JPS6154489B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 開示技術は油井管等の二重管を製造する際の内
管軸方向縮み代管理の技術分野に属する。

＜要旨の概要＞ 而して、この発明は炭素鋼製外管等に内装した
ステンレス製内管等に対し一体拡管に伴う軸方向
縮み代を予め有させて相対嵌挿重装させ、その後
該内管内に拡管液圧を印加し、内管と外管を当接
させて一体拡管し、降伏させて塑性変形させ、一
体縮管させ充分な嵌合度を有する自緊二重管の製
造方法に関する発明であり、特に、液圧拡管プロ
セスにて外管管端外に少くとも１つのリングを該
内管外径、或は、外管内径と略同一内径にし所定
間隔を介して内管外側に環装させるようにし該内
管の縮み代のバラツキを吸収するようにした自緊
二重管の製造方法に係る発明である。

＜従来技術＞ 周知の如く油井管等の腐蝕性流体の輸送配管等
は耐圧性、耐熱性耐腐蝕性を具備させるべく、例
えば、外管に炭素鋼管を、内管にステンレス管を
用いたような二重管が採用されているが、稼動中
のクラツキング、インプローシヨン等を防止すべ
く内外管の重層部の嵌合度を強くした所謂自緊二
重管が求められるようになつてきている。

又、二重管製造時に内管に形成される引張り残
留応力が稼動中の応力腐食割れに与るマイナス面
も多く、したがつて、自緊二重管の製造に際して
は内管に圧縮残留応力を付与する技術の開発も望
まれてきてもいる。

而して、出願人の開発した先願発明考案におい
て、内外管の相対重装時に内外管に温度差を与え
径差を形成して嵌挿した状態で液圧拡管する所謂
熱拡管法による二重管製造方法によれば、基本的
にこれらのニーズの問題は解決されている。

即ち、第１図に示す様に炭素鋼外管１にステン
レス内管２を相対重装するに第２図に示す様に横
軸に径歪εを、縦軸に拡管応力Ｆをとると、外管
１を予め加熱して内径をイ′からロ′に増径すると
共に内管２を冷却し、イからロに縮径させて、内
外管２，１を相対嵌挿し、内管２のシール端３，
３を固定スタンド４、移動スタンド５のクランプ
６，７で固定すると共に後者のバルブ８を閉じ、
前者のバルブ９を開き、内管２の冷却温度と同一
温度の冷却水を固定スタンド４内の導水路１０か
ら内管２内、移動スタンド５の増圧路１１、連通
路１２、バルブ１３、シーケンスバルブ１４を満
たし移動スタンド５に対するプツシヤシリンダ１
５を満たすようにする。

そして、バルブ９を閉じ、拡管油圧シリンダ１
６を押進させて内管２に拡管液圧Ｆを付与すると
共に連通路１２、シーケンスバルブ１４を介して
プツシヤシリンダ１５を押進させ、クランプ６，
７を介して拡管に伴う縮み代を吸収させて軸方向
補償を行うと共に圧縮残留応力を付与するように
している。

このプロセスにおいて、第２図に示す様に内管
２は口から拡管され増径して降伏し、塑性変形す
ると共に外管１に当接して一体拡管し、該外管１
も拡管させて降伏させて塑性変形し、それぞれ
ハ，ハ′に達する。

そしてバルブ８を開き、拡管液の冷却水を排水
して拡管応力を除去し、シーケンスバルブ１４の
働きにより内管２に対する軸方向押込み力を維持
し、内外管２，１は第２図に示す様に縮径し、
ニ，ニ′に達し、そこで自然温度に戻され、外管
１は冷却されニ′からホ′に縮径され、内管２はニ
からホに昇温増径されΔＤの大きな嵌合度の締め
代を得て自緊二重管１７が得られるようにされて
いる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ さりながら、かかる熱拡管工程において、内管
２の拡管増径に伴う軸方向収縮の縮み代の管理は
極めて難しく、設定量より短い場合は押込み不能
に至る不具合があり、又、長い場合は充分それを
カバーし得るメリツトはあるものの、次のような
問題が生ずることが分つてきた。

