JPH11309588A - 金属管の突合せ接合における加熱方法 - Google Patents
金属管の突合せ接合における加熱方法Info
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- JPH11309588A JPH11309588A JP11391398A JP11391398A JPH11309588A JP H11309588 A JPH11309588 A JP H11309588A JP 11391398 A JP11391398 A JP 11391398A JP 11391398 A JP11391398 A JP 11391398A JP H11309588 A JPH11309588 A JP H11309588A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼管等の金属管同士のたがいの端面間にイン
サート材を介在させて行う液相拡散接合やろう接におい
て、加熱時の突合せ部開先の開きを抑えることにより、
外径および内径がともに不変で、かつ接合強度の優れた
接合部を得る。 【解決手段】 加熱帯の幅Ｗ（mm）を、金属管の外径Ｄ
（mm）および肉厚ｔ（mm）に応じて、Ｗ≧１／３０（Ｄ
ｔ）とする。 【効果】 油井管の現地施工、あるいは各種土木建設工
事現場での鋼管の接合作業において、接合後の研削等の
作業を要さず、高品質の信頼性の高い接合管が得られ
る。
サート材を介在させて行う液相拡散接合やろう接におい
て、加熱時の突合せ部開先の開きを抑えることにより、
外径および内径がともに不変で、かつ接合強度の優れた
接合部を得る。 【解決手段】 加熱帯の幅Ｗ（mm）を、金属管の外径Ｄ
（mm）および肉厚ｔ（mm）に応じて、Ｗ≧１／３０（Ｄ
ｔ）とする。 【効果】 油井管の現地施工、あるいは各種土木建設工
事現場での鋼管の接合作業において、接合後の研削等の
作業を要さず、高品質の信頼性の高い接合管が得られ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管等の金属管同
士のたがいの端面間にインサート材を介在させて突合
せ、突合せ部を加熱し、インサート材を溶融して接合す
る液相拡散接合やろう接における加熱方法に関するもの
である。
士のたがいの端面間にインサート材を介在させて突合
せ、突合せ部を加熱し、インサート材を溶融して接合す
る液相拡散接合やろう接における加熱方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】鋼管等の金属管同士を長さ方向に突合せ
接合する手段として、液相拡散接合が注目されている。
この方法は、突合せ部のたがいの端面間に非晶質金属箔
からなるインサート材を介在させ、インサート材を溶融
して非晶質相形成金属元素を被接合材中に拡散させるも
のである。非晶質相形成金属元素は拡散しやすく、比較
的短時間の加熱で接合でき、接合強度が優れていること
から、液相拡散接合は油井鋼管の現地施工や、各種土木
建設工事現場などにおいて、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接に
替わる簡易かつ優れた接合手段として普及しはじめてい
る。また、金属管の種類や使用分野によっては、インサ
ート材としてろう材を使用するろう接も行われる。
接合する手段として、液相拡散接合が注目されている。
この方法は、突合せ部のたがいの端面間に非晶質金属箔
からなるインサート材を介在させ、インサート材を溶融
して非晶質相形成金属元素を被接合材中に拡散させるも
のである。非晶質相形成金属元素は拡散しやすく、比較
的短時間の加熱で接合でき、接合強度が優れていること
から、液相拡散接合は油井鋼管の現地施工や、各種土木
建設工事現場などにおいて、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接に
替わる簡易かつ優れた接合手段として普及しはじめてい
る。また、金属管の種類や使用分野によっては、インサ
ート材としてろう材を使用するろう接も行われる。
【０００３】接合すべき金属管の端面は、図１（ａ）の
ように、両金属管１２および１３とも管軸に対して直角
にする場合のほか、図１（ｂ）のように、一方の金属管
