JPS59156522A - 二重管の製造方法 - Google Patents

二重管の製造方法

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JPS59156522A
JPS59156522A JP2954983A JP2954983A JPS59156522A JP S59156522 A JPS59156522 A JP S59156522A JP 2954983 A JP2954983 A JP 2954983A JP 2954983 A JP2954983 A JP 2954983A JP S59156522 A JPS59156522 A JP S59156522A
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JP
Japan
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pipe
tube
double
pressure
pipes
Prior art date
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Pending
Application number
JP2954983A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Atsuta
稔雄 熱田
Shigetomo Matsui
繁朋 松井
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

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】 く技術分野、分類〉 開示技術は油jt管等の耐蝕二重管の製造技術の分野に
属する。
〈要旨の解説〉 この発明は、例えば、化学プラント、油井管、油送配管
、熱交換器等に用いる耐蝕二重管の製造方法トニおいC
1外管内に内°管を温度差を与えて相対挿入させて二重
管とし、該内管の内部に拡管圧力を印加し内管を拡張さ
せて外管に対して添着接合させ続いて該外管も一体接続
し、而して外管の熱収縮、或は、内管の熱膨張、或は、
その両者を利用して内外管を自緊させるようにした二重
管の製造方法に関する発明であり、特に、該内管の内部
に圧力を加えて内管を拡張させて外管に添着させたる後
、該内管を極めて短時間に増径させ、この間内外管の温
度差を維持した状態で外管をも拡管し、印加拡管圧力を
解放したる後に、内外管の常温復帰に伴なう該外管の降
温収縮、又は、該内管の昇温膨張、或は、その両者によ
り、該内外管を緊結一体化させるようにした二重管のF
it造方決方法る発明である。
〈従来技術〉 周知の如く化学プラントにおける配管や油井管、油送管
、又熱交換器、装着管等においては防錆、耐蝕等の性能
向上のため二重管等の多重管が採用させることが多くな
っており、近時流体輸送の技術が発達するにつれ、その
ニーズは益々増加する傾向にある。
ところで、腐蝕性不純物を含むような流体の輸送配管に
おいては内管を耐蝕材にして腐蝕性流体に対処させ、一
方、外管には内圧に対する強度機能をもたせる如き耐蝕
二重管、例えば、炭素鋼管を外管とし、これにステンレ
ス鋼管を内管として嵌合させたような二重管がある。
而して、該種二重管においては内外管を充分な締め代を
介して緊結させた二重管が開発されるようにな、ってき
ている。
蓋し・、かかる緊結タイプ二重管において一般に充分な
締め代が必要とされる理由は第1に管内部の流体の温度
と管外部の流体の温度とは通常異っていることが多く、
したがって、内外管の間に充分な熱伝導を生ぜしめて両
者間の温度差を可及的に少なくすることの望ましい場合
に、該内外管は相互になるべく強い圧力で接合させてい
る方がよく、又第2には内外管は通常設計では異材質で
作られており、したがって、熱膨張係数が異るが、この
ように、内外管に温度変化が生じた場合、該内外管の熱
膨張、或は、熱収縮の差によって生じる内外管のずれ、
局部挫屈、応力集中、疲労破壊   。
等のトラブルの発生を可及的に少なくするには所定に充
分大きな締代をもたせて、内外管を出来るだけ一体的に
挙動させるようにするのが望ましい等によるものである
からである。
上述のような耐蝕緊結タイプ二重管の製造方法としては
これまでの技術として焼きばめ法、液圧による拡管法が
知られている。
しかしながら、この両者の方法は、製作上、或は、出来
上った二重管の使用性能上に次のような問題点がある。
〈従来技術の問題点〉 即ち、前者においては内外管に温度差を与えた状態で両
管を重層した後室澗へ復帰する段階で該内外管の熱収縮
、熱膨張時の熱変形を利用して該内外管を勘合させる手
段を用いるため、嵌合すべき外管内面、及び、内管外面
に高い精度が潜在的に必要とされ、したがって、一般の
製造技術に基づく鋼管製造による公差内では対応不可能
あり、鋼管製造後適宜機械切削等の手段にたよらざるを
得す、工数増加コスト高になる不′利点があった。
特に、長尺管、就中、長尺薄肉管が対象である場合、管
全長に亘って高い精度を、しかも、均一に得ることは技
