JPS62167990A - 複層管の製造方法 - 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〉 開示技術は外層管と内層管を両者の間の中層材を介して
緊結させる耐１ｆ粍性、耐蝕性等の複層管」ｉ造技術分
野に属する。

く要旨の概要〉 而して、この発明は腐蝕性流体輸送、スラリー輸送、粉
粒体空気輸送等に用いられる配管の耐摩耗性、耐蝕性等
を向上させるべく、例えば、高靭性外層管と高耐摩耗性
内層管とを重層し、この重層素管を環状加熱、及び、周
辺冷却手段に対し軸方向に相対移動させ、素管の局所環
状加熱を軸方向連続的に行うことにより外層管を膨径さ
せ、外層管と内層管とを緊結させるようにした複層管の
製造方法に関する発明であり、特に、外層管と内層管と
の間に中層材を介装ざぜておき、この中層材によって外
層管に対する加熱が内層管に及ばないようにして外層管
の局所環状７ＪＬ］熱、及び、その周辺の冷却を行って
、内層管の冷却状態を維持しつつ外層管環状加熱部分の
膨径をその周辺の冷却部分によって拘束して降伏させ、
その後の冷却工程で加熱付与部分を収縮、縮径させるこ
とによって外層管が充分な嵌合代をもって中層材を介し
て内層管に緊結するようにした複層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
いられているが、これらの配管のうち、例えば、石炭各
種鉱石、セメント等の固形物を水に混ぜて運ぶスラリー
輸送管、或いは、粉塵、珪砂等粉粒体の空気輸送管等に
おいては、管内面が著しく摩耗し易く、又、腐蝕も生じ
易いという問題がある。

これまで、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、摩耗したり腐蝕すると新しい管と交換
したり摩耗部分や腐蝕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。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、特に耐摩耗性や腐蝕性を要求されるよう
な用途では、高クロム鋳鉄等耐摩耗性や耐蝕性の優れた
材料より成る管が使用されることもめる。

ところで、一般に、鉄鋼材料の耐摩耗性、耐蝕性は硬さ
と良い相関がおる。

そして、耐１ｆ粍性の優れた材料は一様に著しく硬く、
例えば、耐摩耗材料として良く使用される２７０ｒ鋳鉄
は、ショア硬ざで８１以上の硬さを有する。

ざりなから、一方、硬さが硬くなる程鉄鋼材料の靭性は
低下する傾向がおり、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わると破損しやすいという
欠点がおる。

又、高硬度の耐摩耗材料は溶接性、及び、加工性が共に
著しく悪いため、第一に溶接による本体へのフランジの
取付が不可能である欠点がおり、第二にフランジを一体
形成させた場合にも仕上げｔ３［（工や孔開はカｎ工が
困難であり、第三に補修溶接が困難である等の難点があ
る。

加えて、製造コストも高い不利点もある。

このようなことから、鋼管を外層管としこれに耐Ｉｔ粍
材料の内層管を緊結した所謂クラツド鋼複層二重管も使
用されるようになってきた。

この種のクラツド鋼複層管は、通常遠心鋳造法、或いは
、肉盛溶接法等により作られており、内層管は外層管に
対し冶金的に接合されている。

而して、クラツド鋼管は、外層管の内面が耐摩耗材料の
内層管によって覆われているため、特に、耐摩耗性を考
慮していない材質の通常の単層鋼管より格段に耐摩耗性
が優れている。

したかって、耐摩耗材料のみから成る管と異なり、充分
な耐衝撃性能を有し、又、７ランジを別体形成して溶接
で取付けることも可能ではある。

しかしながら、クラツド１ｉｌ！製複層管では製造方法
の如何によらず内層管に引張応力が残留するため、製造
時、並びに、稼動中に割れを生じやすい不都合さがある
。

又、一旦割れを生ずると、内層管と外層管とが冶金的に
接合しているため、削れが外層管にも容易に伝播し貫通
割れとなりゃすいマイナス点がおる。

そこで、実用上充分な靭性を有する外層管と耐１７粍性
の優れた内層管とを重層した二重管で、両管か冶金的に
接合しておらず、しかも、おる血圧をもって接触してあ
り、内層管が圧縮応力状態となるようにした自緊二重管
等の複層管の開発が望まれている。

