JPS6286172A - 複合管の製造方法 - Google Patents
複合管の製造方法Info
- Publication number
- JPS6286172A JPS6286172A JP22760385A JP22760385A JPS6286172A JP S6286172 A JPS6286172 A JP S6286172A JP 22760385 A JP22760385 A JP 22760385A JP 22760385 A JP22760385 A JP 22760385A JP S6286172 A JPS6286172 A JP S6286172A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel pipe
- pipe
- ceramic layer
- reaction
- thermite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
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。
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）
本発明は鋼管内面にテルミット反応によりセラミックス
層を一体に被覆形成した複合管の製造方法の改良に関し
、より詳しくはセラミックスに生ずる引張割れ、圧縮割
れのいずれをもその発生を抑止し、良質の複合管を提供
するものに関する。
層を一体に被覆形成した複合管の製造方法の改良に関し
、より詳しくはセラミックスに生ずる引張割れ、圧縮割
れのいずれをもその発生を抑止し、良質の複合管を提供
するものに関する。
（従来の技術）
母管内面にセラミックス層を被覆形成せしめてなる複合
構造管は、セラミックス層が耐熱性、耐摩耗性、耐食性
等に良好な特性を発揮するため、各種流体の輸送管や工
業用配管部材として広汎な通用用途を有している。
構造管は、セラミックス層が耐熱性、耐摩耗性、耐食性
等に良好な特性を発揮するため、各種流体の輸送管や工
業用配管部材として広汎な通用用途を有している。
この種複合構造管の製造手段としては、例えば特公昭５
７−４０２１９号公報、特公昭５９−２７７４７号公報
等に記載の発明の如く、遠心力とテルミット反応を利用
するいわゆる遠心テルミット法が提起されている。
７−４０２１９号公報、特公昭５９−２７７４７号公報
等に記載の発明の如く、遠心力とテルミット反応を利用
するいわゆる遠心テルミット法が提起されている。
この遠心テルミット方法の内容は、例えばアルミニウム
ー酸化鉄系のテルミット反応を利用して、鋼管のような
鉄または鉄合金製円筒管の内面にアルミナ（八β２０３
）のセラミ・ソクスコーティング層を一体に被覆するも
のについて概説すると、高速回転可能な金枠の内面に、
金属製円筒管の焼付き防止及び製品取出時の抵抗減を図
るための黒鉛系塗型を予めコーティングして置き、金枠
の内径より若干小径の外径を持つ鋼管を内嵌状に挿入し
、鋼管の軸方向両端は金枠側に固定されるバンド（押え
蓋）を接支させ、鋼管内にアルミニウム（＾β）と酸化
鉄（Ｆｅ２０３またはＦｅ３ Ｑ４）の各粉末あるいは
粒子による一定比率の混合物から成るテルミット剤を、
バンド中心孔を介して散布先議し、これを金枠の高速回
転による遠心力場内で着火して下記式で示すテルミット
反応を誘起させ、この発熱反応により生成される溶融金
属（Ｆｅ）と溶融セラミックス（Ａｊ？２０ｓ）とを比
重分離し、鋼管の内面に金属層を介してセラミックス層
を一体に被覆形成するのである。
ー酸化鉄系のテルミット反応を利用して、鋼管のような
鉄または鉄合金製円筒管の内面にアルミナ（八β２０３
）のセラミ・ソクスコーティング層を一体に被覆するも
のについて概説すると、高速回転可能な金枠の内面に、
金属製円筒管の焼付き防止及び製品取出時の抵抗減を図
るための黒鉛系塗型を予めコーティングして置き、金枠
の内径より若干小径の外径を持つ鋼管を内嵌状に挿入し
、鋼管の軸方向両端は金枠側に固定されるバンド（押え
蓋）を接支させ、鋼管内にアルミニウム（＾β）と酸化
鉄（Ｆｅ２０３またはＦｅ３ Ｑ４）の各粉末あるいは
粒子による一定比率の混合物から成るテルミット剤を、
バンド中心孔を介して散布先議し、これを金枠の高速回
転による遠心力場内で着火して下記式で示すテルミット
反応を誘起させ、この発熱反応により生成される溶融金
属（Ｆｅ）と溶融セラミックス（Ａｊ？２０ｓ）とを比
重分離し、鋼管の内面に金属層を介してセラミックス層
を一体に被覆形成するのである。
Ｆｅ２Ｏ３＋２八ｅ−＾ｊ？２０３＋２Ｆｅ ＋１９９
Ｋｃａｌ／八β２０へモル（発明が解決しようとする
問題点） しかしながら従来の遠心テルミット法において、以下の
点において問題点が生じる。
Ｋｃａｌ／八β２０へモル（発明が解決しようとする