１２を凹テーパ１４とし、他方の金属管１３を凸テーパ
１５とする場合もある。前者の場合はインサート材１１
を平板状のリングとし、後者の場合はテーパ角θに合わ
せた形状の円錐台リングとする。
ように、両金属管１２および１３とも管軸に対して直角
にする場合のほか、図１（ｂ）のように、一方の金属管
１２を凹テーパ１４とし、他方の金属管１３を凸テーパ
１５とする場合もある。前者の場合はインサート材１１
を平板状のリングとし、後者の場合はテーパ角θに合わ
せた形状の円錐台リングとする。
【０００４】加熱手段としては、例えば高周波誘導加熱
が採用され、加熱時、図２に示すように，管軸方向に力
Ｐを加えて接合面を加圧する。このとき、図２のよう
に、突合せ部３の開先が外側に開く現象が発生すること
があり、この現象により接合強度の劣化を招いていた。
が採用され、加熱時、図２に示すように，管軸方向に力
Ｐを加えて接合面を加圧する。このとき、図２のよう
に、突合せ部３の開先が外側に開く現象が発生すること
があり、この現象により接合強度の劣化を招いていた。
【０００５】上記のような金属管の突合せ接合における
加熱時の接合部の変形に関し、特開平８−３００１６６
号公報には、昇温過程において赤熱後の突合せ部に、１
０〜５０MPa の圧縮力を付加して開先を塑性変形させる
ことにより、突合せ部の管内径の増大を抑え、管外径を
増大させて増肉し、信頼性の高い接合部を得る方法が提
案されている。
加熱時の接合部の変形に関し、特開平８−３００１６６
号公報には、昇温過程において赤熱後の突合せ部に、１
０〜５０MPa の圧縮力を付加して開先を塑性変形させる
ことにより、突合せ部の管内径の増大を抑え、管外径を
増大させて増肉し、信頼性の高い接合部を得る方法が提
案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平８−３００
１６６号公報の技術によれば、図２のような突合せ部３
の開先が外側に開く現象も改善される。しかし接合部の
管外径が増大すると、例えばパイプルーフで土壌を改質
する際の現地施工においては、鋼管を接合しつつ土中に
押込んでいくので増径部が障害となる。このため接合後
に増径部を研削す作業が必要となる。また接合部の管内
径が、微少ではあっても増大すると、用途によっては、
管内を流れる流体に乱流が生じエロージョン腐食のおそ
れ等も懸念される。
１６６号公報の技術によれば、図２のような突合せ部３
の開先が外側に開く現象も改善される。しかし接合部の
管外径が増大すると、例えばパイプルーフで土壌を改質
する際の現地施工においては、鋼管を接合しつつ土中に
押込んでいくので増径部が障害となる。このため接合後
に増径部を研削す作業が必要となる。また接合部の管内
径が、微少ではあっても増大すると、用途によっては、
管内を流れる流体に乱流が生じエロージョン腐食のおそ
れ等も懸念される。
【０００７】そこで本発明は、鋼管等の金属管同士のた
がいの端面間にインサート材を介在させて突合せ、突合
せ部を加熱し、インサート材を溶融して接合する液相拡
散接合やろう接において、加熱時の突合せ部開先の開き
を抑えることにより、外径および内径がともに不変で、
かつ接合強度の優れた接合部を得ることを目的とする。
がいの端面間にインサート材を介在させて突合せ、突合
せ部を加熱し、インサート材を溶融して接合する液相拡
散接合やろう接において、加熱時の突合せ部開先の開き
を抑えることにより、外径および内径がともに不変で、
かつ接合強度の優れた接合部を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、金属管同士のたがいの端面間にインサート
材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱し、該インサー
ト材を溶融して接合する方法において、加熱帯の幅Ｗ
（mm）を、金属管の外径Ｄ（mm）および肉厚ｔ（mm）に
応じて、 Ｗ≧１／３０（Ｄｔ） とすることを特徴とする金属管の突合せ接合における加
熱方法である。
の本発明は、金属管同士のたがいの端面間にインサート
材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱し、該インサー
ト材を溶融して接合する方法において、加熱帯の幅Ｗ