蓋し、このような自緊二重管等の複層管は、クラツド鋼
管と同様の利点をもち、しかも、上述したクラツド鋼管
の欠点が解消されるからである。

ところで、従来の自緊二重管製造技術としては、第一に
焼きばめ法、第二に拡管法、第三に出願人の開発した多
くの先願発明の熱拡管法等があるしかしながら、これら
の方法に（よ内層管が耐摩耗耐蝕性を有する自緊複層管
の製造方法としては、それぞれ好ましくない点がおる。

まず、第一の方法は、外層管の内径と内層管の外径に厳
しい加工精度が要求されるが、内側が耐摩耗性の二重管
の場合、内層管は加工性の悪い耐摩耗材料であるので、
所要の加工を行うが非常に難しい。

加えて、この方法では一般に長尺管の嵌合か不可能とい
っても過言ではない。

又、第二、第三の方法ではいずれも内層管の塑性拡管が
行われるが、この場合、内層管の強度（降伏点）が非常
に高い上に耐蝕二重管等に比べて内層管が厚くなるので
極めて高い拡管圧力が必要となり実際的ではない。

特に、第二の方法では、内層管の強度（降伏点）に比べ
て外層管の強度（降伏点）が高くこの種二重管の場合、
内層管を塑性拡管しても弾性戻りにより内層管、外層管
の間に隙間が生じる。

以上のように、耐摩耗二重管に対する強いニーズがある
にもかかわらず、従来技術では満足すべき条件を具備し
た耐摩耗二重管を提供出来なかった。

この発明の目的は上述従来技術に基づく二重管等の複層
管の製造の問題点を解決すべき技術的課題とし、外層管
、中層材、内層管を相対遊挿した素管の外層管に対し周
方向の環状加熱作用とその周辺冷却作用を同時併行的に
、例えば、軸方向に相対移動しながら連続的に付与し、
中層材の外層管からの内層管に対する加熱抑制作用で内
層管を冷却状態に維持することにより外層管を縮径させ
、中層管を介し内層管を外層管がたが締めするようにし
て、各種産業における配管利用分野に益する優れた？！
２層管の製造方法を提供せんとするものでめる。

〈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内層管に高い耐摩耗性を有す
る材料を用いて縮径させて圧縮残留応力を付与し耐蝕性
を具備させるに際し、絶縁性や断熱性の高い中層材を介
し耐摩耗性に優れた内層管と外層管とを相対重層して素
管とし、外層管に対する周方向の環状加熱手段と素管と
を相対的に軸方向移動させるようにし、この際環状加熱
手段の後方、もしくは、前方と後方に冷却手段を設ける
ことにより、軸方向長さからみて、加熱部分の後方、又
は、前方と後方にて中心方向への径方向の押え曲げモー
メントが作用するようにし、しかも、外層管に対する環
状加熱が中層材の熱抑制機能により内層管に及ばないよ
うにしたものであり、素管は加熱部で膨径しようとする
が、片側、又は、両側の冷却部分により拘束されて降伏
し、加熱直俊の冷却により初期径よりも縮径するように
して外層管と中層材と内層管は緊結され内層管には強い
圧縮残留応力が付与され、耐摩耗性、耐蝕性が向上する
ようにした技術的手段を講じたものでおる。

〈実施例〉 次に、この発明の１実施例を図面に基づいて説明すれば
以下の通りである。

図示実燵例は、複層管としてのスラリー輸送管等の耐摩
耗性耐蝕性の三重管の製造態様であり、外層管１には、
例えば、炭素量０．２５％程度の低炭素鋼等の高靭性の
ものを用い、又、内層管２としては耐摩耗性を有する、
例えば、炭素量０．５５％程度の高炭素鋼等を用いて、
焼入硬化させた状態のものを用い両者の間にはオーステ
ナイト系のステンレス鋼製の中層材としての薄肉の中層
管３を巻装して三者を相対遊挿して三重管素管４として
おく。

而して、三重管系管４を矢印に示す様に軸方向に所定速
度で移動させるようにセットし、更に、第２．５図に示
す様に外層管１の外周に環状に加熱手段として、例えば
、高周波誘導加熱装置５をセットすると共にこれに所定
距離離して近接した軸方向前後に、例えば、水通水等の
環状のシャワー装置の冷却装置６をセットし、三重管系
管４を矢印方向に移動させることにより環状加熱装置５
と環状冷却装置６は三重管系管４に相対移動するように
される。

そこで、所定速度で三重管系管４を移動させると環状加
熱装置５はその前後の環状冷Ｎ１装置６．６による外層
管１の冷却に対し、誘導加熱による膨径作用を付与する
が、このプロセスにおいて模式的に第２図の点線のＡに
示す様に、加熱部分の両端が冷却部分に対して自由端で
あれば、当該第２図に示す様に、自由に膨径して周方向
に突出するが、実際は加熱部分に対し当該加熱部分はそ
の軸方向両端が冷却部分によって拘束されているために
、当該部分は第４図の模式態様に示す様に、長手方向に
対し中心方向に向かって径方向の押え曲げモーメントＦ
が作用し、結果的に周方向のリング状の湾曲した塑性変
形部分が成形される。

そして、三重管素管４が第２．５図の矢印方向に相対移
動することにより、環状加熱装置５により加熱されて塑
性変形した部分は加熱部分を通過して環状冷却装置６に
よって冷却されると、第３図に示す様に逆に大きく縮径
され、そこで大きな嵌合代が得られ、しかも、内層管２
には圧縮力が作用されて外層管１は内層管２に対し中層
管３を介してたが締めて緊結されることになる。

而して、この間外層管１と内層管２との間には透磁率が
低く磁気遮蔽機能に優れたオーステナイト系ステンレス
鋼の薄肉の中層管３が介装されているため環状加熱装置
５の誘導コイルによる磁場を内層管２に対しては確実に
遮断し、内層管２の加熱昇温を抑制し、したがって、内
層管２は冷却状態を保って外層管１の縮径作用によって
緊結が促進されていく。

尚、中層管３は薄肉のため、外層管１の内層管２に対す
る縮径作用はほとんど阻害されない。

そして、この作用は外層管１の全ての周方向部分に作用
するために、三重管素管４を軸方向に連続的に相対移動
することにより外層管１の全ての部分が縮径し、金工重
管素管３に於いて縛つばめ状態が現出され、それにより
内層管２には大きな圧縮残留応力が形成され、結果的に
大きな自緊三重管７が形成される。

そして、上述緊結プロセスは内層管２の肉厚に係わりな
く行われ、又、軸方向長さに無関係に全二重管素管４に
於いて形成されるために、更に外層管１と内層管２の中
層管３との各接合面の精度にもほとんど無関係に行われ
ることになり、内層管２の肉厚が大で、しかも、長尺管
であるところの耐摩耗性耐蝕性三重管製造には極めて効
果的である。

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、中層材は中層管に限らず、例えば、
オーステナイト系ステンレス鋼や非磁性鋳鉄等の粉末を
外層管と内層管の間に充填したり、又、環状加熱装置は
誘導加熱装置に代えて電熱加熱装置などを用いる場合に
は中層材として石綿帯を内層管に巻装したり、ジルコニ
ア等のセラミックスを内層管外面に溶射したりする断熱
材の介装をしたりすることも可能であり、そして、内層
管をセラミックスとしたり、耐蝕性三重管の製造、即ち
、内層管に耐蝕性材料を用いたりする等種々の態様が採
用可能である。