問題点） しかしながら従来の遠心テルミット法において、以下の
点において問題点が生じる。
上記の遠心テルミット法で使えるテルミット剤は、溶融
生成物の脱気・分離が十分できるに足る発熱を伴うもの
でなければならないが、上式で示す反応では、理論的に
は３０００°Ｃを越える超高温状態が得られる。例えば
鋼管内でこの反応を誘起すると、鋼管は一旦加熱（膨張
）され、その後冷却（収縮）される過程を通るが、生成
金属や生成セラミックスは熔融状態の最高温度から冷却
の一途を辿る。従って両者の伸縮履歴は根本的に異って
いることになる。例えば厚手の鋼管を使用すると、その
影響が強く作用し、セラミックス層に縦横無規律の引張
り割れを生ぜしめていた。また鋼管の収縮力にセラミッ
クス層が抗しきれない場合は大きな圧縮割れを呈するこ
ともあった。その理由として考えられるところは以下の
通りである。即ち熱容量の大きい厚手の鋼管では反応熱
による最高到達温度が低くとどまるため、生成物が高温
状態にある間は両者間に大きな温度差を生じることにな
る。低温側の鋼管は高温側の生成物より伝熱供給を受は
続けるため、最高温度（膨張）を通過した後も急激に冷
却（収縮）されることがないのに対し、生成物は溶融凝
固後、急速に冷却（収縮）されることになる。従って鋼
管と生成物の伸縮の径時変化は第１図のようになる。
生成物の脱気・分離が十分できるに足る発熱を伴うもの
でなければならないが、上式で示す反応では、理論的に
は３０００°Ｃを越える超高温状態が得られる。例えば
鋼管内でこの反応を誘起すると、鋼管は一旦加熱（膨張
）され、その後冷却（収縮）される過程を通るが、生成
金属や生成セラミックスは熔融状態の最高温度から冷却
の一途を辿る。従って両者の伸縮履歴は根本的に異って
いることになる。例えば厚手の鋼管を使用すると、その
影響が強く作用し、セラミックス層に縦横無規律の引張
り割れを生ぜしめていた。また鋼管の収縮力にセラミッ
クス層が抗しきれない場合は大きな圧縮割れを呈するこ
ともあった。その理由として考えられるところは以下の
通りである。即ち熱容量の大きい厚手の鋼管では反応熱
による最高到達温度が低くとどまるため、生成物が高温
状態にある間は両者間に大きな温度差を生じることにな
る。低温側の鋼管は高温側の生成物より伝熱供給を受は
続けるため、最高温度（膨張）を通過した後も急激に冷
却（収縮）されることがないのに対し、生成物は溶融凝
固後、急速に冷却（収縮）されることになる。従って鋼
管と生成物の伸縮の径時変化は第１図のようになる。
鋼管は反応開始後温度上昇とともに膨張し、ある時間経
過後、最高温度（”ｌ’ｍａｘ）に達する。最高温度に
至る時間は鋼管の板厚（Ｌ）と発熱Ｎ（ｑ）によって決
まり、ｔ ／ ｑが小さい程、短くなる。鋼管の板厚が
大きい場合には、第１図に示したように生成物凝固後に
Ｔｍａｘを迎えることもある。
ｊ一方生成物は凝固時点
から収縮を開始するが、 ｊ初期の高温状態からの
冷却速度は橿めて早いので、 １生成物も急速に収縮
する。そして前記鋼管はＴｍａｘ通過後の降温過程でも
高温状態にある生成物からの伝熱を受け、冷却（収縮）
は比較的ゆるやかに進行する。すなわち両者間には図の
ハンチング部分で示すような空隙を生ずることになり、
しかもそれが生成物の強度が十分発現されない高温状！
３Ｉで最大になる可能性がある。ところが高速回転下で
かかる有隙状態が生ずると、生成物はその形状を保持す
るために、単体で遠心力もこ抗することがり・要になり
、また鋼管内で転勤あるいは偏心による振動を受けるこ
とになり、高温強度のない、特に脆弱なセラミックスに
は容易に引張割れが発生することになる。
過後、最高温度（”ｌ’ｍａｘ）に達する。最高温度に
至る時間は鋼管の板厚（Ｌ）と発熱Ｎ（ｑ）によって決
まり、ｔ ／ ｑが小さい程、短くなる。鋼管の板厚が
大きい場合には、第１図に示したように生成物凝固後に
Ｔｍａｘを迎えることもある。
ｊ一方生成物は凝固時点
から収縮を開始するが、 ｊ初期の高温状態からの
冷却速度は橿めて早いので、 １生成物も急速に収縮
する。そして前記鋼管はＴｍａｘ通過後の降温過程でも
高温状態にある生成物からの伝熱を受け、冷却（収縮）
は比較的ゆるやかに進行する。すなわち両者間には図の
ハンチング部分で示すような空隙を生ずることになり、
しかもそれが生成物の強度が十分発現されない高温状！
３Ｉで最大になる可能性がある。ところが高速回転下で
かかる有隙状態が生ずると、生成物はその形状を保持す
るために、単体で遠心力もこ抗することがり・要になり
、また鋼管内で転勤あるいは偏心による振動を受けるこ
とになり、高温強度のない、特に脆弱なセラミックスに
は容易に引張割れが発生することになる。
一方冷却が進行し、鋼管、生成物の温度差が段等なくな
ってくると、鋼管の収縮率はセラミックスのそれを上回
るようになり、当該空隙は急速に成し、そのうち両者は
一体化し、以降は鋼管が生成物を締付ける状態になり常