（mm）を、金属管の外径Ｄ（mm）および肉厚ｔ（mm）に
応じて、 Ｗ≧１／３０（Ｄｔ） とすることを特徴とする金属管の突合せ接合における加
熱方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明者は、上記のような加熱時
の突合せ部開先の開きは、突合せ部３における両金属管
管端部の温度勾配による熱膨張差が主因であり、加熱時
に管端部の温度分布を適正に調整することで解決される
ことを明らかにした。液相拡散接合やろう接において
は、加熱はインサート材を溶融するために行い、通常、
突合せ部３を含む両管端部のみを誘導加熱等により加熱
する。このため、突合せ部３が最高温となって管軸方向
に温度勾配が生じ、金属管の熱膨張も突合せ部３が最大
となる。
の突合せ部開先の開きは、突合せ部３における両金属管
管端部の温度勾配による熱膨張差が主因であり、加熱時
に管端部の温度分布を適正に調整することで解決される
ことを明らかにした。液相拡散接合やろう接において
は、加熱はインサート材を溶融するために行い、通常、
突合せ部３を含む両管端部のみを誘導加熱等により加熱
する。このため、突合せ部３が最高温となって管軸方向
に温度勾配が生じ、金属管の熱膨張も突合せ部３が最大
となる。
【００１０】熱膨張は径方向および軸方向に生じ、軸方
向の熱膨張は金属管同士をたがいに押付ける力となるの
で好ましい効果をもたらす。しかし径方向の熱膨張は、
上記温度勾配により、突合せ部３から離れるにしたがっ
て小さく、この熱膨張差により開先が外側に開いてしま
う。すなわち、径方向の熱膨張により管端部には拡管し
ようとする力が働くが、管端から離れた温度上昇の小さ
い部位では熱膨張が小さいので拡管に対する拘束力が作
用し、このため開先が外側に開いてしまう。
向の熱膨張は金属管同士をたがいに押付ける力となるの
で好ましい効果をもたらす。しかし径方向の熱膨張は、
上記温度勾配により、突合せ部３から離れるにしたがっ
て小さく、この熱膨張差により開先が外側に開いてしま
う。すなわち、径方向の熱膨張により管端部には拡管し
ようとする力が働くが、管端から離れた温度上昇の小さ
い部位では熱膨張が小さいので拡管に対する拘束力が作
用し、このため開先が外側に開いてしまう。
【００１１】そこで本発明者らは、突合せ接合の加熱に
際し、両金属管の管端部の温度勾配を小さくすること
で、突合せ部開先の開きを抑えることを種々検討した。
その結果、図３に示す加熱帯２の幅Ｗ（mm）を、金属管
の外径Ｄ（mm）および肉厚ｔ（mm）に応じた条件で広く
することにより、実用上問題ない程度まで温度勾配を小
さくして開先の開きを抑えることができ、外径および内
径がともに不変で、かつ接合強度の優れた接合部が得ら
れた。その条件はＷ≧１／３０（Ｄｔ）である。なお加
熱帯幅Ｗは突合せ部３を中心とする幅である。
際し、両金属管の管端部の温度勾配を小さくすること
で、突合せ部開先の開きを抑えることを種々検討した。
その結果、図３に示す加熱帯２の幅Ｗ（mm）を、金属管
の外径Ｄ（mm）および肉厚ｔ（mm）に応じた条件で広く
することにより、実用上問題ない程度まで温度勾配を小
さくして開先の開きを抑えることができ、外径および内
径がともに不変で、かつ接合強度の優れた接合部が得ら
れた。その条件はＷ≧１／３０（Ｄｔ）である。なお加
熱帯幅Ｗは突合せ部３を中心とする幅である。
【００１２】ここで加熱帯２は、突合せ部３がインサー
ト材１１の溶融温度に達するまでの間に６００℃以上と
なる領域とする。この幅Ｗは加熱手段により制御し、誘
導加熱の場合は、図３に示すようにワークコイル１の管
軸方向長さよりもやや長い領域となる。なお加熱手段と
しては、誘導加熱のほか直接通電加熱などを採用するこ
ともできる。
ト材１１の溶融温度に達するまでの間に６００℃以上と
なる領域とする。この幅Ｗは加熱手段により制御し、誘
導加熱の場合は、図３に示すようにワークコイル１の管
軸方向長さよりもやや長い領域となる。なお加熱手段と
しては、誘導加熱のほか直接通電加熱などを採用するこ
ともできる。
【００１３】加熱帯の幅Ｗを上記範囲に広げることによ
り、突合せ部３が加熱時の熱膨張で拡管するとき、この
拡管に対する拘束力の働く位置を遠ざけ、図４に示すよ
うに、突合せ部３を含む管端部をほぼ平行に拡管するこ
