JPH05288288A

JPH05288288A - 配管用継手

Info

Publication number: JPH05288288A
Application number: JP8422492A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tanahashi; 浩之棚橋; Tadakatsu Maruyama; 忠克丸山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1993-11-02

Abstract

(57)【要約】【目的】加工性と経済性に優れるが、耐食性が十分で
ないＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系形状記憶合金を用いながら、耐
食性、機械的性能に何ら問題のない配管用継手を提供す
る。【構成】Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系形状記憶合金製円筒の内
面中央部に、幅が５ｍｍ以上で、かつ全周にわたる凹部
を有し、該凹部分を含む内面全体に、内径を一定にした
樹脂層を有する配管用継手。【効果】被接続パイプ同士の突き合わせ部における継
手内面のシーラント層の、液体による浸食から形状記憶
合金を保護して耐食性を確保し、しかも継手の機械的性
能を劣化させることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給水管等の配管の接続
に用いる継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】給水管等の配管の接続に用いる継手とし
て、形状記憶合金を用いた継手が知られている。これに
用いる形状記憶合金としてはＴｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ系
合金およびＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系合金等が考えられ、中で
もＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系合金は、材料の加工性が良好で、
かつ経済性に優れることから最も適していると考えられ
ている。ところが、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系合金は耐食性が
必ずしも十分でないという問題があった。

【０００３】一方、こうした継手の内面にエポキシ樹脂
などのシーラント層を具備させておく方法が特公昭６３
−４６９５９号公報に開示されているが、締結後の気密
性の確保を目的としたものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、加工性と経
済性に優れるＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系形状記憶合金を用い
て、耐食性の良好な配管用継手を提供することを目的に
なされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、Ｆ
ｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系形状記憶合金製円筒の内面中央部に、
幅が５ｍｍ以上、かつ全周にわたる凹部を有し、該凹部
分を含む内面全体に、内径を一定にした樹脂層を有する
ことを特徴とする配管用継手を要旨とするものである。
本発明者らの研究によれば、その内面にエポキシ樹脂な
どのシーラント層を具備している形状記憶合金継手の腐
食は、被接続パイプの突合せ部において認められ、それ
は図４に模式的に示すように、樹脂層が液体に侵食さ
れ、その進行によって形状記憶合金が直接液体に曝され
ることによって生じることが明らかとなった。

【０００６】こうした腐食の発生を抑えるには、液体が
樹脂層に達しないようにパイプの端面同士が完全に密着
するように精密に加工するか、あるいは要求される継手
寿命の間に侵食される以上の厚みの樹脂層を具備すれば
よいわけであるが、前者の方法は実用上ほとんど不可能
であり、後者の方法を採用せざるを得ない。ところが、
円筒の内面全体の樹脂層の厚みを大きくすると、確かに
耐食性は確保されるものの、形状記憶合金継手が収縮
し、パイプに接した後に発生してパイプに対し作用する
応力が著しく弱められ、その結果、耐圧性や引き抜き阻
止力などの継手の機械的性能を劣化させることがわかっ
た。

【０００７】本発明は、このような研究結果に鑑み、液
体の侵食から形状記憶合金を保護するのに十分な厚さの
樹脂層を具備しながら、かつ機械的性能を損なわない継
手を提供するものである。本発明で用いるＦｅ−Ｍｎ−
Ｓｉ系形状記憶合金とは、特開昭６１−７６６４７号公
報などに記載されているような成分組成を有するもので
ある。具体的に例示すれば、質量比で、Ｍｎを２０〜４
０％、Ｓｉを３．５〜８％含有し、残部はＦｅおよび不
可避不純物よりなる合金である。さらにこれを基本とし
て、これに必要に応じてＣｒ、Ｎｉ等の元素を特性向上
のために添加したものである。

【０００８】形状記憶合金継手は、特にその内面に被接
続パイプと継手との位置関係を特定状態に保つような機
構が設けられている場合を除いては、パイプ同士が継手
の長手方向のほぼ中央で突き合わされるようにして締結
されることが一般的である。従って、樹脂層の厚みを大
きくして、侵食から形状記憶合金を保護しなければなら
ない部分は継手の長手方向の中央部分である。凹部を設
ける位置を中央部としたのはこのためである。もっと
も、不適切な配管作業が行われれば、パイプ同士が継手
の中央部からはずれた位置、すなわち凹部以外のところ
で突き合わされる可能性もあるが、そうした場合には、
耐食性が確保されないばかりか、継手の各々の側につい
て、機械的性能に差がついてしまい、好ましくない接続
となる。そこで、そのような場合の発生を回避するため
に、配管工事に当たっては、適切な長さが継手に差し込
まれるように、パイプに印などを付けた後、接続がなさ
れることが望ましい。

【０００９】一般に配管に用いられる金属製のパイプ
は、切断時にバリが出るため、それを除いた後、接続作
業が行われる。この時、パイプ端面の外周側が削り取ら
れるため、パイプ同士を突き合わせて接続した際に、図
５に示すように隙間ができる。また、肉厚の薄いパイプ
はロータリーカッターと呼ばれる手回しの切断工具で切
断されることも多いが、この場合には、図６に示すよう
に切断部にダレが生じ、これも隙間の原因となる。そし
て、このような隙間のところが、配管使用時の樹脂の侵
食を最も受け易い。従って、樹脂層の厚みを大きくする
凹部の幅は、これらの隙間より広くしておく必要があ
る。

