JPS6261721A - 二重管の製造方法及び装置 - 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、外管と内管を緊結させた耐摩耗性の二重管
の製造技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明はスラリー輸送、空気輸送等に
用いられる配管の耐摩耗性等を向上させるべく、外管、
内管を相対重層させた二重管等の素管を高周波誘導加熱
等の周方向環状加熱手段とその前後段の水等の冷却手段
とを相対的に軸方向移動させて前段の冷却に続いて周方
向環状加熱、及び、後段の冷却を行って外管と内管とを
嵌合緊結させるようにした二重管の製造方法とそれに直
接使用する装置に関する発明であり、特に、素管の外管
に対し環状の加熱とその前後段冷却を行うに際して周辺
の低温部分によって環状加熱部の膨径を拘束するように
した環状加熱と冷却とを１ユニットとし、複数のユニッ
トを所定ピッチにして冷却後加熱付与部分に対し内向塑
性変形を経時的に連続的に付与して１プロセスで強い緊
結の嵌合代が得られるようにした二重管の製造方法及び
装置に係る発明である。

〈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合して運ぶスラリ
ー輸送管、或は、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され易いという問題があ
る。

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、摩耗すると新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これに対処している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、特に耐摩耗性を要求されるような用途の
配管では、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もめる。

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用される２７Ｃｒ鋳鉄
は、ショア硬ざで８１以上の硬さを有する。

ざりながら、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わると破損し易いという
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
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加工や孔開は加工が困難であ
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、鋼管に耐摩耗材料を内張した所謂
クラツド鋼管も使用されるようになってきた。

この種のクラツド鋼管は、通常遠心鋳造法、或は、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、クラツド鋼管は、管の内面が耐摩耗材料によっ
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
。

又、管内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、溶接性良好な材質のものを採用出来る
。

したがって、耐摩耗材料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。

しかしながら、クラツド鋼管では製造手段の如何によら
ず内張に引張応力が残存するため、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
となり易いマイナス点もある。

そこで、実用上充分な靭性を有する外管と耐摩耗性の優
れた内管とを重層した二重管で、両管が冶金的に接合し
ておらず、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
もち、しかも、上述したクラッド１ｌｌｌ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、第三に熱拡管法等がある さりながら、内面耐摩耗自緊二重管の製造方法としては
、これらの方法にはそれぞれ好ましくない点がある。

まず、第一の方法は、外管内径、及び、内管外径に厳し
い加工精度が要求されるが、内面耐摩耗二重管の場合、
内管は加工性の悪い耐摩耗材料であるので、所要の加工
を行うことが非常に難しい。

加えて、この方法では一般に長尺管の嵌合が極めて困難
でおる。

又、第二、第三の方法ではいずれも内管の塑性拡管が行
われるが、この場合、内管の強度（降伏点）が非常に高
いうえに耐蝕二重管等に比へて内管か厚くなるので、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、内管の強度（降伏点）に比べて
外管の強度（降伏点）が高い二重管の場合、内管を塑性
拡管しても弾性戻り差により内外管の間に隙間が生じる
。

かかる点に対処するために、出願人の先願発明である特
願昭６０−１２２６６３号発明においては外管と内管を
相対重層して素管とし、外管の外側に環状加熱手段を設
け、更に、その前後に水シヤワー等の冷却手段を設けて
これらの手段と素管とを相対的に軸方向に移動させるこ
とにより、環状加熱手段で外管を膨径させ、そ、の前後
における冷却手段により膨径を拘束して外管を降伏させ
、加熱後の冷却収縮により大きな縮径を付与し、外管の
内管に対するだが締めを行って、自緊した二重管を巧み
に得るようにした新規な二重管製造技術を開発した。

ところが、該種二重管製造においては、基本的には優れ
た技術であるものの、二重管によっては初期素管の段階
で外管と内管を一体重層する際に素管の長さが長尺の場
合は外管と内管との間のクリアランスがかなり大きくな
いと全長に屋っで相対重層が行われ得ず、そのため、素
管の状態では外管と内管とのクリアランスが大きく、そ
のため、上述の如く、基本的には優れた自緊二重管が得
られはするものの、長さ方向で環状加熱手段と冷却手段
とを複数回往復せねばならず、装置の構造が複雑となる
欠点があり、操作が煩瑣となって能率が向上し難いとい
う難点もあり、結果的にコスト高となる不利点があった
。

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。

この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく二重管製
造の問題点を解決すべき技術的課題とし、内外管を相対
遊挿した重層素管の外管に対し周方向環状加熱、及び、
その前後周辺冷却作用を同時併行的に軸方向複数ユニッ
ト、所定ピッチで連続的に、例えば、軸方向に相対移動
しながら連続的に各段のユニットで加熱冷却を付与する
ことにより外管を縮径させて内管を外管によりたが締め
するようにして、各種産業における配管利用分野に益す
る優れた二重管の装置方法及びその方法に直接使用する
製造装置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出願の発明の構成
は、前述問題点を解決するために外管と内管を相対重層
して素管となし、該素管の内管に高い耐摩耗性を有する
材料を用いて外管を縮径させるに際し、外管に対する環
状の加熱を付与し、周方向環状加熱手段と冷却手段の少
くとも前者を所定ピッチの１ユニットとし、複数ユニッ
トと素管とを相対的に経時的に軸方向移動させるように
し、この際、環状加熱手段の前方、及び、後方に冷却手
段を付与することにより、性方向長さからみて、加熱部
分の前方、及び、後方にて中心方向への径方向の押え曲
げモーメントが長さ方向で連続して作用するようにし、
外管は加熱部で膨径しようとするが、その前後の冷却部
分により拘束されて降伏して塑性変形し、加熱直後の冷
却により大きく収縮させ、初期径よりも縮径するように
した技術的手段を講じたものである。

〈実施例−構成〉 次に、この出願の発明の実施例を図面に基づいて説明す
れば以下の通りである。

図示実施例は、スラリー輸送管等の耐摩耗性二重管の製
造態様であり、外管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、焼入硬化させた内管２を全体
冷却した状態で外管１と内管２とを相対遊挿して二重管
素管３としておく。

而して、二重管の製造の基本原理を第２〜５図で説明す
ると、二重管素管３を第２図の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３図に
示す様に外管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４（以下、加熱装置と略称）をセ
ットすると共に加熱装置４に所定距離離隔して近接した
軸方向前後に、例えば、水道水等の環状のシャワー装置
の冷却装置５．５をセットして１ユニットとし、二重管
素管３を矢印方向に移動させることにより加熱装置４、
及び、冷却装置５１．５の１ユニットは二重管素管３に
対し相対移動するようにする。

そこで、所定速度で二重管素管３を移動させると加熱装
＠４はその前後の冷Ｆ！１装＠５．５による外管１の冷
却に対し、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４図に示す様に、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４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Ｆ
ＪＯ熱部弁部分し当該加熱部分はその両端が冷却されて
いるので膨径が拘束されて結果的にリング状の湾曲した
塑性変形部分が形成される。

そして、二重管素管３が矢印方向に相対移動することに
より、加熱装＠４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冷却手段（こよって冷却されると、
第５図に示す様に大きく収縮し逆に初期径より縮径する
ことになり、そこで大きな嵌合代が得られて外管１は内
管２に対し、だが締め作用を行い緊結されることになる
。

そして、この１ユニットによる作用は外管１の全ての周
方向部分に作用するために、素管３をユニットに対して
軸方向連続的に相対移動することにより外管１の全ての
部分が縮径し、素管３の全長に於いて縛つばめ状態が現
出され、結果的に自緊二重管が形成される。

そして、上述緊結プロセスは内管２の肉厚に係わりなく
行われ、又、軸方向長さに係わらす、全二重管素管３に
於いて形成されるために、更に外管１と内管２の接合面
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
性二重管製造には極めて効果的である。

而して、上述原理的態様において１ユニットを素管３に
対して相対移動させた場合、先述した如く、素管３が長
尺管の場合には外管１と内管２どの間のクリアランスが
大きく、そのため、１ユニットによる１パスでは実験に
よると、外管１の直径が１００φ肉厚４ｔである場合に
は、１パスによる縮径９ａ理で約０．５＃の縮径が行わ
れ、１回のプロセスでは必要とする自緊が得られないた
めに、目的とする嵌合代を得るためには２回、３回、場
合によって４回以上のプロセスを軸方向に対して反復せ
ざるを得なくなる。

そこで、この出願の発明においては、第１図に示す様に
、環状加熱装＠４と冷却装置とを１ユニットとし、各ユ
ニットを冷却袋＠５の部分でオーバーラツプさせて所定
ピッチに複数段（当該実施例においては３段）を配設し
、これらの３段の複数ユニットを相互に長さ方向に固定
して全ユニットで素管３に対し相対移動するようにし、
そこで、矢印に示す様に、素管３を移動させて全ユニッ
トと相対移動させると、第１段の加熱、冷却により第１
段の縮径が行われ、次いで、第２段のユニットにより第
２段の縮径が行われ、次第に縮径が重なり、第３段のユ
ニットによる縮径では設計通りの充分な縮径が行われて
外管１の内管２に対するだが締め作用を介しての自緊は
確実に行われ、したがって、１パスで目的とする自緊二
重管が得られる。

そのため、動力も少く、制御管理も少くて済むことにな
る。

又、１パスによる全周的な嵌合代も均一に形成されるこ
とになり、二重管の全域に於いて内管２には圧縮応力が
付与されて配管使用に際しての応力腐蝕割れが生じない
ようにされ、対摩耗性と共に配管の性能を向上させる。

尚、この出願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、内管をセラミックスとしたり
耐蝕性二重管の製造、即ち、内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おる。

そして、各ユニットについては素管を冷却液に所謂と／
Ｓ；漬にして行う場合、環状加熱装置のみとしても良い
。

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。

尚、この出願の発明は従来態様の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、加熱部分が冷却後収
縮することにより、縮径されて、例えば、二重管の製造
時に外管が内管に対し緊結するようにしたものであり、
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、この出願の発明によれば、基本的に二重管等の製
造に際し外管を縮径させることが出来、両者の隙間等が
生ずる虞がなく、自緊二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、又、水圧拡管法に
よる場合のように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効果がある。

又、従来の焼きばめ法等とは異なり、外管と内管の接合
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、内管が耐摩耗性であり、外管が高靭性であるような
場合にも何等設計の自由度が拘束されずに縮径出来、し
たがって、外管と内管の材料選択も自由でおるという効
果が秦される。

而して、素管の外管に対し、環状加熱手段とその前後の
冷却手段とを１ユニット化し、設計によっては環状加熱
手段を１ユニットととし、各ユニットを設定ピッチで軸
方向複数ユニットにして素管と相対移動自在にしたこと
により、１パスで複数ユニットが素管に対し塑性変形と
冷却収縮を介して複膜の縮径を反復することになり、設
計通りの縮径が行われて外管の内管に対するだが締めに
よる自緊が行われて充分な嵌合代を有する二重管が能率
良く得られるという優れた効果が奏される。

したがって、一つの装置でありながら、長尺管の素管の
段階で外管と内管との間に１回では充分な嵌合代が得ら
れないクリアランスがあったとしても長さ方向に往復動
する複数回のパスを行うことなく、１パスで充分な嵌合
代が得られることになり、装置全体も簡潔になり、又、
操作もし易く、管理もやり易いという優れた効果が奏さ
れる。

そのため、動力費も少く、ランニングコストも低く抑え
ることが出来るという優れた効果が貴される。

そして、１パスで設計嵌合代が得られるために、周方向
は勿論、長さ方向においても均一な嵌合代が得られて精
度の高い二重管が得られるという優れた効果が奏される
。

したがって、二重管の長さに拘束されず、設計の自由度
が高まり、自在な二重管の製造が出来るという効果が秦
される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の実施例の概略説明図で市り、第
１図は１実施例の概略説明図、第２図以下は原理態様図
であり、第２図は外管と内管の相対重層時の部分断面側
面図、第３図は加熱による押え曲げモーメント付与メカ
ニズムの部分断面図、第４図は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斜視図、第５図は縮
径して自緊した二重管の断面図である。 ３・・・素管、　　１・・・外管、　　２・・・内管、
４・・・加熱装置、　　５・・・冷却装置第　１　図 ｔ １−一一一外ｇ　　　　　　２−−−一九！＠　　　　
　３−−−−火祭４−−−環加熱良五　　　５−一一暦
最片第２図 り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外管と内管とを相対的に重層して素管としその外
   管に対し周方向の環状加熱と周辺の冷却を同時併行的に
   付与し、加熱部の熱膨脹をその前後両側の低温部により
   拘束して膨径を抑え、その後該加熱部を冷却により収縮
   させ、その部分の直径か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
   て加熱部の全長に亙り冷却後の管の直径が初期径より小
   さくなるようにした二重管の製造方法において、上記加
   熱と冷却を１ユニットとし複数のユニットを設定ピッチ
   軸方向に沿つて連続的に移動させるようにしたことを特
   徴とする二重管の製造方法。
2. （２）外管と内管とを相対重層した素管の外管に対する
   環状加熱装置と冷却装置とを有する二重管製造装置にお
   いて、少くとも上記環状加熱装置が軸方向所定ピッチで
   複数ユニット設定間隔で設けられて全ユニットが軸方向
   に素管と相対移動自在にされていることを特徴とする二
   重管製造装置。