JPS58128594A - 複合金属円筒体を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合金属管、とくに、鋼材料で形成した外側の
管体と、特殊鋼または合金で形成した内側のライニング
層を有する２種金属複合管に関する。

天然ガス中原油を得るための石油さく井技術において、
腐蝕性を高める、かなりの量の８Ｈ，やＣＯｌを含むと
ともに、高温の原油を産出する必要が高まっている。現
在の技術では鋼製のパイプが用いらｎており、さく井を
おこなう場合、前述の条件による強い影魯中侵食性を減
するように、腐蝕防止材が用いられている。しかしなが
ら、この腐蝕防止材は高価で６夛、多くの場合、効果が
少ない。

この高腐蝕問題に対する明白な解決は、ステンレス鋼管
、ニッケル合金、およびチタン合金等を用いることであ
る。これらの材料は着るしく高価であり、一方、製造の
ために％殊の技術が要求されるため、これらを用いるこ
とは一般的でない。

また、このｌｌＯ材料は、通常の鋼管には見られなある
。したがって、従来の鋼管は、前述の高度の腐蝕性条件
下において、曳好な性能を発揮する。

さらに安価な管が提供されない限り、疑いもな（現実の
問題を解決するものではない。

この状態のもとにおいて、種々ＯＩＩ案がなされている
。その有力なものとして、２ｍ金属管を用いることが挙
けらｎる。この管は外側が銅管で、内側に鋼材料または
高品質の合金のライニング層が般社られており、従来の
問題の解決の一方策として提案された。この株の管を製
造することにおいて、いくつかの技術が考えられる。卸
ち、全ては、同軸押出機械的組立て、電着尋の実験を基
礎におくものである。

同軸押出法においては、作成された管を外側の鋼管中に
入れ、合金ライニング層と外側の管の間に密接な結合を
与える。この方法は、原理上、その目的のために充分な
特性を与えるかどうか不明である。

結合またｔｉｔ機械的組立法は、合金管を公知０方法に
よって鋼管の内部に入れ、これらの両端を爆接すること
によシ、内側と外側の管体間の接触表面に腐蝕性環境が
入り込まないような方法をいう。

この方法の一般的な固有の問題は、一般的な耐腐蝕性が
改良されても、内匈層と外側管の結合が充分であるかど
うかについては明らかでない。

電着技術においては、たとえばニッケル等の耐ｊＩＩＩ
Ｉｋ性材料を比較的安価に付着させることができるが、
孔部を生ずるとともに、外側管と内側層間の結合が適切
におこないえない欠点を有する。

オフシブ／タルの米国特許第３，３７６．１１８号もま
た、上述の問題を解決するものとして知られている。こ
の方法によｎば、金属塊を処理して押出された、または
ピルガ−法による管が製造される。

この壷金金属体は、軸方向に孔部な有する鋼＊’。

円筒体により形成され、そＯ内孔中に、特殊な合金材料
の被ま几はコア部を入社、そしてこの組立体に公知のた
て式熱闘穴抜法（ｒｉｍｉｎｇ　ｈｏｔ　ｐｉ＊ｒｅｉ
ｎｇｐｒｏｃｅｓｓ　）　Ｋよる処理をおこない所望の
大きさの管を嶽造する。この方法によれば、特殊鋼また
は合金層で内側を裏打ちされた鋼管が得られる。

この種の複合金属管のために、前記米国特許第３．３７
６．Ｌ　１８号は、外側の金属を有孔鋼インゴツトとし
、その一方の端部に円錐台形の入口部を形成する一方、
特殊な鋼材料または合金製の核ｔたはコア部にもこれと
同様の形状の突出頭部を形成して互いに補完し合うよう
な組立体を作成することを開示している。金属体の円錐
形部分の基部に穴明は工具を押し入れるのであるが、そ
の横断面は円錐部の基部よシも小さく、かつ、コア部の
円形横断面部分よりも大きい。また、穴明は工具を挿通
する反対側の複合金属体の底部に金属製の円板が置かｎ
ている。

従来、侵蝕性環境中で用いられる場合、充分な耐蝕性の
保証を有する複合金属管を得るために用いられるこれら
の技術の大部分は、内側の合金層と外側の鋼管の間に有
効な結合が得られないという問題を内包する。この沈め
、前述の侵蝕性環境中でドリル作業をおこなう場合、適
応性を保証する奄のではない。

米国特許第３，３７６，１１８号中に開示されているこ
とに関して、この方法により製造された最終管製品にお
いて、外側の金属インゴットと内側の特殊鋼または合金
層の材料間を結合することによプどの程度の耐蝕性能お
よび保証が得られるか社明らかでない、しかしながら、
軸方向に内孔を有するインゴットと核部分は、着るしく
高い寸法精度で製造し女ければならず、この２糧金属体
の適用および、そＯ作成は、２糧金属を原材料から正確
に製造する必要を生ずる。

一方、穴明は工具の横断面直径は、コア部の円錐部分Ｏ
大径よシも小で、かつ、コア部の軸部の横断面直径より
大でなけｎばならない。また、穴明は開始時に、穴明は
部分の反対側の金属体の底部に金属製の円板を熔接する
ことがとくに必要であシ、又は少なくとも好ましい。