温に至る。即ち常温夏帰時には生成物に大きな圧縮力が
残留することこなる。使用する鋼管の板厚によってはそ
の収縮わがセラミックスの耐力を越えることになり、セ
ラミックスに圧縮割れを発生させる。
ってくると、鋼管の収縮率はセラミックスのそれを上回
るようになり、当該空隙は急速に成し、そのうち両者は
一体化し、以降は鋼管が生成物を締付ける状態になり常
温に至る。即ち常温夏帰時には生成物に大きな圧縮力が
残留することこなる。使用する鋼管の板厚によってはそ
の収縮わがセラミックスの耐力を越えることになり、セ
ラミックスに圧縮割れを発生させる。
（問題を解決するための手段）
この発明は前記の問題点を解決するためになさｔたちの
で、被ライニング管である鋼管を極く薄ζ管厚のものを
使用するのであり、 その管厚りは、次式で計算して求める。
で、被ライニング管である鋼管を極く薄ζ管厚のものを
使用するのであり、 その管厚りは、次式で計算して求める。
πＷ （Ｄ−ｔ）×１０−６−αＧ
１且し、
Ｗ：鋼管の比重量（ｋｇ／ポ）
ｔ：管厚（■謙）
Ｄ：管外径（ｘ＊ ）
α：０．５〜０．８
Ｇ：使用テルミット剤重量（ｋｇ／ｍ）（作 用）
鋼管は熱履歴を受けると席温復帰時には反応開始前の寸
法である原寸以下に収縮し、その収縮率は概して鋼管の
加熱温度が高い程大きくなる傾向を持つ。従って鋼管が
極端に厚い場合には収縮が小さくなり、前記の圧縮割れ
も生じな（なる。逆に非常に薄肉になると収縮率は大き
いが、その締付力は薄肉であるが故に小さく、セラミッ
クスはその力に抗しうる耐力を持ち、やはり圧縮割れは
発生しにくくなる。
法である原寸以下に収縮し、その収縮率は概して鋼管の
加熱温度が高い程大きくなる傾向を持つ。従って鋼管が
極端に厚い場合には収縮が小さくなり、前記の圧縮割れ
も生じな（なる。逆に非常に薄肉になると収縮率は大き
いが、その締付力は薄肉であるが故に小さく、セラミッ
クスはその力に抗しうる耐力を持ち、やはり圧縮割れは
発生しにくくなる。
（実施例）
セラミックスの割れを発生させない鋼管の管厚は３１以
下が望ましい。また鋼管の重量は５〜２５（ｋｇ／ｍ）
の範囲に入るものを選定するのが望ましい。
下が望ましい。また鋼管の重量は５〜２５（ｋｇ／ｍ）
の範囲に入るものを選定するのが望ましい。
そして、管厚ｔの選定は、前記式により求める。
いまその具体的実施例の１つを下記に挙げる。
直径１６５．２ ｍｍＸ厚さ２．ＱｍＸ長さ１４３０ｍ
ｍの鋼管内にテルミット剤２０ｋｇ （酸化鉄１５ｋｇ
、アルミニウム５ｋｇ）を散布し、１００Ｇの高速下で
着火し、遠心テルミット反応を起させ、複合管を得た。
ｍの鋼管内にテルミット剤２０ｋｇ （酸化鉄１５ｋｇ
、アルミニウム５ｋｇ）を散布し、１００Ｇの高速下で
着火し、遠心テルミット反応を起させ、複合管を得た。
得られた複合管のセラミックス層には圧縮、引張割れと
も全く観察されなかった。なお、この時のαはＷを７８
５０ ｋｇ ／イとして０．５７５５となる。
も全く観察されなかった。なお、この時のαはＷを７８
５０ ｋｇ ／イとして０．５７５５となる。
第２図は本発明の数式におけるα値の限界を説明するグ
ラフ図であり、同図において横軸はチルミー／ ）剤重
量（Ｇ）を、縦軸は鋼管重量（従って管外径りが決まれ
ば管厚ｔが決まる）を示している。この図において上部
床界線の上部にあるＸ印はセラミックス表面に引張又は
圧縮クラックが相当数観察される。Δ印はセラミックス
表面の極く一部に微細な表面クラックが観察される。下
部限界の下部にある×印は、母管厚比テルミット剤が多
すぎ多数の４落が観察される。ムは母管の一部に点状に
４落が認められるものである。従って母管サイズに対す
る表面クランクの出ないテルミット剤の使用量は、１ｗ
（Ｄ −ｔ） ｘｘｏ−６＝αＧにおいてＷ ＝ ７
８５０ ｋ＋ｒ ／ ｒｔ？としてα＝０．５〜０．８
、望ましくはα＝０．５５〜０１７５である。なお、大
口径管側は管径、真円公差が小径管に比して悪く、背面
の吸熱材料との接面状態も悪くなり、４落が発生しやす
い方向にある。
ラフ図であり、同図において横軸はチルミー／ ）剤重
量（Ｇ）を、縦軸は鋼管重量（従って管外径りが決まれ
ば管厚ｔが決まる）を示している。この図において上部
床界線の上部にあるＸ印はセラミックス表面に引張又は
圧縮クラックが相当数観察される。Δ印はセラミックス
表面の極く一部に微細な表面クラックが観察される。下
部限界の下部にある×印は、母管厚比テルミット剤が多
すぎ多数の４落が観察される。ムは母管の一部に点状に
４落が認められるものである。従って母管サイズに対す
る表面クランクの出ないテルミット剤の使用量は、１ｗ
（Ｄ −ｔ） ｘｘｏ−６＝αＧにおいてＷ ＝ ７
８５０ ｋ＋ｒ ／ ｒｔ？としてα＝０．５〜０．８
、望ましくはα＝０．５５〜０１７５である。なお、大
口径管側は管径、真円公差が小径管に比して悪く、背面
