JPS63192578A

JPS63192578A - Ｏ．ｄ．クラッド管状製品の製造方法

Info

Publication number: JPS63192578A
Application number: JP26520687A
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: 1988-08-09

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の製造方法に関する。

工業において、管状製品が必要とされ、それらの管状製
品において、表面が腐蝕性の流体やガスに対して抵抗性
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管状
製品に対して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、地熱さく井検層井
戸（ｇｅｏｔｈｅｒｍａ　１ｗｅｌｌｓ）の掘削用及び
輸送（ｄｏｕ＋ｎ　ｈｏｌｅ　ａｎｄ　ｌ　１ｎｅａｐ
ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）用の必要である。

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ことが必
要である。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、（、）金属
の接合は一般に接合される（　ｊｏｉｎｅｃｌ＞金属と
同様に非常に高い強度を有し、また（ｂ）金属の接合は
、腐蝕のメカニズムの影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されたが、ライ
ナーはホスト部材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、ライナーの外面とホスト部材の内
面間で、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。

本発明は継目なし管状材料を作るための通常の工程の一
部として行うことができるクラッド管状製品の製造方法
を提供する６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
。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、内外クラッド管状製品
を製造するのに特に有効であるといえる。代表的な継目
なしミルと関連しての本発明の実施においては、例えば
、管状のホスト部材が先ず形成される。これは種々の方
法で達成することができるが、しかし継目なし管状製品
を作る代表的な方法は円筒状ホスト部材を鋳型し、穿孔
機によって穿孔して、最終製品よりも大きな直径と、最
終製品よりも短い長さを有する中空の円筒状シェルもし
くは管状ホスト部材を形成することによる。本発明を実
施するとき、この穿孔された円筒状部材（本明細書にお
いて管状ホスト部材（ｔｕｂｕｌａｒ　ｈｏｓｔｓ）と
称される。）は、次に内側クラッド管状製品を形成する
ために処理されるサブアセンブリを形成するために使用
される。内側クラッド製品用サブアセンブリを形成する
第１の段階は管状ホスト部材の内側円筒面に、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
量パーセントの燐よりなる組成のニッケル燐等の低融点
接合金属合金がめっきされる。これは管状ホスト部材を
無電解めっき浴内に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入れ予成に挿入され
る。

クラッド部材の第１の端部は、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、サブアセンブリが形成
される。次いで、サブアセンブリに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
の代わりに窒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°Ｃ）である条件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の端部の間で円周袋部材（ｃｉｒｃｕｍｆ
ｅｒｅｎｔｉｃａｌ　ｂａｇ　ｍｅｍｂｅｒ）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、次の段階で使用される材料及び温度
如何によって、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ポスト
部材内に挿入される以前に前記クラッド部材の外側表面
にフラックス−１２〜をコーティングすることによって行うことができる。

環状空間内に不活性ガスが充填されたサブアセンブリは
次いで約１６５０°Ｆ（約８９８．９℃）ないし約２１
００°Ｆ（約１１４８．９℃）の接合金属合金を融解さ
せるのに充分な温度に迄加熱される。このような温度に
加熱されている間サブアセンブリはマンドレルミルのよ
うなミルで熱間圧延され、クラッド部材が管状ホスト部
材に金属的に接合せしめられる。

ガス袋（ｇａｓ　ｂａｇ　）は、ポンプ式に押し出すこ
と（ｐｕｍｐ　ｄｏｕ＋ｎ）を助けるのみならず、熱間
圧延中に排除される気体と過剰の接合金属（ｂｏｎｄｉ
ｎｇｍｅｔａｌ）の溜めを提供する。接合面（ｆａｙｉ
ｎｇ　５ｕｒ−ｆａｃｅｓ）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）を達成することを必要とされる。ＬＩ
ＤＢ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
び反応速度は接合金属の正確な組成に直接関連している
。圧延の温度及び圧力はいずれの材料の損傷を生せしめ
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、前記ホスト部材とクラッド材料間のすき間を
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圧力に適するように選
択される。

金属接合が完成されたのち、尚も加熱されている製品は
、予め選択されたＩＤ及びＯＤを得るために継目なし管
状製品を製造する場合において代表的な引張り縮小変形
の段階を通過せしめられる。

冷却後内側クラッド管状製品は、大体、今日の最新のミ
ル工程において標準の継目なし管状製品が取扱われるよ
うに、次いで一定長さに切断され、次いでひずみ取りが
行われる通例の熱処理も行われる。