本発明によれば、その作成において、短時間で安価に提
供され、穴明けの際、コア部の直径に関して着るしく融
通性を有するとともに、外側のインゴットと特殊鋼ま几
は合金のコア部を耐腐蝕性材料で形成した２種金属複合
管が提供される。

穴明けをおこなったのち、押出操作される複合２種金属
体の製造のため、単純な断面四角形状の銅体が用いられ
、この隅Ｓは直径４０ないし４５■の円形にされており
、その軸方向に穴明けされた結果、冷却状態で、一般的
に円形でｔて方向Ｏ空間を有している。この銅体の長さ
は通常、７５０ないし９８０鶴の範囲のものが用いられ
る。

このように形成された円形空間部の内ｓＫ％特殊鋼また
は合金製の丸形の固体が、全空間を堀めるように、単純
な機械的な方法で入社られ、この組立体０両端は熔接に
より対土される。この原材料が組み立てられたのち、こ
れを膨径させるような適切なプレス型に入れる。膨径操
作前には鋼の棒体〇四角形の部分がプレス型の内部の全
てを占めないで、この棒体の四’Ｍ面と、プレス型の内
側の円形表面間に自由空間が残されることは明らかであ
る。

膨径作業が始められると、これらの空間は神体の膨径部
分によシ満たされ、コア部とともに神体はプレス酸のス
リーブの形状にしたがった円形にされ、同時に、棒体と
コア部間の全表面は完全な結合が与えられる。これは、
最終製品のため好ましい冶金学上の結合を最終的に得る
ための第１の、および基本的段階である。同時に、コア
部Ｏ部分は、支持インゴットとコア部またはライニング
材料の熱間変形抗力の差、および、形成された最終管製
品Ｏライニング部分の厚さＫより、のちに用いられる大
抜き工具の部分に関して変化する。

このようＫｊｌ径された組立体の第２の操作は、熱間穴
抜き、１＋はたて式熱関穴抜法を含む。これに関して大
扱き工具の有用直径、熱間処理材料の変形抗力等につい
て若干の説明をおこなう。穴抜きＩｌ＆、変形抗力に関
して、両者間の敵大関係は、特殊な場合に用いられる材
料の品質により、２．５：ｌである。

本発明によれば、可能な最大穴抜き比は、棒体の長さと
穴抜き工具の直径との比において、１０；１である。

穴扱き工具の直径に濁して、プレス酸の能力を考慮して
６０ないし３００膳関で任意の値をとりうる。ｌ！径径
操作後、穴抜き工具と特殊鋼または合金製のコア部の横
断面比は、鋼、スリーブおよびライニング材の変形抗力
の差に対応する。工具の直径は、膨径されたとき、コア
部の直径と同等か、大または小のいずれでもよい。また
、ｌ１ｖｋ前のコア部の直径よシも小であってもよい。

コア部の材料によシ得られるライニング部分の厚さに関
係するものであり、こ牡らの直径の関ｇｋＫ制限杜ない
。

したがって、用いられる穴抜き工具の直径に広い選択性
がある几め、「たて式熱間穴抜き」操作により得られた
特殊＊１＊は合金Ｏ内側ライニング層を有する２樵金属
管は、底蓋される両材料間に適切、かつ充分な冶金学上
の結合が達成されるとともに、その後、押出処理を受け
ることにより外側の轡管と、特殊鋼または合金で形成さ
れる内側ライニング層を有する最終製品となる管体が製
造されうる。この管体は期待される用途を充分に満たし
うるものである。

最終製品の２樵金属管の、その内側の材料に関しての厚
さは少なくとも約１鵬、または管体の１０バーセントで
あシ、かつ、押出成型された管の厚さの５０パーセント
以下である。外側の管部分の直径寸法は、２５．４鵬（
１インチ）ないし７７．８■（３５／８インチ）であシ
、押出成型された管にあってＦｉ３ないし６０腸である
。

つぎに本発明による複合金属管の一実施例を添付の−に
したがって説明する。

まず、オクシデｙタルや米国特許第３，３７６．１１８
号に開示されている金属管を第１図％Ｉｌｌ！２図、お
よび１８３図に示す、＃！Ａ中、銅製の円筒インゴット
ｌは内孔ｌθと、その一端部に形成さｆ′Ｌ九円錐台形
の入口部９を有する。第２図において、コア部２の構成
要素が示されておシ、これは、のちにインコツト１０孔
部９．１θ中に入れられる。コア部２は、インゴット１
に形成した孔部９．ｌＯＫ対応する特殊の外部形状部分
７．８を有する。軸部２および頭部３からなるコア部を
インゴットｌの孔部９，１θ中に入れ、つぎに、孔部の
大径部４（第１図）よりは小さく、かつ、軸部２（第１
穴抜きをおこなう。前述のように、この方法では孔部と
コア部を高い精度で形成しなければならない不利益があ
る。

