JPH05185248A - 高強度・高耐食性配管用異種金属管継手の製造方法 - Google Patents
高強度・高耐食性配管用異種金属管継手の製造方法Info
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- JPH05185248A JPH05185248A JP2484092A JP2484092A JPH05185248A JP H05185248 A JPH05185248 A JP H05185248A JP 2484092 A JP2484092 A JP 2484092A JP 2484092 A JP2484092 A JP 2484092A JP H05185248 A JPH05185248 A JP H05185248A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 インサート材の最適な条件を検索し、該イン
サート材による耐食性確保という本来の意義を維持しつ
つ、しかも接合強度のばらつきや劣化のない高品位の異
種金属管継手を提供する。 【構成】 純Ｚｒ若しくはＺｒ基合金または純Ｔｉ若し
くはＴｉ基合金からなる金属管と、ステンレス鋼管を接
合材とし、これらをＨＩＰ処理で接合することによって
異種金属管継手を製造するに当たり、接合面間に厚さ３
〜10μm 以上のＴａ製インサート材を挿入すると共に、
前記接合面の表面粗度をRmax：10μm 未満且つ前記イン
サート材の厚み以下として両接合材を接合する。
サート材による耐食性確保という本来の意義を維持しつ
つ、しかも接合強度のばらつきや劣化のない高品位の異
種金属管継手を提供する。 【構成】 純Ｚｒ若しくはＺｒ基合金または純Ｔｉ若し
くはＴｉ基合金からなる金属管と、ステンレス鋼管を接
合材とし、これらをＨＩＰ処理で接合することによって
異種金属管継手を製造するに当たり、接合面間に厚さ３
〜10μm 以上のＴａ製インサート材を挿入すると共に、
前記接合面の表面粗度をRmax：10μm 未満且つ前記イン
サート材の厚み以下として両接合材を接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高耐食性が要求され且
つ腐食環境の異なる配管の接続用として使用され、異種
金属の配管を達成する為の異種金属管継手の製造方法に
関するものである。
つ腐食環境の異なる配管の接続用として使用され、異種
金属の配管を達成する為の異種金属管継手の製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば放射性廃棄物の処理設備等におけ
る配管系では、腐食環境の異なる管材同士を接続する必
要があり、たとえば高耐食性のＺｒやＴｉ（純Ｚｒ，純
Ｔｉ或はＺｒ基若しくはＴｉ基を代表させることがあ
る、以下同じ）の金属管と、比較的耐食性の低いステン
レス鋼製管を、夫々の配管に応じた異種金属を接合して
作製した異種金属管継手を用いて配管を行なっている。
そしてこの様な管継手を作製するに際し、異種金属の接
合方法としては、ＨＩＰ処理接合，熱間圧延，爆着接
合，摩擦圧接等がある。
る配管系では、腐食環境の異なる管材同士を接続する必
要があり、たとえば高耐食性のＺｒやＴｉ（純Ｚｒ，純
Ｔｉ或はＺｒ基若しくはＴｉ基を代表させることがあ
る、以下同じ）の金属管と、比較的耐食性の低いステン
レス鋼製管を、夫々の配管に応じた異種金属を接合して
作製した異種金属管継手を用いて配管を行なっている。
そしてこの様な管継手を作製するに際し、異種金属の接
合方法としては、ＨＩＰ処理接合，熱間圧延，爆着接
合，摩擦圧接等がある。
【０００３】上記方法のうち熱間圧延による接合では、
接合された継手は図２に示す様に第１部材と第２部材の
管径ｄ1 ，ｄ2 の違いに原因して継ぎ目部分に応力が集
中し、管継手の強度に悪影響を及ぼす場合がある。また
爆着接合では、被接合材の厚さに制限があり、管継手と
しての最終製品までに加工するのに複雑な工程を要する
という欠点がある。更に摩擦圧接においては、適切な接
合条件の範囲が狭くしかも再現性が乏しいことから、安
定した品質の接合体を作製するのは困難であった。これ
に対しＨＩＰ処理による接合では、上記の様な制限や問
題は少なく、接合条件さえ整えば容易にしかも安定して
良質の管継手が製造できるという利点がある。
接合された継手は図２に示す様に第１部材と第２部材の
管径ｄ1 ，ｄ2 の違いに原因して継ぎ目部分に応力が集
中し、管継手の強度に悪影響を及ぼす場合がある。また
爆着接合では、被接合材の厚さに制限があり、管継手と
しての最終製品までに加工するのに複雑な工程を要する