本発明は、さらに、内側をクラッドすることについて上
記した概念の多くを利用した管状部材の外側をクラッド
する方法を教えるものである。この方法において、サブ
アセンブリを形成する第１の段階は、管状ホスト部材の
外側円筒表面に、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よりなる組
成のニッケル燐のような低融点接合金属合金をめっきす
ることである。これは管状ホスト部材を無電解めっき浴
内に浸ずこによって最良に達成される。

管状クラッド部材は、例えばニッケルベース合金より作
られ得るもので、次に管状ホスト部材の上に入れ子穴に
集成される。クラッド部材の第１の端は、はぼ全周にわ
たって管状ホスト部材の第１の端に溶接され、サブアセ
ンブリか形成される。

次いでサブアセンブリにクラッド部材の内側と管状ホス
ト部材の外側間に形成された環状空間から水蒸気及び酸
素が排出される。これは、環状空間を真空にし、次いで
該空間にアルゴンのような不活性ガスを充満することに
よって達成される。窒素をアルゴンの代わりに用いるこ
とができる。この順序は、環状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の端と管状クラッド部材の第２の端の間に円周袋
部材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。

若干の場合、次の段階で使用される材料、温度及び圧力
如何によっては、管状ホスト部材の内側表面とクラッド
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。これは管状ホスト部材がクラッド部材内に挿入さ
れる前に管状ホスト部材の内側表面にフラックスをコー
ティングすることによって行うことができる。

環状空間内に不活性ガスを有するサブアセンブリは次い
で約１６５０°Ｆ（約８９８．９℃）ないし約２１００
°Ｆ（約１１４８．９℃）の、接合金属合金を融解させ
るのに充分な温度に迄加熱される。このような温度に加
熱されている間サブアセンブリはマー１６＝ンドレルミルのようなミルで熱間圧延され、クラッド部
材が管状ホスト部材に金属的に接合せしめられる。

ガス袋は、ポンプ式に押し出すこと（ｐｕｍｐ　ｄｏす
ｎ）を助けるのみならず、熱間圧延中に排除される気体
と過剰の接合金属（ｂｏｎｄｉＢ　ｍｅｔａｌ　）の溜
めを提供する。接合面の密封状態は、この圧延段階中の
みならず炉内での加熱中汚染を防止することを必要とす
る。

接合金属は液体界面拡散接合（ＬＩＤＢ）を達成するこ
とを必要とされる。ＬＩＤＢは熱間圧延の温度、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率はは、結合金属の正確
な組成に直接関連している。

圧延の温度及び圧力はいずれの材料の損傷を生せしめる
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、前記ホスト部材とクラッド材料間のすき間を除
くように経験的に決定される。

接合金属の正確な組成は、これらの生じる温度、圧力及
び圧延率に適するように選択される。若干の用途におけ
る好ましい熱サイクル（ｔｈｅｒｍａｌｃｙｃｌｅ）は
接合後にすぐに高温ドエル（ｈｉｇｈ　ｔｅｍ−ｐｅｒ
ａｔｕｒｅ　ｄｕ＋ｅｌｌ）を含む。この温度は正に活
性剤（接合金属）の固相線温度（ｓｏｌｉｄｕｓ　ｔｅ
ｍｐｅｒａｔｕｒｅ）以下である。

図面の説明第１図は、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の部分的断面図である。

第２図はミルでまさに加熱され、熱間圧延される工程の
段階を示す外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の部分的断面図である。

発明の好ましい実施例の説明本発明は、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よって製造される。この
ビレットは、次いで中空シェル（ｈｏｌｌｏｕ＋　５ｈ
ｅｌｌ）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　ｐｉｐｅ）
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　ｒｅｄ
ｕｃｉＢ）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部材製品を
第２の穿孔が行われたのちに用いる。

内側をクラッドする方法につき、先ず説明する。

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
ントの燐とから構成され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　
ｕ＋ｅｔｔｉＢ　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０．０００５インチ（０，００１２７ｃｍ）ない
し０．００２インチ（０，００５０８ａｍ　）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、次にめっきされたポスト部材
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部材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１４Ａ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（ｆａｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ）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を有するホスト部材の円筒
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、ホスト部材部材の第１の端１０Ｂに隣接して、ホス
ト部材部材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、ホスト部材部材の内面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（ｇ
ａｓ　ｒｅｓｅｓｅｒｖｏｉｒ）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、圧延中二つの円
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に少なくとも等しい内径の金属
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、それをホスト部材の第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、先ずホスト部材部材の内面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。

ホスト部材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（ｓｕｂｓｔａｎｔｉ
ａｌｌｙ　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を加熱し圧延する段階の間
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。

