JPH08219331A - 耐食耐摩耗性被覆管およびその製造方法 - Google Patents

耐食耐摩耗性被覆管およびその製造方法

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JPH08219331A
JPH08219331A JP2850195A JP2850195A JPH08219331A JP H08219331 A JPH08219331 A JP H08219331A JP 2850195 A JP2850195 A JP 2850195A JP 2850195 A JP2850195 A JP 2850195A JP H08219331 A JPH08219331 A JP H08219331A
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JP
Japan
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metal
cylindrical
pipe
tube
powder
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Withdrawn
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JP2850195A
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Tetsuo Ishizuka
哲夫 石塚
Koichi Nose
幸一 能勢
Hiroyuki Ogawa
洋之 小川
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L58/00Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
    • F16L58/02Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用される鋼管の一部分のみが腐食環境にさ
らされるような使用環境に用いられる安価な被覆管およ
びその製造方法を提供する。 【構成】 管外表面および/または内表面の一部分が被
覆材で被覆された耐食耐摩耗性被覆管。金属素材の表面
に他種金属粉末を熱間静水圧プレスにて被覆層となし、
次いで熱間で延伸することからなる前記被覆管の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば事業用あるいは
産業用ボイラの火炉壁管のように、使用される鋼管の一
部分のみが腐食環境にさらされるような使用環境に用い
られる耐食耐摩耗性被覆管およびその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、発電用ボイラではエネルギーの有
効利用の観点から、蒸気条件の超々臨界圧化や、加圧流
動床ボイラ複合発電など、より熱効率の優れた発電方法
が指向されている。また、従来はただ単に焼却処理され
ていた都市ごみや産業廃棄物も、新しい燃料の一つとし
て見直されてきている。その他、資源の枯渇化という点
から、今後オリノコタールや低品位炭といったものも燃
料として使わざるを得ないであろう。
【0003】このような動きに伴って、ボイラ用鋼管は
ますます厳しい環境で使用されるようになってきた。例
えば、蒸気条件の超々臨界圧化には高い高温強度が、流
動床ボイラには高い耐高温エロージョン性が、ごみ発
電、低品位燃料には高い耐高温腐食性が鋼管に要求され
る。しかしながら、高温強度と耐食性が両立できる材料
は限られており、あっても非常に高価なものとなる。そ
れを解決できるのが二重管であり、現に高温強度の優れ
た材料を内管に、耐高温エロージョンコロージョン性の
優れた材料を外管にした二重管が過熱器管材、火炉壁管
材として用いられている。
【0004】特に火炉壁管においては、内面には高温水
が流れるので高温水応力腐食割れが問題となるステンレ
ス鋼を用いることができず、炭素鋼あるいはCr,Mo
入りの低合金鋼が用いられており、管外面が厳しい腐食
環境にさらされる場合には、プロテクターや内盛りが必
須であり、それに変わるものとして二重管化が進められ
てきている。
【0005】二重管の製法としては、例えば特開昭61
−190007号公報および特開昭61−190008
号公報には、それぞれ厚肉の可鍛性金属円筒およびこれ
と径を異にする薄肉金属円筒によって構成されるカプセ
ル内に粉末を充填して密閉し、これを冷間等方静水圧に
よって加圧して、粉末を圧縮してビレットを作り、これ
を熱間押出加工する方法、また、同心円筒状をなす内外
二重壁を有するゴムまたは類似物質の容器内に、可鍛性
金属の円筒材料を一方の容器壁に密着させて収容すると
共に、他方の容器壁と上記円筒材料との間に粉末材料を
充填して密閉し、これを冷間等方静水圧によって加圧
し、この容器から取り出した材料をビレットとして熱間
押出する方法などが提案されている。これらに対し、母
材と合わせ材との組み合わせを、より広範囲に選択でき
る方法として、特公平3−75601号公報には、金属
素材の表面に、他種金属の粉末を該他種金属の固相線温
度以下でガス圧を負荷する熱間静水圧プレスによって被
覆層として形成せしめた後に、熱間加圧を施して延伸す
