようにして得られたビレットは両管
のすき間に不活性のＡｒガスが充満しているが該ビレッ
ト加熱時に熱膨張したＡｒガスは前記ガス抜き穴４から
抜け出し、しかも熱間押出しが図３に示すように押出成
形される場合においてもすき間内のＡｒガスは押出成形
過程においても同様にＡｒガスがガス抜き穴４から順次
に絞り出される。従ってビレット加熱中は不活性ガスと
してスケールの発生を防止し、しかも押出時には順次ガ
ス抜きされて密着性に優れた二重管が得られる。

【００１５】冷間での組立てとしたものであるから焼ば
め法における如き加熱状態の形成および加熱条件下での
挿入上の困難性や煩雑さは何もないことになり、組立作
業能率は数倍に向上する。又内外管の間における熱膨張
率を考慮する必要もない。

【００１６】具体的な二重管製造についての実施例を示
すと、以下の如くである。

【実施例１】外径２１３mm、内径１８８．６mmで、長さ
が８１６mmのステンレス外管１の内側を前記した図１の
方式によりＡｒガスで予め置換し、空気を除去した条件
下で、外径１８８．０mm、内径６５mmで、長さが８１６
mmの炭素鋼内管２を挿入し、前述した図２のように先端
側全円周をシール溶接し、後端側には２ヵ所ガス抜き用
穴を残したものとしてステンレス溶接棒でシール溶接
し、その部分の外管１に幅２〜３mmで深さも２〜３mmの
溝加工をなした。

【００１７】前記のように組立てたビレットは１１８０
℃に加熱した後、外径が７２mmで、肉厚１２mm（外管肉
厚2.５mm）、長さ８８００mmに熱間押出した。得られた
二重管の押出後境界部についての倍率１００倍の顕微鏡
写真は図４に示す如くであって、境界部に酸化物が認め
られず、良好な接合性を有することが確認された。

【００１８】

【実施例２】外径２１５mm、内径１１０．５mmで長さ１
１００mmの炭素鋼による外管１と、外径１０９．９mmで
内径が６５mmであり長さが同じく１１００mmのステンレ
ス内管２を前記した実施例１におけると同様にビレット
として組立てた。

【００１９】前記ビレットは実施例１と同様に加熱し、
これを外径８２．７mm、肉厚１５．４mm（内管肉厚３．
５mm）に押出して製品としたが、得られた二重管の境界
部において酸化物が認められなかったことは図４と同様
であって、良好な接合状態をなしていることが知られ
た。

【００２０】なおこの実施例２のように炭素鋼を外管と
した場合において炭素鋼は内管であるステンレスよりも
熱膨張率が小さいことから焼ばめ法では製造自体が著し
く困難であることが明かである。本発明による実施例２
では頗る容易にビレット組立てをなし、目的の二重管を
得ることができた。

【００２１】又本発明者は上記した実施例以外に二重管
としての外管をＳＵＳ３０４Ｌのステンレス鋼、内管を
炭素鋼とする場合において外径４８〜２３０mm、全厚が
５．０〜４０．０mmで、外管厚が１．０mmであり、内管
厚を４．０〜３９．０mmとする何れの製品をも適切に製
造することができた。用いられたビレットとしては外管
の肉厚が２．５〜８．５mm（内径１４６〜３１９mm、外
径１６３〜３２４mm）、内管の肉厚が４１．２〜１０
６．７mm（内径５１〜２２５mm、外径１４５．４〜３１
９．０mm）であった。

【００２２】更に外管を炭素鋼とし、内管をステンレス
鋼となし、あるいは内管をＮＩＣ４２等の高合金とする
場合についても内管クラッド厚を１．０mm以上として、
製品外径５０〜２３０mm、肉厚５〜４０mmのものを適切
に製造することができた。

【００２３】更に本発明のものは内外管を共にステンレ
ス管とし、内外管のクラッド厚さを１mm以上として実施
し、ボイラ用管などを得ることができ、例えばＳＵＳ３
１０Ｓ／１７−１４CuMo、３５％Ｃｒ−Ｎｉ合金／１８
％Ｃｒ−１０％Ｎｉ−Ｎｂ−Ｔｉ、３５％Ｃｒ−Ｎｉ合
金／ＮＣＦ−２合金、ＳＵＳ３１０Ｓ／１８％Ｃｒ−１
０％Ｎｉ−Ｎｂ−Ｔｉなどの組合わせで目的の製品を得
しめる。又ラインパイプとして、炭素鋼外管に対しＳＵ
Ｓ−Ni基合金鋼（例えばＮＩＣ４２またはハステロイ
Ｇ）を用いて適宜に実施でき、炭素鋼に対しNi基までの
合金鋼を適宜に選んで実施できる。炭素に対し１３Cr鋼
の如きを採用してもよい。

【００２４】上記したような製造に当って、押出温度と
しては材料のオーバーヒートを避けるため１２３０℃程
度を上限とし、又下限を１１００℃程度として適宜に実
施できる。一般的には１１６０℃前後で実施することが
好ましい。

【００２５】又本発明によるものは熱膨脹差を考慮する
必要がなく、三重管やそれ以上の多重管に対しても適宜
に適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
冷間においてビレット組立てを平易に実施せしめ、何等
の困難性なしに作業能率を従来の焼ばめ法に比し大幅に
向上させることができ、しかも二重管における境界部に
おいて良好な密着性を得しめ、更には内外管の組合わせ
について制約を受けることがなく、夫々の場合に適合し
た組合わせ関係を自在に選択した優質の二重管を提供し
得るなどの効果を有しており、工業的にその効果の大き
い発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】外管と内管との間のすき間をＡｒガスで置換す
る操作について要領を示した斜面図である。

【図２】内管と外管とのシール溶接関係を示したもの
で、Ａは縦断面図、Ｂは横断面図である。

【図３】熱間押出時において、両管間のすき間からガス
抜きされる状態の模式図である。

【図４】本発明による実施例に関して、境界部の健全性
を示す金属組織の顕微鏡写真である。

【図５】管長６００〜８００mmのものについてインダク
ションヒータで加熱した場合の均熱度を対比して示した
図表である。

【符号の説明】

１ 外管 ２ 内管 ３ シール溶接 ４ ガス抜き穴 １０ Ａｒガス置換設備

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安永 勝志 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内管と外管とのすき間をＡｒガスで置換
   し、そのすき間をシール溶接するときにビレットの後端
   側をガス抜き穴として少くとも１ヵ所以上溶接しない部
   分を残すことを特徴とする二重管の熱間押出用ビレット
   組立方法。