術的に極めて困難であり、管理の面においても煩瑣であ
るという難点があった。
一方、後者においては高強度外管内に低強度内管を相対
挿入し、該内管内に拡管流体圧を印加し、該内外管を密
着して共に拡管させた後、拡管圧力を解放すると、外管
の弾性収縮量と内管のそれとの差により自緊二重管を得
るようにした手段を用いるものであるが、該外管の降伏
点が内管のそれより高いという材料力学的制約、換言す
れば、材料の選択組み合せに制限があるという欠点を有
していた。
而して上述在来の自緊二重管製造方法における間一点に
対処するに先行発明等において熱拡管法が案出されてい
る。
この熱拡管法は横軸に直径り、縦軸に周応力σをとった
第′1図に示す様に温度差を有して相対重層された二重
管において内管内に圧力を印加して内管を拡張させた後
、内外管の温度差が減する”過程で、外管の弾性収縮及
び熱収縮により両管を緊着締結するようにした方法であ
って、前述焼きばめ法における高度の寸法制度要求′ヤ
、上述液圧拡管法における材料選択の制約が無く、優れ
た自緊二重管製造技術ではある。
さりながら、該熱拡管法は原理的には上記焼きばめ法と
液圧拡管法を組合せたものであり″、高い嵌合度を得る
ためには外管の弾性収縮、及び、内外管の温度差を有効
に利用することが必要の条4I+である。
第2〜4図はその理由を示すものであるが、横軸に内外
管の温度差2丁、横軸に圧力Pをとった第2図において
圧力が高い稈、そして、温度差が大きい程、嵌合度(こ
こでは嵌合後に内管に残留する周方向圧縮応力σFし示
す)は高くなることが判っている。
一方、第3図に示す内外管の温度差、!1jT=Tp−
T1.を両1間(7)ffi移動ff1Q=h  (T
p −TI )が大きい程急速に減少するが、熱伝達係
数りは一般に第3図に示す様に外管Oと内管Iの面圧p
を横軸に、縦軸に熱伝達係数りをとった第4図に示す様
に圧力Pに大きく依存するものであることはh=αel
lP  般公式より明らか−であり、したがって、上述
理論にり面圧Pが大であると、内外管の湿度差は急速に
減少する。
よって、熱拡管法においては高い嵌合度を得るための高
い内圧力と大きな温度差を同時に確保するためには特別
な配慮が必要である。
〈発明の目的〉 この発明の1直は上述従来技術に塞づく二重管製造方法
における問題点を解決すべき課題とし、最新二重管製造
技術としての熱拡管法が有する利点を充分に生かすこと
が出来ように高い内圧力と温度差を同時に利用した熱拡
管法を精度良く、しかも、確実に成し得るようにして各
種産業における配管利用分野に益する優れた二重管の製
造方法を提供せんとするものである。
〈発明の構成〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの発
明の構成は前述問題点を解決するために内外管を相対重
層し温度差を有した状態で、内管内部に拡管力を印加し
て増径させ、塑性変形させて外管に密着させ、次いで極
めて短時間に更に拡管圧力を印加し、両者の温度差が維
持される状態で内外管を同時に拡管し、その後外管の弾
性収縮、及び、熱収縮により該内外管に高い嵌合度を具
備させるようにした技術的手段を講じたものである。
〈実施例〉 次にこの発明の実施例を第5図以下の図面を参照して説
明すれば以下の通りである。
第5図は横軸に時間tを、縦軸に温度Tをとり、外管内
管、及び、冷却水の温度の時間的変化を示したものであ
り、又、第6図は横軸に時間tを、縦軸に圧力PEをと
り、内部に印加する拡管圧力の時間的変化を示すもので
あり、第7図は横軸に時間tを、縦軸に直径りをとり、
内外管の嵌合比の時間に対する変化を示すようにしたも
のであり、該第5.6.7図とも横軸の時間℃の対応は
各ステージとも同時間にとっである。
而して、ステージ■においては内管■、外管0共に冷却
水と等しい温度T、であるようにして所定に相対重層さ
せる。
同時点で′、よ冷却水Wを内管I内に流入した状態で外
管を加熱し始めステージ■に移行させ、該ステージ■で
は内外管1,0間に大きな温度差i T2=T+12 
 T12 が形成される。
そして、該温度差zT2が得られた該第2ステージで内
管Iに対する拡管圧をP3まで増圧印加し該内管Iを拡
管していくと、ステージ■で外管Oの内面に当接する。
この間、内外管I、O間に熱の輻射、伝導等により外管
Oの温度は下降し始め、内p■のそれは上背し始め、両
者の温度差はステージ■で若干減少しΔT3 =Tp 
=−Tl:+となる。
この状態からステージ■までの設定された極めて短い時
間/lの間に拡管圧をP3からP4まで急増印加させる
と、内外管■、0間の面圧も第6図に示す様に大となり
、前述理由により、温度差は急速に減少しAT4=−r
ps  Tl1s となる。
当該ステージ■で内管lに対する拡管圧力の印加を停止
し、内管I内に冷却水を通水すると、内外管I、0共゛
に冷却され最終の第2ステージの状態では両者とも常温
”r’p s ”T II s =’T+ となる。
上述プロセスにおける内外管I、0の径DI、Doの時
間的変化は第7図に示される通りであり、当初内径Dρ
がpD+ であった外管Oは熱膨張による変形、及び、
弾性変形を受けてステージ■ではDo4まで拡管増径さ