という欠点がある。更に摩擦圧接においては、適切な接
合条件の範囲が狭くしかも再現性が乏しいことから、安
定した品質の接合体を作製するのは困難であった。これ
に対しＨＩＰ処理による接合では、上記の様な制限や問
題は少なく、接合条件さえ整えば容易にしかも安定して
良質の管継手が製造できるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＺｒまたはＴｉの金属
管とステンレス鋼管とを接合材としてＨＩＰ処理によっ
て異種金属管継手を製造するに当たっては、接合材同士
を直接的に接合すると耐食性が乏しくなるので、通常Ｔ
ａを接合面間に中間層のインサート材として挿入してい
る。しかしながらＴａインサート材の厚さによって、接
合材の接合強度に影響を及ぼし、管継手に十分な強度が
得られないという問題があった。また接合面の表面粗度
によっても接合強度にばらつきが認められた。
管とステンレス鋼管とを接合材としてＨＩＰ処理によっ
て異種金属管継手を製造するに当たっては、接合材同士
を直接的に接合すると耐食性が乏しくなるので、通常Ｔ
ａを接合面間に中間層のインサート材として挿入してい
る。しかしながらＴａインサート材の厚さによって、接
合材の接合強度に影響を及ぼし、管継手に十分な強度が
得られないという問題があった。また接合面の表面粗度
によっても接合強度にばらつきが認められた。
【０００５】本発明はこうした情況のもとになされたも
のであって、その目的は、インサート材の最適な条件を
検索し、該インサート材による耐食性確保という本来の
意義を維持しつつ、しかも接合強度のばらつきや劣化の
ない高品位の異種金属管継手を提供することにある。
のであって、その目的は、インサート材の最適な条件を
検索し、該インサート材による耐食性確保という本来の
意義を維持しつつ、しかも接合強度のばらつきや劣化の
ない高品位の異種金属管継手を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、純Ｚｒ若しくはＺｒ基合金または純Ｔｉ若し
くはＴｉ基合金からなる金属管と、ステンレス鋼管を接
合材とし、これらをＨＩＰ処理で接合することによって
異種金属管継手を製造するに当たり、接合面間に厚さ３
〜10μm 以上のＴａ製インサート材を挿入すると共に、
前記接合面の表面粗度をRmax：10μm 未満で且つ前記イ
ンサート材の厚み以下として両接合材を接合する点に要
旨を有する高強度・高耐食性配管用異種金属管継手であ
る。
発明とは、純Ｚｒ若しくはＺｒ基合金または純Ｔｉ若し
くはＴｉ基合金からなる金属管と、ステンレス鋼管を接
合材とし、これらをＨＩＰ処理で接合することによって
異種金属管継手を製造するに当たり、接合面間に厚さ３
〜10μm 以上のＴａ製インサート材を挿入すると共に、
前記接合面の表面粗度をRmax：10μm 未満で且つ前記イ
ンサート材の厚み以下として両接合材を接合する点に要
旨を有する高強度・高耐食性配管用異種金属管継手であ
る。
【０００７】
【作用】一般に、Ｔａインサート材の厚さが薄いほど、
接合強度は強くなる傾向があると言われている。しかし
ながら、Ｔａインサート材の厚さがあまりにも薄すぎる
と、Ｔａ内部に接合材からの拡散が進み過ぎ、両接合材
が直接に拡散または反応し合うことになる。本来、Ｔａ
といずれか一方の材料との間にできた拡散層や反応層は
優れた耐食性を持っているが、両接合材同士が直接に拡
散や反応した部分では、耐食性が劣化してしまうことに
なる。一方接合面の表面粗度が余りにも粗いものであれ
ば接合する際に、メタルタッチが起こらない場所が存在
して、未接合部すなわち欠陥を有した接合体となり接合
強度のばらつきの原因となる。この場合、接合温度や加
圧力を高めることで、ある程度未接合部を少なくできる
が、最適条件以上の温度や圧力を与えることになるの
で、必要以上の拡散層や金属間化合物が生成して、接合
強度の劣化を招く原因になる。
接合強度は強くなる傾向があると言われている。しかし
ながら、Ｔａインサート材の厚さがあまりにも薄すぎる
と、Ｔａ内部に接合材からの拡散が進み過ぎ、両接合材
が直接に拡散または反応し合うことになる。本来、Ｔａ
といずれか一方の材料との間にできた拡散層や反応層は
優れた耐食性を持っているが、両接合材同士が直接に拡
散や反応した部分では、耐食性が劣化してしまうことに
なる。一方接合面の表面粗度が余りにも粗いものであれ
ば接合する際に、メタルタッチが起こらない場所が存在
して、未接合部すなわち欠陥を有した接合体となり接合
強度のばらつきの原因となる。この場合、接合温度や加
圧力を高めることで、ある程度未接合部を少なくできる
が、最適条件以上の温度や圧力を与えることになるの