【００１０】本発明者らはこうした隙間の形態について
詳細に検討を行った結果、接続しようとするパイプとパ
イプの間を故意に開けない限りにおいては、耐食性の確
保に必要な凹部の幅の最小値は５ｍｍであるとの結論に
達した。凹部の幅を５ｍｍ以上と限定したのはこのため
である。また、凹部の幅が大きいほど耐食性に対する信
頼性を高めるものとなるが、あまり大きくし過ぎると継
手自身の強度低下を招き、継手の機械的性能を極力損な
うことなく耐食性を確保するという本発明の目的にそぐ
わなくなる恐れがある。このような見地から凹部の幅は
要求される継手強度等を考慮して決定されればよいが、
全長の1/2以下とすることが望ましい。また、凹部の深
さについても同様の理由から、最深部までの深さを形状
記憶合金の肉厚の1/2以下にすることが望ましい。

【００１１】凹部の断面形状は、部分的に樹脂層の厚み
を大きくする目的が達せられればどのようなものとして
もよいが、製造時の経済性を考慮すれば、できるだけ単
純な形状とすることが望ましい。例えば、図１、図２お
よび図３に各々示すような、凹部の断面が長方形、三角
形および半円形などの形状である。また、凹部を含めて
継手の内面全体に層を形成するための樹脂としては、エ
ポキシ樹脂、シリコン樹脂などがよい。これらの樹脂と
しては、継手に形状記憶効果を発現させて、パイプを接
続する際に継手を加熱することから、耐熱性のある樹脂
を用いることが望ましい。

【００１２】

【実施例】Ｍｎ、ＳｉおよびＣｒを質量比でそれぞれ２
８％、６％および５％含有し、残部はＦｅと不可避不純
物より成るＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系形状記憶合金を用いて、
予め拡径変形されている長さ４０．０ｍｍ、肉厚２．０
ｍｍの円筒を製作した。拡径後の内径は、樹脂層を設け
た後の内径が２２．３０ｍｍφとなるように作り分け
た。次いでこれらの円筒のうちの幾つかについて、旋盤
による切削加工によって内面の中央部に凹部を設けた。
凹部の断面形状は図１および図２のとおりとした。また
その大きさは、最深部までの深さを０．２ｍｍおよび
０．４ｍｍ、幅を３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍおよび１０ｍ
ｍとした。切削の際、円筒の温度がこの合金の逆変態開
始温度以上に上昇しないようにして切削を行った。円筒
の内面の脱脂を行った後、耐熱性のエポキシ樹脂を塗布
した。樹脂が硬化した後、旋盤加工を行って樹脂層を切
削し、厚みを一定にするとともに内径を所定の大きさと
した。

【００１３】このようにして製作された形状記憶合金継
手を用いて、ステンレス鋼パイプを締結した試験体を製
作した。用いたステンレス鋼パイプはＪＩＳ−Ｇ３４４
８（一般配管用ステンレス鋼鋼管）に規定されている外
径２２．２ｍｍφのものである。まずパイプをロータリ
ーカッターを用いて長さ１５０ｍｍに切断した。次に、
パイプを継手の両側から挿入し、中央部で突き当て、こ
の状態を保ったまま継手部分を３００℃に加熱して継手
の締結作業を完了させた。

【００１４】耐食性と機械的性能を評価するために、凹
部の有無、有の場合の形状などを同一とした試験体を各
条件毎に２体製作し、１体を耐食性評価用、もう１体を
機械的性能評価用に用いた。耐食性の評価は、ステンレ
ス協会規格ＳＡＳ−３２２の３．１１の方法に準じて行
った。すなわち、蒸留水１０００ｍｌに２００±２０ｍ
ｇの塩化ナトリウム（ＪＩＳ特級）を溶かした液を試験
溶液とし、これを８０±２℃に保ち、この中に試験体全
体を３０日間浸漬してサビの発生を調べるものである。
ただし、１５日毎に液の交換を行った。

【００１５】また機械的性能としては、試験体の引張試
験を行い、どちらか一方のパイプが継手から抜け出し始
める時の荷重値を調べて評価した。その結果を表１に示
す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表中の耐食性の欄において×印はサビが発
生したことを、○印はサビが発生しなかったことを表わ
す。このように、本発明によれば、継手の機械的性能を
ほとんど損なうことなく耐食性を確保できることが明か
となった。一方、凹部を有していてもその幅が５ｍｍよ
り小さい場合には耐食性が確保されず、また凹部を設け
ずに継手の内面全体の樹脂層を厚くした場合には、耐食
性は確保できるものの、機械的性能が大きく損なわれる
ことが判る。

【００１８】

【発明の効果】本発明の配管用継手は、耐食性の十分で
ないＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系形状記憶合金を用いているにも
かかわらず、良好な耐食性を示す。しかも、そのために
継手の機械的性能を劣化させることがないので、経済性
と特性の優れた継手が得られる。また、凹部を設けたこ
とによって、パイプとシーラント層の密着度が高まり、
より高い耐圧性が得られるという副次的効果ももたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】長方形断面の凹部を有する継手の断面図であ
る。

【図２】三角形断面の凹部を有する継手の断面図であ
る。

【図３】半円形断面の凹部を有する継手の断面図であ
る。

【図４】形状記憶合金継手を用いたパイプの接続部断面
とその拡大図である。

【図５】切断されたパイプの突き合わせ部である。

【図６】切断された薄肉パイプの突き合わせ部である。

【符号の説明】

１Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系形状記憶合金２樹脂３パイプ４薄肉パイプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系形状記憶合金製円筒
の内面中央部に、幅が５ｍｍ以上、かつ全周にわたる凹
部を有し、該凹部分を含む内面全体に、内径を一定にし
た樹脂層を有することを特徴とする配管用継手。