JPH07214152A - 高強度耐食分岐管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度材料よりなる外層部と、耐食性材料よ
りなる内層部とを一体化させて高強度耐食分岐管を製造
するに際し、従来採用されていた熱間玉抜き法における
問題、及び、所望の形状の分岐管を得たい場合に採用さ
れる削り出し法における問題を、一挙且つ確実に解消し
得る手段を提供する。 【構成】 外層部１を内層部２とは独立的に分岐管形状
に成形する。その外層部１における直管部４相当部分
に、内層部２形成用の筒状体５を内嵌し、且つ、外層部
１における分岐部３相当部分の周りに、その分岐部３相
当部分の外からの外圧に耐え且つ筒状体５とは接着しな
い耐外圧部材６を蓋状に設けつつ、分岐部３相当部分の
内部空間を脱気してシールしつつ施蓋した状態を維持す
る。そして、それら組合せ体に熱間静水圧圧縮処理を施
して、筒状体５を外層部１及び耐外圧部材６の各内面に
密着変形させて前記両層部１，２を一体化させる。その
後、耐外圧部材６と、その内面に密着変形した筒状体５
の部分５ａとを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油配管用等に使用さ
れる高強度耐食分岐管の製造方法に関し、更に詳しく
は、直管部の長手方向中間部に、その直管部と交叉する
方向へ分岐する分岐部を連設した分岐管を製造するに際
し、その分岐管の外層部を高強度材料にて構成し、且
つ、内層部を耐食性材料にて構成しつつ、それら両層部
を一体化させて高強度耐食分岐管を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】海底油田から海上基地までの石油配管に
おける分岐継手等の用途に使用される高強度耐食分岐管
としては、構造用炭素鋼やステンレス鋼、又はそれらの
鋳鋼等の高強度材料にて構成された外層部と、Inconel6
25やIncoloy825等の耐食性材料にて構成された内層部と
を分岐管形状に一体化したものが使用されている。この
ような高強度耐食分岐管を製造するには、従来、前記高
強度材料よりなる外層部と前記耐食性材料よりなる内層
部とを直管の状態に一体成形した二層管（例えば、二層
状態に遠心力鋳造された直管）に対して、分岐部を形成
すべき部分に機械加工によって開口を設けた後、その二
層管を適宜の熱間加工温度に加熱しつつ、その二層管に
対して、その管の開口部をしごくように、棒付き半玉状
の治具を前記開口経由で管内から管外へ移動させる加工
（以下、熱間玉抜き法という）を施すことにより、分岐
部を形成して前記分岐管を完成させる、という方法が実
施されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来方法によれば、前記二層管に対して、その管の開口
部が局部的にしごかれるような加工を施すため、前記耐
食性材料よりなる内層部が前記開口部において外方へ膨
れ上がるようなシワが発生し、最終的に得られる前記分
岐管の形状（特に、分岐部の断面形状）を所望の形状と
することができない、という問題があった。そこで、所
望の形状の前記分岐管を得るためには、全体が前記耐食
性材料よりなる素材を、機械加工によって分岐管形状に
削り出すという方法（以下、削り出し法という）が従来
採用されていたが、この削り出し法による場合には、加
工コストが非常に高くなる上、所定の強度を得るために
厚肉の分岐管を採用する必要が生じて、製品の薄肉軽量
化の実現が難しい、という問題があった。本発明は、こ
のような実情に着目してなされたものであり、従来の熱
間玉抜き法における問題も、所望の形状の分岐管を得た
い場合に採用される前記削り出し法における問題も、い
ずれも一挙に且つ確実に解消し得る手段を提供すること
を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る高強度耐食
分岐管の製造方法（以下、本発明方法という）の特徴構
成は、直管部の長手方向中間部に、その直管部と交叉す
る方向へ分岐する分岐部を連設した分岐管を製造するに
際し、その分岐管の外層部を高強度材料にて構成し、且
つ、内層部を耐食性材料にて構成しつつ、それら両層部
を一体化させて高強度耐食分岐管を製造する方法であっ
て、前記外層部を、前記内層部とは独立的に、分岐管形
状に成形した後、その外層部における前記直管部相当部
分に前記内層部形成用の筒状体を内嵌し、且つ、前記外
層部における前記分岐部相当部分の周りに、その分岐部
相当部分の外から内へかかる外圧に耐え且つ前記筒状体
とは接着しない耐外圧部材を蓋状に設けつつ、前記分岐
部相当部分の内部空間を脱気してシールしつつ施蓋した
状態を維持した上で、それらの組合せ体に熱間静水圧圧
縮処理を施すことにより、前記筒状体を前記外層部及び
前記耐外圧部材の各内面に密着変形させて前記両層部を
一体化させた後、前記耐外圧部材と、その耐外圧部材の
内面に密着変形した前記筒状体の部分とを除去する点に
ある。

