JPS61283417A - 耐摩耗曲り二重管の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、スラリー輸送配管、粉粒体の空気輸送配管
等に用いる耐摩耗二重管の製造技術分野に属する。

く要旨の概要〉 而して、この出願の発明は低炭素鋼管等の高枕性外管に
対し、高炭素鋼管等の高焼入性の内管を重層させた後機
械的、或は、熱的手段等により嵌合代を介して自緊させ
るようにした耐摩耗曲り二重管の製造方法に関する発明
であり、特に、上記低炭素鋼管等の降伏点が低くて高靭
性を有し焼入性の低い外、管に対し逆に高焼入性であっ
て焼入状態では高降伏点の材料よりなる高炭素鋼管等の
内管を焼鈍状態にして内装重層させ、塑性拡径、或は、
縮径の変径を付与することにより該内外管を密着させそ
の状態で内管に急速１ｊ（１熱を１３１１えて所定の曲
げを行い、その直（野、又は、後に急冷して焼入させる
ことにより、マルデンサイト変態に伴う膨張により内管
を増径して両管を１べ合緊着させ、史には該焼入にＪ：
り内管を硬化さけると共に降伏点をト貸させた上で外管
の弾性限度以りに内外両管を一体的に縮径させてその降
伏点差に基づく弾性戻り差を利用して大きな嵌合代を得
て自緊させるようにした耐摩耗曲り二重管の製造方法に
係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、配管は各種産業分野で流体の輸送に広く用
いられており、これらの配管のうら、例えば、石炭各種
鉱石、セメント等の固形物を水に混ぎて運ぶスラリー輸
送管、或いは、粉塵、硅砂等粉粉体の空気輸送管等にお
いては、管内面が著しく摩耗しやすい。

この種の配管には通常ガス管のような安価な鋼管が用い
られ、摩耗したら新しい管と交換したり摩耗部分に当て
板を溶接したりすることによって対処している。

しかしながら、この種の配管系において、曲り管はとり
わけ摩耗が激しく、高クロム鋳鉄等耐摩耗性の優れた材
料より成る管が使用されることらある。

ところで、一般に、鉄鋼材料の耐摩耗性は硬さと良い相
関があり、耐摩耗性の優れた材料は一様に著しく硬い。

例えば、耐摩耗材料として良く使われる２７ＣｒｌＪ鉄
は、ショア硬さで８１以、Ｆの硬さをもつ。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、一方、硬さが硬くなる程、鉄鋼材料の靭
性は低下する傾向があり、上述した高クロム鋳鉄等の耐
摩耗材料から成る管は衝撃力が加。

ねると破損しやすいという欠点がある。

又、高硬度の耐摩耗材料は溶接性、及び、加工性が共に
極めて悪いので、第一に溶接による本体へのフランジの
取付が不可能、第二にフランジを一体形成させた場合に
も仕上げ加工や穴明は加工が困難、第三に補修溶接が困
難等積々の欠点がある。

加えて製造］ストも高い不利点がある。

このようなことから、ｔＩｌ管に耐摩耗材料を内張した
所謂クラッド鋼面り管ら使用されるようになってきた。

この種のクラッド鋼面り管は、通常遠心ｕｊ造法、或い
は、肉盛溶接法等により作られており、内張は管本体に
対し冶金的に接合している。

而して、クラッド鋼面り管は、管の内面が耐摩耗性材料
によって覆われているため、特に、耐摩耗性を考慮して
いなく材質の通常の単層鋼管より格段に耐摩耗性が浸れ
ている。

又、管口体は耐摩耗材料を具備する必要がないので、充
分な靭性をもち、溶接性良好なりＪ質のものを採用出来
る。

したがって、耐摩耗性のみからなる管と異なり、充分な
耐衝撃性能を有し、又、フランジを別体形成して溶接で
取付けることも可能である。

さりながら、クラツド鋼管では製造方法の如何ににらず
内張に引張応力が残存ηるため、割れを生じやすい欠点
がある。

又、一旦割れを生ずると内張を管本体とが冶金的に接合
しているため、割れが管本体に容易に伝播し貫通割れと
なりやすい不具合がある。

そこで、実用上充分な靭性をもつ外管と耐摩耗性の優れ
た内情とを重層した二重管で、両管が冶金的に接合して
いず、しかもある面圧をもって接触しており、内管が圧
縮応力状態となるようにした自緊曲り二重管の開発が望
まれている。

このような自緊二重管は、クラツド鋼管と同様の利点を
もら、しかも、上述したクラツド鋼管の欠点が解Ｗ１さ
れるからである。

しかしながら、上述要請に適合する内面耐摩耗曲り二重
管を提供し１ｑる従来技術は見当らない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 これに対処するべく耐摩耗鋳鋼管や遠心鋳造法による複
重管が用いられるようになっている。

これらの耐摩耗配管はその高硬度という点ではＩＪｓれ
てはいるものの、配管はその製造工程の制約からユニツ
ｌ−状のものを継手や曲がり管を介して現場にて所定態
様にｌる必νがある。

この場合、現場継手の容易さや保守点検整備の取外し等
の点から７ランジ継手が多く用いられるが、前者の高硬
度Ｕ鋼管ではその高硬度のためにフランジ部分の平面切
削加工や孔間は加工がし難いという難点がある。

この出願の発明の目的は上述従来技術に基づいては大き
なニーズにより、耐摩耗？１２重管配管の曲り管が望ま
れているのにも係わらず、これに対処出来ないという問
題点を解決すべき技術的課題とし、内情を高硬度としな
がら、外管については高靭性であって、内管を強固にた
が締めし、内管による高硬度を向上せしめると共に内管
の靭性不足を補完出来るようにし、更に、直管素材から
曲げが容易になし得そのうえ両者の緊密な嵌合にはマル
テンサイト変態膨張を利用することも可能であるように
して各種産業におジノる配管利用分野に益する優れた耐
摩耗曲り二重管の製造方法を提供せんとするものである
。

く問題点を解決するための手段・作用〉上述目的に沿い
先述４！Ｉ　Ｒ’ｌ請求の範囲を凍胃とづるこの出願の
発明の構成は、前述問題点を解決り−るために鉄鋼材料
がマルテンサイト変態Ｊる場合に硬化すると共に膨張す
る性質、及び、加熱による軟化を介して曲げ加］二し易
い性７４を共に利用し、又、低い降伏点であって高靭性
を有し低焼入性の材料からなる外管と、逆に高い焼入性
を右すると共に焼入状態では高い降伏点を有する材料か
らなる内管とを該内管を焼鈍状態にして拡管、又は、縮
管する場合にはその応力歪曲線が両と共にほぼ近似し、
したがって、弾性戻り差がなく、密着可能である性質を
利用して相対Φ層後の外管と内管の密着状態を現出し、
その後上記ンルテン自ナイト変態を利用し、内管に対し
焼入を行うことにより内情が外管に対し大きな１ひ；合
量を（ｊｌて緊結されるようにし、併せて焼入の急速加
熱時に加熱部に曲げを所定に付与し、更に、少くとも外
管の弾性限度以上に内外管一体で縮径することにより、
両者　　　　）の弾性戻り差を利用して曲げ状態での両
警をより強固に緊Ｖ！嵌合させることが出来るＪ：うに
した技術的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を図面に従って説明ずれ
ば以下の通りである。

先づ、この出願の発明の原理的根部を説明づると、鉄鋼
材料は急速冷ＩＪＩによるマルテンサイト変態を行うよ
うにすると、その金属的性質により硬度が急速に高まる
と共に膨張づるものがあり、例えば、９００℃〜１００
℃までの冷却を１０４〜１０ｓｅｃで行うと、炭素ｆｆ
ｉ　０．２５％程度の低炭素鋼ではその硬度はごッカー
ス硬さで１４０〜１８０程度とほとんど硬度上昇が見ら
れないのに対し炭素量０．４５％程度の高炭素鋼では４
００〜８００程度まで硬度が上がり、且つ、膨張するこ
とが分かつている。

そこで、このような低ｒＡ素鋼製等の低降伏点で高靭性
を有する管を外管として高炭素鋼等の高い降伏点と高焼
入性の管を内管として使用する場合にその焼入による内
管の増径により外管と内管に大きな嵌合代を得させて緊
着させることが出来。

同時に少くとも内管に焼入を与えて高硬度を付与し、一
方、外管は高靭性を貝漏していることにより内管をたが
締めして実用的な内管ｌｌ１４摩耗曲り二重管を１ｑる
ことが出来るにうに一！Ｉ’　６　ｔＪのである。

そして、内管を予め焼鈍しておくことと加熱時の軟化に
より曲げ加工がし易いという加工上の利点が用いること
が出来るようになる。

次に、この出願の発明の詳細な説明づると、高い降伏点
と高い焼入性を有する高炭素鋼製の直管の内管１と低い
降伏点、及び、高靭性を右Ｊる材料として低炭素鋼製の
直管の外管２を用い、該外管と内管１の径差をＲ１とし
て該内管１を焼鈍状態にして外管２に相対重層し、第１
図に示す様に外管２の外側から口〜う３により該外管２
、及び、内管１に対し縮径作用を行って両管を矢印の方
に引き出すと、両者は塑性変形して縮径されるが、第４
図に示す様に内管１が焼鈍されていることにより、外管
２、及び、内管１の応力歪曲線はほぼ近似して弾性戻り
差はなく、したがって、外管２は点線で示すイ、口、ハ
のカーブをたどり、一方、内管１はイ’　、Ｏ’　、ハ
′の経路をたどり、（口′からハ及びハ′にか（づての
グラフは実際には干なっているが図示の関係上階かにず
らして示しである。）ローラ３通過後の縮径作用停止に
よる増径過程では外管２、及び、内管１は両者の径差Ｒ
２がほぼＯになり、したがって、内管１を予め焼鈍して
おくことにより、外管２と内管１とは第１段階として密
着した素材二重管とすることができる。

而して、このようにして１ｑられた素材二重管に対し、
例えば、内側から高周波誘導加熱手段４により内管１、
及び、外管２に対して環状に急速加熱を付与し、その直
後に冷却子′段５により急冷すると、前述原理理論によ
り内管１に対しては焼入れがなされてマルテンサイト変
態による膨径が起り外管２との間に嵌合代が得られて両
管は緊＠Ｊることになる。

この間、回転する曲げ作業兼用き出し手段６を管端にネ
ジ螺合固定連結してダイス１を介して引き出すと、内管
１の焼鈍と加熱作用により内管１と外管２は一体曲げ加
工され、更に、この出願の発明にＪ３いては上述ダイス
７の作用等により第２次的に両管に対し縮径作用を与え
、この場合、内管１の弾性限度以上に縮径させると、第
３図に示４様に外管２はイ、口、ハ内管１はイ′、口′
、八′をたどり、ダイス７に対する相対通過後縮径作用
が開放されて両管が増径するが、上記径Ｒ１′　（実質
的にＯにされているが）はＲ２の大ぎな嵌合代を得て緊
結され、したがって、内管１に対する外管２のたが締め
効果は飛躍的に増大する。

尚、ΔＲはダイス７による縮径式である。

又、内管１の弾性限度以上に縮径作用を施せば、図示す
る様に嵌合応力向上に更に有効であるが、この場合、該
内管１に亀裂等の破損が生じないように制御することが
必要である。

このようにして設定長の曲り二重管８が形成されるが、
上述の如くその形成プロセスに際し、焼入による内管の
硬化と内外管緊結と曲げ作用が一挙になされ、工程の短
縮と作業能率の向上が図れる。

而して、第２図に示す実施例においては上述実施例のダ
イス７による第２次縮径プロレスを省略した態様である
が、急速加熱手段４と急冷手段５を用いて曲げ手段６に
より焼入作用と曲げ作用を一度に付与するようにしたも
のであるが、先述した如く、内管１に対する焼入作用時
にマルテンサイ１〜変態による膨径と硬化により硬化緊
結し、併Ｖて曲げ作用が行われるようにしたものであり
、内外管１．２は当該実施例においても緊結され、内管
は硬化される。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、外管に対し内情を
焼鈍状態で相対重層して両者の応力歪曲線がほぼ近似し
て弾性戻り差がないことの利用にＪこる密着に際しては
−Ｌ述実施例の縮径操作以外にｂｕ性拡径を行うように
しても良く、又、両管密着後の二次縮径に際しての内管
に対する焼入は外管との一体焼入でも良く種々の態様が
採用可能である。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に耐摩耗曲り二
重管の！！８１造にＪ５いて、従来の鋳鋼法や遠心ｖＩ
造法による高価な製造方法では不可能であった低コスト
で耐摩耗曲り二重管が製造出来、しかも、外管にＪ：る
内管のだが締めにより結果的に曲り二車管全体に高い靭
性を付与させることが出来るという優れた効果が奏され
、外管と内管の材料選択にも大きな自由度が１！７られ
それにより、例えば、外管のユニット配管の直管の曲り
管による連結が可能となるうえに７ランジ溶接接合が出
来、該フランジに対する加工性が何等阻害されず、した
がって、配管の回り配管や蛇行配管設備がし易いという
優れた効果が奏される。

又、曲り管に於て外管と内情とが冶金的に接合していず
、しかも自緊状態であるために、内管（貫通欠陥が生じ
ても貫通欠陥が生じ難り、曲り二重管の機能が終始保持
されやすいという優れた効果が奏される。

又、曲げ加工に際してしダイス等による縮径は長さに関
係なく行えるために管の製造がし易いという優れた効果
があり、これによっても曲げ縮管による内情の肉厚に拘
束されないという自由さがあり、結果的に低コスト化が
図れるという効果も奏される。

而して、外管に低い降伏点の材料の管を用い、又、内管
に焼入状態で高い降伏点の管を用いるにもかかわらず、
初期外管に対Ｊる内管の相対重層時に該内管を焼鈍状態
にすることで両習の応力歪曲線をほぼ近似させて弾性戻
り差をなくずごとが出来、そのため、両管の密着を可能
にすることが出来、縮径の際に内管に対する焼入付与を
介してマルテンサイト変態時の内管の高硬度付与と共に
その膨張をより効果的に利用することによって嵌合代を
大きくし、強く自緊を１ｑることが出来る優れた効果が
秦される。

又、内情に高い焼入性の材料を用いることにより、管口
体に極めて高い耐摩耗を付与することが出来る効果があ
り、そして、外管に対し高靭性の材料を用いることによ
り内管に対するだが締めを介して全体として高い靭性を
付与することが出来、更に、不測にして内管に貫通欠陥
等が発生しても外管まで達せずに室全体の機能を柊始紺
待づることができるという優れた効果が奏される。

そして、この出願の発明では焼入れ効果、緊結、曲げが
一挙に行え工程短縮、能率向上が図れるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の詳細な説明図であり、第１図は
１実施例の緊結及び曲げ工程所面図、第２図は別の実施
例の第１図相当断面図、第３図は二次縮径時の外管と内
管の嵌合代付与の説明グラフ図、第４図は外管に対する
内管の相対重層時の密着１医合の説明グラフ図である。 ２・・・外管、１・・・内管、 ８・・・二川管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高靭性外管と高硬度内管とを重層させた後自緊さ
   せるようにした耐摩耗曲り二重管の製造方法において、
   低降伏点であって高靭性の低焼入性を含む非焼入性材料
   より成る外管に高焼入性であって焼入状態では高い降伏
   点を有する材料より成る内管を焼鈍状態で重層して変径
   させ両管を密着させた後内外管を局所的に急速加熱して
   曲げを付与し併せて少くとも内管を急冷して焼入させ両
   管を自緊させるようにしたことを特徴とする耐摩耗曲り
   二重管の製造方法。
2. （２）高靭性外管と高硬度内管とを重層させた後自緊さ
   せるようにした耐摩耗曲り二重管の製造方法において、
   低降伏点であって高靭性の材料より成る外管に高焼入性
   であって焼入状態では高い降伏点を有する材料より成る
   内管を焼鈍状態で重層して変径させ両管を密着させた後
   内外管を局所的に急速加熱して曲げを付与し併せて少く
   とも内管を急冷して焼入させた後少くとも外管の弾性限
   度以上に両管一体で縮径させて自緊させるようにしたこ
   とを特徴とする耐摩耗曲り二重管の製造方法。