JPS6335333B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分類、分野＞ 開示技術は積層自緊複重管の管端露呈積層部か
ら積層面に沿つて溶接を行い添接両金属を冶金的
に結合する技術分類に属する。

＜要旨の解説＞ 而して、この発明は腐蝕性流体等を輸送する管
であつて冶金的に相互に結合されていない同種、
又は、異種の金属材料から成る積層自緊複重管の
管端部を外気から遮断し積層面の外部環境による
腐蝕を防止する管端部処理方法に関する発明であ
り、特に、該管端部を所定に切断して未腐蝕断面
を露呈し、該断面の積層部に電子ビーム溶接等の
手段を用いて積層面に沿つて冶金的結合溶接を行
い、管端を局所的に緊結々合する様にした積層自
緊複重管の管端部処理方法に係る発明である。

＜従来技術＞ 周知の如く、原油、天然ガス等の腐蝕性流体を
長短距離を問わず輸送するニーズが増大してお
り、該種腐蝕性流体輸送において経時的に機能を
変えることなく配設する輸送管として、例えば、
内管に耐腐蝕性ステンレス管、外管に耐圧性炭素
鋼管を用いた二重管等が採用されるようになつて
きている。

ところで、管体の圧縮応力は応力腐蝕割れに対
して極めて有効であることが分つており、このよ
うな点から内管に圧縮残留応力を与え、外管に引
張残留応力を付与して液圧拡管、熱拡管等により
圧接々合する二重管、三重管等が開発採用される
ようになつてきている。

複重管で対向管体積層面に冶金的結合がなされ
ていない所謂積層自緊複重管に於ては内管に圧縮
応力、外管に引張応力を初期応力として付与し、
上記冶金的結合が成されていないにもかゝわら
ず、両内外管が相互に変形を拘束し合うように
し、該圧縮応力を設定値にすることにより、輸送
流体圧を加えた場合でも内管に印加される応力を
応力腐蝕割れ限界応力以下に抑えることが出来る
ようにされている。

したがつて、管体自体は基本的には極めて有効
的な機能を有していることになる。

さりながら、該種積層自緊複重管であつても実
使用態様において所定長のユニツト管体として直
接機器間に配管使用したり、或は、該ユニツト管
体の溶接々合、継手を介しての連結延長態様とし
て用いられるため、該ユニツト管体は使用に先立
つて所定長にするべく、管端を機械切断加工、或
は、ガス切断加工することになり、そのため該管
端は露出状態にあるのが普通である。

例えば、第１図に示す様にステンレス鋼管の内
管１、炭素鋼管の外管２をそれぞれ耐腐蝕、耐圧
用として適宜手段により積層自緊二重管３とした
場合、そのユニツト管の端面４を軸方向直角に切
断した態様や、又、第２図に示す態様に同じ積層
自緊二重管３の管端を斜切開先４′に形成した態
様があり、これらの管端４，４′は適宜他の機器
部品、或は、継手に接合されたり、他のユニツト
管の管端と溶接されたりするが、いづれにして
も、所定時間経過後のそれらの次段処理まで、格
納、或は、搬送プロセスを経る。

したがつて、上記管端４，４′に露呈される切
断面に於ては当然のことながら内外管１，２の積
層境界面５の露呈部から錆が発生する。

これに対処するに第３図に示す様に該切断管端
４，４′に対しプラスチツク製等のキヤツプ６を
嵌着して大気との接蝕を遮断するようにする手段
も用いられているが、該種手段はあくまで次段処
理までの経時的な保護手段に過ぎず、溶接現場等
に於て野積されてキヤツプ６が外れたような場合
には大気に曝され、又、キヤツプ６の装着、離脱
の前後における腐蝕を防止することが完全には不
可能であり、そこで、錆が発生しても、その腐蝕
の度合が浅い場合、グラインダーで新管端を切削
加工すれば良い態様等においては多少の効果が期
待される程度である。

そのため、冶金的接合を有さない該種積層自緊
二重管３に於ては第４図に示す様に積層境界面５
の切断管端４，４′に発生した錆７は管軸に沿つ
て次第に内方に浸蝕していき、その限り、新しい
管端４″を相当深く切断しなければならず管長が
短かくなる欠点があつた。