ホスト部材部材は、１８のところで溶接されたホスト部
材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８
９８．９℃）以上の温度と若干の接触圧及び非常に清浄
な状態を要する。ニッケルベース合金は２２００°Ｆ　
（１２０４，４℃）以上の空気にさらされるべきではな
い。このために、約１６５０°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が加熱さ
れる。接合金属合金がニッケル燐である場合は、サブア
センブリを約１９５０°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（５ｔ
ｒｅｔｃｈ　ｒｅｄｕｃｅｄ）される。その後、クラッ
ド管は、長さに切断され、ひずみ取りが行われ（５ｔｒ
ａ　ｉｇｈｔｅｎｅｄ）、検査され、熱処理などがなさ
れる。

袋２２の使用は、本発明の重要な段階の実施を六層容易
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（ｎｏ
ｎ−ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｆｕ
ｒｎａｃｅ）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。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。

さて、外側をクラッドする方法につき説明する。

この工程は、内側を例えばクラッドする方法で管状ホス
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。

さて、外側クラッドする方法につき説明する。

この工程は、例えば、内側をクラッドする方法で管状ポ
スト部材を形成する中空のシェルを作るためにすでに穿
孔された円いビレットで開始する。

第２図を参照すれば、中空管状ホスト部材は、参照番号
３０で示され、代表的に管状製品の最終の意図された用
途にしたがって、規定の組成物を有するスチールにより
形成されている。管状ホスト部材は、管状製品の最終の
直径よりも大きい直径を有し、且つ最終管状製品の最終
の長さよりも短い長さを有するものである。さらに、壁
厚は最終製品において見い出される壁厚よりも厚い。

管状ホスト部材３０は、標準のマンドレルミル工程から
移動され、外側表面３０に、低融点接合金属合金属３２
がめつき被着される。これは管状ホスト部材３０を洗浄
浴内に浸し、次いで無電解めっき浴を用いて最良に行う
ことができる。

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、クロム燐或はそ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８０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である。若干の例におい
て、付加的浸潤助剤が有効であり、このような場合には
、約０．５　ナイＬ、　１重量パーセントの硼素がめつ
き合金に使用される。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約２ないし４重量パー
セント□の硼素から構成されるニッケル硼素である。め
っきの厚さは、臨界的ではないが、約０．０００５イン
チ（０，００１２７ｃｍ　）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３４は次いでめっきされたホスト部材
部材３０の上に入れ予成に組み合わせられる。管のクラ
ッド部材３４は、クラッド部材が管状ホスト部材の上に
位置して自由に滑るように管状ホスト部材の外径３０Ａ
よりもわずかに大きな内径３４Ａを有する。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３０
Ａに最も容易に塗布される。他のフラックス材料を使用
することができるが、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３２を有する外側表面
３０Ａが一方の接合面であり、管状クラッド部材の内側
表面３４Ａが他方の接合面である。フラックス３６は接
合面の上に塗布されても良く、或は塗布されなくても良
い。

管状ホスト部材３０の挿入後、第１の端３０Ａは、クラ
ッド部材の第１の端３４Ａに隣接してクラッド部材３４
に溶接される。溶接３８は、気密な密封を形成するよう
にクラッド部材の端３４Ａ及びホスト部材部材の端３０
Ａの全円周にわたっている。この溶接３８は、クラッド
部材３４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３４は、多分、ホスト部材部材の一端
３０Ａを幾分越えて延びるであろう。この溶接段階の要
点は、ホスト部材部材の外面３０Ａとクラッド部材の内
面３４Ａ間の環状空間４０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、この後で説明するよ
うに、ガス溜を形成し、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、圧延中二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４０かち取り除
くことである。これは、まず環状空間４０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、円筒状袋４２を使用するもの
である。要素４２は、「袋」または溜めと呼ばれるが、
これは、管状ホスト部材の内径３０Ｃに等しい内径の金
属材料であるのが好ましい。袋４２は、外側表面４２Ａ
を有している。適所に袋４２がある場合には、溶接４４
は、袋の全円周端４２Ｄを、それをホスト部材の第２の
端３０Ｂに密封するように施される。

次いで第２の溶接４６は、クラッド部材の内面３４Ａに
袋を付着させるように円周に施される。

かくして、袋４２が適所に溶接され、閉鎖された連絡が
、袋内の環状空間４８と管状ホスト部材と管状クラッド
部材間の環状空間４０の間に設けられる。

小径の開口部５０は、ピンチ管となるもので、袋４２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４０及び４８
は、先ずホスト部材部材の外面３０Ａとクラッド部材の
内面３４Ａ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４０
に入り該環状空間に充満するように、開口部５０を通し
て注入される。