とができる。したがって開先が開かず、外径および内径
がともに不変の状態で接合される。しかし、加熱帯の幅
Ｗを過度に広くすることは、設備上および作業上の負荷
が増大するとともに、接合強度の劣化を招くなどの問題
も生じるので、Ｗ＝１／１０（Ｄｔ）程度を上限とする
のが好ましい。接合後は、熱膨張により拡管された接合
部は、冷却されて元の管径に戻るので、全長にわたって
外径および内径がともに不変の接合管が得られる。
り、突合せ部３が加熱時の熱膨張で拡管するとき、この
拡管に対する拘束力の働く位置を遠ざけ、図４に示すよ
うに、突合せ部３を含む管端部をほぼ平行に拡管するこ
とができる。したがって開先が開かず、外径および内径
がともに不変の状態で接合される。しかし、加熱帯の幅
Ｗを過度に広くすることは、設備上および作業上の負荷
が増大するとともに、接合強度の劣化を招くなどの問題
も生じるので、Ｗ＝１／１０（Ｄｔ）程度を上限とする
のが好ましい。接合後は、熱膨張により拡管された接合
部は、冷却されて元の管径に戻るので、全長にわたって
外径および内径がともに不変の接合管が得られる。
【００１４】
【実施例】ＪＩＳ規定のＳＳ４００普通鋼管同士を、液
相拡散接合により突合せ接合した。管端の開先形状は図
１に示すようなθ＝９０°とし、インサート材１１に
は、Ｆｅ−９ｗｔ％Ｓｉ−１．５ｗｔ％Ｂからなる厚さ
２０μｍの非晶質金属箔を使用した。
相拡散接合により突合せ接合した。管端の開先形状は図
１に示すようなθ＝９０°とし、インサート材１１に
は、Ｆｅ−９ｗｔ％Ｓｉ−１．５ｗｔ％Ｂからなる厚さ
２０μｍの非晶質金属箔を使用した。
【００１５】図３に示すように、ワークコイル１により
誘導加熱を行い、突合せ部３の加熱温度を１２００℃、
該温度での保持時間を５分とした。ワークコイル１と鋼
管とのギャップは１５mmとし、ワークコイル１の軸方向
長さを変えて加熱帯幅Ｗを調整した。また突合せ部３に
５MPa の接合応力を付加した。鋼管の外径Ｄ、肉厚ｔお
よび加熱帯幅Ｗを変化させて突合せ接合を行い、接合強
度を測定し、また開先の形状を顕微鏡観察により評価し
た。
誘導加熱を行い、突合せ部３の加熱温度を１２００℃、
該温度での保持時間を５分とした。ワークコイル１と鋼
管とのギャップは１５mmとし、ワークコイル１の軸方向
長さを変えて加熱帯幅Ｗを調整した。また突合せ部３に
５MPa の接合応力を付加した。鋼管の外径Ｄ、肉厚ｔお
よび加熱帯幅Ｗを変化させて突合せ接合を行い、接合強
度を測定し、また開先の形状を顕微鏡観察により評価し
た。
【００１６】結果を表１に示す。接合強度は、接合部を
管周方向に８分割した各サンプルについて引張試験を行
い、引張り強さの平均値を、接合前の鋼管の引張り強さ
に対する比で示した。この接合強度比が０．９以上であ
れば良好である。開先の開きは、接合部外面側の間隙が
０．２mm未満のものを○印、０．２mm以上のものを×印
で示した。本発明例はいずれも、接合強度、開先の開き
とも良好であり、かつ外径、肉厚ともに不変の接合部が
得られた。比較例はいずれも開先の開きが認められ接合
強度が不足であった。
管周方向に８分割した各サンプルについて引張試験を行
い、引張り強さの平均値を、接合前の鋼管の引張り強さ
に対する比で示した。この接合強度比が０．９以上であ
れば良好である。開先の開きは、接合部外面側の間隙が
０．２mm未満のものを○印、０．２mm以上のものを×印
で示した。本発明例はいずれも、接合強度、開先の開き
とも良好であり、かつ外径、肉厚ともに不変の接合部が
得られた。比較例はいずれも開先の開きが認められ接合
強度が不足であった。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】本発明法により加熱して、鋼管等の金属
管同士の突合せ部を液相拡散接合やろう接により突合せ
接合を行うと、加熱時の突合せ部開先の開きが抑えら
れ、外径および内径がともに不変で、かつ接合強度の優
れた接合部が安定して得られる。したがって、油井管の
現地施工、あるいは各種土木建設工事現場での鋼管の接
合作業において、接合後の研削等の作業を要さず、高品
質の信頼性の高い接合管が得られる。
管同士の突合せ部を液相拡散接合やろう接により突合せ
接合を行うと、加熱時の突合せ部開先の開きが抑えら
れ、外径および内径がともに不変で、かつ接合強度の優
