JPH05277759A - 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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- JPH05277759A JPH05277759A JP9874792A JP9874792A JPH05277759A JP H05277759 A JPH05277759 A JP H05277759A JP 9874792 A JP9874792 A JP 9874792A JP 9874792 A JP9874792 A JP 9874792A JP H05277759 A JPH05277759 A JP H05277759A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 継手強度を支配する大きな要因となる機械的
負荷および熱的負荷による応力分布を最適化する接合面
形状の継手にあって、Ｔａ製インサート材を挿入するた
めの最適な方法を検索し、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、しかも高強度の異
種金属管継手を提供する。 【構成】 純Ｔｉ若しくはＴｉ基合金または純Ｚｒ若し
くはＺｒ基合金からなる金属管を第１部材とし、ステン
レス鋼管を第２部材とし、両部材間にＴａ製インサート
材をさせた状態で熱間静水圧加圧法によって拡散接合し
て異種金属間継手を製造するに当たり、第１部材および
／または第２部材の接合側面に、一方に形成する場合は
厚さが0.5 〜50μm 、双方に形成する場合は合計した最
少厚さが0.5 μm 、片側の最大厚さが50μm となる様に
Ｔａ膜を物理的蒸着法によって形成しておき、このＴａ
膜を前記インサート材として拡散接合する。
負荷および熱的負荷による応力分布を最適化する接合面
形状の継手にあって、Ｔａ製インサート材を挿入するた
めの最適な方法を検索し、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、しかも高強度の異
種金属管継手を提供する。 【構成】 純Ｔｉ若しくはＴｉ基合金または純Ｚｒ若し
くはＺｒ基合金からなる金属管を第１部材とし、ステン
レス鋼管を第２部材とし、両部材間にＴａ製インサート
材をさせた状態で熱間静水圧加圧法によって拡散接合し
て異種金属間継手を製造するに当たり、第１部材および
／または第２部材の接合側面に、一方に形成する場合は
厚さが0.5 〜50μm 、双方に形成する場合は合計した最
少厚さが0.5 μm 、片側の最大厚さが50μm となる様に
Ｔａ膜を物理的蒸着法によって形成しておき、このＴａ
膜を前記インサート材として拡散接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高耐食性が要求され且
つ異なる金属材料より形成された配管同士の接続用とし
て使用される高強度・高耐食性配管用異種金属管継手の
製造方法に関するものである。
つ異なる金属材料より形成された配管同士の接続用とし
て使用される高強度・高耐食性配管用異種金属管継手の
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、耐食性挙動の異なる管同士を接続する必
要に遭遇する場合があり、例えば高耐食性のＺｒやＴｉ
（純Ｚｒ，純Ｔｉ或はＺｒ基合金若しくはＴｉ基合金を
代表させることがある）の金属管と、比較的耐食性の低
いステンレス鋼管を、夫々の配管に応じた異種金属部材
を接合した異種金属管継手を用いて接続している。そし
てこの様な管継手を作製するに際し、異種金属部材の接
合方法としては、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）処理，熱間
圧延，爆着，摩擦圧接等がある。
る配管系では、耐食性挙動の異なる管同士を接続する必
要に遭遇する場合があり、例えば高耐食性のＺｒやＴｉ
（純Ｚｒ，純Ｔｉ或はＺｒ基合金若しくはＴｉ基合金を
代表させることがある）の金属管と、比較的耐食性の低
いステンレス鋼管を、夫々の配管に応じた異種金属部材
を接合した異種金属管継手を用いて接続している。そし
てこの様な管継手を作製するに際し、異種金属部材の接
合方法としては、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）処理，熱間
圧延，爆着，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方法で
は、第１部材と第２部材の管径が異なるものしか接合で
きないので接合面端部に応力が集中し易く、且つ配管継
手として最適な形態に加工すること自体が困難である。
また爆着接合方法では、被接合材の厚さに制限があり、
管継手製品として仕上げるまでに複雑な工程を要すると
いう欠点がある。更に摩擦圧接方法においては、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。これらに対しＨＩＰ処理による接合方法では、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。尚ＺｒやＴｉの金属管とステンレス鋼管とを被接
合材とし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、被接合部材同士を直接的に接合すると耐
食性が乏しくなるので、通常接合面間に中間層としてＴ
ａをインサート材として挿入している。このＴａ製イン
サート材を挿入するに当たっては、接合面に沿う形状の
Ｔａ板またはＴａ箔を使用するのが一般的である。
は、第１部材と第２部材の管径が異なるものしか接合で
きないので接合面端部に応力が集中し易く、且つ配管継
手として最適な形態に加工すること自体が困難である。
また爆着接合方法では、被接合材の厚さに制限があり、
管継手製品として仕上げるまでに複雑な工程を要すると