で、必要以上の拡散層や金属間化合物が生成して、接合
強度の劣化を招く原因になる。
【０００８】本発明者らは、Ｔａインサート材の厚みや
接合材の表面粗度についての最適な条件を検討してき
た。その結果、Ｔａインサート材の厚さを３μm 以上と
する一方、接合材の表面粗度をRmax（最大高さ）：10m
未満であって且つＴａインサート材の厚み以下とすれば
よいことを見出し、本発明を完成した。
接合材の表面粗度についての最適な条件を検討してき
た。その結果、Ｔａインサート材の厚さを３μm 以上と
する一方、接合材の表面粗度をRmax（最大高さ）：10m
未満であって且つＴａインサート材の厚み以下とすれば
よいことを見出し、本発明を完成した。
【０００９】ＺｒまたはＴｉからなる金属管とステンレ
ス鋼管とをＴａインサート材を用い、ＨＩＰ処理によっ
て接合した管継手をＳＥＭ，ＥＰＭＡ等で観察すると、
Ｔａインサート材への接合材拡散層が確認できる。図１
は、このような拡散層の部分を差し引いた残留Ｔａ層厚
さと、元のＴａインサート材厚さの関係をミクロ観察か
ら得た結果である。この図からも明らかなように、Ｔａ
インサートの厚さが３μm 未満ではすべて拡散層となっ
ている。従って本発明では、Ｔａインサート材の厚さを
３μm 以上とした。
ス鋼管とをＴａインサート材を用い、ＨＩＰ処理によっ
て接合した管継手をＳＥＭ，ＥＰＭＡ等で観察すると、
Ｔａインサート材への接合材拡散層が確認できる。図１
は、このような拡散層の部分を差し引いた残留Ｔａ層厚
さと、元のＴａインサート材厚さの関係をミクロ観察か
ら得た結果である。この図からも明らかなように、Ｔａ
インサートの厚さが３μm 未満ではすべて拡散層となっ
ている。従って本発明では、Ｔａインサート材の厚さを
３μm 以上とした。
【００１０】図３は接合材の表面粗度と未接合率の関係
を表したものである。ここで未接合率は接合界面をミク
ロ観察して得られたものである。この結果からも明らか
なように、表面粗度がRmax：10μm 以上になるとメタル
タッチが起こらない箇所ができ、未接合部ができてしま
うことになる。従って本発明では、接合面の表面粗度を
Rmax：10μm 未満とした。
を表したものである。ここで未接合率は接合界面をミク
ロ観察して得られたものである。この結果からも明らか
なように、表面粗度がRmax：10μm 以上になるとメタル
タッチが起こらない箇所ができ、未接合部ができてしま
うことになる。従って本発明では、接合面の表面粗度を
Rmax：10μm 未満とした。
【００１１】一方表面粗度がＴａインサート材厚さより
も大きい場合、例えばＴａインサートの厚さを５μm 、
Ｚｒ基合金またはＴｉ基合金の金属管と、ステンレス鋼
の表面粗度を10μm にしてＨＩＰ接合を行なったものを
腐食試験し、この試験片のミクロ観察を行なったとこ
ろ、接合部がかなり腐食されており、Ｔａインサート層
が破壊されてＺｒ基合金またはＴｉ基合金の金属等とス
テンレス鋼管とが直接接触している箇所が多数あった。
即ち表面粗度がＴａインサート材の厚さ以上になるとイ
ンサート材が接合時に破壊され、接合材同士が直接に拡
散や反応をしてしまい、耐食性を劣化させることにな
る。尚接合する際の形態は、図面に示した場合に限ら
ず、金属管の端面同士を接合する場合も含む趣旨であ
る。
も大きい場合、例えばＴａインサートの厚さを５μm 、
Ｚｒ基合金またはＴｉ基合金の金属管と、ステンレス鋼
の表面粗度を10μm にしてＨＩＰ接合を行なったものを
腐食試験し、この試験片のミクロ観察を行なったとこ
ろ、接合部がかなり腐食されており、Ｔａインサート層
が破壊されてＺｒ基合金またはＴｉ基合金の金属等とス
テンレス鋼管とが直接接触している箇所が多数あった。
即ち表面粗度がＴａインサート材の厚さ以上になるとイ
ンサート材が接合時に破壊され、接合材同士が直接に拡
散や反応をしてしまい、耐食性を劣化させることにな
る。尚接合する際の形態は、図面に示した場合に限ら
ず、金属管の端面同士を接合する場合も含む趣旨であ
る。
【００１２】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００１３】
【実施例】高耐食性の接合材としてＴｉ−５Ｔａ（30mm
φ×30mmＬ）、低耐食性の接合材としてＳＵＳ304 Ｌ
（30mmφ×30mmＬ）を夫々使用し、Ｔａインサート材の
厚さや接合面となるそれぞれの面の表面粗度を様々に変
えてＨＩＰ処理によって接合した。ＨＩＰ処理後、接合
体から試験片を採取し、引張試験および腐食試験を行っ
た。表１は表面粗度が引張強度に及ぼす影響を調べた結
果である。尚このときのＴａインサート材の厚さは１mm