る方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、火炉壁
管のように半分が壁側に埋め込まれて使用される場合に
は、腐食が問題となるのは火炎側だけであり、壁側の腐
食は全く問題とならない。ところが従来の二重管では、
被覆層が管外表面の全面を覆っていたため、壁側の被覆
層は全く無駄であった。その解決策として例えば特開平
6−106237号公報には、二重管の外層と内層の境
界をなす円の中心を当該二重管の軸心とわずかにずらす
ことにより被覆材の肉厚を連続的に変化させる方法が提
案されている。しかし、この方法でも壁側の被覆層は薄
いながらも存在していることには変わりがない。しかし
被覆層として用いられるような耐エロージョン・コロー
ジョン性に優れた材料は通常非常に高価であるため、従
来のように外表面全面が被覆層に覆われている二重管
を、火炉壁管のように管の一部分のみが腐食環境にさら
されるような使用環境に用いるのは非常に不経済であ
り、限られた資源を有効に使うという立場からも早急な
改善が要求されるものである。
【0007】本発明は、例えば事業用、産業用等のボイ
ラの火炉壁管のように、使用される鋼管の一部分のみが
腐食環境にさらされるような使用環境に用いられる被覆
管を、従来のものよりも安価に提供することができるよ
うな形状に製造することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を達成するべく、種々の実験と検討を重ねた結果、つい
に、管表面のうち腐食が問題になる側のみ被覆材で覆わ
れた被覆管によれば上記問題が解決できることを見出し
た。また、このように表面の一部分のみが被覆材で被覆
されている被覆管、言い替えれば表面の一部分が被覆材
で覆われていない被覆管を製造するためには、特公平3
−75601号公報記載の方法において、被覆材金属粉
末を充填する際に、被覆しようとしない部分には被覆材
金属粉末の代わりに、基材となる円柱または中空円筒状
金属素材と同一の金属粉末を充填することにより、その
後の熱間押出の際に、被覆されている部分と被覆されて
いない部分との境界で剥離や割れが発生することなく、
表面の一部分のみが被覆材で被覆された被覆管が製造で
きることを見出した。
【0009】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
ので、その要旨とするところは下記のとおりである。 (1)管外表面および/または内表面の一部分が被覆材
で被覆されていることを特徴とする耐食耐摩耗性被覆
管。 (2)円柱または中空円筒状金属素材の表面に、他種金
属の粉末を該金属素材と円筒状カプセル間の隙間に充填
し、該他種金属の固相線温度以下でガス圧を負荷する熱
間静水圧プレスによって被覆層として形成せしめた後
に、熱間加工を施して延伸する方法において、他種金属
で被覆しようとしない部分には他種金属粉末の代わり
に、該円柱または中空円筒状金属素材と同種の金属粉末
を充填することを特徴とする耐食耐摩耗性被覆管の製造
方法。
【0010】ここで基材となる金属素材および被覆層と
なる金属素材の種類については格別に制限されるもので
はなく、例えば基材としては炭素鋼、低合金鋼、ステン
レス鋼、ニッケルおよびニッケル合金、コバルトおよび
コバルト合金、チタンおよびチタン合金などが挙げられ
る。一方、外層材としては、耐食性、耐高温腐食性、耐
酸化性、耐摩耗性などの機能のうち、必要な機能に応じ
て選択すればよく、例えばハステロイ、ステライト、ニ
ッケル−クロム合金、ステンレス鋼、鉄基超合金、ニッ
ケルおよびニッケル合金、コバルトおよびコバルト合
金、チタンおよびチタン合金などが挙げることができ
る。
【0011】
【作用】以下本発明を詳細に説明する。まず本発明であ
る被覆管の断面形状を図1および図2に示す。図1の場
合、素管の外表面の一部分が被覆材で被覆されており、
図2の場合、素管の内表面の一部分が被覆材で被覆され
ている。このような断面形状にすることにより、特に腐
食や摩耗が問題となる部位にのみ耐食性や耐摩耗性を付
与することができる。
【0012】次に本発明である被覆管の製造方法である
が、まず本発明では、素管となる円柱状金属素材の外表
面または中空円筒状金属素材の内表面または/および外
表面に対してカプセルを配置し、他種金属粉末を充填す
るのであるが、その際に図3および図4に示すように他
種金属を被覆しない部分には素管となる金属素材と同一
の金属粉末を充填する。この時、他種金属粉末と素管金
属粉末との境界は粉末同士の充填であるため完全な境界
をなさず、双方の粉末が混合された数ミリ程度の層が形
成される。金属粉末を充填した後真空封入し、熱間静水
圧プレスにより他種金属粉末および素管金属粉末を素管
表面に被覆層として形成せしめると同時に被覆層と素材
金属とを金属結合させることができ、接合界面には充分
な接合強度を持たせることができる。さらに、他種金属
粉末と素管金属粉末との境界も連続的な濃度勾配を持つ
数ミリ程度の混合層を介して金属結合する。熱間静水圧
プレス処理後は素管金属粉末を充填した部分はもはや素
管と区別がなくその一部となるため、他種金属粉末を充
填した部分のみが被覆層となる。
【0013】次に本発明においては、機械加工によりカ
プセルを取り除き、円柱状金属素材を用いた場合には素