れるが、最終のステージ■の仮想自由状態では当初と同
じDps(=D11.)となる。
一方、内管Iの夕日¥D+は当初の径DL+ には関係
なく熱膨張による変形と塑性変形を受けてステージ■r
は外管Oの内径Dpと等しく D 14(−Do4)と
なるが、その後の弾性収縮、及び、冷却縮径により最終
のステージ■の仮想自然状態ではDlsとなる。
したがって、最終的に出来上った二重管の自緊の程度を
現わす嵌合代はΔD=Dls −op 5で与えられ、
極めて大きいものである。
而して、上述外管0に対する内管随伴拡管プロセスにお
いて、第6図に示す様に高圧P4を印加させる時間を上
記Δtより長くとりΔt’  (2℃<、at’)とす
ると、印加のステージ■において、内外管r、oのi度
差ハl T4 ’ = ’rp 4’ −T141 ま
で減少し、先述理論により最終のステージ■の仮想自由
状態では内管外径D+はD15′となり有効嵌合代はa
D’ =P15−DD sと減少することになり、自緊
嵌合度は甘くなる。
上述の如く高い嵌合度を有する二重管を得るに際しては
外管を拡管させる際の圧力印加の時間/lは出来るだけ
短くすることが望ましい。
而して、上述実施例の効果を表わす計算例を第8図(横
軸外管平均温度Tp、縦軸内管平均温度T+)に示すが
、ここで使用外管は外径273mmX肉厚1111Il
lの炭素鋼管(STK50A)内管は外径250mm 
x肉厚3mmのステンレス鋼管(SUS316[−)で
あり、拡管圧力P 4−150k(1/ (212と一
定にした場合の内管I、及び、外管Oの温度の時間的変
化と最終的に得られる二重管の内f!■に導入された嵌
合応力の計算値をプロットにしたちの゛が該第8藺に示
されており、例えば、外管温度TI)3 = 300℃
、内管温度T/2=50℃で5秒間拡管it = 5)
 L、た場合、嵌合応力(7FL=20K(]/ 11
11112が大きく得られるが、20秒の拡管6時間(
/1=20)では(7F L = 6K(+ /mm2
 と低下してしまい、嵌合応力が甘くなることが判る。
〈発明の効果〉 以上この発明によれば、二重管の製造方法において、内
外管に温度差を予め与えて相対重層した内外管の内管に
拡管圧を印加して該内管を拡管し、外管に当接して外管
も随伴拡管させろ過程で内外管の所定範囲の温度差を維
持する短時間内に拡管圧力を急激に印加するようにした
ことにより、高い内圧力と大きな温度差のある状態が同
時に現出され、したがって、高い嵌合力が得られる基本
的な優れた効果が奏される。
又、極めて短い時間に拡管内圧が印加されるので熱伝導
係数が大きくなるものの、短時間のため熱伝導が急速に
は行われず、可及的に大きな温度差が保証され、したが
って、大きな嵌合力が得られる優れた効果がある。
さらに、この発明によれば、先に発明されている基本的
に優た熱拡管法の実効上の利用が現出可能となり、実用
化され、産業上極めて有益である効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱拡管法の説明グラフ図、第2図は熱拡管法に
おける内外温度差と圧力の関係グラフ図、第3図は内外
管温度差説明−1第4図は面斤と熱伝導係数のグラフ図
、第5図以下はとの発明の詳細な説明図であり、第5図
は時間と温度の関係グラフ図、第6図は時間と圧力の関
係グラフ図、第7図は時間と径の関係グラフ図、第8図
は内外管平均温度の関係グラフ図である。 I・・・内管、  0・・・外筐、  P・・・圧力、
(・・・時間、  ■・・・温度

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 温度差を有して重装されたる二重管の内管内部に拡管圧
    力を印加して該内管を塑性的に拡管せしめると共に連続
    して外管も拡管し内外管の温度差が消滅する過程で外管
    の弾性収縮及び熱収縮の両方を利用して自緊二重管を製
    造する方法において、上記内管内部に拡管圧力を印加し
    て内管を塑性拡管した後連続的に外管の拡管を行わせる
    過程で該外管拡管圧力印加を内外間の所定温度差を維持
    する極短時間に行なわせるようにしたことを特徴とする
    二重管の製造方法。
JP2954983A 1983-02-25 1983-02-25 二重管の製造方法 Pending JPS59156522A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57177838A (en) * 1981-04-24 1982-11-01 Kawasaki Heavy Ind Ltd Double tube manufacturing device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57177838A (en) * 1981-04-24 1982-11-01 Kawasaki Heavy Ind Ltd Double tube manufacturing device

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