である。表１から明らかな様に、表面粗度がRmax：10μ
m 以下の接合材を用いて接合したものは高強度が達成さ
れていることがわかる。
φ×30mmＬ）、低耐食性の接合材としてＳＵＳ304 Ｌ
（30mmφ×30mmＬ）を夫々使用し、Ｔａインサート材の
厚さや接合面となるそれぞれの面の表面粗度を様々に変
えてＨＩＰ処理によって接合した。ＨＩＰ処理後、接合
体から試験片を採取し、引張試験および腐食試験を行っ
た。表１は表面粗度が引張強度に及ぼす影響を調べた結
果である。尚このときのＴａインサート材の厚さは１mm
である。表１から明らかな様に、表面粗度がRmax：10μ
m 以下の接合材を用いて接合したものは高強度が達成さ
れていることがわかる。
【００１４】
【表１】
【００１５】表２はＴａインサート材厚さが腐食に及ぼ
す影響を調べた実験結果である。尚このときの接合材の
表面粗度はRmax１〜２μm である。また腐食環境および
観察の場合は下記の通りである。この結果からＴａイン
サート材厚さが３μm 未満では腐食されやすいことがわ
かる。 （腐食環境） 腐食液：ＨＮＯ3 （８Ｍ） 温度 ：60℃、115 ℃ 環境 ：液相部 （観察場所）Ｔａインサート材／Ｔｉ−５Ｔａ接合材界
面
す影響を調べた実験結果である。尚このときの接合材の
表面粗度はRmax１〜２μm である。また腐食環境および
観察の場合は下記の通りである。この結果からＴａイン
サート材厚さが３μm 未満では腐食されやすいことがわ
かる。 （腐食環境） 腐食液：ＨＮＯ3 （８Ｍ） 温度 ：60℃、115 ℃ 環境 ：液相部 （観察場所）Ｔａインサート材／Ｔｉ−５Ｔａ接合材界
面
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ｔ
ａインサート材の厚みおよび接合材の表面粗度等を厳密
に規定することによって、高強度・高耐食性の異種金属
管継手が得られた。
ａインサート材の厚みおよび接合材の表面粗度等を厳密
に規定することによって、高強度・高耐食性の異種金属
管継手が得られた。
【図１】Ｔａインサート材厚さと残留Ｔａ厚さの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図２】異種金属の接合状態例を示す断面図である。
【図３】接合面の表面粗度と未接合率の関係を示すグラ
フである。
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝口 孝遠 兵庫県神戸市垂水区塩屋北町４−19−13 (72)発明者 中村 茂樹 兵庫県揖保郡揖保川町片島874−86 (72)発明者 井上 隆夫 兵庫県神戸市西区美賀多台１−４−１− 205 (72)発明者 横幕 俊典 兵庫県西宮市堤町２−44 (72)発明者 小林 真人 兵庫県神戸市須磨区車字管の池1351−３− 809
Claims (1)
- 【請求項１】 純Ｚｒ若しくはＺｒ基合金または純Ｔｉ
若しくはＴｉ基合金からなる金属管と、ステンレス鋼管
を接合材とし、これらをＨＩＰ処理で接合することによ
って異種金属管継手を製造するに当たり、接合面間に厚
さ３〜10μm以上のＴａ製インサート材を挿入すると共
に、前記接合面の表面粗度をRmax：10μm 未満で且つ前
記インサート材の厚み以下として両接合材を接合するこ
とを特徴とする高強度・高耐食性配管用異種金属管継手
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2484092A JPH05185248A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 高強度・高耐食性配管用異種金属管継手の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2484092A JPH05185248A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 高強度・高耐食性配管用異種金属管継手の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05185248A true JPH05185248A (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=12149411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2484092A Pending JPH05185248A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 高強度・高耐食性配管用異種金属管継手の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05185248A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05277759A (ja) * | 1992-03-24 | 1993-10-26 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 高強度・高耐食性配管用異種金属管継手の製造方法 |