材中央部を穿孔した後、熱間押出を行うのであるが、上
記の方法により被覆層を形成した場合には、被覆されて
いる部分と被覆されていない部分との境界が前述の混合
層を介して強固に金属接合されていることにより、熱間
押出時に境界部において剥離や割れが発生することな
く、複合材であっても通常と同様にして熱間押出するこ
とができる。本発明における熱間押出の目的は被覆した
金属素材を延伸することによって長尺の被覆管を製造し
たり、或いは複雑な形状の被覆管を製造すること、およ
び被覆管に良好な機械的特性を付与させることにある。
【0014】なお、本発明において熱間押出とは素管と
なる金属素材及び合わせ材である被覆金属が成形等の目
的で通常加工される温度範囲での加工を指すが、加工温
度の選定に際しては素管材および被覆材の両方に対して
適切な温度を選定する必要がある。本発明においては被
覆層を形成させる面は一つの面、例えば、素管の内面、
素管の外面としても良く、両面すなわち素管の内・外両
面とすることも可能である。また、被覆層を同一表面上
の複数の部分に形成させることも可能であり、さらに複
数の被覆層を各々異なる金属材料とすることも可能であ
る。
【0015】本発明の被覆管は、耐食性が問題とされる
部位が、素管表面の一部分であるようなあらゆる鋼管の
使用環境において適用でき、図1のように素管の外表面
の一部分に被覆された場合には、例えばボイラの火炉壁
管あるいは過熱器管、蒸発管として用いることができ、
また、図2のように素管の内表面の一部分に被覆された
場合には、例えば流動床ボイラにおける流動砂輸送管と
して用いることができる。
【0016】以下に本発明の実施例について説明する。
【0017】
【実施例】耐食材である被覆材としてSUS310S、
素管材として炭素鋼を選び、表1に示すような外径、肉
厚、被覆層厚さ、被覆率、を有する被覆管をHIP−熱
押プロセスによって製造した。ここでNo.1〜2は素
管外表面の一部分に被覆材を被覆した場合の本発明例、
No.3〜4は素管内表面の一部分に被覆材を被覆した
場合の本発明例、No.5〜6は素管となる金属素材の
外表面のうち、被覆しようとする部分を機械加工により
凹ませて、他種金属粉末のみを充填した比較例、No.
7〜8は素管となる金属素材の内表面のうち、被覆しよ
うとする部分を機械加工により凹ませて、他種金属粉末
のみを充填した比較例である。
【0018】表1からも明かなように、本発明による被
覆管は、熱間押出工程において割れが発生することなく
良好に熱間押出できたのに対し、比較例による方法では
素管表面上の被覆層との境界において被覆層の剥離が発
生した。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
から用いられている二重管と同等の耐食効果を持つ被覆
管を、従来よりも遙かに安価に製造することが可能であ
り、産業の発展に貢献するところ極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐食材を素管の外表面に被覆した場合の、本発
明被覆管の断面面である。
【図2】耐食材を素管の内表面に被覆した場合の、本発
明被覆管の断面図である。
【図3】耐食材を素管の外表面に被覆する際の金属粉末
の充填要領を示す図である。
【図4】耐食材を素管の内表面に被覆する際の金属粉末
の充填要領を示す図である。
【符号の説明】
1 被覆材 2 素管材 3 被覆材金属粉末 4 素管材金属粉末 5 カプセル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // F22B 37/10 602 B22F 3/24 102A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管外表面および/または内表面の一部分
    が被覆材で被覆されていることを特徴とする耐食耐摩耗
    性被覆管。
  2. 【請求項2】 円柱または中空円筒状金属素材の表面
    に、他種金属の粉末を該金属素材と円筒状カプセル間の
    隙間に充填し、該他種金属の固相線温度以下でガス圧を
    負荷する熱間静水圧プレスによって被覆層として形成せ
    しめた後に、熱間加工を施して延伸する方法において、
    他種金属で被覆しようとしない部分には他種金属粉末の
    代わりに、該円柱または中空円筒状金属素材と同種の金
    属粉末を充填することを特徴とする耐食耐摩耗性被覆管
    の製造方法。
JP2850195A 1995-02-16 1995-02-16 耐食耐摩耗性被覆管およびその製造方法 Withdrawn JPH08219331A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004017009A1 (en) * 2002-08-16 2004-02-26 Fosbel Intellectual Limited Processes for redistributing heat flux on process tubes within process heaters, and process heaters including the same

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