JPH0747231B2 - クラッド管の接合方法 - Google Patents
クラッド管の接合方法Info
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- JPH0747231B2 JPH0747231B2 JP2041637A JP4163790A JPH0747231B2 JP H0747231 B2 JPH0747231 B2 JP H0747231B2 JP 2041637 A JP2041637 A JP 2041637A JP 4163790 A JP4163790 A JP 4163790A JP H0747231 B2 JPH0747231 B2 JP H0747231B2
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- tube
- joined
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はクラッド管の周継手を接合する方法に関するも
のである。
のである。
［従来の技術］ 配管に耐食性を持たせるために、内側に耐食性金属層を
クラッドしたクラッド管が用いられている。
クラッドしたクラッド管が用いられている。
例えば化学プラントにおいては、炭素鋼またはクロムモ
リブデン鋼の内側にステンレス鋼またはニッケル合金鋼
をクラッドしたクラッド管が用いられている。このよう
なクラッド管を用いると、管全体を炭素鋼またはクロム
モリブデン鋼により形成する場合に比べてコストを安く
することができる。また管全体を炭素鋼またはクロムモ
リブデン鋼により形成すると、管の内面から応力腐食割
れが生じたときに亀裂が容易に肉厚方向に貫通してしま
うが、クラッド管を用いると亀裂が貫通するのを防ぐこ
とができる。
リブデン鋼の内側にステンレス鋼またはニッケル合金鋼
をクラッドしたクラッド管が用いられている。このよう
なクラッド管を用いると、管全体を炭素鋼またはクロム
モリブデン鋼により形成する場合に比べてコストを安く
することができる。また管全体を炭素鋼またはクロムモ
リブデン鋼により形成すると、管の内面から応力腐食割
れが生じたときに亀裂が容易に肉厚方向に貫通してしま
うが、クラッド管を用いると亀裂が貫通するのを防ぐこ
とができる。
従来クラッド管どうしの接合はもっぱらアーク溶接によ
り行っていた。クラッド管はほとんどの場合外径が８イ
ンチ（216mm）以下であるので、アーク溶接は管の外側
から行わざるを得ない。そのため従来は、クラッド管の
接合部を開先を介して対向させた状態で開先内に溶融金
属を充填することにより内側から外側へと順次溶接金属
層を形成して溶接を行っていた。
り行っていた。クラッド管はほとんどの場合外径が８イ
ンチ（216mm）以下であるので、アーク溶接は管の外側
から行わざるを得ない。そのため従来は、クラッド管の
接合部を開先を介して対向させた状態で開先内に溶融金
属を充填することにより内側から外側へと順次溶接金属
層を形成して溶接を行っていた。
第８図は、アーク溶接により接合されたクラッド管1,
1′の接合部の断面を概略的に示したもので、同図にお
いて1a,1a′は炭素鋼またはクロムモリブデン鋼からな
る外側金属層、1b,1b′はステンレス鋼またはニッケル
合金鋼からなる内側金属層である。
1′の接合部の断面を概略的に示したもので、同図にお
いて1a,1a′は炭素鋼またはクロムモリブデン鋼からな
る外側金属層、1b,1b′はステンレス鋼またはニッケル
合金鋼からなる内側金属層である。
このようなクラッド管を溶接する場合、耐食性を確保す
るために初層２にはステンレス鋼またはニッケル合金鋼
を盛ることが必要とされる。ここで接合部の全層をステ
ンレス鋼またはニッケル合金鋼とすることも考えられる
が、全層をステンレス鋼またはニッケル合金鋼とする
と、応力腐食割れが生じたときに容易に亀裂が貫通す
る。従って上層４には炭素鋼またはクロムモリブデン鋼
を盛ることが必要とされる。しかしステンレス鋼または
ニッケル合金鋼の初層の上に直接炭素鋼またはクロムモ
リブデン鋼を溶接すると、ステンレス鋼またはニッケル
合金鋼の一部が溶融して炭素鋼またはクロムモリブデン
鋼の層中に混入し、境界領域に脆弱なマルテンサイトの
溶接金属が形成されて溶接部の強度が低下する。これを
避けるため、従来は初層２と上層４との間に純鉄または
極低炭素鋼からなる中間層３を設けていた。
るために初層２にはステンレス鋼またはニッケル合金鋼
を盛ることが必要とされる。ここで接合部の全層をステ
ンレス鋼またはニッケル合金鋼とすることも考えられる
が、全層をステンレス鋼またはニッケル合金鋼とする
と、応力腐食割れが生じたときに容易に亀裂が貫通す
る。従って上層４には炭素鋼またはクロムモリブデン鋼
を盛ることが必要とされる。しかしステンレス鋼または
ニッケル合金鋼の初層の上に直接炭素鋼またはクロムモ
リブデン鋼を溶接すると、ステンレス鋼またはニッケル
