JPS6261722A - 二重管製造方法 - 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、外管と内管を緊結させる耐摩耗性の二重管
の配管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の外管に対し周方向環状加
熱を素管に対し軸方向相対移動させながら付与して、同
時にその周辺の冷却を行って外管と内管とを緊結させる
ようにした二重管の製造方法に関する発明であり、特に
、素管を水等の冷却液中に浸漬し該素管の外管に対し周
方向環状加熱と外管の加熱部周辺、及び、内管の冷却を
行い加熱付与部分の熱膨張による膨径を周辺の低湿部分
により拘束して加熱付与部分の冷却収縮後の径が初期径
より小さくなるようにする操作を軸方向連続的に付与し
、強い緊結状態に至る嵌合代が得られるようにした二重
管の製造方法に係る発明である。

〈従来技術〉 周スＩＩの如く、配管は各種産業分野で流体の輸送に広
く用いられているか、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、或は、粉塵、珪砂等粉粒体の空気輸送管等
では、管内面が著しく摩耗し易いという問題がある。

而して、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１７粍性を要求されるような辺地
の長耐久明間を要する配管等の用途では、高クロム鋳鉄
等耐摩耗性の優れた材料より成る管か使用されることも
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］ｆ耗材料として良く使用される２７Ｃ１−
鋳鉄は、ショア硬さで８’以上の硬さを有する。

きりながら、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
取り付けが不可能である欠点があり、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二重管は、通常遠心鋳造法、或は、
肉盛溶接法等により作られてあり、内張は管本体に対し
冶金的に接合している。

而して、クラツド鋼二重管は、外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、外管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（プることも可能である。

しかしながら、クラツド鋼二重管では製造方法の如何に
よらず内張に引張応力が残存するため、割れを生じ易い
不都合さがある。

又、一旦割れを生ずると、内張と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
管が圧縮応力を有する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、クラツド鋼二重管と同様の利
点をもち、しかも、上述したクラツド鋼二重管の欠点が
解消されるからである。

ところで、従来の該種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 しかしながら、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
である。

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べて内管かやや厚くなるので
、極めて高い拡管圧力か必要となり実用的ではない。

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）が高いこの二重管の場合、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。

これに対処するに、出願人の先願発明である特願昭６０
−１２２６６３号においては、第２図に示す様な極めて
新規な発明を成した。

即ち、靭性の高い外管１と耐摩耗性の良好な内管２を予
め相対重層して素管３を形成し、該素管３の外管１に外
側より近接して環状加熱手段４、及び、該環状加熱手段
４の前後に冷却水シャワ一手段５．５を設けてこれらを
素管３とその軸方向に相対移動させて環状加熱手段４に
より外管１を局部的に加熱し、その前後を冷却水のシャ
ワーにより冷却して環状加熱手段４による膨径させるの
をその前後で拘束し、環状加熱手段４の通過後、冷却水
シャワーにより強制冷却することにより、後述する如く
、塑性変形した部分の冷却収縮により内管２に対する外
管１のだが締め作用を強固に形成させるようにして自緊
させる二重管製造方法を案出提供した。

そして、当該先願発明によれば、極めて良好な嵌合自緊
が得られたものである。

さりながら、当該先願発明において、条件が安定し、理
論通りの優れた効果が奏されるには冷却水による外管１
に対する均一な冷却が必要でおるが、外管の外側に噴出
して吹き付ける冷却水はそのジェットの吹き付けが均一
に行われるものの、吹き付は後の冷却水は外管１の周面
に沿って流れ落ち、下側はど冷却効果か促進され、これ
に対し、中部、及び、上部では冷却効果が薄く、したが
って、周方向全体的には冷却が不均一になり、そのため
、縮径が均一に生じないという不具合があった。

又、耐摩耗性を向上させるために、素管の内管２は焼き
入れ処理がされているにもかかわらず、冷却水シャワー
リングは外管１の外側面にのみ直接的冷却効果を与える
ものの、内管２に対しては付与されないために、内管２
に対しては焼きなまし効果が付与されて好ましくない結
果が生ずるというマイナス点があった。

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
遊挿した素管の外管に対し周方向環状加熱、及び、その
前後の周辺冷却作用を同時併行的に、且つ、軸方向に相
対移動しながら連続的に付与することにより外管を縮径
させ、内管を外管に対し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とを相対重
層した素管を水等の冷却液に浸漬し、内管に高い耐摩耗
性を有する材料を用いて縮径させるに際し、外管に対す
る周方向環状の加熱を付与゛し、或は、加熱部の冷Ｍｌ
液をガス吹付等によって排除しながら加熱付与し、周方
向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前方、及び、後方の内外
部に冷却手段を設けることにより、軸方向長さからみて
、加熱部分の前方、及び、後方にて縮径が均一に生ずる
ようにしたものでおり、素管は加熱部で膨径しようとす
るか、冷却部分により拘束されて降伏して塑性変形し、
冷却収縮後初期径よりも縮径して内管をたか締めして大
きな嵌合代を得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第１．３〜６図の図面
に基づいて説明すれば以下の通りである。

尚、第２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。

図示実施例は、スラリー輸送管等の耐摩耗性ニ土管の製
造態様であり、外管１には、第２図の態様同様に、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炭素量０
．５５％程度の高炭素鋼等を用いて焼入硬化させ、全体
冷却した状態で相対遊挿して二重管素管３としておく。

而して、この出願の発明の原理態様の実施例を第３〜６
図で示すと、先ず、二重管素管３を第３図に様に、水等
の冷却液５′中に所謂とぶ清拭に浸漬して軸方向に所定
速度で移動させるようにセットし、更に、第４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をセットすると共に高周波誘導加熱
装置４に所定距離離して近接させる。

そして、当該第３図に示す様に、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は二重管素管３
に対し相対移動するようにされる。

そこで、所定速度で二重管素管３を移動させると、高周
波誘導加熱装置４はその前後の冷却水５による外管冷却
に対し、加熱にょる膨径作用を付与するが、このプロセ
スにて模式的に第５図に示す様に、加熱部分の外側が冷
却部分に対して自由端であれば、自由に膨径して周方向
に突出するが、当該実施例では加熱に際し当該加熱部分
はその両端が冷却部分によって拘束されているために、
結果的に降伏してリング状の湾曲した塑性変形部分に成
形される。

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、加熱装置４により加熱されて降伏して塑性変形し
た部分は加熱装置４の部分を通過して冷却液によって冷
却され、第６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て外管１は内管２に対したが締め
作用を成し、内管２は外管１により緊結されることにな
る。

そして、この作用は外管１の全ての周方向部分に作用す
るために、二重管素管３を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、全二重管素
管３に於いて縛つばめ状態が現出され、結果的に外管１
のだが締めによる大きな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
行われるが、内管２が剛性の高い真円度を有している場
合にはより効果的に行われ１、又、〜方向長さに係わら
ず、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。

次に、上述原理的な実施例の第３〜６図に示した態様に
基づ〈実施例を第１図により説明すると・フランジ部６
によって分割密閉可能な所定サイズのケーシング７の内
部にその開放状態で予め相対重層した外管１と内管２が
ら成る素管３を挿入して両端部に設けられた所定の支持
装置８．８に支持させ、冷却液タンク９よりポンプ１ｏ
を介してケーシングの一側端に設けられた供給口１１よ
りケーシング７内に冷却液５′を供給充満させ、他方の
排出口１２より排出タンク１３に排出し、常にケーシン
グ７内に冷却液５′を供給して充満するようにする。

したがって、支持装置８．８に支持された素管３はその
外管１の外側は勿論のこと、内管２の内側にも冷却液５
′が充満されている状態にされる。

そして、環状加熱装置４は上述の如く、その内部に素管
３の外管１が遊挿されている状態であるために、環状加
熱装置４の外側遊挿状態にもがかわらず、環状加熱装置
４と素管３の外管１との間にも冷却液５′が介装されて
いる。

このような状態のもとでケーシング７の一側端に設けら
れた減速機付モータ１４を回動させることにより、モー
タ１４に連結されたスクリュー１５が回転し、上記環状
加熱装＠４のウオーム１６を回転させることにより、環
状加熱装置４は素管３の一側端から他側端に移動してい
き、この状態で外管１の外側に局部的な環状加熱を付与
することに上述原理的実施例と同様の作用が行われて外
管１の降伏して塑性変形した部分は冷却収縮により内管
２に対してたが締めを現出されて全体的に大きな嵌合代
が得られて自緊二重管が得られることになる。

そして、当該態様においては、素管の内外に冷油液５′
が存在し、しかも、絶えず全域的に新しい冷却液が供給
されていることにより、外管１の外部全域の均一な冷却
が行われて、だが締めによる自緊は均一になり、設計通
りの自緊二重管が得られる。

又、内管２の内側にも常に冷却液５′が存在することに
より、予め焼き入れ硬化させて相対重層した内管２が焼
きまなしされずに、その耐摩耗性を充分に維持すること
が出来、又、内管２の真円度が維持されるため、外管１
によるだが締め状態では所謂おむすび型等の変形する縮
径が現出されず、全域的に均一な縮径が得られ、したが
って、内管２に対する圧縮応力も均一になされ、本来的
な耐摩耗性は勿論のこと、圧縮応力による耐蝕性が充分
に得られることになり、構造力学的にも設計通りの自緊
二重管が得られることになる。

そして、上述実施例は素管３がケーシング７内において
、冷却液５′に一種の所謂とぶ漬は状態にしたために、
先述した如く、素管３の外管１の被加熱部分が当該冷却
液に接することになり、加熱工程において必ずしも外管
１に対する環状加熱装置４からの加熱付与が効果的に与
えられない虞れがある場合にはガイド１７に沿う環状加
熱装置４のブラケットとにリング状のエアノズルを設け
て当該エアノズルから高圧空気等のガスを環状加熱装置
の加熱部分に噴出させることにより、環状加熱装置４に
よる外管１に対する加熱が付与される部分に冷却液５′
の排除作用を与えて一時的に冷却液５′の存在がないよ
うにして加熱を付与し、環状加熱装置４の外管１の加熱
部分を通過した時に直ちに周囲の冷却液５′が加熱部に
戻って効果的に冷却を行うようにする実施態様も可能で
ある。

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、上述内管をセラミックスに
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ある。

又、対象二重管は直管のみならす、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、この出願の発明は線状加熱手段を移動方向に付
与する手段によるところの従来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、加熱部分が冷却後縮径するこ
とにより、素管が自緊されて、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。

而して、実験によれば、−回の縮径により２５％もの大
きな縮径が得られ、複数回の縮径によりこれまでの手段
（例えば、焼きばめ）に比し格段の自緊二重管を得られ
た。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に二重管の製造
に際し外管を縮径させることが出来、水圧拡管法による
場合のように外管と内管の降伏点差に基づく弾性戻り差
により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という優れた効果
が秦され、又、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か安くてすみ低コストで製造出来る
効果がある。

更に、外管と冷却液の相対重層した状態で素管を冷却液
内にぶど漬は状態で浸漬したために、加熱付与時の加熱
部の前後における冷却と加熱後の冷却が全体的に均一に
行われ、そのため、外管の降伏して塑性変形するプロセ
ス、及び、その後の冷却収縮による縮径が均一な冷却状
態で行われるために、縮径が平均して行われ、設計通り
の精度の高い自緊二重管が得られるという優れた効果が
奏され、そのうえ、内管の内部にも冷却液が存在するこ
とにより外管に対する加熱が内管にまで充分に及んで焼
き入れ硬化した内管に対する焼きまなし現象という好ま
しくない結果が生ぜず、耐摩耗性が充分に付与されて維
持されている状態が得られるという優れた効果が奏され
る。

したがって、内管の初期相対重層時の真円度が維持され
、外管の縮径が行われるプロセスでもおむすび型等の変
形した縮径が生ぜず、全域において内管に圧縮応力が付
与されて耐摩耗性は勿論のこと、耐蝕性も均一に得られ
るという優れた効果か奏される。

又、従来の′晩きばめ法等とは異なり、外管と内管の接
合面の粘度もそれほど人きく要求されず、したかって、
長尺管等も自由に製造出来るという曖れだ効果が奏され
る。

更に又、内管が耐摩耗性であり、外管が高靭性であるよ
うな耐摩耗性二重管製造の場合においても回答設計の自
由度が拘束されず、縮径出来、したがって、外管と内管
の材料選択も自由であるという効果か奏される。

【図面の簡単な説明】

第１．３〜６図はこの出願の発明の実施例の概略説明図
であり、第１図は１実施例の縦断側面図、第２図は在来
態様の概略縦断面図、第３図は外管と内管の相対重層時
の部分断面側面図、第４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５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断面図
、第６図は押え曲げモーメント付与の模式斜視図である
。 １・・・外管、　２・・・内管、　　４・・・加熱（手
段）、５′・・・冷却液

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内管と外管を相対重層し外管に対する加熱と冷却
   とを順に付与して内管に対する外管の縮径を介して自緊
   させるようにした二重管製造方法において、上記相対重
   層した内管と外管とを冷却液に浸漬し、その状態で外管
   に対する環状加熱を長さ方向で局部的に付与し、而して
   該環状加熱を軸方向にて外管に相対移動するようにした
   ことを特徴とする二重管製造方法。
2. （２）内管と外管を相対重層し外管に対する加熱と冷却
   とを順に付与して内管に対する外管の縮径を介して自緊
   させるようにした二重管製造方法において、上記相対重
   層した内管と外管とを冷却液に浸漬し、その状態で外管
   に対する環状加熱を長さ方向で局部的に付与するに際し
   環状加熱部の冷却液を排除するようにしながら該環状加
   熱を軸方向にて外管に相対移動するようにしたことを特
   徴とする二重管製造方法。