そして、内層管内に適量の冷却手段を付与することも可
能でおる。

又、対象は直管のみならず、ベント管等の曲管。

等に対しても適応出来るものである。

そして、上述プロセスを反復するこ゛とにより四重管以
上の複層管の製造も可能でおる。

而して、この発明は線状加熱や冷却手段を移動方向に付
与する手段によるところの周方向増径縮径手段と異なり
、あくまで加熱された管の環状部分の膨径が隣接冷却部
分により拘束され、該加熱部分が冷却後縮径することに
より縮径されて、例えば、三重管の製造時に外層管が中
層材を介して内層管に対し緊結するように作用するもの
であり、その自緊メカニズムは全く異なるものである。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、基本的に三重管等の複重管の
製造に際し外層管を縮径させることが出来、それによっ
て外層管に比し内層管の強度が高い耐摩耗性三重管等の
外層管と内層管の拡管による両者のクリアランス等が生
ずる虞がなく、自緊複重管としては極めて精度が高いも
のが得られる優れた効果が秦される。

又、外層管が環状加熱、環状冷却を受ける際に磁気遮蔽
機能や断熱機能に優れた中層管等の中層材を外層管と内
層管の間に介装することにより、内層管に外層管からの
電熱や加熱が伝わらず、冷却状態を維持した状態で緊結
されるため緊結の嵌合代が大きくとれ、それだけ内層管
に圧縮残留応力が強く形成され、製品配管に際し配管の
応力腐蝕割れが生じないという効果が奏され、結果的に
耐摩耗性が耐蝕性に゛より保証されるという優れた効果
が秦される。

そして、拡管圧に必要な強大な圧力等も要らず、製造に
際する動力費が安くてすみ低コストで製造出来るという
効果がある。

又、従来の焼きばめ法等とは異なり、外層管と内層管の
中層材に対する接合面の精度もそれほど大きく要求され
ず、したがって、長尺管等も自由に製造できるという優
れた効果が奏される。

又、内層管が耐摩耗性であり、外層管が高靭性でおるよ
うな場合においても、何等設計の自由度が拘束されず縮
径出来、したがって、外層管と内層管の材料選択も自由
でおるという効果が秦される。

このようにして、耐摩耗性、耐蝕性に優れた複層管が得
られる。

【図面の簡単な説明】

図面は口の発明の１実施例の概略説明図であり、第１図
は中層材を介しての外層管と内層管の相対重層時の部分
断面側面図、第２図は環状加熱による押え曲げモーメン
ト付与のメカニズムの部分断面図、第３図は環状冷却に
よる押え曲げモーメントを介しての縮径メカニズムの断
面図、第４図は押え曲げモーメント付与の模式斜視図で
あり、第５図は加熱冷却１の斜視図である。 １・・・外層管、 ２・・・内層管、　　３・・・中層材、５・・・環状加
熱（手段）、 ６・・・環状冷却（手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外層管と内層管との間に中層材を介して素管となし外管
   に加熱と冷却を付与して緊結する複層管の製造方法にお
   いて、上記中層材を外胴管の内層管に対する熱抑制材と
   し、外膜管に対し周方向の環状加熱とその周辺の環状冷
   却を同時併行裡に付与し加熱部の熱膨脹をその両側の低
   温部により拘束して膨径を抑えると共に内層管の昇温を
   中層材により抑制するようにし、その後該加熱部を冷却
   により収縮させ、その部分の直径をして初期径より小さ
   くなるようにし、而して素管と加熱冷却手段とを軸方向
   に相対移動させ、加熱部の全長に亙り冷却後の管径が初
   期径より小さくなるようにしたことを特徴とする複層管
   の製造方法。