合金鋼の一部が溶融して炭素鋼またはクロムモリブデン
鋼の層中に混入し、境界領域に脆弱なマルテンサイトの
溶接金属が形成されて溶接部の強度が低下する。これを
避けるため、従来は初層２と上層４との間に純鉄または
極低炭素鋼からなる中間層３を設けていた。
第８図に示したようにアーク溶接によりクラッド管を接
合した場合には、中間層３が大きく硬化（ビッカース硬
度で350〜450）するため、接合部の延性が低下するとい
う問題があった。また管内が高温の水素環境の場合に
は、中間層３が脆弱になり易いという問題があった。更
にアーク溶接によると溶接作業が繁雑であるためその施
工に技術を要し、コストが高くなるという問題もあっ
た。
合した場合には、中間層３が大きく硬化（ビッカース硬
度で350〜450）するため、接合部の延性が低下するとい
う問題があった。また管内が高温の水素環境の場合に
は、中間層３が脆弱になり易いという問題があった。更
にアーク溶接によると溶接作業が繁雑であるためその施
工に技術を要し、コストが高くなるという問題もあっ
た。
そこで、クラッド管を摩擦圧接により接合することが検
討された。従来周知の摩擦圧接法に従ってクラッド管を
接合する場合の手順は次の通りである。
討された。従来周知の摩擦圧接法に従ってクラッド管を
接合する場合の手順は次の通りである。
第９図に示すようにクラッド管1,1′の圧接面A,A′をそ
れぞれの軸線方向に対して直角な面として一方のクラッ
ド管１を静止側のクランプに固定し、他方のクラッド管
１′を回転駆動される主軸のチャックに把持させる。そ
して加圧装置により一方のクラッド管を他のクラッド管
に対して所定の圧力（加熱圧力という。）で加圧接触さ
せた状態で回転側のクラッド管１′を回転させ、両管の
接触部を摩擦により発熱させる。接合部の温度が所定の
温度に達した時点で回転側のクラッド管１′を停止さ
せ、加圧装置によりクラッド管1,1′を大きいアップセ
ット圧力で加圧して圧接する。
れぞれの軸線方向に対して直角な面として一方のクラッ
ド管１を静止側のクランプに固定し、他方のクラッド管
１′を回転駆動される主軸のチャックに把持させる。そ
して加圧装置により一方のクラッド管を他のクラッド管
に対して所定の圧力（加熱圧力という。）で加圧接触さ
せた状態で回転側のクラッド管１′を回転させ、両管の
接触部を摩擦により発熱させる。接合部の温度が所定の
温度に達した時点で回転側のクラッド管１′を停止さ
せ、加圧装置によりクラッド管1,1′を大きいアップセ
ット圧力で加圧して圧接する。
第10図はクラッド管の圧接が完了した状態を示してい
る。同図から明らかなように外側金属層1a,1a′及び内
側金属層1b,1b′がそれぞれ管の外側及び内側に押し出
されてバリ５及び６が生じる。
る。同図から明らかなように外側金属層1a,1a′及び内
側金属層1b,1b′がそれぞれ管の外側及び内側に押し出
されてバリ５及び６が生じる。
化学プラントの配管等に用いる場合には、管内での流体
の流れを損なわないようにするためにバリを除去する必
要がある。バリの除去はバリ切削刃により行われる。バ
リ切削刃によりバリを除去した後のクラッド管の状態を
第11図に示した。
の流れを損なわないようにするためにバリを除去する必
要がある。バリの除去はバリ切削刃により行われる。バ
リ切削刃によりバリを除去した後のクラッド管の状態を
第11図に示した。
［発明が解決しようとする課題］ 従来周知の摩擦圧接法に従ってクラッド管どうしを接合
した場合には、第10図に示したように外側金属層が外側
及び内側に大きく押し出される。従って接合されたクラ
ッド管からバリを除去した場合には、内側のバリを除去
した箇所Ｂにおいて外側金属層が露出した状態になり、
この部分でクラッド管の特性が失われるという問題があ
った。
した場合には、第10図に示したように外側金属層が外側
及び内側に大きく押し出される。従って接合されたクラ
ッド管からバリを除去した場合には、内側のバリを除去
した箇所Ｂにおいて外側金属層が露出した状態になり、
この部分でクラッド管の特性が失われるという問題があ
った。
本発明の目的は、管の内側に外側金属層を露出させるこ
と無く、また割れや脆弱な硬化合金層を生じさせること
無くクラッド管どうしを接合することができるようにし
たクラッド管の接合方法を提案することにある。
と無く、また割れや脆弱な硬化合金層を生じさせること
無くクラッド管どうしを接合することができるようにし
たクラッド管の接合方法を提案することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、外側金属層の内周側に該外側金属層よりも薄
い内側金属層がクラッドされた複数のクラッド管をそれ
ぞれの中心軸線を一致させた状態で突き合わせて摩擦圧
接により接合する方法に係わるものである。
い内側金属層がクラッドされた複数のクラッド管をそれ
ぞれの中心軸線を一致させた状態で突き合わせて摩擦圧
接により接合する方法に係わるものである。