又、そのため、資材歩留りが悪くなりコスト高
につながる不利点もあつた。

そして、該錆７が発生しているユニツト管３、
或は、錆が発生していないユニツト管３相互を第
５図に示す様に突合せ溶接した場合、或は、他の
管と溶接した場合、積層境界面５が１種の切欠き
の働きをなし、溶着金属８中に亀裂９を形成した
りする製品不良の不具合があつた。

更に、溶接中に溶接熱によつて第６図に示す様
に積層境界面５が膨脹し、該境界中に潜在してい
た空気が吹き出し、溶着金属８中に気泡１０が形
成され、同じく品質不良を来たしかねない難点が
あつた。

而して、積層自緊二重管３に於ては第７図に示
す様に管端４，４′を除いては周方向、軸方向共
に内管１には圧縮応力Ｐ、外管には引張応力Ｔが
初期応力として残存しており、したがつて、内外
管１，２の熱膨脹係数が同一の場合を除いて、即
ち、全く同一でない限り、二重管３に加熱、又
は、冷却作用が付加されると、該熱膨脹係数の差
によつて熱膨脹量、熱収縮量に差が生じ、その結
果、その相対ずれにより第８図に示す様にずれｄ
が生ずることになる。

そして、該二重管３の加熱状態が冷却され、冷
却状態が温暖状態に復元されると、相互に変形を
拘束し合つていた初期の応力は削減緩和され、該
第８図の様に内管１の圧縮応力ＰはP′に、引張応
力ＴはT′に減少し、積層自緊二重管３として本
来の用途に供されるときに所定の設計能力を充分
に発揮することが出来ない不具合がある。

＜発明の目的＞ この発明の目的は上述従来から用いられて来た
積層自緊複重管の積層境界面の腐蝕の問題点を解
決すべき技術的課題とし、積層自緊複重管の露呈
管端部に於ける積層境界面に電子ビーム溶接法等
の溶融溶接法により局所的に管端部に深く冶金的
接合を施すことにより内部積層面を腐蝕から保護
すると共に溶着金属の割れ、気泡発生、加熱冷却
を受けた時にもずれが生じないようにして各種産
業における配管利用分野に益する優れた積層自緊
複重管の管端部処理方法を提供せんとするもので
ある。

＜発明の構成＞ 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの発明の構成は、前述問題点を解決するため
に積層自緊複重管の管端部を所定に切断等を行つ
て断面を露呈させた状態にし、そこで電子ビーム
溶接等により積層境界面に全周的に所定深さ溶接
を行つて対向金属に対して冶金的結合を与えて一
体化し腐蝕浸入圧縮残留応力退減を避けるように
した技術的手段を講じたものである。

＜実施例＞ 次にこの発明の実施例を第９図以下の図面に従
つて説明すれば以下の通りである。尚、第１〜８
図と同一態様部分については同一符号を用いて説
明するものとする。

第９，１０図に示す実施例において、内管１は
ステンレス製薄肉管であり、炭素鋼製厚肉外管２
が内管１に外装添設され、周公知の適宜手段によ
り積層自緊二重管３とされ、そのユニツト管の管
端は斜切突合せ開先４′に機械切断等の適宜手段
により形成されており、その露呈面に於て内外管
１，２の積層境界面５に対しそれに沿い電子ビー
ム溶接等により所定深さに溶接一体化し、溶着金
属１１で冶金的に結合する。

そして、他の管、機器に接続結合、溶接させる
場合は該溶着金属１１の溶け込み深さは出来るだ
け深い方が良い。

上述の如くに形成されたユニツト管３は形成後
においても、該切断露呈面４′の積層境界面５が
溶着金属１１により冶金的に結合されていると共
に密栓状態にされているため大気に曝しても該境
界面５の内方に錆が入り込むおそれがない。