本発明によれば、横断面がほぼ正方形の鋼の棒体１２を
まず形成し、この中央のたて方向にドリルによ〕孔部１
３を形成し、この孔部中に、特殊鋼または合金で形成し
た断面円形の被部１４を、第８図のように棒体１２の内
孔１３をすべて埋めつくすように入れる。このように組
み合わされた材料を穴抜きまたＦｉ膨径プレスｆｆ１ｌ
１５の内孔に挿入する（第９図）。この準備が完了する
と膨径操作を開始する（第１０図）、そして棒体の側面
１２とプレス型の内孔表面間の空間１６（第９図参照）
が除々に狭められ、プレス［１１５の全内部表向のまわ
りの空間が完全に塩めっくさｎ、第１図に示すと同様の
状態となるまで押圧する。しかして神体１２とコア部１
４の両表面間に完全な結合が得られる。

このようにして得らｎた２種金属体をｊ１径プレス型上
で工具１６を用いて穴抜き作業をおこなう（第１２Ｗ！
ｌｌ）、用いられる工具の外径１７は、第１２図の第３
断面図＠に示すように、コア部１４の横断面直径平均値
よりも小さくてもよく、第２断面−（２）のようには埋
同−でもよく、また、第１断面−（１）のように大きく
することも妨げない、この穴抜き作業によシ、押出工程
の付与によ！り２８１金属管体を構成するに足る内部空
間１１を有する支持ｌ１ｌｓ材たる外＠Ｏ鋼管と、特殊
鋼または合金で形成された内側のライニング層からなる
、第４図に示すような管体が得られる。

１８１２図は、とくに本発明による２種金属管の製造過
程における特徴を示すものである。第１断山−中におい
ては、穴抜き工具１６の直径１７が、すてに膨径工程を
受けたコア＠１４’の直径よりも大きい直径を有する。

第２断面図（２）に関して、穴抜き工具１６の直径は、
膨径されたコア部１４’の直径１８’と同等であシ、ま
た、第３断面図（至）では、穴抜き工具１６の直径１７
は膨径されたのちのコアＩ＄１４’の直径１８′よりも
小さいことがわかる。

最終の押出管は、外側鋼材料とライニング材料の変形抗
力の差によって定まる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、従来の複合金属管の製
造過程を示す概略説明図、 第４図は押出工程を受まる前の複合金属管の縦断面図、 第５凶は本発明による鋼製の棒体の部分斜視−１第６図
は本発明による、軸方向に孔を形成された棒体Ｏ部分斜
視図、 第７図は本発明による特殊鋼または合金で形成さｎたコ
ア部の部分斜視図、 第８図は本発明による神体とコア部の組み合せ体の部分
斜視図、 第９図は、膨径操作をおこなうため、前記組み合せ体を
膨径プレス型に入ｎた状態を示す横断面図、 第１０図は膨径操作終了後の棒体およびコア部を示す部
分縦断面図、 第１１図は前回（ｉＤ　Ａ　−Ａ’線断面図、第１２図
は膨径操作後のコア部の横断面に関する工具の寸法の各
種の適用の可能性を示す説明図、第１３図は穴抜き操作
の状態を示す部分縦断面図、 ＃！１４図は穴抜き操作後の複合金属管の部分縦断面図
、および、 第１５Ｆｇ＃ｉ前図のＢ−Ｂ’線断面図である。 （ほか１名）′・−１・二二 に 驚（ 手続補正書（自発） 昭和５８年２月４日 特許庁長官　若杉和夫殿 ｉ、事件の表示 昭和５６年　特　許　願第８２６４号 ２、尭＠０４称　複合金属管 ３、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 −・　代　　理　　人　　　〒１０墨 氏　名　　　　（７２７７）弁理士　山本量三（ほか１
名）、　補正命令の日付　　　自　発 、　補正により増加する発明の数

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　軸方向に内孔を有する横断面形状が、はぼ正
   方形の鋼材料で形成された棒体と、前記内孔の形状に対
   応する断面が円形の、特殊鋼または合金て形成されたコ
   ア部を素材とし、この組合せ体をプレスにより廖径成澹
   することによシ外側形状が円形とされたものに、前記コ
   ア部の直径と同等か、大または小ｏ＊ｉを有する穴抜き
   工具によシ中夫の軸方向に孔が形成されていることを特
   徴とする複合金属管。 （２）　　前記鋼材料の棒体の長さが、７５０ないし９
   ８０■である特許請求ＯＳＳ第１項記載の複合金属管。 （論　前記大抜き後の棒体Ｏ長さと、穴抜き工具の直径
   の比が１０＝１以下である特許請求ＯｔＩ！ｌ第１項記
   載の複合金属管。 （荀　鋼材料の棒体と特殊鋼または合金材料のコア部の
   大抜き温度下の変形抗力の比が、２．５：１以下である
   特許請求の範囲第１項記載の複合金属管。 （５）　　膨径操作後、加熱条件下で穴抜きをおこなう
   ことにより前記棒体とコア部が冶金学上の結合を有する
   特許請求の範囲第１項記載の複合金属管。