本発明の方法においては、接合すべきクラッド管の被接
合端部間に、摩擦圧接の際に内側金属層の一部をクラッ
ド管の外側及び内側に押し出し且つ外側金属層をクラッ
ド管の外側に移動させるＶ形開先を形成しておき、接合
すべきクラッド管の内側金属層間で摩擦接触を開始させ
て両クラッド管を摩擦圧接する。
合端部間に、摩擦圧接の際に内側金属層の一部をクラッ
ド管の外側及び内側に押し出し且つ外側金属層をクラッ
ド管の外側に移動させるＶ形開先を形成しておき、接合
すべきクラッド管の内側金属層間で摩擦接触を開始させ
て両クラッド管を摩擦圧接する。
上記Ｖ形開先は15度以上45度以下の開先角度を有してい
ることが好ましい。
ることが好ましい。
上記Ｖ形開先は、第７図（Ａ）に示すように開先面10A,
10A′とルートフェース10B,10B′との境界部に曲率を設
けないものでも良く、また第７図（Ｂ）ないし（Ｄ）に
示すように開先面10A,10A′とルートフェース10B,10B′
との境界部10C,10C′に曲率を設けたものでも良い。ま
たルートフェース10B,10B′の径方向寸法Ｆは、第７図
（Ａ）及び（Ｂ）に示すように内側金属層の厚さｃに一
致していても良く、第７図（Ｃ）に示すようにルートフ
ェースの径方向寸法Ｆが内側金属層の厚さＣより小さく
つも良い。更に第７図（Ｄ）に示すようにルートフェー
スの径方向寸法Ｆを内側金属層の厚さｃより大きく設定
しても良い。
10A′とルートフェース10B,10B′との境界部に曲率を設
けないものでも良く、また第７図（Ｂ）ないし（Ｄ）に
示すように開先面10A,10A′とルートフェース10B,10B′
との境界部10C,10C′に曲率を設けたものでも良い。ま
たルートフェース10B,10B′の径方向寸法Ｆは、第７図
（Ａ）及び（Ｂ）に示すように内側金属層の厚さｃに一
致していても良く、第７図（Ｃ）に示すようにルートフ
ェースの径方向寸法Ｆが内側金属層の厚さＣより小さく
つも良い。更に第７図（Ｄ）に示すようにルートフェー
スの径方向寸法Ｆを内側金属層の厚さｃより大きく設定
しても良い。
上記外側金属層は例えば炭素鋼またはクロムモリブデン
鋼からなり、内側金属層はステンレス鋼またはニッケル
合金鋼からなっている。
鋼からなり、内側金属層はステンレス鋼またはニッケル
合金鋼からなっている。
［作 用］ 上記のように、接合すべきクラッド管の被接合端間に、
摩擦圧接の際に内側金属層の一部をクラッド管の外側及
び内側に押し出し且つ外側金属層をクラッド管の外側に
移動させるＶ形開先を設けて、接合すべきクラッド管の
内側金属層間で摩擦接触を開始させてクラッド管を摩擦
圧接するようにすると、最初内側金属層の一部が開先側
（管の外側）及び管の内側に移動する形で圧接が進行
し、外側金属層はクラッド管の外側に移動するため、内
側金属層どうしを確実に接合することができ、管の内側
のバリを除去した際に外側金属層が管の内面に露出する
のを防ぐことができる。従って本発明によれば、クラッ
ド管の特性を失わせることなく、摩擦圧接の特徴を活か
して、接続部に脆弱な硬化金属層を生じさせることなく
クラッド管どうしを接合することができる。またアーク
溶接による場合に比べて手間を要しないため、接合に要
する工数を削減することができ、作業能率を向上させる
ことができる。
摩擦圧接の際に内側金属層の一部をクラッド管の外側及
び内側に押し出し且つ外側金属層をクラッド管の外側に
移動させるＶ形開先を設けて、接合すべきクラッド管の
内側金属層間で摩擦接触を開始させてクラッド管を摩擦
圧接するようにすると、最初内側金属層の一部が開先側
（管の外側）及び管の内側に移動する形で圧接が進行
し、外側金属層はクラッド管の外側に移動するため、内
側金属層どうしを確実に接合することができ、管の内側
のバリを除去した際に外側金属層が管の内面に露出する
のを防ぐことができる。従って本発明によれば、クラッ
ド管の特性を失わせることなく、摩擦圧接の特徴を活か
して、接続部に脆弱な硬化金属層を生じさせることなく
クラッド管どうしを接合することができる。またアーク
溶接による場合に比べて手間を要しないため、接合に要
する工数を削減することができ、作業能率を向上させる
ことができる。
またＶ形開先の開先角度θが15度よりも小さいと、管の
内側に迫り出すバリの量が多くなり、また開差角度が45
度よりも大きいと寄り代が大きくなり過ぎて、圧接に要
する時間が長くなって作業能率が低下する。
内側に迫り出すバリの量が多くなり、また開差角度が45
度よりも大きいと寄り代が大きくなり過ぎて、圧接に要
する時間が長くなって作業能率が低下する。
［実施例］ 以下添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の実施例で接合したクラッド管10,10′
の被接合端部付近の半部断面を示したもので、クラッド
管10,10′はそれぞれ外側金属層10a,10a′と該外側金属
層の内側にクラッドされた内側金属層10b,10b′とから
なっている。この実施例ではクラッド管10,10′の被接
合端部側で外側金属層の端部が全周に亘って斜め切りさ
れて開先面10A,10A′が形成され、第２図に示すように
クラッド管10,10′の被接合端部どうしを突き合わせた
際に両クラッド管の接合部にＶ形開先11が形成されるよ
うになっている。
の被接合端部付近の半部断面を示したもので、クラッド
管10,10′はそれぞれ外側金属層10a,10a′と該外側金属
層の内側にクラッドされた内側金属層10b,10b′とから
なっている。この実施例ではクラッド管10,10′の被接
合端部側で外側金属層の端部が全周に亘って斜め切りさ
れて開先面10A,10A′が形成され、第２図に示すように
クラッド管10,10′の被接合端部どうしを突き合わせた
際に両クラッド管の接合部にＶ形開先11が形成されるよ
うになっている。
クラッド管10,10′の内側金属層10b,10b′の端面は両ク
ラッド管の軸線と直角をなすルートフェース（圧接面）
10B,10B′となっており、クラッド管10,10′の被接合端
部どうしを開先11を介して突き合わせた際にこれらのル
ートフェースのみが面接触するようになっている。
ラッド管の軸線と直角をなすルートフェース（圧接面）
10B,10B′となっており、クラッド管10,10′の被接合端
部どうしを開先11を介して突き合わせた際にこれらのル
ートフェースのみが面接触するようになっている。
クラッド管10,10′を接合するに当っては、例えば一方
のクラッド管10を摩擦圧接装置に設けられた静止側のク
ランプに固定し、他方のクラッド管10′を回転駆動され
る主軸のチャックに把持させる。そして加圧装置により
一方のクラッド管を他方のクラッド管に対して所定の圧
力（加熱圧力という。）で加圧接触させた状態で回転側
のクラッド管10′を回転させ、両管の接触部を摩擦によ
り発熱させる。
のクラッド管10を摩擦圧接装置に設けられた静止側のク
ランプに固定し、他方のクラッド管10′を回転駆動され
る主軸のチャックに把持させる。そして加圧装置により
一方のクラッド管を他方のクラッド管に対して所定の圧
力（加熱圧力という。）で加圧接触させた状態で回転側
のクラッド管10′を回転させ、両管の接触部を摩擦によ
り発熱させる。
加圧装置は回転側及び静止側のいずれに設けても良い
が、実施例では回転側に加圧装置を設けた。実施例で用
いた摩擦圧接装置では、クラッド管10′を回転させる主
軸、及び該主軸を回転させる駆動機構等を支持する架台
を主軸の軸線方向に移動可能とし、該架台を油圧シリン
ダを用いた加圧装置により付勢することにより、クラッ
ド管10,10′間に必要な加圧力を与えるようにした。
が、実施例では回転側に加圧装置を設けた。実施例で用
いた摩擦圧接装置では、クラッド管10′を回転させる主
軸、及び該主軸を回転させる駆動機構等を支持する架台
を主軸の軸線方向に移動可能とし、該架台を油圧シリン
ダを用いた加圧装置により付勢することにより、クラッ
ド管10,10′間に必要な加圧力を与えるようにした。
クラッド管10,10′の内側金属層10b,10b′どうしを接触
させて両者間に相対的な回転を生じさせると摩擦熱によ
り接合部の温度が上昇していく。これにより内側金属層
10b,10b′が軟化するため、第３図に示すように内側金
属層10b,10b′の突合せ部付近が開先11側及び管の内側
に押し出されると同時にクラッド管10,10′が接近して
いく。
させて両者間に相対的な回転を生じさせると摩擦熱によ
り接合部の温度が上昇していく。これにより内側金属層
10b,10b′が軟化するため、第３図に示すように内側金
属層10b,10b′の突合せ部付近が開先11側及び管の内側
に押し出されると同時にクラッド管10,10′が接近して
いく。
更に時間が経過すると第４図に示すようにＶ形開先11の
谷部側から外側金属層10a,10a′どうしが接触してい
き、外側金属層10a,10a′が開先内を外側に移動しつつ
クラッド管10,10′は更に接近していく。
谷部側から外側金属層10a,10a′どうしが接触してい
き、外側金属層10a,10a′が開先内を外側に移動しつつ
クラッド管10,10′は更に接近していく。
接合部の温度が所定値に達した時点で回転側のクラッド
管10′を停止させ、加圧装置によりクラッド管10,10′
を大きいアップセット圧力で加圧して圧接する。回転開
始時からアップセット終了時までの総寄り代δは、最終
的に第５図に示すように開先面の開口側の端部10A1,10A
2どうし（接合部の最も離れた箇所）を完全に接合する
のに十分な大きさに設定する。
管10′を停止させ、加圧装置によりクラッド管10,10′
を大きいアップセット圧力で加圧して圧接する。回転開
始時からアップセット終了時までの総寄り代δは、最終
的に第５図に示すように開先面の開口側の端部10A1,10A
2どうし（接合部の最も離れた箇所）を完全に接合する
のに十分な大きさに設定する。
このようにして接合が完了した状態では第５図に示した
ように接合部の外周側及び内周側にそれぞれバリ13及び
14が形成される。最後にこれらのバリを除去して第６図
に示すような状態を得る。
ように接合部の外周側及び内周側にそれぞれバリ13及び
14が形成される。最後にこれらのバリを除去して第６図
に示すような状態を得る。
本発明の方法は実施するに際しては、Ｖ形開先11の開先
角度θを15度から45度の範囲に設定するのが好ましい。
開先角度θが15度よりも小さいと、管内側に迫り出すバ
リの量が多くなり好ましくない。また開先角度が45度よ
りも大きいの寄り代が大きくなり過ぎ、圧接に要する時
間が長くなって作業能率が低下する。
角度θを15度から45度の範囲に設定するのが好ましい。
開先角度θが15度よりも小さいと、管内側に迫り出すバ
リの量が多くなり好ましくない。また開先角度が45度よ
りも大きいの寄り代が大きくなり過ぎ、圧接に要する時
間が長くなって作業能率が低下する。
以下本発明の効果を確認するために行った実験について
説明する。
説明する。
［実験１］ 外側金属層10a,10′を炭素鋼とし、内側金属層10b,10
b′をステンレス鋼（SUS304）としたクラッド管10,10′
（米国アスメ規格4B×Sch80を満足するの。）を接合す
べきクラッド管とした。この実験では開先加工を施さ
ず、加熱加圧時の回転数Ｎを750［rpm］、加熱圧力P1を
２［kgf/mm2］、アップセット圧力P2を８［kgf/mm2］、
総寄り代δを10［mm］とした。圧接を行った後管の内外
のバリを除去し、接合部を切断してその断面を顕微鏡で
観察したところ、管の内面に外側金属層の炭素鋼が露出
していることが確認された。
b′をステンレス鋼（SUS304）としたクラッド管10,10′
（米国アスメ規格4B×Sch80を満足するの。）を接合す
べきクラッド管とした。この実験では開先加工を施さ
ず、加熱加圧時の回転数Ｎを750［rpm］、加熱圧力P1を
２［kgf/mm2］、アップセット圧力P2を８［kgf/mm2］、
総寄り代δを10［mm］とした。圧接を行った後管の内外
のバリを除去し、接合部を切断してその断面を顕微鏡で
観察したところ、管の内面に外側金属層の炭素鋼が露出
していることが確認された。
［実験２］ 外側金属層10a,10a′を炭素鋼とし、内側金属層10b,10
b′を70％Ni−15Cr合金鋼としたクラッド管10,10′（米
国アスメ規格3B×Sch80を満足するもの。）を接合すべ
きクラッド管とした。この実験でも開先加工は施さず、
加熱加圧時の回転数Ｎを750［rpm］、加熱圧力P1を３
［kgf/mm2］、アップセット圧力P2を12［kg/mm2］、総
寄り代δを10［mm］とした。圧接された管の内外のバリ
を除去した後、接合部を切断してその断面を顕微鏡で観
察したところ、管の内面に外側金属層の炭素鋼が露出し
ていることが確認された。
b′を70％Ni−15Cr合金鋼としたクラッド管10,10′（米
国アスメ規格3B×Sch80を満足するもの。）を接合すべ
きクラッド管とした。この実験でも開先加工は施さず、
加熱加圧時の回転数Ｎを750［rpm］、加熱圧力P1を３
［kgf/mm2］、アップセット圧力P2を12［kg/mm2］、総
寄り代δを10［mm］とした。圧接された管の内外のバリ
を除去した後、接合部を切断してその断面を顕微鏡で観
察したところ、管の内面に外側金属層の炭素鋼が露出し
ていることが確認された。
［実験３］ 外側金属層10a,10a′を2 1/4Cr−1Mo鋼とし、内側金属
層10b,10b′をステンレス鋼（SUS316）としたクラッド
管10,10′（米国アスメ規格4B×Sch80を満足するも
の。）を接合すべきクラッド管とした。開先角度θを60
度とし、加熱加圧時の回転数Ｎを750［rpm］、加熱圧力
P1を３［kgf/mm2］、アップセット圧力P2を10［kgf/m
m2］、総寄り代δを14［mm］として圧接を行った後、管
の内外のバリを除去し、接合部を切断してその断面を顕
微鏡で観察した。その結果接合部において内側金属層が
完全に接合され、クラッド管の特性が失われていないこ
とが確認された。また超音波による接合部の非破壊試験
を行ったところ、接合部に割れ、ブローホール、融合不
良等の欠陥は見出だされなかった。
層10b,10b′をステンレス鋼（SUS316）としたクラッド
管10,10′（米国アスメ規格4B×Sch80を満足するも
の。）を接合すべきクラッド管とした。開先角度θを60
度とし、加熱加圧時の回転数Ｎを750［rpm］、加熱圧力
P1を３［kgf/mm2］、アップセット圧力P2を10［kgf/m
m2］、総寄り代δを14［mm］として圧接を行った後、管
の内外のバリを除去し、接合部を切断してその断面を顕
微鏡で観察した。その結果接合部において内側金属層が
完全に接合され、クラッド管の特性が失われていないこ
とが確認された。また超音波による接合部の非破壊試験
を行ったところ、接合部に割れ、ブローホール、融合不
良等の欠陥は見出だされなかった。
本発明の方法において採用する開先はいわゆるＶ形開先
であればよい。第７図（Ａ）ないし（Ｄ）に、本発明の
方法で採用し得るＶ形開先の形状を例示した。
であればよい。第７図（Ａ）ないし（Ｄ）に、本発明の
方法で採用し得るＶ形開先の形状を例示した。
第７図（Ａ）に示した例は、開先面10A,10A′とルート
フェース（開先先端面）10B,10B′との間の境界部に曲
率を持たせない（アールをつけない）場合で、第１図な
いし第６図に図示した例ではこの第７図（Ａ）のＶ形開
先を採用している。
フェース（開先先端面）10B,10B′との間の境界部に曲
率を持たせない（アールをつけない）場合で、第１図な
いし第６図に図示した例ではこの第７図（Ａ）のＶ形開
先を採用している。
また第７図（Ｂ）ないし（Ｄ）に示した例は開先面10A,
10A′とルートフェース10B,10B′との間の境界部10C,10
C′に曲率を持たせた場合である。
10A′とルートフェース10B,10B′との間の境界部10C,10
C′に曲率を持たせた場合である。
ルートフェース10B,10B′の径方向寸法Ｆは第７図
（Ａ）及び（Ｂ）に示したように内側金属層10b,10b′
の厚さＣに等しくても良く、第７図（Ｃ）に示したよう
に、内側金属層10b,10b′の厚さＣより小さくても良
い。また第７図（Ｄ）に示すようにルートフェース10B,
10B′の径方向寸法Ｆを内側金属層10b,10b′の厚さＣよ
り大きくしても良い。
（Ａ）及び（Ｂ）に示したように内側金属層10b,10b′
の厚さＣに等しくても良く、第７図（Ｃ）に示したよう
に、内側金属層10b,10b′の厚さＣより小さくても良
い。また第７図（Ｄ）に示すようにルートフェース10B,
10B′の径方向寸法Ｆを内側金属層10b,10b′の厚さＣよ
り大きくしても良い。
一般にこの種の金属管の肉厚ｔは５〜30mmの範囲にあ
り、内側金属層の厚みＣは２〜3mm（但しｔ＞Ｃ）の範
囲にある。
り、内側金属層の厚みＣは２〜3mm（但しｔ＞Ｃ）の範
囲にある。
ルートフェース10B,10B′の径方向寸法Ｆは、内側金属
層10b,10b′の厚さＣにもよるが、通常は１〜10mmに設
定するのが好ましい。また開先面とルートフェースとの
間の境界部にアールをつける場合の曲率半径は１〜5mm
に設定するのが好ましい。
層10b,10b′の厚さＣにもよるが、通常は１〜10mmに設
定するのが好ましい。また開先面とルートフェースとの
間の境界部にアールをつける場合の曲率半径は１〜5mm
に設定するのが好ましい。
上記の実施例では、クラッド管10,10′を突き合わせて
加熱回転を行わせた後接合部が所定の温度に達した時点
でクラッド管の回転を停止させてからアップセットを行
うようにしたが、加熱回転時に加圧力を暫増させて最後
に圧力を急増させるようにしても良い。
加熱回転を行わせた後接合部が所定の温度に達した時点
でクラッド管の回転を停止させてからアップセットを行
うようにしたが、加熱回転時に加圧力を暫増させて最後
に圧力を急増させるようにしても良い。
上記の説明では、クラッド管10,10′の一方を静止さ
せ、他方を回転させるようにしたが、加熱回転時の回転
のさせ方は任意であり、摩擦圧接において既に提案され
ている種々の回転のさせ方を採用することができる。例
えばクラッド管10,10′を互いに反対の方向に回転させ
るようにしても良い。
せ、他方を回転させるようにしたが、加熱回転時の回転
のさせ方は任意であり、摩擦圧接において既に提案され
ている種々の回転のさせ方を採用することができる。例
えばクラッド管10,10′を互いに反対の方向に回転させ
るようにしても良い。
上記の実施例では、２つのクラッド管10,10′を接合す
る場合を例にとったが、３つのクラッド管を順次突き合
わせて、中央のクラッド管とその両側のクラッド管との
間に相対的に回転を生じさせて摩擦圧接を行わせる場合
にも、各突合せ部に開先を設けることにより本発明の方
法を適用することができる。
る場合を例にとったが、３つのクラッド管を順次突き合
わせて、中央のクラッド管とその両側のクラッド管との
間に相対的に回転を生じさせて摩擦圧接を行わせる場合
にも、各突合せ部に開先を設けることにより本発明の方
法を適用することができる。
［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、接合すべきクラッド管
の被接合端部間に、摩擦圧接の際に内側金属層の一部を
クラッド管の外側及び内側に押し出し且つ外側金属層を
クラッド管の外側に移動させるＶ形開先を設けて、接合
すべきクラッド管の内側金属層間で摩擦接触を開始させ
てクラッド管を摩擦圧接するようにしたので、内側金属
層どうしを確実に接合することができ、管の内側のバリ
を除去した際に外側金属層が管の内面に露出するのを防
ぐことができる。従ってクラッド管の特性を失わせるこ
となく、摩擦圧接の特徴を生かして、接続部に脆弱な硬
化金属層を生じさせることなくクラッド管どうしを接合
することができる利点がある。
の被接合端部間に、摩擦圧接の際に内側金属層の一部を
クラッド管の外側及び内側に押し出し且つ外側金属層を
クラッド管の外側に移動させるＶ形開先を設けて、接合
すべきクラッド管の内側金属層間で摩擦接触を開始させ
てクラッド管を摩擦圧接するようにしたので、内側金属
層どうしを確実に接合することができ、管の内側のバリ
を除去した際に外側金属層が管の内面に露出するのを防
ぐことができる。従ってクラッド管の特性を失わせるこ
となく、摩擦圧接の特徴を生かして、接続部に脆弱な硬
化金属層を生じさせることなくクラッド管どうしを接合
することができる利点がある。
またアーク溶接による場合に比べて手間を要しないた
め、接合に要する工数を削減することができ、作業能率
を向上させることができる利点がある。
め、接合に要する工数を削減することができ、作業能率
を向上させることができる利点がある。
更にＶ形開先の開先角度を15度以上45度以下とすると、
内側に迫り出すバリの量が多くならず、しかもより代が
大きくなり過ぎないため、作業能率が低下することがな
いという利点がある。
内側に迫り出すバリの量が多くならず、しかもより代が
大きくなり過ぎないため、作業能率が低下することがな
いという利点がある。
第１図は本発明の方法により接合されるクラッド管の被
接合端部付近の断面形状を示した半部断面図、第２図な
いし第６図は本発明の方法によりクラッド管を接合する
場合の接合部の断面形状の変化を概略的に示した断面
図、第７図（Ａ）ないし（Ｄ）は本発明の方法に適した
種々の開先形状を例示した断面図、第８図はアーク溶接
によりクラッド管を接合した場合の接合部の断面形状を
概略的に示した断面図、第９図ないし第11図は開先を設
けずにクラッド管を摩擦圧接した場合の接合部の断面形
状の変化を示した断面図である。 10,10′……クラッド管、10a,10a′……外側金属層、10
b,10b′……内側金属層、11……Ｖ形開先、13,14……バ
リ、θ……開先角度。
接合端部付近の断面形状を示した半部断面図、第２図な
いし第６図は本発明の方法によりクラッド管を接合する
場合の接合部の断面形状の変化を概略的に示した断面
図、第７図（Ａ）ないし（Ｄ）は本発明の方法に適した
種々の開先形状を例示した断面図、第８図はアーク溶接
によりクラッド管を接合した場合の接合部の断面形状を
概略的に示した断面図、第９図ないし第11図は開先を設
けずにクラッド管を摩擦圧接した場合の接合部の断面形
状の変化を示した断面図である。 10,10′……クラッド管、10a,10a′……外側金属層、10
b,10b′……内側金属層、11……Ｖ形開先、13,14……バ
リ、θ……開先角度。
Claims (3)
- 【請求項１】外側金属層の内周側に該外側金属層よりも
薄い内側金属層がクラッドされたクラッド管どうしをそ
れぞれの中心軸線を一致させた状態で突き合わせて摩擦
圧接により接合する方法において、 接合すべきクラッド管の被接合端部間に、摩擦圧接の際
に内側金属層の一部をクラッド管の外側及び内側に押し
出し且つ外側金属層をクラッド管の外側に移動させるＶ
形開先を形成しておき、 接合すべきクラッド管の内側金属層間で摩擦接触を開始
させて両クラッド管を摩擦圧接することを特徴とするク
ラッド管の接合方法。 - 【請求項２】前記Ｖ形開先は15度以上45度以下の開先角
度を有していることを特徴とする請求項１に記載のクラ
ッド管の接合方法。 - 【請求項３】前記外側金属層は炭素鋼またはクロムモリ
ブデン鋼からなり、前記内側金属層はステンレス鋼また
はニッケル合金鋼からなる請求項１または２に記載のク
ラッド管の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2041637A JPH0747231B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | クラッド管の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2041637A JPH0747231B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | クラッド管の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03243286A JPH03243286A (ja) | 1991-10-30 |
| JPH0747231B2 true JPH0747231B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=12613844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2041637A Expired - Lifetime JPH0747231B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | クラッド管の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0747231B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103600167A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-02-26 | 太原科技大学 | 一种碳素钢与不锈钢复合板的焊接方法 |