れた接合部が安定して得られる。したがって、油井管の
現地施工、あるいは各種土木建設工事現場での鋼管の接
合作業において、接合後の研削等の作業を要さず、高品
質の信頼性の高い接合管が得られる。
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の対象とする突合
せ接合の例を示す斜視図である。
せ接合の例を示す斜視図である。
【図２】本発明の対象とする突合せ接合における開先の
開きの例を示す断面図である。
開きの例を示す断面図である。
【図３】本発明法における突合せ接合の例を示す断面図
である。
である。
【図４】本発明法における金属管の突合せ部を含む断面
図である。
図である。
１…ワークコイル ２…加熱帯 ３…突合せ部 １１…インサート材 １２，１３…金属管 １４…凹テーパ １５…凸テーパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｂ２３Ｋ 9/028 Ｂ２３Ｋ 9/028 Ｂ
Claims (1)
- 【請求項１】 金属管同士のたがいの端面間にインサー
ト材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱し、該インサ
ート材を溶融して接合する方法において、加熱帯の幅Ｗ
（mm）を、金属管の外径Ｄ（mm）および肉厚ｔ（mm）に
応じて、 Ｗ≧１／３０（Ｄｔ） とすることを特徴とする金属管の突合せ接合における加
熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11391398A JPH11309588A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 金属管の突合せ接合における加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11391398A JPH11309588A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 金属管の突合せ接合における加熱方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11309588A true JPH11309588A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14624336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11391398A Withdrawn JPH11309588A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 金属管の突合せ接合における加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11309588A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100930872B1 (ko) | 2007-12-18 | 2009-12-10 | 주식회사 성우하이텍 | 이종관재 접합용 연결노드 및 이를 이용한 이종관재접합방법 |
| JP2017104907A (ja) * | 2015-12-01 | 2017-06-15 | 日立金属株式会社 | 鋳包み部材及びアモルファス金属を接合材に用いた鋳包み部材の製造方法 |
-
1998
- 1998-04-23 JP JP11391398A patent/JPH11309588A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100930872B1 (ko) | 2007-12-18 | 2009-12-10 | 주식회사 성우하이텍 | 이종관재 접합용 연결노드 및 이를 이용한 이종관재접합방법 |
| JP2017104907A (ja) * | 2015-12-01 | 2017-06-15 | 日立金属株式会社 | 鋳包み部材及びアモルファス金属を接合材に用いた鋳包み部材の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |