JPS6261733A - 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、外管とセラミックス製等の耐摩耗内管を緊
結させた耐摩耗性の曲り二重管の製造技術の分野に属す
る。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明はスラリー輸送、窄気輸送等に
用いられる配管の耐摩耗性等を向上させるべく、曲り外
管と耐摩耗性の内管とを相対重層させて曲り二重管の曲
り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
を行って曲り外管により内管をたか締めして嵌合緊結さ
せた耐摩耗性等の曲り二重管の製造方法に関する発明で
あり、特に、曲り外管に対し耐摩耗鋳鋼等の曲り内張管
を相対重層したり、多数の短円筒状等のセラミックス等
の耐摩耗材のセグメント状等のピースを相互に隣接させ
て内張すしたりして曲り素管を形成し、曲り外管に対す
る環状の前段加熱とその前後段冷却を行うに際して前後
段の冷却が中段の加熱付与部分に対し軸方向にて管中心
方向に向かう押え曲げモーメントが作用しその膨径を拘
束するようにした環状加熱と冷却とにより冷ム１１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プロセスで曲り外管が内張り内管をたが締めする
ようにして強い緊結の嵌合代が得られている曲り二重管
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
いられているが、これらの配管のうち、例えば、石炭や
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、珪砂等扮粒体の空気輸送管等
では、管の内面が摩耗し易い。

特に、曲り管部分の摩耗が著しく、しばしば問題となる
。

この種の配管には多くの場合、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ある。

しかし、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。

さりながら、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、第三に補修溶接か困難である等の難点かある。

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
クラッド鋼面り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、クラッド鋼製の曲り管は、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の曲り管よりも格段に耐
摩耗性が優れている。

又、管自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曲り管と異なり、
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、クラッド横曲り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、割れが曲り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曲り外管と耐摩耗性
の優れた曲り内管とを重層した二重管で、同曲り管が冶
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的
り二重管の開発が望まれている。

このような自緊的り二重管は、クラッド横曲り管と同様
の利点をもち、しかも、上述したクラッド横曲り管の欠
点が解消されるからである。

この場合、現場継手の容易さや保守点検整備の取外し等
の点から直管と曲り管との連結にはフランジ継手が多く
用いられるが、高硬度鋳鋼的り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開は加工がし難いと
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く曲り二重
管製造の問題点を解決すべき技術的課題とし、曲り外管
に対しては高靭性を具備し、内管を高硬度として相対遊
挿した曲り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に連続的に、
例えば、軸方向に相対移動しながら加熱冷却を付与する
ことにより曲り外管を縮径させて内管を曲り外管により
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。

〈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曲り外管と耐摩耗性鋳
鋼の曲り内管や耐摩耗材の多数のセラミックス類等のセ
グメント状、アーチ状等のピースより成る内張用内管を
相対重層して曲り素管となし、該曲り素管の曲り外管を
縮径させるに際し、曲り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、及び、曲り素管と
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、加熱部の膨径をその前後の冷却部分によ
り拘束して降伏させ加熱直後の冷却収縮により初期径よ
りも縮径するようにして曲り内管や曲り内管の耐摩耗材
の各ピース相互を力学的に強固に相互当接して曲り外管
によりたが締め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鋳鋼り二重
管の製造態様であり、曲り外管１には、例えば、炭素！
０．２５％程度の低炭素鋼等の高靭性の所定曲率の曲り
管を用い、第１図に示す実施例では内管２として、例え
ば、耐摩耗性を有する炭素鋼０．５５％程度の高炭素鋼
を用いて焼入れ硬化させた同曲率の曲り管を全体冷却し
た状態で適宜に曲り外管１内に相対重層しておく。

又、第２図に示す実施例では、内管２′としては高耐摩
耗性、高硬度を有する、例えば、セラミックス（ＡＪｚ
Ｏ３）製の短円筒の側面視台形に切断したセグメント状
のピース２’、２’・・・（この場合はセラミックスで
第１図の様な曲り内管を形成するが、一般的に困難でコ
スト高であるため、第２図に示す様なセラミックス類の
直管を側面視台形状に分割切断したものを、例えば、接
着剤等により相互に仮付けする。）を用いて、適宜仮付
は等により軸方向相互に隣接して設定長さにし全体冷却
した状態で曲り外管１と内管２′とを適宜に相対遊挿し
て各々曲り素管３．３′としておく。

そこで、まずこの出願の発明の耐摩耗性の曲り二重管の
製造方法の実施例を、まず、第１図の実施例を対象とし
て第３〜６図で説明すると、上述の如くして製造した曲
り素管３を第３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４図に示す様に曲
り外管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５．５
（以下冷却装置と略称）をセットして１コニツトとし、
曲り素ｖ３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ユニツトは曲り素管
３に対し相対移動するようにする。

そこで、所定速度で曲り素管３を相対移動させると、加
熱装置４はその前後の冷却装置５．５による曲り外管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
際は加熱部分に対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、当該部分は第５図に示
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、結果的にリング状の湾曲
した塑性変形部分が成形される。

而して、第２図の実施例を対象とした態様では上述プロ
セスは内管２′の構成要素である各セグメントのリング
状ピース２′には無関係に行われる。

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により加熱されて塑性変形した外管１
の部分は加熱部分を通過して冷却手段によって冷却され
ると、第６図に示す様に弾性戻り差により逆に初期径よ
り大きく縮径され、そこで大きな嵌合代が得られて曲り
外管１は内管２（第２図では各セグメントのリング状ピ
ース２１）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ユニツトによる作用は曲り外管１の全て
の周方向部分に作用するために、曲り素管３．３′を軸
方向連続的に相対移動することにより、曲り外管１の全
ての部分が縮径し、曲り素管３．３′の全長に於いて内
管２の全長に亙り縛りばめ状態が現出され、結果的に自
緊二重管の耐摩耗性内張の曲り二重管が形成される。

そして、上述緊結プロセスは内管２．２′の、即ち、各
内管２、及び、セラミックス類のセグメントのリング状
ピース２Ｉの肉厚に係わりなく行われ、又、軸方向長さ
に係わらず、全曲り素管３に於いて形成されるために、
更に、曲り外管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、曲り内管２．２′の肉厚
が大で、しかも、大径大曲率の曲り管であるところの耐
摩耗性内張向り二重管の製造には極めて効果的である。

尚、上述第２図の実施例はセラミックス類の内管２′が
軸方向多数配列のセグメントのリング状ピース２″、２
″・・・を多数隣接状態にした態様であるか、これに代
えて周方向にアーチ状の所謂八ツ橋状のピースをピース
２１．２１・・・と同形状に多数周方向、及び、軸方向
に仮付けして隣接する実施例も可能であり、いづれにし
ても曲り外管１による内管のだが締め作用による機械的
な相互拘束の断面円形の内管を、構成することが出来る
。

したがって、内管２．２′の周方向、軸方向の圧縮応力
が強く作用し、第２図の実施例においても各ピース２Ｉ
、２″・・・の相互のシールが強く働き、作用流体のリ
ークは生じない。

而して、上述第１図に示す実施例において１ユニツトを
曲り素管３に対して相対移動させた場合、先述した如く
、曲り素管３が通常曲率の曲り管の場合、１ユニツトに
よる１パスでは実験によると、曲り外管１の直径が１０
０φ肉厚４ｔである場合には、１パスによる縮径処理で
約０，５＃もの縮径が行われる。

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、内管は鋳鋼管、セラミック
ス管以外にも特殊テフロン加工性耐摩耗材による内張向
り内管を有する曲り二重管の製造や内管に耐蝕性材料を
用いた曲り二重管の製造方法等種々の態様が採用可能で
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、加熱された外管の環状部分の
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、曲り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、基本的にスラリー輸送
管等の曲り二重管において、曲り外管の内面に緊結され
る耐摩耗性内張管が曲り鋳鋼管や短管状のセグメントや
アーチ状の多数のピースによって形成され、力学的に相
互に緊結されて当接されるようにして相対重層して曲り
素管とすることにより曲率を問わず曲り素管を形成する
ことが出来るという優れた効果が奏され、しかも、相対
重層の曲り内外管の初期重装が容易に行えるという優れ
た効果が奏される。

又、曲り内管が曲り外管のだが締めによって緊結される
ために力学的に安定し、稼動中の剥離等が生じないとい
う優れた効果もめる。

更に、曲り内管が外管によるだが締めにより、圧縮応力
を受は耐蝕性が向上すると共に曲り内管が多数のピース
で成り立っている態様では各ピース間のシール性が良く
なり作動流体のリークが生ぜず、耐久性が向上するとい
う優れた効果が奏される。

而して、曲り二重管等の製造に際し曲り外管を縮径させ
ることが出来、極めて精度の自緊面り二重管が得られる
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、従来の焼きばめ等とは異なり、曲り素管の形成の段
階で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、上述の如く大曲率大径の曲り管等も
自由に製造出来るという優れた効果が奏される。

又、内管がセラミックス製管の場合等では高度の耐摩耗
性であり、外管が高靭性であるような場合にも回答設計
の自由度が拘束されずに縮径出来、したがって、曲り外
管と内管の材料選択も自由でおるという効果が奏される
。

而して、曲り素管の曲り外管に対し、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ユニツトとして曲り素管と相対移動自
在にしたことにより、１パスで曲り素管に対し塑性変形
と冷却収縮とを介して縮径をすることになり、設計通り
の縮径が行われて曲り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曲り二重管が製
造出来るという優れた効果が秦される。

又、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奏される。

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、長さ方向にても均一な嵌合代が得られて
精度の高い曲り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、曲り二重管の径や曲率に拘束されず、設計
の自由度が高まり、自在な曲り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おり、第
１図は１実施例の断面図、第２図は他の実施例の第１図
相当断面図、第３図は曲り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概略斜視図
、第６図は縮径して自緊した曲り二重管の断面図である
。 １・・・外管、　　２．２′・・・内管、３．３′・・
・素管、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外管に内管を重層して曲り二重管を製造する方法
   において、曲り外管内に耐摩耗材の曲り内張内管を相対
   的に重層して曲り素管とし該曲り外管に対し周方向の環
   状加熱とその周辺の冷却を同時併行的に付与し、加熱部
   の熱膨脹をその周辺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
   径が初期径より小さくなるようにし、而して曲り素管と
   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
   に亙り冷却後の曲り外管の直径が初期径より小さくなる
   ようにし内外管の嵌合度を高めるようにしたことを特徴
   とする曲り二重管の製造方法。
2. （２）外管に内管を相対重層して曲り二重管を製造する
   方法において、曲り外管内に多数の耐摩耗材のピースで
   内張内管を成して相対的に重層して曲り素管とし該曲り
   外管に対し周方向の環状加熱とその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周辺の低温部によ
   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、その部分の直径が初期径より小さくなるように
   し、而して曲り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曲り外管の直径が
   初期径より小さくなるようにし内外管の嵌合度を高める
   ようにしたことを特徴とする曲り二重管の製造方法。