勿論、ユニツト管３，３相互の突合せ溶接にお
いても割れ、気泡発生はない。

＜実験例＞ 次に、上述実施例に則す実験例を第１１，１２
図に基づいて説明すると、炭素鋼管の外管２の外
径を168.3mm、肉厚7.11mmとし、ステンレス製内
管１の肉厚を2.5mmにして積層自緊二重管３とし、
その管端を突合せ用斜設開先４をプラズマ切断
機により荒切りしておく。

その後、該荒切り開先面４″の露呈面から積層
面５に沿つてガスタングステンアーク溶接法によ
り溶け込み深さ２mmの溶接肉盛し、溶着金属１１
を形成する。

そして、最後に突合せ溶接時に荒切り開先面４
に対し適宜機械研削加工を介して第１２図に示
す様に肉盛溶着金属１１ごと切削して完全開先面
４′′′′として完了する。

当該実験例においても境界面５に於ける腐蝕侵
入が阻止されると共に二つのユニツト管を溶融溶
接した時に溶着金属に割れ、気泡が生じなかつ
た。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、境界面に対
する溶融溶接手段はレーザービーム溶接法等も適
用出来る等の種々の態様が採用可能であり、切断
面も斜切開先に限らず、又、対象積層自緊管は二
重管に限らず、三重管以上の複重管にも適用可能
である。

そして、材質も炭素鋼、ステンレスに限ること
なく、相互に溶接、或は、溶融結合可能な異種金
属が用いられる。

＜発明の効果＞ 上述の如くこの発明によれば、積層自緊複重管
の管端を外気から遮断する処理方法において、ユ
ニツト管の切断管端の露呈積層境界面に対し軸方
向境界面に沿つて溶融溶接手段を付与することに
より所定深さに局所的に冶金的結合を形成するよ
うにしたことにより、基本的に層自緊複重管のユ
ニツト管製造後直ちに上記管端に於ける外気遮断
処置を介して確実に露呈管端切断面の積層境界面
の錆発生が防げると共に管内への腐蝕侵入を防止
することが出来る優れた効果がある。

而して、ユニツト管製造後の大気遮断処置によ
り、格納、野積、搬送プロセスが経時的に長短が
あつても、上述の如く積層境界面に腐蝕が侵入し
ないため、突合せ溶接、他の管端、機器への連結
接合時に溶着金属に割れが生じる剥離現象も生ぜ
ず、又、溶接時の加熱によつて積層境界面に潜在
していた空気が溶着金属中に気泡として発生せ
ず、それらによる製品欠陥が現われることが無い
効果もある。

更に、製造から溶接に至るまで加熱、冷却等の
温度変化が付与された場合においても管端が冶金
的結合で支えられているため、積層管間にずれが
生ぜず、したがつて、初期の圧縮応力、引張応力
が削減されることなく、設計通りの応力腐蝕割れ
に対処出来る応力を維持することが出来る優れた
効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は積層自緊二重管の管端態様説明
図、第３図は従来技術に基づく管端保護態様説明
部分断面斜視図、第４図は積層境界面錆進行腐蝕
説明断面図、第５図は溶着金属の割れ欠陥説明断
面図、第６図は溶着金属の気泡発生説明断面図、
第７図は積層自緊二重管の初期応力説明模式図、
第８図は一般の熱変化による積層自緊二重管のず
れ形成説明模式図、第９図以下はこの発明の実施
例の説明図であり、第９図は１実施例の部分切截
斜視図、第１０図は第９図部分拡大断面図、第１
１図は実験例の肉盛溶接説明断面図、第１２図は
第１１図の完成説明断面図である。 ３……積層自緊複重管、４，４′，４″，４，
４′′′′……管端、５……積層境界面、１１……冶
金的結合。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 積層自緊複重管の管端部を溶接することによ
   り冶金的に結合して外気遮断処理する方法におい
   て、該積層自緊複重管の管端部を所定に切断して
   その断面を露呈した後直ちに該断面の積層境界部
   に溶融溶接手段を与えて軸方向積層境界面に沿つ
   て所定深さ全周的に対向両金属を溶接し局所的に
   冶金的に接合するようにしたことを特徴とする積
   層自緊複重管の管端部処理方法。