そして、縮管時には管体が軸方向に収縮するた
めに内外の管１，２全体における管径の公差、大
曲りなどにより軸方向収縮量は必ずしも一定であ
るものではなく、ある程度のバラツキを生ずるた
め、加圧拡管プロセスにおける内管２の軸方向の
収縮中、及び、収縮後でもこれに対処する必要が
ある。

そして、第３図に示す様に拡管液圧を印加し、
内管２が拡管されて外管１の内面に当接し一体拡
管を続けると共に白矢印の様に移動スタンド５の
栓体が該内管２に押込み力を加えていくと、外管
１外側の内管２はそれ以降の拡管に伴う縮み代分
が押込み力と拡管力のため第４図に示す様に外側
に膨出してフランジ部１８を形成し、それ以後の
拡管に伴う押込みが出来なくなる欠点があつた。

この発明の目的は上述従来技術に基づく自緊二
重製政造に伴う内管縮み代と押込みの問題点を解
決すべき技術的課題とし、内管に拡管力を支えな
がらも内管端部の外方膨出を避け、内管の軸方向
縮みを許容するようにして各種産業における配管
技術利用分野に益する優れた二重管製造方法を提
供せんとするものである。

＜問題点を解決するための手段・作用＞ 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、外管に対し充分に軸方向縮み代を有した内管
の外管管端外側にて所定の間隔を置いてリングを
内管外側に遊挿した状態で内管を押し込み拡管
し、その工程で内管が拡管され、外管に当接して
一体拡管を続けるプロセスで、リングが内管の管
端部膨出を防止し、該リングの相互、及び、外管
管端に対する軸方向設定間隔が充分に縮み代のバ
ラツキを吸収して外管内に内管を圧縮裡に押し込
み、周方向に高い嵌合度を得、軸方向に強い圧縮
残留応力を形成す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５，６図に従つて
説明すれば以下の通りである。尚、第１〜４図と
同一態様部分は同一符号を用いて説明するものと
する。

１９，２０はリングであつて、緊結二重管製造
時の外管１の管端外側内管２の端部の拡管時の膨
出を防止する治具であり、外管１と同一内径を有
すると共に同一炭素鋼材で製られ、軸方向の設定
長さを有している。

而して、両リング１９，２０は内管２の端部へ
のセツト時に外管１の外端に対してａの間隔を、
又、相隣つてｂの間隔を置き、該間隔ａ，ｂはそ
のトータルが外管１への内管２の軸方向縮み量と
押込み量より大きく、その個々の長さについては
最大の拡管液圧に対して内管２が該ａ，ｂの間隔
部で膨出せず、該内管２自身の剛性で耐え、膨出
拡管力に抗して軸方向直管状態を維持し得る最大
の長さの範囲に予め決められる。

即ち、ａ，ｂの間隔部の許容最大寸法をｌとす
ると、ｌは近似的に次式で与えられる。

ｌ＝２／√３・ｙ・ｔ／ｐ、 ａ、ｂ≦ｌ ここで、Ｙは内管の降伏強度、ｔは内管の肉
厚、ｐは拡管圧力である。

したがつて、内管収縮量のバラツキ量をΔＬ、
間隔部の数をｎとすれば、 ΔＬ＜ａ＋ｂ＋…＜ｎ×ｌ となり、ｎから必要なリングの数がきまる。

そして、膨出防止の治具のリング１９，２０を
用いて拡管するに際し、在来態様同様に外管１よ
り設定長だけ長い内管２を拡管液の冷却液と同温
に予め冷却して縮径し、一方、外管１を所定温度
に加熱増径して第２図に示すロ，ロ′の径差を与
え、相対重装可能にする。

尚、この場合、リング１９，２０は加熱増径さ
れてもされなくても良い。

而して、外管１内に内管２を嵌装し、第５図に
示す様に外管１の外端にリング１９，２０を設定
間隔量ａ，ｂでスタンド４，５の図示しないホル
ダにより支持セツトし、内外管２，１をスタンド
４，５にセツトし、以下前述第１，２図の場合と
同様に液圧拡管を行つて応力−歪曲線に従い増
径、降伏、塑性変形、縮管、自然放熱冷却工程を
たどらせ、併せて軸方向縮み補償、押込みを行に
軸方向圧縮残留応力を形成させる。

この間、第５，６図に示す様に内管２に拡管力
Ｆを印加すると共に軸方向に縮み代補償のための
押込み力を軸方向に印加していき、第２図に示す
様に内管２が外管１に当接し一体随伴して拡管さ
せ、押込み力を印加し続けると、第６図に示す様
に内管２は外管１に一体当接すると共にリング１
９，２０にも当接し、且つ、軸方向に印加される
押込み力で内管２が全長的に縮少されることによ
り、間隔ａ，ｂも縮み代のバラツキに応じて軸方
向長さを減少されて押し込まれていくが、前述の
如く該間隔a′，b′の長さは充分に設計縮み代、圧
縮量のバラツキに見合うように設定されているた
め問題はなく、又、初期の間隔ａ，ｂの長さ部分
に対する拡管力が増加しても、内管２自身の剛性
により膨出は避けられ、その結果、設計通りの緊
結嵌合、残留圧縮応力が得られる。

尚、拡管液の冷却液を前述同様に排出して自然
温度に戻した状態でリング１９，２０が内管２の
端部に係合していても、遊挿状態でも、後段の管
端切断、或は、その後のシール溶接に無関係であ
る。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、リングは１
つでも良く、それも外管を切断した短管でも良
く、更には、スパイラル状のリングも均等物に入
り、又、リングの外側にホルダを設けるようにす
る種々の態様が採用可能である。

＜発明の効果＞ 以上、この発明によれば、温度差により径差を
与えて内外管を相対重装して液圧拡管し降伏さ
せ、塑性変形後に縮管させて嵌合緊結させると共
に軸方向押込み力を与えて縮み代を補償し、且
つ、圧縮残留応力を付与する熱拡管方法による二
重管の製造方法において、相対重装した外管に対
する内管を充分に長くし、その長い部分の外側に
少くとも１つのリングをその内管外径、或は、内
径が外管内径と略等しくて得られる間隔の長さが
縮み代のバラツキ量より長く最大拡管液圧に耐え
得る管剛性に見合う長さよりも小さい間隔でセツ
トして拡管するようにしたことにより、拡管させ
ると共に内管に軸方向押込み力を印加していつて
も、内管はその管端部に於て外方膨出することな
く確実に押し込まれ、縮み代を補償し、圧縮残留
応力を形成させ得るという優れた効果が奏され
る。

又、膨出拘束治具としてはリングを外装させる
だけで良いので、セツトも準備も簡単で良く、特
別に熟練も要せず、しかも、内管の縮み代設計や
管理の煩琅な作業が省けるため、二重管製造上工
数が少くなる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は二重管製造概略断面図、第２図は拡管
に伴う応力−歪曲線グラフ、第３，４図は従来技
術に基づく内管押込み部分断面図、第５，６図は
この発明の１実施例の内管押込みプロセス部分断
面図である。 １……外管、２……内管、Ｆ……液圧、１７…
…二重管、１９，２０……リング、ａ，ｂ，a′，
b′……間隔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外管より軸方向の縮み代分を予め長く有した
   長さにされた内管を外管内に相対重装させた後該
   内管内に液圧を印加して内外管一体に拡管し降伏
   して塑性変形させることにより自緊二重管を製造
   する方法において、上記外管の管端外に該外管の
   内径と略同一内径のリングを内管自体の剛性で拡
   管力による外方膨出に耐え得る軸方向の長さの設
   定間隔を介して少くとも１つ外管管端外であつて
   内管の外側に遊装して液圧拡管するようにしたこ
   とを特徴とする二重管製造方法。