いう欠点がある。更に摩擦圧接方法においては、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。これらに対しＨＩＰ処理による接合方法では、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。尚ＺｒやＴｉの金属管とステンレス鋼管とを被接
合材とし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、被接合部材同士を直接的に接合すると耐
食性が乏しくなるので、通常接合面間に中間層としてＴ
ａをインサート材として挿入している。このＴａ製イン
サート材を挿入するに当たっては、接合面に沿う形状の
Ｔａ板またはＴａ箔を使用するのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】異種金属管継手をＨＩ
Ｐ処理によって製造する場合は、材料物性の異なる被接
合材を高温で接合した後常温まで冷却する過程で、接合
部に残留応力が発生するという問題がある。耐食性配管
用の異種金属管継手においては、腐食環境となる管内面
側は上記残留応力が圧縮残留応力として作用することが
望ましく、また管内外面側とも外部からの機械的負荷お
よび温度変化に伴う熱的負荷によって発生する応力
（歪）振幅を小さくすることも望まれるので、応力が接
合面の端面に集中しない様に配慮することが必要であ
る。上記要求に応じるための手段としては、接合面の角
度を変化させることによって管内面側で圧縮残留応力が
発生する様にすると共に、接合端面への応力集中を緩和
させることが有効と考えられる。しかしながらこの様な
場合には、複雑な接合面に沿う形状のＴａ板またはＴａ
箔を接合面間に挿入することは困難である。
Ｐ処理によって製造する場合は、材料物性の異なる被接
合材を高温で接合した後常温まで冷却する過程で、接合
部に残留応力が発生するという問題がある。耐食性配管
用の異種金属管継手においては、腐食環境となる管内面
側は上記残留応力が圧縮残留応力として作用することが
望ましく、また管内外面側とも外部からの機械的負荷お
よび温度変化に伴う熱的負荷によって発生する応力
（歪）振幅を小さくすることも望まれるので、応力が接
合面の端面に集中しない様に配慮することが必要であ
る。上記要求に応じるための手段としては、接合面の角
度を変化させることによって管内面側で圧縮残留応力が
発生する様にすると共に、接合端面への応力集中を緩和
させることが有効と考えられる。しかしながらこの様な
場合には、複雑な接合面に沿う形状のＴａ板またはＴａ
箔を接合面間に挿入することは困難である。
【０００５】本発明はこうした状況のもとになされたも
のであって、その目的は、継手強度を支配する応力分布
を最適化する接合面形状を有する管継手であって、Ｔａ
製インサート材を接合面間に挿入するための最適な方法
を模索し、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、しかも高強度の異種金属管継手を
製造するための方法を提供することにある。
のであって、その目的は、継手強度を支配する応力分布
を最適化する接合面形状を有する管継手であって、Ｔａ
製インサート材を接合面間に挿入するための最適な方法
を模索し、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、しかも高強度の異種金属管継手を
製造するための方法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Ｔｉ若しくはＴｉ基合金または純Ｚｒ若し
くはＺｒ基合金からなる金属管を第１部材とし、ステン
レス鋼管を第２部材とし、両部材間にＴａ製インサート
材を介在させた状態で熱間静水圧加圧法によって拡散接
合して異種金属管継手を製造するに当たり、第１部材お
よび／または第２部材の接合側面に、一方に形成する場
合は厚さが0.5 〜50μm 、双方に形成する場合は合計し
た最少厚さが0.5 μm 、片側の最大厚さが50μm となる
様にＴａ膜を物理的蒸着法によって形成しておき、該Ｔ
ａ膜を前記インサート材として拡散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の製造方
法である。
発明とは、純Ｔｉ若しくはＴｉ基合金または純Ｚｒ若し
くはＺｒ基合金からなる金属管を第１部材とし、ステン
レス鋼管を第２部材とし、両部材間にＴａ製インサート
材を介在させた状態で熱間静水圧加圧法によって拡散接
合して異種金属管継手を製造するに当たり、第１部材お
よび／または第２部材の接合側面に、一方に形成する場
合は厚さが0.5 〜50μm 、双方に形成する場合は合計し
た最少厚さが0.5 μm 、片側の最大厚さが50μm となる
様にＴａ膜を物理的蒸着法によって形成しておき、該Ｔ
ａ膜を前記インサート材として拡散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の製造方
法である。
【０００７】
【作用】本発明は要するに、被接合部材の一方または双
方の接合面に、Ｔａ膜を物理的蒸着法によって形成する
という手段を採用することによって、複雑な形状を有す
る接合面であっても、該接合面間にＴａ製インサート材
を容易に介在させることができ、これによって希望する
特性の異種金属管継手が製造できる。尚本発明で適用す
る物理的蒸着法については、特に限定されるものではな
く、例えばアーク・イオン・プレーティング法やスパッ
タ法等が挙げられる。
方の接合面に、Ｔａ膜を物理的蒸着法によって形成する
という手段を採用することによって、複雑な形状を有す
る接合面であっても、該接合面間にＴａ製インサート材
を容易に介在させることができ、これによって希望する
特性の異種金属管継手が製造できる。尚本発明で適用す
る物理的蒸着法については、特に限定されるものではな