【０００５】

【作用】このような本発明方法によれば、前記内層部と
は独立的に分岐管形状に成形した外層部における直管部
相当部分に、内層部形成用の筒状体を内嵌し、且つ、前
記外層部における分岐部相当部分の周りに前記耐外圧部
材を蓋状に設けて、前記分岐部相当部分の内部空間をシ
ール状態に施蓋しつつ、前記熱間静水圧圧縮処理を行う
こととなるので、前記筒状体に対して、従来の熱間玉抜
き法のような局部的なしごき加工が付与されるのではな
く、前記熱間静水圧圧縮処理に基づく、前記外層部及び
耐外圧部材の各内面への等方的な押し付け加工が付与さ
れるようになる。従って、前記筒状体が、前記外層部及
び耐外圧部材の各内面に有効に密着変形されるようにな
り、前記両層部が有効に一体化されるようになる。しか
も、本発明方法においては、前記密着変形の過程で前記
分岐部相当部分の外から内へかかる外圧に耐えるよう
に、前記耐外圧部材を前記分岐部相当部分に蓋状に設け
るので、その耐外圧部材の機能によって、前記外層部に
おける分岐部相当部分が前記外圧の作用及び前記脱気内
部空間の存在によって内方へ変形するのが有効に抑えら
れるようになる。従って、所望形状の高強度耐食分岐管
が確実に得られるようになる。尚、前記耐外圧部材は、
前記筒状体とは接着しないものであるため、それを前記
両層部の一体化後において容易に除去することができ
る。これらの結果として、従来の熱間玉抜き法による場
合に生じるような問題、即ち、前記内層部が部分的に外
方へ膨れ上がるようなシワが発生し所望形状の高強度耐
食分岐管が得られないという問題が、一挙に且つ確実に
解消されるようになる。尚、上述したように、前記筒状
体が前記外層部及び耐外圧部材の各内面に有効に密着変
形され、前記両層部が有効に一体化された後において
は、前記耐外圧部材及び前記分岐部の開口端部を除去す
ることにより、最終形状の高強度耐食分岐管が容易に製
造されるようになる。また、上述の熱間静水圧圧縮処理
によって、前記外層部及びそれに内嵌された前記筒状体
から一挙に、前記両層部が有効に一体化された高強度耐
食分岐管の略完成品が得られるので、全体が耐食性材料
よりなる素材を削り出す前記削り出し法に比して、加工
コストの低減が可能となる上、高強度材料よりなる前記
外層部の存在によって製品の薄肉軽量化が実現されるよ
うになる。

【０００６】

【発明の効果】このように、本発明方法によれば、従来
の熱間玉抜き法における問題も、所望形状の分岐管を得
たい場合に採用される前記削り出し法における問題も、
いずれも一挙に且つ確実に解消されて、本発明の目的が
達成されるようになる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には、本発明方法の一実施例の手順が示され
ている。

【０００８】図中、１は、構造用炭素鋼（例えば、ＪＩ
Ｓ規格：Ｓ４５Ｃ若しくはそれに近い各種規格鋼材）や
ステンレス鋼（例えば、ＪＩＳ規格：ＳＵＳ３０４、Ｓ
ＵＳ３１６若しくはそれらに近い各種規格鋼材）、又
は、それらの鋳鋼等の高強度材料にて構成された外層部
であり、２は、適宜の耐食性材料（例えば、Inconel625
やIncoloy825等の耐食合金）にて構成された内層部であ
る。

【０００９】本発明方法の手順を説明するに、先ず、前
記外層部１を、前記内層部２（図１（ニ),（ホ）参照）
とは独立的に分岐管形状（肉厚：２３ｍｍ）に成形する
（図１（イ）参照）。その分岐管形状への成形は、例え
ば、次のようにして完成させる。即ち、前記高強度材料
よりなる遠心力鋳造管を素管として採用し、その素管に
対して、分岐部３を形成すべき部分に機械加工によって
開口を設けた後、前記素管を適宜の熱間加工温度に加熱
しつつ、その素管に対して、その素管の開口部をしごく
ように棒付き半玉状の治具を前記開口経由で管内から管
外へ移動させる加工（即ち、前記熱間玉抜き法）を施す
ことにより、前記分岐部３を形成して前記分岐管形状へ
の成形を完成させる。尚、この分岐管形状への成形は、
上述した方法以外の他の手段（例えば、バルジ成型や置
注鋳造法等）によっても可能である。

【００１０】このように、前記外層部１を独立的に分岐
管形状に成形した後、その外層部１における直管部４相
当部分に、前記内層部２（図１（ニ),（ホ）参照）形成
用の筒状体５（肉厚：３ｍｍ）を内嵌すると共に、前記
外層部１における前記分岐部３相当部分の周りに、その
分岐部３相当部分の外から内へかかる外圧に耐え、且
つ、前記筒状体５とは接着しない耐外圧部材６を蓋状に
設ける（図１（ロ）参照）。尚、前記筒状体５は、前記
耐食性材料よりなる板状素材を円筒状に巻き成形した
後、その突合せ部をＴＩＧ溶接して円筒体を完成させる
ことで容易に得られるが、この他にも、遠心力鋳造法に
よっても容易に得られる。また、前記耐外圧部材６は、
具体的には、蓋状に成形された炭素鋼（例えば、ＪＩＳ
規格：Ｓ２５Ｃ又はそれに近い各種規格鋼材）製の外殻
体６ａの内側に、前記外圧に耐え且つ前記筒状体５とは
接着しない素材（例えば、ステンレス鋼又はセラミック
ス等）よりなる詰め物６ｂを適宜厚さ分だけ詰めたもの
にて構成されている。

【００１１】そして、前記外層部１における前記分岐部
３相当部分の内部空間を脱気してシールしつつ施蓋した
状態を維持する（図１（ハ）参照）。そのシール状態で
の施蓋維持は、具体的には、次のようにして実施する。
即ち、前記外層部１と前記筒状体５との継ぎ目露出部
７、及び、前記外層部１と前記外殻体６ａとの継ぎ目露
出部８の全てを、ＴＩＧ溶接法又は電子ビーム溶接法に
てシール可能状態に溶接することとするが、前記内部空
間の脱気のため、少なくとも最後に溶接する継ぎ目露出
部７又は８を電子ビーム溶接法にて溶接する。尚、全て
の継ぎ目露出部７、８を電子ビーム溶接してもよい。

【００１２】そして、前記外層部１と前記筒状体５と前
記耐外圧部材６とからなる組合せ体を熱間静水圧圧縮処
理装置内へ装入し、その組合せ体に対して適宜の設定条
件（例えば、温度：１１００〜１２００℃、圧力：１０
００気圧前後）の熱間静水圧圧縮処理を施すことによ
り、前記筒状体５を前記外層部１及び前記耐外圧部材６
の各内面に密着変形させて前記外層部１及び前記内層部
２を一体化させる（図１（ニ）参照）。

【００１３】その後、前記耐外圧部材６と、その耐外圧
部材６の内面に密着変形した前記筒状体５の部分５ａと
を、加工コストの低廉な機械加工等の手段を用いて除去
する（図１（ホ）参照）ことにより、所望の高強度耐食
分岐管を得る。

【００１４】次に、別実施例について説明する。上述の
実施例においては、分岐部相当部分の内部空間を脱気し
てシールしつつ施蓋した状態を維持するのに、ＴＩＧ溶
接法に加えて、真空雰囲気下での溶接が行われる電子ビ
ーム溶接法を利用することとしたが、各種事情から前記
電子ビーム溶接法を利用したくない場合は、ＴＩＧ溶接
法にて全ての継ぎ目露出部を溶接した後、例えば、前記
耐外圧部材に挿通状態に装着した脱気チューブ経由で前
記内部空間を真空脱気した上で、その脱気チューブをピ
ンチングするという手段を採用することもできる。

【００１５】上述の実施例は、分岐部が一つの分岐管の
製造方法において本発明方法を適用したものであった
が、前記分岐部が複数存在する分岐管の製造方法におい
ても本発明方法を適用することができる。

【００１６】また、前記外層部の材質及び前記内層部の
材質、前記耐外圧部材の材質は、上述の実施例のものに
限定されないのはいうまでもない。

【００１７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の手順を示す説明図

【符号の説明】

１ 外層部 ２ 内層部 ３ 分岐部 ４ 直管部 ５ 筒状体 ５ａ（耐外圧部材の内面に密着変形した）部分 ６ 耐外圧部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直管部（４）の長手方向中間部に、その
   直管部（４）と交叉する方向へ分岐する分岐部（３）を
   連設した分岐管を製造するに際し、その分岐管の外層部
   （１）を高強度材料にて構成し、且つ、内層部（２）を
   耐食性材料にて構成しつつ、それら両層部（１),（２）
   を一体化させて高強度耐食分岐管を製造する方法であっ
   て、 前記外層部（１）を、前記内層部（２）とは独立的に、
   分岐管形状に成形した後、 その外層部（１）における前記直管部（４）相当部分に
   前記内層部（２）形成用の筒状体（５）を内嵌し、且
   つ、前記外層部（１）における前記分岐部（３）相当部
   分の周りに、その分岐部（３）相当部分の外から内へか
   かる外圧に耐え且つ前記筒状体（５）とは接着しない耐
   外圧部材（６）を蓋状に設けつつ、前記分岐部（３）相
   当部分の内部空間を脱気してシールしつつ施蓋した状態
   を維持した上で、それらの組合せ体に熱間静水圧圧縮処
   理を施すことにより、前記筒状体（５）を前記外層部
   （１）及び前記耐外圧部材（６）の各内面に密着変形さ
   せて前記両層部（１),（２）を一体化させた後、 前記耐外圧部材（６）と、その耐外圧部材（６）の内面
   に密着変形した前記筒状体（５）の部分（５ａ）とを除
   去する高強度耐食分岐管の製造方法。