| CN104772572A (zh) * | 2014-01-09 | 2015-07-15 | 白木工业株式会社 | 异种铝合金材料的接合体以及车辆用门 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4345399C2 (de) * | 1993-12-24 | 1999-02-18 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Reibschweißen von Fügeteilen, von denen wenigstens eines rohrförmig ausgebildet ist und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| ATE387980T1 (de) | 2002-07-17 | 2008-03-15 | Shell Int Research | Verfahren zur verbindung von expandierbaren rohren |
| DK1534466T3 (da) * | 2002-07-17 | 2007-09-17 | Shell Int Research | Smedningsfremgangsmåde |
| CA2493775C (en) | 2002-07-18 | 2013-11-19 | Shell Canada Limited | Marking of pipe joints |
| US7282663B2 (en) | 2002-07-29 | 2007-10-16 | Shell Oil Company | Forge welding process |
| US7774917B2 (en) | 2003-07-17 | 2010-08-17 | Tubefuse Applications B.V. | Forge welding tubulars |
| GB201203030D0 (en) | 2012-02-22 | 2012-04-04 | Tubefuse Applic B V | Forge welding of tubular articles |
| CN107695509A (zh) * | 2017-10-21 | 2018-02-16 | 天津大学 | 基于搅拌摩擦焊/熔焊复合焊的钛钢复合管焊接方法 |
| CN107900510B (zh) * | 2017-11-25 | 2020-02-07 | 中车长春轨道客车股份有限公司 | 超厚板铝合金型材搅拌摩擦焊焊接方法 |
| CN110814649A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-21 | 湖南天行健能源管理有限公司 | 一种水管及其焊接方法 |
| US11717911B1 (en) * | 2020-10-22 | 2023-08-08 | Paul Po Cheng | Method of fusing metal objects together |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5952034A (ja) * | 1982-09-17 | 1984-03-26 | 松下電器産業株式会社 | 洗浄用噴射装置 |
-
1990
- 1990-02-22 JP JP2041637A patent/JPH0747231B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103600167A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-02-26 | 太原科技大学 | 一种碳素钢与不锈钢复合板的焊接方法 |
| CN103600167B (zh) * | 2013-11-15 | 2015-11-18 | 太原科技大学 | 一种碳素钢与不锈钢复合板的焊接方法 |
| CN104772572A (zh) * | 2014-01-09 | 2015-07-15 | 白木工业株式会社 | 异种铝合金材料的接合体以及车辆用门 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03243286A (ja) | 1991-10-30 |
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