く、例えばアーク・イオン・プレーティング法やスパッ
タ法等が挙げられる。
【０００８】図１は、Ｔｉ−５Ｔａ製金属管とステンレ
ス鋼管とをＴａ膜を介在させた状態でＨＩＰ処理して接
合した管継手において、Ｔａ膜厚と管継手の未接合率と
の関係を示したグラフである。ここで未接合率は、接合
界面を光学顕微鏡で断面観察し、接合面の全長さに対す
る未接合部長さの比で示したものである。この結果から
も明らかなように、一方のＴａ膜厚が50μm を超える
と、未接合部が大幅に増加する傾向を示すことが分か
る。これは膜厚をあまり大きくすると、Ｔａ膜を均一に
形成することが困難になり、膜表面における凹凸の発生
が避けられず、Ｔｉ−５Ｔａ製金属管とステンレス鋼管
とのメタルタッチが困難となるからと考えられる。そし
て未接合部が多くなると、管継手における接合強度が低
下する。従って本発明では、被接合部材間に介在させる
Ｔａ膜の一方の膜厚は50μm 以下と定めた。
ス鋼管とをＴａ膜を介在させた状態でＨＩＰ処理して接
合した管継手において、Ｔａ膜厚と管継手の未接合率と
の関係を示したグラフである。ここで未接合率は、接合
界面を光学顕微鏡で断面観察し、接合面の全長さに対す
る未接合部長さの比で示したものである。この結果から
も明らかなように、一方のＴａ膜厚が50μm を超える
と、未接合部が大幅に増加する傾向を示すことが分か
る。これは膜厚をあまり大きくすると、Ｔａ膜を均一に
形成することが困難になり、膜表面における凹凸の発生
が避けられず、Ｔｉ−５Ｔａ製金属管とステンレス鋼管
とのメタルタッチが困難となるからと考えられる。そし
て未接合部が多くなると、管継手における接合強度が低
下する。従って本発明では、被接合部材間に介在させる
Ｔａ膜の一方の膜厚は50μm 以下と定めた。
【０００９】図２は、Ｔａ膜厚と被膜率の関係を示した
グラフである。ここで被膜率は、コーティングしたＴａ
膜を、ＳＥＭ，ＥＰＭＡ等を用いてミクロ観察して得ら
れた被膜部分の面積割合である。この結果からも明らか
なように、Ｔａ膜厚を0.5 μm 未満とした場合、被膜欠
陥やピンホール等の発生が避けられず、全面に均一なコ
ーティングができない。このような場合、ＴｉやＺｒの
金属管とステンレス鋼管とが直接接触して金属間化合物
が生成し、接合強度が低下すると共に耐食性も劣化す
る。従って本発明では、被接合部材間に介在させるＴａ
膜の合計した膜厚は0.5 μm 以上とした。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。
グラフである。ここで被膜率は、コーティングしたＴａ
膜を、ＳＥＭ，ＥＰＭＡ等を用いてミクロ観察して得ら
れた被膜部分の面積割合である。この結果からも明らか
なように、Ｔａ膜厚を0.5 μm 未満とした場合、被膜欠
陥やピンホール等の発生が避けられず、全面に均一なコ
ーティングができない。このような場合、ＴｉやＺｒの
金属管とステンレス鋼管とが直接接触して金属間化合物
が生成し、接合強度が低下すると共に耐食性も劣化す
る。従って本発明では、被接合部材間に介在させるＴａ
膜の合計した膜厚は0.5 μm 以上とした。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。
【００１０】
実施例１ 高耐食性の被接合部材としてＴｉ−５ＴａおよびＺｒ
を、また低耐食性の被接合部材としてステンレス鋼（Ｓ
ＵＳ304 Ｌ）を夫々使用し、歪の集中を緩和するため接
合面形状を図３に示すようなコーン型とした。そしてア
ーク・イオン・プレーティング法またはスパッタ法によ
って、Ｔａ膜厚を0.3 、0.5 、３、10、50、70、100
（μｍ）に変えて、Ｔｉ−５Ｔａ、ＺｒもしくはＳＵＳ
304 Ｌ表面に蒸着した。これらの被接合部材を対面させ
てＨＩＰ処理を行ない、その後接合部材の引張試験およ
び耐食性試験を行なった。その結果を表１に示す。尚表
１において、Ｂ〜Ｅ、Ｈ〜Ｋ、Ｍ〜Ｑは実施例であり、
Ａ、Ｆ、ＧおよびＬは比較例である。この結果から、本
発明で規定する要件を満足する実施例は、強度および耐
食性のいずれにも優れた接合部材を得られていることが
わかる。
を、また低耐食性の被接合部材としてステンレス鋼（Ｓ
ＵＳ304 Ｌ）を夫々使用し、歪の集中を緩和するため接
合面形状を図３に示すようなコーン型とした。そしてア
ーク・イオン・プレーティング法またはスパッタ法によ
って、Ｔａ膜厚を0.3 、0.5 、３、10、50、70、100
（μｍ）に変えて、Ｔｉ−５Ｔａ、ＺｒもしくはＳＵＳ
304 Ｌ表面に蒸着した。これらの被接合部材を対面させ
てＨＩＰ処理を行ない、その後接合部材の引張試験およ
び耐食性試験を行なった。その結果を表１に示す。尚表
１において、Ｂ〜Ｅ、Ｈ〜Ｋ、Ｍ〜Ｑは実施例であり、
Ａ、Ｆ、ＧおよびＬは比較例である。この結果から、本
発明で規定する要件を満足する実施例は、強度および耐
食性のいずれにも優れた接合部材を得られていることが
わかる。
【００１１】
【表１】
【００１２】実施例２ 表２は、インサート材としてＴａ膜の代わりにＴａ箔を
用いた場合の引張強度試験および耐食性試験結果を示し
たものである。前記表１と比較しても明らかであるが、
インサート材としてＴａ箔を使用した接合材よりも、物
理的蒸着法を適用してＴａ膜を形成した接合材の方が接
合強度に優れていることが分かる。
用いた場合の引張強度試験および耐食性試験結果を示し
たものである。前記表１と比較しても明らかであるが、
インサート材としてＴａ箔を使用した接合材よりも、物
理的蒸着法を適用してＴａ膜を形成した接合材の方が接
合強度に優れていることが分かる。
【００１３】
【表２】
【００１４】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、被
接合材の接合面に物理的蒸着法によってＴａ膜を形成す
るという手段を採用することによって、複雑な形状の接
合面であってもＴａインサート材を容易に形成すること
ができ、これによって高強度・高耐食性の異種金属管継