| JP2008508100A (ja) * | 2004-08-02 | 2008-03-21 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | 装置中の腐食した流体伝導部品を溶接によって交換する方法及びそれによって得られる部品 |
| US10118259B1 (en) | 2012-12-11 | 2018-11-06 | Ati Properties Llc | Corrosion resistant bimetallic tube manufactured by a two-step process |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS642787A (en) * | 1987-01-12 | 1989-01-06 | Hitachi Ltd | Pipe joint for joining high corrosion resistant stainless steel-zirconium and its manufacture |
| JPH01237086A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 異材接合方法 |
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| JPH0515984A (ja) * | 1991-03-26 | 1993-01-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 異材継手用クラツド材およびその製造方法 |
| JPH05185250A (ja) * | 1991-12-13 | 1993-07-27 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 異種金属接合材 |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP2484092A patent/JPH05185248A/ja active Pending
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| JP2008508100A (ja) * | 2004-08-02 | 2008-03-21 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | 装置中の腐食した流体伝導部品を溶接によって交換する方法及びそれによって得られる部品 |
| US8973810B2 (en) | 2004-08-02 | 2015-03-10 | Ati Properties, Inc. | Corrosion resistant fluid conducting parts, methods of making corrosion resistant fluid conducting parts and equipment and parts replacement methods utilizing corrosion resistant fluid conducting parts |
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| US9662740B2 (en) | 2004-08-02 | 2017-05-30 | Ati Properties Llc | Method for making corrosion resistant fluid conducting parts |
| JP2017094322A (ja) * | 2004-08-02 | 2017-06-01 | エイティーアイ・プロパティーズ・エルエルシー | 装置中の腐食した流体伝導部品を溶接によって交換する方法及びそれによって得られる部品 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980707 |