ホスト部材管の外面とクラッド部材の内面間の環状空間
４０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（ｓｕｂｓｔａｎｔｉ
ａｌｌｙ　ｆｒｅｅ）　Ｊは、該空間が、水分及び酸素
の露点が、−６０°Ｆ　（−５１，１°Ｃ）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を加熱し圧延する段階
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。

ホスト部材部材は、その外側の、３８のところで溶接さ
れた管状クラッド部材３４と共に、また適当な位置に位
置せしめられ、且つ４４及び４６において溶接された袋
４２と共に、サブアセンブリを形成する。上記したよう
に、排気し、且つ環状空間４０に不活性ガスを充満した
後、サブアセンブリは、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８
９８．９℃）以上の温度とある接触圧及び非常に清浄な
状態を要する。ニッケルベース合金は２２００″Ｆ　（
１２０４，４℃）以上の空気にさらされるべきではない
。このために、約１６５０°Ｆ（約８９８．９℃）ない
し２１００°Ｆ（約１１４８．９℃）の範囲の接合金属
合金３２が融解する温度にサブアセンブリが加熱される
。接合金属合金がニッケル燐である場合は、サブアセン
ブリを約１９５０’　Ｆ（約１０６５．６℃）まで加熱
される。

クラッド法により被覆加工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
センフリが所要の温度に加熱されたのち圧力がクラッド
部材３４とホスト部材部材３０の間に加えられる。それ
はクラッド部材３４をホスト部材部材の外面３０Ａ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部材
は、外側がクラッド法により被覆加工される。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（５ｔｒｅｔｃｈ　ｒｅｄ
ｕｃｅｄ）される。その後、クラッド管は、長さに切断
され、ひずみ取りが行われ、検査され、熱処理などがな
される。

内側をクラッド法により被覆加工する方法と同様に、袋
４２の使用は、本発明の重要な段階の実施を六層容易に
する。すなわち、この袋は、環状空間４０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
−ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｆｕｒ
ｎａｃｅ）での加熱中及び熱間圧延中に、そのような汚
染物置の再導入を妨げることを容易にする。

さらに、この袋は、このような方法における圧延中に、
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３４
及び袋４２は、切り離されて捨てられる。したがって、
袋４２は、一時使用されるにすぎない。袋４２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ッド管状製品の
独特な製法を提供するものである。

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外側めつき用の穿孔されたビレ
ットの移動、一端におけるクラッド部材の集成及び溶接
、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鋼ミルの都合による。

非常に大きな直径については、ホスト部材よりもずっと
大きな熱膨張係数を有する金属、ステンレススチールの
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。

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。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
るべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、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の部分的断面図である。第２図はミルでまさに加熱され、熱間圧延される工程の
段階を示す外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の部分的断面図である。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・・・管状クラッド部材の第１の端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・・・管状ホスト部材３０Ａ・・・管状クラッド部材の外側円筒面３２・・・
低融点接合金属合金３４・・・管状クラッド部材３４Ａ・・・管状クラッド部材の内面３６・・・フラックス３８・・・溶接４０・・・環状空間４２・・−円筒状袋４２Ａ・・・袋の外側表面４２Ｄ・・・袋の全円周端４４・・・溶接４６・・・第２の溶接４８・・・環状空間５０・・・小径の開口部

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
用する外側クラッド管状製品の製造方法において、（ａ）管状ホスト部材の外側表面を低融点接合金属合金
でめっきし、（ｂ）前記めっきされた管状ホスト部材の上に管状クラ
ッド部材を組み合わせ、（ｃ）クラッド部材の端部と管状ホスト部材の端部を溶
接して、その中に環状空間を有する密封されたサブアセ
ンブリを形成し、（ｄ）実質的にすべての水分と酸素を除去し、且つ不活
性ガスの充満した環状空間を残すように、環状空間を排
気し、次いで不活性ガスを幾分か交換し、（ｅ）サブアセンブリを約１６５０°Ｆ（約８９８．９
℃）ないし約２１００°Ｆ（約１１４８．９℃）迄加熱
し、そして（ｆ）クラッド部材を管状ホスト部材に金属的に接合す
るように、加熱したサブアセンブリをミルで成形するこ
とを特徴とする外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マンド
レルミル法に関連して行われ、段階（ａ）ないし（ｄ）
が標準のマンドレルミル法に加えられることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の外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充
填することを含むものであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の外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２ないし
１２重量パーセントの燐とから構成されるニッケル燐で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の外
側クラッド管状製品の製造方法。
（５）段階（ａ）が、無電解めっき浴内に管状ホスト部
材を浸すことを含むものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の外側クラッド管状製品の製造方
法。
（６）段階（ｂ）の前に、ホスト部材の外面にフラック
スをコーティングすることを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の外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ている
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の外側ク
ラッド管状製品の製造方法。
（８）段階（ａ）において、低融点接合金属合金が約８
８ないし９８重量パーセントのニッケル、約２ないし１
２重量パーセントの燐及び約０．５ないし１重量パーセ
ントの硼素から構成されることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の外側クラッド管状製品の製造方法。
（９）段階（ｃ）が、クラッド部材の一端部を管状ホス
ト部材の一端部に周辺を取り巻くように溶接し、且つ管
状ホスト部材の第２の端部と管状クラッド部材間に周辺
を取り巻く袋を溶接し、前記袋が段階（ｄ）の作業を容
易にする手段を提供することを含むものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の外側クラッド管
状製品の製造方法。
（１０）クラッド部材の管状ホスト部材への金属接合が
完了されるまで、該管状の袋が、サブアセンブリの一部
に残っていることを特徴とする特許請求の範囲第９項に
記載の外側クラッド管状製品の製造方法。
（１１）段階（ｆ）の後において、それに金属的に接合
されるクラッド部材を有する管状ホスト部材が、予め選
択されたＯＤ並びにＩＤの寸法に引張り縮小変形される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の外側ク
ラッド管状製品の製造方法。
（１２）段階（ｄ）が、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、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
と含むものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の外側クラッド管状製品の製造方法。
（１３）段階（ｅ）において、サブアセンブリが約１９
５０°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項に記載の外側クラッド管
状製品の製造方法。
（１４）段階（ａ）において、管状ホスト部材の外側表
面を、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
融点接合金属合金でめっきすることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の外側クラッド管状製品の製造方
法。
（１５）第１及び第２の端部を有する管状金属製ホスト
部材と、第１及び第２の端部を有し、前記管状ホスト部材の上に
入れ子式に組み合わされ、且つ前記管状ホスト部材の第
１の端部に対して周囲を取り巻くように溶接された第１
の端部を有する管状金属製クラッド部材と、前記管状ホスト部材にその第２の端部に隣接して溶接さ
れると共に、前記環状クラッド部材の内側と前記管状ホ
スト部材の外側間の環状領域を含む閉鎖空間を形成して
いる前記第２の端部に隣接する前記管状クラッド部材に
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を備えていることを特徴とする外
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。
（１６）前記管状金属製ホスト部材の外側が低融点接合
金属合金でめっき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。
（１７）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るものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１６項に記載のサブアセンブリ。
（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
ントの燐から構成されるニッケル燐であることを特徴と
する特許請求の範囲第１７項に記載のサブアセンブリ。
（１９）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、約２ないし１２重量パーセン
トの燐及び約０．５ないし１重量パーセントの硼素を含
む化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第１８
項に記載のサブアセンブリ。
（２０）前記管状ホスト部材部材の外側表面にフラック
ス材料がコーティングされていることを特徴とする特許
請求の範囲第１２項に記載のサブアセンブリ。
（２１）前記フラックス材料が本質的に氷晶石より構成
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。
（２２）円筒状接合面を有する管状ホスト部材と円筒状
接合面を有する管状クラッド部材とを使用する外側クラ
ッド管状製品の製造方法であって、（ａ）前記接合面の
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を一
方を他方の中に入れて組み合わせ、（ｃ）接合面間の環状空間から酸素及び水分を追い出し
、（ｄ）前記組み合わされた部材を接合金属合金の融解温
度迄加熱し、そして（ｅ）前記組み合わされた管状部材間に圧力を加え、接
合面を接合することを特徴とする外側クラッド管状製品
の製造方法。
（２３）段階（ｃ）において、前記追い出しを行うため
に、環状空間と共に水分及び酸素が約−６０°Ｆ（−５
１．１℃）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項に記載の外側クラッド管状製品
の製造方法。
（２４）段階（ｅ）が圧延機で行われることを特徴とす
る特許請求の範囲第２２項に記載の外側クラッド管状製
品の製造方法。
（２５）段階（ｅ）がマンドレルミルで行われることを
特徴とする特許請求の範囲第２４項に記載の外側クラッ
ド管状製品の製造方法。
（２６）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
とを含むものであることを特徴とする特許請求の範囲第
２２項に記載の外側クラッド管状製品の製造方法。