手が得られた。
接合材の接合面に物理的蒸着法によってＴａ膜を形成す
るという手段を採用することによって、複雑な形状の接
合面であってもＴａインサート材を容易に形成すること
ができ、これによって高強度・高耐食性の異種金属管継
手が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｔａ膜厚が管継手の未接合率に及ぼす影響を示
したグラフである。
したグラフである。
【図２】Ｔａ膜厚と被膜率の関係を示したグラフであ
る。
る。
【図３】実施例における接合面形状を示す模式図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 隆夫 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所西神総合研究地区内 (72)発明者 溝口 孝遠 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所西神総合研究地区内 (72)発明者 中村 茂樹 高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会 社神戸製鋼所高砂事業所内
Claims (1)
- 【請求項１】 純Ｔｉ若しくはＴｉ基合金または純Ｚｒ
若しくはＺｒ基合金からなる金属管を第１部材とし、ス
テンレス鋼管を第２部材とし、両部材間にＴａ製インサ
ート材を介在させた状態で熱間静水圧加圧法によって拡
散接合して異種金属管継手を製造するに当たり、第１部
材および／または第２部材の接合側面に、一方に形成す
る場合は厚さが0.5 〜50μm 、双方に形成する場合は合
計した最少厚さが0.5 μm 、片側の最大厚さが50μm と
なる様にＴａ膜を物理的蒸着法によって形成しておき、
該Ｔａ膜を前記インサート材として拡散接合することを
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 |
|---|---|---|---|
| JP9874792A JPH05277759A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP9874792A JPH05277759A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 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 |
|---|---|
| JPH05277759A true JPH05277759A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=14228068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9874792A Pending JPH05277759A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 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) | JPH05277759A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1584407A1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-10-12 | The Alfred E Mann Foundation for Scientific Research | Bonding titanium to stainless steel |
| CN104046942A (zh) * | 2013-03-12 | 2014-09-17 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种金属钽涂层的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01237086A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 異材接合方法 |
| JPH01237085A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 異材接合方法 |
| JPH02121784A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | クラッド管の製造方法 |
| 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 |
| JPH05185248A (ja) * | 1992-01-14 | 1993-07-27 | 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 |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP9874792A patent/JPH05277759A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01237086A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 異材接合方法 |
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| CN104046942A (zh) * | 2013-03-12 | 2014-09-17 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种金属钽涂层的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980707 |