の吸熱材料との接面状態も悪くなり、４落が発生しやす
い方向にある。
（発明の効果）
本発明は被ライニング管である鋼管に特定式で８１算さ
れた掻く薄肉の管厚のものを使用することにより、セラ
ミックスに生ずる引張割れ、圧縮割れのいずれをも、そ
の発生を抑止する方向に極めて有効に作用するので、得
られた複合管のセラミックス層には圧縮・引張割れが全
くない、優れた複合管を製造することができる。
れた掻く薄肉の管厚のものを使用することにより、セラ
ミックスに生ずる引張割れ、圧縮割れのいずれをも、そ
の発生を抑止する方向に極めて有効に作用するので、得
られた複合管のセラミックス層には圧縮・引張割れが全
くない、優れた複合管を製造することができる。
第１図は鋼管と生成物の伸縮の経時変化を示したもので
あり、第２図は本発明の数式におけるα値の限界を示す
グラフ図である。 同 上 久保田鉄工株式会社 第２図 第１図
あり、第２図は本発明の数式におけるα値の限界を示す
グラフ図である。 同 上 久保田鉄工株式会社 第２図 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、鋼管内にテルミット剤を装填し、遠心力場内で該テ
ルミット剤層に点火してテルミット反応を行わせること
により、前記鋼管内面にテルミット反応により生成され
たセラミックス層を一体に被覆形成した複合管の製造方
法において、πｗ（Ｄ−ｔ）×１０＾−＾６＝αＧ 但し、 ｗ：鋼管の比重量（ｋｇ／ｍ＾２） ｔ：管厚（ｍｍ） Ｄ：管外径（ｍｍ） α：０．５〜０．８ Ｇ：使用テルミット剤重量（ｋｇ／ｍ） 上記の式で示されるｔなる管厚の薄肉鋼管を使用するこ
とを特徴とする複合管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22760385A JPS6286172A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 複合管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22760385A JPS6286172A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 複合管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286172A true JPS6286172A (ja) | 1987-04-20 |
| JPH022955B2 JPH022955B2 (ja) | 1990-01-19 |
Family
ID=16863523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22760385A Granted JPS6286172A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 複合管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6286172A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02237880A (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-20 | Yamaha Motor Co Ltd | 自動二輪車用尾灯装置 |
| WO1992000399A2 (en) * | 1990-06-25 | 1992-01-09 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming a surface coating |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP22760385A patent/JPS6286172A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02237880A (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-20 | Yamaha Motor Co Ltd | 自動二輪車用尾灯装置 |
| WO1992000399A2 (en) * | 1990-06-25 | 1992-01-09 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming a surface coating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH022955B2 (ja) | 1990-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |