JPS63183788A

JPS63183788A - 大きな直径の内側クラッド管状製品の製造方法

Info

Publication number: JPS63183788A
Application number: JP26520487A
Authority: JP
Inventors: ウィリアム　シー　ターナ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1988-07-29

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】発明の要約本発明は、クラッド管状製品（ｃｌａｄ　ｔｕｂｕｌａ
ｒｐｒｏｄｕｃｔ　）の製造方法に関する。工業におい
ては、管状製品類が必要とされ、それらの管状製品類に
して抵抗性の材料で形成されており、また、時には、腐
蝕性の材料に対して抵抗性の材料で形成されている。

鋼の強度及び経済性を有するが、ニッケルベース合金ま
たはその他の更に高価な材料の腐蝕抵抗　′性を有する
大きな直径の管状製品についての現在存在する必要の一
例は、酸性ガスの輸送の必要である。もう一つの必要は
、地熱さく井検層用井戸（ｇｅｏＬｈｅｒｍａｌ　ｗｅ
ｌｌｓ）の管の必要である。

特殊材料の腐蝕抵抗性及び強度の利点と鋼の強度及び経
済性を充分に得るために、前記二つの金属が金属的に接
合されることが必要である。金属の接合（ｍｅｔａｌｌ
ｉｃ　ｂｏｎｄ）を達成するためには、非常に清浄な表
面を有する二つの金属が互いに親密に接触せしめられ、
且つ両金属に熱と圧力の複合作用が加えられる。尚、こ
の段階中清浄さが維持される。金属の接合は二つの基本
的利点を有する。即ち、（ａ）金属の接合は、一般に接
合される（　ｊｏｉｎｅｄ）金属と同様に非常に高い強
度を有し、−にψ、１１＋Ｘ、４ｐば小体ムｌヰ　府＾
市小７ｈ−プＩ、小Ｒ響を受けることがなく、またそれ
によって左右されることもない、他に、管状製品内に単
にライナーを配置しようとする試みがなされたが、ライ
ナーはホスト部材に金属的に接合されていない、この配
置の主な欠点は、ホスト部材の内面とライナーの外面の
間で、腐蝕が容易に起こることであり、この腐蝕の路は
直ちに管状製品の故障をひき起こす。

本発明は、溶接管状体（ｗｅｌｄｅｄ　ｔｕｂｕｌａｒ
ｓ）を作る標準の工程の一部として行うことができるク
ラッド管状製品（ｃｌａｄ　ｔｕｂｕｌａｒ　ｐｒｏｄ
ｕｃｔ）の製造方法を提供する。換言すれば、この方法
は、現存する最新の鋼ミルにおいて、最小限の変更で実
施できるものである１本発明は二つの金属を金属的に接
合させるのに有効な基本的な考えに関連するものである
が、本発明が、クラッド管状製品、さらに詳しくは、内
側がクラッドされた大きな径の管状製品を製造するのに
特に有効であるといえる。

代表的なパイプミルと関連しての本発明の方法の実施に
おいては、例えば、管状のホストが先ず造られる。この
管状ホスト部材は、次に内側クラ・ンド管状製品（１ｎ
ｔｅｒｎａｌｌｙ　ｃｌａｄ　ｔｕｂｕｌａｒ　ｐｒｏ
ｄｕｃｔ）を形成するように処理されるサブアセンブリ
ー（ｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｙ　）を形成するために使用
される。

前記サブアセンブリーを形成する第１の段階は管状ホス
ト部材（ｔｕｂｕｌａｒ　ｈｏｓｔ）の内側円筒面に、
約８８ないし９８重景パーセントのニッケルと約２ない
し１２重量パーセントの燐よりなる組成のニッケル燐合
金のような低融点接合金属合金をめっきすることである
。これは無電解めっき浴内に管状ポスト部材を浸すこと
によって最も良好に達成される。

管状クラッド部材（ｔｕｂｕｌａｒ　ｃｌａｄｄｉｎｇ
　ｍｅｍｂｅｒ）は、例えばニッケルベース合金よりな
るもので、次に管状ホスト部材内に挿入される。前記ク
ラッド部材の第１の端部が全周にわたって管状ホスト部
材の第１の端部に溶接され、サブアセンブリーが形成さ
れる１次いで前記クラッド部材の外側と管状ホスト部材
の内側間に形成される環状空間から水蒸気及び酸素が排
出せしめられる。これは、先ず前記空間を真空にし、次
いで前記空間にアルゴンのような不活性ガスを充満させ
ることによって達成される。アルゴンの代わりに９素を
用いることができる。この順序は、前記空間内の水分及
び酸素の露点が、約−６０゜Ｆ（約−５１，１℃）であ
る状態を得るために必要なだけ繰り返す、これは管状ホ
スト部材の第２の端部と管状クラッド部材の第２の端部
の間に円周袋部材（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒ−ｅｎｔｉｃａ
ｌ　ｂａＦｌｍｅｍｂｅｒ）を溶接することによって最
も良く行うことができる。前記円周袋部材は、そこに小
径の開口部を有しており、この開口部はすべての実質的
な水分と酸素を環状空間から除去するのに必要な順序で
環状空間を排気し、且つ該環状空間に不活性ガスを充満
させる手段を提供する。

若干の例においては、次の段階で使用される材料及び温
度に依存して、管状ホスト部材のめっきされた内側表面
と前記クラッド部材の外側表面間にフラックス材料を含
ませるのが望ましい、これはクラッド部材が管状ホスト
部材内に挿入されるをコーティングすることによって行
うことができる。

ぴったり合う中空のマンドレルは、主体のサブアセンブ
リー内に組み合わせられる。前記マンドレルの機能は接
合温度においてクラッド内置（ｃｌａｄｄｉｎｇ　ｃ′
ｙｌｉｎｄｅｒ）と管状ホスト部材間の完全な表面接触
を達成させ、且つ結合温度下で必要とされる適度の圧力
を供給することである。それは二つの被加工物の熱膨張
以上に熱膨張することによって前記のことを行う、マン
ドレルはステンレススチールか、さらに良くは、ハイネ
ス合金＃１８８よりなる。このような材料は炭素鋼より
も大きな２５ないし５０％の熱膨張係数を有する。前記
クラッド部材の熱膨張係数は管状ホスト部材の熱膨張係
数と概して同じである限り、本方法にとって問題となら
ない。

環状空間内に不活性ガスが充填され、且つマンドレルが
適度におかれたサブアセンブリーは次いで約１６５０゜
Ｆ（約８９８．９℃）ないし約２１００°Ｆｌ　杓　１
＋Ｊｌ’ｌＱＹ’　　）　め　　詑呑全ば呑、令冬励解
へ　拝入のに充分な温度に迄加熱される。マンドレルは
前記クラッド部材を管状ホスト部材に金属的に接合させ
るように十分に膨張する。この明細書において称される
マンドレルの膨張とは、前記ホストに比べてマンドレル
が差別的におおきく膨張することと理解されるべきであ
る。

前記ガス袋（ｇａｓ　ｂａｇ　）は、ポンプ式に押し出
すこと（ｐｕＩＩｌｐ　ｄｏｗｎ　）を助けるのみなら
ず、加熱（ｈｅａｔ　ｕｐ　）中に追い出される気体と
過剰の接合金属（ｂｏｎｄｉｎｇ　ｍｅｔａｌ）の溜め
を提供する。接合面（ｆａｙｉＢ　５ｕｒｆａｃｅｓ）
の密封状態はこの操作中汚染を避けることを必要とされ
る。

接合金属は液体界面拡散接合（１ｉｑｕｉｄ　１ｎｔｅ
ｒ−ｆａｃｅ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｂｏｎｄｉｎｇ）
　　（ＬＩＤＢ）がなされることが必要とされる。　Ｌ
ＩＤＢはこの工程の温度、圧力及び時間のパラメータ内
で金属接合を行うために必要とされる。接合金属の融点
及び反応速度は結合金属の正確な組成に直接関連してい
る。温度及びフィツトアップ（ｆｉｔ−ｕｐｓ）はいず
れの材料の損傷を生ぜしぬることなく、またいずれの材
料にも過度の応力をかけることなく、前記ホストとクラ
ッド材料（ｃｌａｄｄｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ）間の
すき間を除くように経験的に決定される。接合金属の正
確な組成は、これらの展開される温度及びフィツトアッ
プに適するように選択される。

管状ポスト部材とクラッド部材間に膨張するマンドレル
によって得ることができる最大の圧力は次の式にしたが
った前記ホストの降伏強さに正比例する。

一×二四但し、Ｓｙ−環状ホストの降伏強さｔ−ホストの壁厚Ｒ＝ホストの径ＬＩＤＢは所要の接合圧力（ｂｏｎｄｉｎｇ　ｐｒｅｓ
ｓｕｒｅ　）をＰ＋＊ａｘ以下に減少させることが必要
とされる。

冷却後、内部クラッド管状製品は、次いで多かれ少なか
れ標準の溶接された管状製品が現在最新の圧延工程（ｍ
ｉｌｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ）において扱われるように正確
な長さに整えられ、且つひずみ取りが行われる（ｓｔｒ
ａｉｇｈｔｅｎｅｄ）　、また任意の通例の熱処理も行
われる。

発明の好ましい実施例の説明第１図はサブアセンブリーがまさにミルにおいて加熱さ
れている工程の段階を示す内側クラッド管状製品の製造
方法において使用されるサブアセンブリーの部分断面図
である。

第２図は、同様に、サブアセンブリーが、まさにミルに
おいて加熱されている工程の段階を示すものであり、大
きな直径の内側クラッド管状製品の製造方法において使
用されるサブアセンブリーの部分断面図である。

本発明は、他の方法でも実施できるが、先ずマンドレル
ミルで継目なし管を作る公知の製造方法と共に本発明が
特に内外クラッド管状製品の製造に適用できるように、
本発明につき説明する。マンドレルミルにおいて、継目
なし管は、回転炉床炉（ｒｏｔａｔａｒｙ　ｈｅａｒｔ
ｈ　ｆｕｒｎａｃｅ）で加熱される固体円筒状ビレット
を鋳造によって先ず作ることにシェル（ｈｏｌｌｏｗ　
５ｈｅｌｌ）を形成するように、穿孔機によって、長さ
方向に穿孔される。この中空シェルはマンドレルミルに
おいて圧延され、かくして母管（ｍｏｔｈｅｒ　ｐｉｐ
ｅ）と呼ばれるものが形成される。この母管は、未だ加
熱されている間に引張り縮小変形（ｓｔｒｅｔｃｈ　ｒ
ｅｃｌｕｅｉｎｇ）によって要求された直径に形成され
る。

本発明は管状ホスト部材を形成する中空シェルを製造す
るように穴があけられた後の丸形ビレットで始まる。若
干の製造工程においては、ビレットは、二度穿孔される
が、本例においては、中空シェル又はホスト製品を第２
の穿孔が行われたのちに用いる。

第１図を参照すると、中空管状ホスト部材は、参照番号
１０によって示されており、一般的には、管状製品の最
終の意図される用途に応じて、規定された組成を有する
鋼により形成される。この管状ホスト部材は、管状製品
の最終の直径より大きい直径を有し、且つ最終管状製品
の最終の長さより短い長さを有する。さらに、壁の厚さ
は、最終製品のものよりも厚くなっている。

管状ホスト部材１０は、標準のマンドレルミル工程から
移され、内面１０Ａが、低融点接合金属合金１２の層で
めっき被覆される。これは、管状ホスト部材１０を洗浄
浴に沈め、次いで無電解めっき浴によって最も良好に達
成される。

低融点接合金属合金は、ニッケル燐、ニッケル硼素、ニ
ッケルクロム燐、クロム燐或はこれらの合金の混合物と
することができる。好ましい合金は、約８８ないし９８
重量パーセントのニッケルと約２ないし１２重量パーセ
ントの燐とからなるニッケル燐である。若干の例におい
ては、付加的浸潤助剤（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ　ｗｅｔ
ｔｉｎｇ　ａｉｄ）が有効であり、このような場合には
、約０．５ないし１重量パーセントの硼素がめつき合金
に使用される。

めっきの厚さは、臨界的ではないが、約ｏ、ｏｏｏｓイ
ンチ（０，００１２７ｃｉ＋）ないし０．００２インチ
（０，００５０８ｃｍ　）の厚さとすることができる。

正確な組成は、熱間圧延のパラメータによって決定され
る。

管状クラッド部材１４は、次にめっきされたホスト部材
１０中に入れ予成に挿入される。管のクラッド部材１４
は、クラッド部材がホスト内の位置に自由に滑るように
管状ホスト部材の内径１０Ａよりも僅かに小さい外径１
４Ａを有している。

若干の例において、フラックスが使用されるのが好まし
いが、その場合、フラックスは管状クラッド部材の外側
円筒面１４Ａに多分塗布されることになる。他のフラッ
クス材料が使用されるが、好ましい材料は氷晶石である
。

金属的に接合（ｊｏｉｎｅｄ）されるべき冶金学的術語
の表面は、接合面（ｒａｙｉｎｇ　５ｕｒｆａｃｅ）と
呼ばれている。従って、本発明の実施の態様において、
図解で説明され、且つ詳述されているように、その上に
めっきされた接合金属合金１２を有するポストの円筒状
内面１０Ａが一方の接合面であり、その上にフラックス
１６を有するか或は有していない管状クラッド部材の外
面１４Ａが他方の接合面である。

管状クラッド部材１４の挿入後に、その第１の端１４Ｂ
が、ホスト部材の第１の端１０Ｂに隣接して、ホスト部
材１０に溶接される。この溶接１８は、気密な密封を形
成するように、クラッド部材１４及びホスト部材１０の
全円周にわたっている。この溶接１８は、クラッド部材
１４の端に正確に仕上げられる必要はない。すなわち、
クラッド部材１４は、多分、ホスト部材の端１０Ｂを幾
分越えて延びるであろう。この溶接段階の要点は、ポス
ト部材の内面１０Ａとクラッド部材の外面１４Ａの間の
環状空間２０の一端を密封することであり、この環状空
間は、他端において、ガス溜（ｇａｓ　ｒｅｓｅｓｅｒ
ｖｏｉｒ）を内蔵し、且つ接合面を密封するように、溶
接により閉じられる。第１の端における溶接は、また、
構造用でもあり、圧延ウニつの円筒の間で応力を移す。

次の段階は、水蒸気及び酸素を環状空間２０から取り除
くことである。これは、まず環状空間２０を、真空にす
ることによって達成される。環状空間との閉頭された連
絡を提供する一つの手段２２は、「袋Ｊ　　（ｂａｇ）
又は溜め（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）と呼ばれるが、これは
、管状ホスト部材の内径１０Ａに少なくとも等しく内径
の金属材料であるのが好ましい。袋２２は、部分２２Ａ
を有している。

適所に袋２２がある場合には、溶接２４は、袋の全円周
端２２Ｄの周りに、それをホストの第２の端１０Ｂに密
封するように施される６次いで、第２の溶接２６は、ク
ラッド部材の外面１４Ａに袋を付着させるように円周に
施される６かくして袋２２が適所に溶接され、閉鎖され
た連絡が、袋内の環状空間２８と、管状ホスト部材と管
状クラッド部材間の環状空間２０の間に設けられる。

小径の開口部３０は、ピンチ管（ｐｉｎｃｈ　ｔｕｂｅ
）となるもので、袋２２に形成され、袋を通して配管（
図示せず）が取り付けられる。

配管手段（図示せず）によって、環状空間２０及び２８
は、先ずボスト部材の内面１０Ａとクラッド部材の外面
１４Ａ間から空気を抜き取るように、真空にされる。

／１９Ｌ啼アＩＩ／イソメトラた木’ｔｆ：　ＭＦ：Ｉ
ｆ　？　？＋（＝左ｉｆｆ　ＪＰ空間２０に入り該環状
空間に充満するように、開口部３０を通して注入される
。

ホスト管の内面とクラッド部材の外面間の環状空間２０
に、水分及び酸素が実質上なくなることが絶対に必要で
ある。「実質上なくなること（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ
ｌｙ　ｆｒｅｅ）　Ｊは、該空間が、水分及び酸素の露
点が、−６０°Ｆ　＜−５１，１℃）以下にある状態下
にあることを意味している。このような結果をもたらす
ために、該空間は、排気され、不活性ガスが充満され、
数回に亘って、排気及び再充満がなされなければならな
い、環状空間内の水分及び酸素レベルが、容認されるレ
ベルまで低下せしめられたときには、環状空間内に残る
不活性ガスの圧力は、比較的低くすることができ、また
その圧力は、袋を支持するのを手伝うのに充分であり、
即ち、次のサブアセンブリーを加熱し圧延する段階の間
中１袋がつぶされないように耐えるのに充分であるのが
好ましい、この段階において、５重量パーセントのよう
な分量の水素が不活性ガスに添加されても良い。

ホスト部材は、１８のところで溶接されたホスト部材内
に挿入された管状クラッド部材１４と共に、また適当な
位置に位置せしめられ、且つ２４及び２６において溶接
された袋２２と共に、サブアセンブリーを形成する。上
記したように、排気し、且つ環状空間２０に不活性ガス
を充満した後、サブアセンブリーは、クラッド管状部材
を形成する最終段階の準備ができる。このサブアセンブ
リーは、次に、ミルに戻され、続く段階は、例えば穿孔
されたビレットを用い、継目なし管の品目の製造を完了
する。このサブアセンブリーは、圧力をかけて接合が効
果的に起こるような温度に加熱される。

本発明の本質は、熱間圧延の通例の実施の範囲内で、管
状製品の金属接合を達成するように、液体界面拡散接合
を適用するにある。　ＬＩＤＢは、約１６５０゜Ｆ（約
８９８．９℃）以上の温度を要する。このために、約１
６５０゜Ｆ（約８９８．９℃）ないし２１００゜Ｆ（約
１１４８．９℃）の範囲の接合金属合金１２が融解する
温度にサブアセンブリーが加熱される。接合金属合金が
ニッケル鱗である場合は、サブアセンブリーを約１９５
０゜Ｆ（約１０６５．６℃）まで加熱される。

クラッドされた管がマンドレルミル上で製造される本発
明の模範的な応用例において、マンドレルは加熱された
サブアセンブリー内に挿入され、二つの材料が一緒に金
属的に接合されるように、即ち、サブアセンブリーが所
要の温度に加熱されたのち圧力がクラッド部材１４とホ
スト部材１０の間に加えられる。それはクラッド部材１
４をホスト部材の内面１０Ａに金属的に接合するように
、対向ロールのバンク（ｂａｎｋ　）によって熱間圧延
される。そのときホスト部材は、内側がクラッドされる
。その後、クラッド管状部材はマンドレルミル上での継
目なし管の製造において使用される正規の段階を通過せ
しめられる。即ち、予め選択された内径及び外径並びに
長さを提供するように、引張り縮小変形（５ｔｒｅｔｃ
ｈ　ｒｅｄｕｃｅｄ）される・その陵、クラッド管は、
長さに切断され、ひずみ取り袋２２の使用は、本発明の
重要な段階の実施を大層容易にする。すなわち、この袋
は、環状空間２０から、酸素及び水分を除去すると共に
、非大気制御された炉（ｎｏｎ−ａＬｓｏｓｐｈｅｒｅ
　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｆｕｒｎａｃｅ　）での加熱中
及び熱間圧延中に、そのような汚染物質の再導入を妨げ
ることを容易にする。

さらに、この袋は、圧延中に、接合面の間から移動する
総てのガスを受は入れるように膨張する。

クラッド法により被覆加工する段階を完了した後に、管
状ホスト部材の端を越えて延びる管状クラッド部材の部
分１４及び袋２２は、切り離されて捨てられる。したが
って、袋２２は、一時使用されるにすぎない０袋２２は
図で説明された形状を有することを必要としない、これ
は断面外形でアーチ形であってもよく、或は截頭円錐形
であってもよい、総て必要なことは、既に記載された作
業に適当な装置である。

本発明は、今日世界中で使用されている標準継目なし管
状体の製造工程の利用を容易にするクラ代表的な圧延機
では使用されない本工程において必要な独自の付加的段
階として内側めつき用の穿孔されたビレッ１〜の移動、
一端におけるクラッド部材の挿入及び溶接、他端におけ
る袋の取り付は並びに環状空間からの酸素及び水分の除
去がある。

サブアセンブリーは、次いで標準の製造工程に戻されて
、加熱され、その後、継目なし管状品を製造する最終段
階に利用される正規の方法で処理される。

艶出し機（ｒｅｅｌｅｒ）のような圧延装置をマンドレ
ルミルの代わりに容易に用いることができる。

選択される。正確な装置は制用ミルの都合による。

存在する継目なしミルは世界的に特定のミルによって９
〜１６インチ（２２，８６〜４０．０４　ａｍ）を越え
ない直径に当然に制限される。より大きな管は溶接によ
って造られる。クラツディング（ｃｌａｄｄｉｎｇ）は
大きな管に対して二つの方法のうちの一つによって最も
良く行うことができる。一つの方法は最初の鋼板クラッ
ドし、次いでクラッド保護（ｃｌａｄｃ（ｉｎｇ　ｐｒ
ｏｔｅｃｔｉｏｎ）を維持するやりがたで突合わせ溶接
することである。他の方法はここに記述されるように、
通常のやり方でホスト管を造り、次いでクラツディング
を取り入れることである。非常に大きな直径については
、ホストよりもずっと大きな熱膨張係数を有する金属、
ステンレス鋼のような金属よりなるぴったり合うマンド
レルが圧延によらないでクラッドするために用いること
ができることが予想される。そのかね合いは経済上の問
題のみであり、すべての選択は発明の本質を必要とする
。

第２図を参照すれば、中空管状ホスト部材は参照番号１
０によって示されており、一般的には管状製品の最終の
意図された用途によって規定された組成を有する鋼によ
り形成される。管状ホスト部材は最終の直径、長さ及び
壁厚のものである。

管状ホスト部材１０は製造ラインから移動され、且つ内
面１０Ａが、低融点の接合金属合金１２の層でめっき被
覆される。これは管状ホスト部材１０を洗浄浴に浸たし
、次いで無電解めっき浴によって良好に得られる。

低融点接合金属合金は、ニッケル燐、ニッケル硼素、ニ
ッケルクロム燐、クロム燐或はこれらの合金の混合物と
することができる。好ましい合金は約８８ないし９８重
量パーセントのニッケルと約２ないし１２重量パーセン
トの燐とからなるニッケル燐会→である。若干の例にお
いては、付加浸潤助剤が有効であり、このような場合に
は、約０．５ないし１重量パーセントの硼素がめつき合
金において使用される。他の好ましい合金は約９６ない
し９８重量パーセントのニッケルと２ないし４重量パー
セントの硼素とからなる。メッキの厚さは、臨界的では
ないが、約ｏ、ｏｏｏｓイン＋　（０，００１２７ｃｍ
）ないし０．００２イン＋　（０，００５０８ｃ＋ｓ）
の厚さとすることができる。正確な組成は製作のパラメ
ータによって決定される。

管状クラッド部材１４は、次にめっきされたホスト部材
１０中に入れ子穴に挿入される。管のクラッド部材１４
はクラッド部材がホスト内の位置に自由に滑るように管
状ホスト部材の内径１０Ａ千の例において、フラックス
が使用されるのが好ましいが、その場合、フラックスは
管状クラッド部材の外側円筒面１４Ａに多分塗布される
ことになる。他のフラックス材料が使用されるが、好ま
しい材料は氷晶石である。

金属的に接合されるべき冶金学的術語の表面は接合面と
呼ばれている。したがって、本発明の実施の態様におい
て、図解で説明され、且つ詳述されているように、その
上にめっきされた接合金属合金１２を有するホストの円
筒状内面１０Ａが一方の接合面であり、その上にフラッ
クスを有するか或は有していない管状クラッド部材の外
面１４Ａが他方の接合面である。

管状クラッド部材１４の挿入後に、その第１の端１４Ｂ
が、ホスト部材の第１の端１０Ｆ３に隣接して、ホスト
部材１０に溶接される。この溶接１８は、気密な密封を
形成するように、クラッド部材１４及びホスト部材１０
の全円周にわたっている。この溶接１８は、クラッド部
材１４の端にラド部材１４は、多分、ホスト部材の端１
０Ｂを越えて幾分延びるであろう。この溶接段階の本質
は、ホスト部材の内面１０Ａとクラッド部材の外面１４
Ａの間の環状空間２０の一端を密封することであり、こ
の環状空間は、他端において、ガス留を内蔵し、且つ接
合面を密封するように、溶接により閉じられる。第１の
端における溶接は、また構造用でもあり、圧延ウニつの
円筒の間の応力を移す。

次の段階は、水蒸気及び酸素を環状空間２０から取り除
くことである。これは、まず環状空間２０を真空にする
ことによって達成される。環状空間との閉鎖された連絡
を提供する一つの手段は、円筒状の袋２２を使用するも
のである。要素２２は、「袋」又は溜めと呼ばれるが、
これは、管状ホスト部材の内径１０Ａに少なくとも等し
い内径の金属材料であるのが好ましい０袋２２は、部分
２２Ａを有している。適所に袋２２がある場合には、溶
接２４は、袋の全円周端２２Ｄの周りに、それをホスト
の第２の端１０Ｂに密封するように施される。次いで、
第２の溶接２６は、クラッド部材の外面１４Ａに袋を付
着させるように円周に施される。かくして袋２２が適所
に溶接され、閉鎖された連絡が、袋内の環状空間２８と
管状ホスト部材と管状クラッド部材間の環状空間２０と
の間に設けられる。

小径の開口部３０は、ピンチ管となるもので、袋２２に
形成され、袋を通して配管３２が取り付けられる。

配管３２によって、環状空間２０及び２８は先ずホスト
部材の内面１０Ａとクラッド部材の外面１４Ａ間から空
気を抜き取るように、真空にされる。

次に、アルゴンのような不活性ガスが、該環状空間２０
に入り該環状空間に充満するように、開口部３０を通し
て注入される。

ポスト管の内面とクラッド部材の外面間の環状空間２０
に、水分及び酸素が実質上無くなることが絶対に必要で
ある。「実質上無くなること」は、該空間が、水分及び
酸素の露点が一６０’Ｆ（−５１，１℃）以下にあるよ
うな状態下にあることを意味している。このような結果
をもたらすために、該空間は、排気され、不活性ガスが
充満され、数回に亘って、排気及び再充満がなされなけ
ればならない。環状空間内の水分及び酸素レベルが容認
されるレベルまで低下せしめられたときには、環状空間
内に残る不活性ガスの圧力は、比較的低くすることがで
き、また、その圧力は次のサブアセンブリーを加熱した
圧延する段階の間中、袋がつぶされないように耐えるの
に充分であるのが好ましい。この段階において、５重量
パーセントのような分量の水素が不活性ガスに添加され
ても良い。

ホスト部材は１８のところで溶接されたホスト部材内に
挿入された管状クラッド部材１４と共に、また適当な位
置に位置せしめられ、且つ２４及び２６において溶接さ
れた袋２２と共に、サブアセンブリーを形成する。上記
したように、排気し、且つ環状空間２０に不活性ガスを
充満した後、す最終段階の準備ができる。マンドレル３
４はクラッド部材１４に挿入され、そしてサブアセンブ
リーは、圧力をかけて接合が効果的に起こるような温度
に加熱される。

本発明の本質は、溶接管の製作の通例の実施の範囲内で
、管状製品の金属接合を達成するように、液体界面拡散
接合を適用するにある。ＬＩＤＢは約１６５０゜Ｆ（約
８９８．９℃）以上の温度と、成る接触圧と、非常に清
浄な状態とを必要とする。ニッケルベース合金は約２２
００゜Ｆ（約１２０４．４℃）以上の空気にさらされて
はならない、このため、サブアセンブリーは約１６５０
゜Ｆ（約８９８．９℃）ないし２１００゜Ｆ（約１１４
８．９℃）の範囲の接合金属合金１２が融解する温度に
迄加熱される。接合金属合金がニッケル燐会→であると
き、サブアセンブリーは約１９５０゜Ｆ（約１０６５．
６℃）迄加熱される。

上記のようにＬＩＤＢは熱と圧力を要する。クラッド部
材の外側円周面１４Ａを、強制的に接合金属合金１２及
びホスト１０の内側円周面１０Ａにｍ畠＾ｊ（１Ｍ）Ｉ
−＋＋ｌ＋＋−１ｂ、Ｌ１．＋１つＪＩ＋レ−一−ｒＦ
”−４＋ｘｔ加えられる。マンドレル３４はその熱膨張
特性について特に選択された材料よりなるもので、この
特性はホスト１０の熱膨張特性よりも高いものでなけれ
ばならない、このためにマンドレル３４は例えばステン
レススチール、或は、更に好ましくは、高い熱膨張レベ
ルを有するハイネス合金＃１８８、或は同様の材料より
形成される。サブアセンブリーはその中にマンドレル３
４を有した状態で所要の温度［１６５０”Ｆ　（約８９
８．９℃）ないし２１００゜Ｆ（約１１４８．９℃）］
迄加熱されると、マンドレル３４が膨張し、クラッド部
材１４をホスト部材の内面１０ＡにＬＩＤＢによって接
合される接触圧を供給する。

袋２２の使用は本発明の重要な段階の実施を天理容易に
する。すなわち、この袋は一環状空間２０から酸素及び
水分を除去すると共に、非大気制御された炉での加熱中
に、そのような汚染物質の再導入を妨げることを容易に
する。さらに、この袋はマンドレル３４により膨張せし
められている間接台面の間から移動する総てのガスを受
は入れるようにマンドレル３４により膨張する。クラッ
ド法により被覆加工する段階を完了した後に、管状ホス
ト部材の端を越えて延びる管状部材１４の部分及び袋２
２が切り離されて捨てられる。したがって、袋２２は、
一時使用されるにすぎない。袋２２は図で説明された形
状を有することを必要としない、これは断面外形でアー
チ形であってもよく、或は截頭円錐形であってもよい、
総て必要なことは既に記載された作業に適当な装置であ
る。

本発明は、今日世界で使用されている標準の溶接された
管状体の製造工程の利用を容易にするクラッド管状製品
の独特な製法を提供するものであ。

る０代表的な圧延機では使用されない本工程において必
要な独自の付加的段階としては内側めっき用に造られた
パイプの移動、一端におけるクラッド部材の挿入及び溶
接、他端における袋の取り付け、並びに環状空間からの
酸素及び水分の除去、マンドレル３４の組み合わせ、並
びに炉の応力軽減の必須の使用がある。サブアセンブリ
ーは、次いで標準の製造工程にもどされ、その後、溶接
された管状製品を製造する最終段階に利用される正規の
方法で処理される。

半製品は冷却した後、マンドレル３４は除去され、内側
がクラッド法により被覆加工された大きな径の管状製品
の製造に反復して用いられても良い。

整厚機（ｒｅｅｌｅｒ　）のような圧延装置を、膨張マ
ンドレルの代わりに用いることは骨折るが可能である。

！！択される正確な装置は鋼ミルの都合による。そのか
ね合いは経済上の問題のみであり、すべての選択は発明
の本質を必要とする。

本発明は、ある程度の特殊性を持って記載したけれども
、この開示の精神及び範囲からはずれることなく、多く
の変化を構造の詳細及び構成要素の配列に関して行うこ
とができることは明白である０本発明が、例証のために
ここに述べられた実施態様に限定されることはなく、添
附の一つもしくは複数の特許請求の範囲及びその各要素
が占める資格がある同等の全範囲によってのみ限定され
ｉｎｇ　５ｉｌｌ）の大きさの収容力を越えた特に大き
な管の場合について原の発明を発展させたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はサブアセンブリーがまさにミルにおいて加熱さ
れている工程の段階を示す内側クラッド管状製品の製造
方法において使用されるサブアセンブリーの部分断面図
である。第２図は、同様にサブアセンブリーがまさにミルにおい
て加熱されている工程の段階を示す大きな直径の内側ク
ラッド管状製品の製造方法において使用されるサブアセ
ンブリーの部分断面図である。１０・・・・中空管状ホスト部材１０Ａ・・・中空管状ホスト部材の内面１０Ｂ・・・中
空管状ホスト部材の第１の端１２・・・・低融点接合金
属合金１４・・・・管状クラッド部材１４Ａ・・・管状クラッド部材の外面１４Ｂ・　・　１等Ｒクラ・ソド部林の第１め端１６・
・・・フラックス１８・・・・溶接２０・・・・環状空間２２・・・・袋２２Ａ・・・袋の部分２２Ｄ・・・袋の全円周端２４・・・・溶接２６・・・・第２の溶接２８・・・・袋内の管状空間３０・・・・小径の開口部３２・・・・配管３４・・・・マンドレル

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１及び第２の端部を有する管状ホスト部材を使
用する内側クラッド管状製品の製造方法であって、（ａ）管状ホスト部材の内面を低融点接合金属合金でめ
っきし、（ｂ）めっきされた管状ホスト部材の中に管状クラッド
部材を挿入し、（ｃ）密封されたサブアセンブリーを形成するように、
前記クラッド部材の端部と前記管状ホストの端部を溶接し、（ｄ）総ての水分と酸素を実質的に除去し、且つ不活性
ガスが充満した環状空間を残すように、前記管状ホスト部材の内側と前記管状クラッド部材の外側間の環状空間を排気し、次いで該環状空間に不活性ガスを幾分か充填し、（ｅ）前記管状クラッド部材の中に、前記管状ホスト部
材の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有するぴったり合う円筒形マンドレルを挿入し、そして（ｆ）前記クラッド部材を前記管状ホスト部材に、金属
的に接合させるように前記サブアセンブリーを、約１６５０゜Ｆ（約８９８．９℃）ない
し約２１００゜Ｆ（約１１４８．９℃）に加熱すること
を特徴とする内側クラッド管状製品の製造方法。
（２）複数の段階が、管状製品を製造する標準のミル製
作法に関連して行われ、段階（ａ）ないし（ｆ）が該標
準の製造方法に加えられることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の内側クラッド管状製品の製造方法。
（３）段階（ｄ）が排気された環状空間にアルゴンを装
填することを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の内側クラッド管状製品の製造方法。
（４）段階（ａ）において、前記低融点接合金属合金が
約８８ないし９８重量パーセントのニッケルと約２ない
し１２重量パーセントの燐から構成されるニッケル−燐
合金であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の内側クラッド管状製品の製造方法。
（５）段階（ａ）が無電解めっき浴中に前記管状ホスト
部材を浸すことを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の内側クラッド管状製品の製造方法。
（６）段階（ｂ）の前に、前記クラッド部材の外側にフ
ラックスをコーティングする段階を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の内側クラッド管状製品
の製造方法。
（７）フラックスが本質的に氷晶石から構成されたもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
内側クラッド管状製品の製造方法。
（８）段階（ａ）において、前記低融点接合金属合金が
、約８８ないし９８重量パーセントのニッケルと、約２
ないし１２重量パーセントの燐と、約０．５ないし１重
量パーセントの硼素とから構成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の内側クラッド管状製
品の製造方法。
（９）段階（ａ）において、前記低融点接合金属合金が
、約９６ないし９８重量パーセントのニッケルと、約２
ないし４重量パーセントの硼素とから構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内側クラ
ッド管状製品の製造方法。
（１０）段階（ｃ）が、前記管状ホスト部材の一端部に
前記クラッド部材の一端部を周辺を取り巻くように溶接
し、且つ前記管状ホスト部材の第２の端部と管状クラッ
ド部材の間に、周辺を取り巻く、段階（ｄ）の作業を容
易にする手段を提供する袋を溶接することを含むことを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内側クラッド
管状製品の製造方法。
（１１）前記クラッド部材の前記管状ホスト部材への金
属の接合が完了されるまで、前記管状の袋がサブアセン
ブリーの一部を残していることを特徴とする特許請求の
範囲第１０項に記載の内側クラッド管状製品の製造方法
。
（１２）段階（ｄ）が、前記環状空間内に残る酸素と水
分のレベルが約−６０゜Ｆ（−５１．１℃）の露点によ
って表されるレベル以下になる迄前記環状空間を排気し
、次いで該環状空間に不活性ガスを充填することを繰り
返すことを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の内側クラッド管状製品の製造方法。
（１３）段階（ｆ）において、サブアセンブリーが約１
９５０゜Ｆ（約１０６５．６℃）まで加熱されることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内側クラッド
管状製品の製造方法。
（１４）段階（ａ）において、前記管状ホスト部材の内
面に、ニッケル燐、ニッケル硼素、ニッケルクロム燐、
クロム燐及びそれらの混合物を含む群から選択される低
融点接合金属合金をめっきすることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の内側クラッド管状製品の製造方
法。
（１５）第１及び第２の端部を有すると共に、低融点接
合金属合金のめっきが施こされている内側管状面を有す
る管状金属製ホストと、第１及び第２の端部を有し、入れ子式に前記管状ホスト
部材内に受けられていると共に、前記管状ホスト部材の
第１の端部に周辺を取り巻くように溶接されているその
第１の端部を有する管状金属製クラッド部材、その第２の端部に隣接する前記管状ホスト部材が溶接さ
れていると共に、前記クラッド部材の外面と前記管状ホ
スト部材の内面の間の環状領域を含む閉鎖空間を形成す
る第２の端部に隣接する前記クラッド部材が溶接されて
おり、前記閉鎖空間を排気し、且つその中に不活性ガス
を充満させる手段を与える小径の開口部を有している金
属製管状袋と、管状クラッド部材内にぴったり合って受け入れられ、前
記管状ホスト部材の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数
を有する材料よりなる円筒形のマンドレルを備えること
を特徴とする内側クラッド管状製品の製造に使用するた
めのサブアセンブリー。
（１６）前記低融点接合金属合金が、ニッケル燐、ニッ
ケル硼素、ニッケルクロム燐、クロム燐及びそれらの混
合物を含む群から選択されたものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１５項に記載のサブアセンブリー。
（１７）前記低融点接合金属合金が、約８８ないし９８
重量パーセントのニッケルと、約２ないし１２重量パー
セントの燐から構成されているニッケル燐合金であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載のサブア
センブリー。
（１８）前記低融点接合金属合金が、約８８ないし９８
重量パーセントのニッケルと、約２ないし１２重量パー
セントの燐と、約０．５ないし１重量パーセントの硼素
を含有する化合物であることを特徴とする特許請求の範
囲第１５項に記載のサブアセンブリー。
（１９）前記低融点接合金属合金が、約９６ないし９８
重量パーセントのニッケルと、約２ないし４重量パーセ
ントの硼素とを含有する化合物であることを特徴とする
特許請求の範囲第１５項に記載のサブアセンブリー。
（２０）前記管状クラッド部材の外側表面がフラックス
材料で被覆されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１５項に記載のサブアセンブリー。
（２１）前記フラックス材料が本質的に氷晶石から構成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第２０項に
記載のサブアセンブリー。
（２２）円筒形状の内側接合面を有する管状ホスト部材
と円筒状の外側接合面を有する管状クラッド部材を使用
する内側クラッド管状製品の製造方法であって、（ａ）接合面の一つを低融点接合金属合金でめっきし、（ｂ）それらの接合面が並置されるように管状部材の一
方を他方の中に組合わせ、（ｃ）接合面間の環状空間から酸素及び水分を追い出し
、（ｄ）前記管状クラッド部材の中に前記管状ホスト部材
よりも大きな膨張係数を有するぴったり合うマンドレルを挿入し、そして、（ｅ）前記組合わされた管状ホスト部材及び管状クラッ
ド部材を前記接合金属合金の融解温度迄加熱することを特徴とする内側クラッド管状製品の製造方法。
（２３）段階（ｃ）において、酸素及び水分の追い出し
を行うために、環状空間と共に水分と酸素が、約−６０
゜Ｆ（−５１．１℃）の露点以下のレベルにあることを
特徴とする特許請求の範囲第２２項に記載の内側クラッ
ド管状製品の製造方法。
（２４）段階（ａ）が前記接合面の一つに約１６５０゜
Ｆ（約８９８．９℃）ないし２１００゜Ｆ（１１４８．
９℃）の間の融解温度を有する金属合金をめっきするこ
とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第２２項に記
載内側クラッド管状製品の製造方法。