JPS637853B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主としてプレス方式による継目無鋼管
等の積層金属管の製造方法、特に傾斜圧延機によ
り穿孔加工、延伸圧延した場合に、内面にかぶれ
疵を生じ易いCd添加オーステナイト系ステンレ
ス鋼、Ti添加オーステナイト系ステンレス鋼、
或いは二相ステンレス鋼等に適用可能な積層金属
管の製造方法に関するものである。

積層金属管は２種以上の金属で内層、外層、更
には中間層を形成した２層以上の積層構造を有す
る管であつて、合材（通常、量的に少ない層をい
う）により耐食性、耐硫化水素割れ性、耐磨性を
付与し、特殊雰囲気での使用を可能とすること、
苛酷な条件下で特殊用途に適用せしめること等を
目的として一般に安価な母材（通常、量的に多い
層をいう）に組合せるようにして製造されるもの
であり、この製造方法としては従来次のような方
法が知られている。

第６図に示す如く、例えば炭素鋼よりなる厚肉
の管体１′内にステンレス鋼よりなる管体２′を、
その外周面に浸炭防止、冶金的接合性の向上を目
的としてニツケルメツキを施した状態で挿入し、
管体１′内に位置せしめた管体２′の両端部の内外
層の境界線全周に亘つて円周溶接し、また管体
１′の端部には管体１′と２′との隙間に通じるガ
ス抜孔１a′を穿設する。そしてこのような組立品
を製管用素材として、これを所定条件で加熱した
後にガス抜孔１a′をボトム側としてロータリフオ
ージングミルに通して製管される。

ところでこのような方法では浸炭防止、冶金的
接合力強化のために管体１′，２′間に介在させる
べき媒材を、メツキという手段によつて管体２′
外周面に施す方法を採つているため、その実施に
際してはメツキ設備、及びその付属設備を必要と
し、設備費が極めて高く、メツキ作業自体に多大
の人手を要し、またメツキ工程は通常電気分解に
よつてなされるためランニングコストも高く、更
にメツキ槽自体の大きさが限られているため、当
然メツキを施すべき管体１′又は２′の長さもメツ
キ槽の大きさの範囲に限定されることとなり、積
層金属素材たる長尺ビレツトの形成が出来ず、単
重当りのメツキ費用が高く、製管歩留も必然的に
低下する等の欠点があつた。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであつ
て、その目的とするところは媒材を金属箔で形成
し、この金属箔をその端部同士が相互に若干ラツ
プするようにしてスパイラル状に巻き付けること
によつて内層及び中間層をなす管体、棒体外周面
に施すこととし、メツキに依る場合に比較して設
備費、ランニングコストを殆んど必要とせず、極
めて安価に製管を行える積層金属管の製造方法を
提供するにある。

本発明に係る積層金属管の製造方法は、外層を
形成すべき金属よりなる外管体と、内層を形成す
べき金属よりなる内管体（若しくは棒体） 又は中間層及び内層を各形成すべき金属よりな
る中間管体及び内管体（若しくは棒体）との周面
を清浄化し、 各管体、棒体に拡散し易い金属を材料とする箔
状の媒材を内管体（若しくは棒体）又は中間管体
及び内管体（若しくは棒体）の外周面に隙間なく
巻き付けた後、 外管体内に内管体（若しくは棒体）又は中間管
体及び内管体（若しくは棒体）を嵌合し、 嵌合状態にある管体、棒体を、これらの断面積
がいずれも減少するように同時的に冷間抽伸して
中空（若しくは中実）の積層ビレツトとなし、 該積層ビレツトの端面における上記管体間（若
しくは管体と棒体との間）の境界線を溶接閉鎖
し、 この積層ビレツトを所定温度に迄加熱した後
（若しくは穿孔加工及び加熱処理を所定順序で行
つた後）、プレス方式により製管加工することを
特徴とする。

以下本発明をその実施状態を示す図面に基いて
具体的に説明する。第１図イ〜ニは本発明方法の
工程の要部を示す説明図、第２図イ，ロは冷間抽
伸の状態を示す説明図、第３図イ〜ニは本発明方
法の他の実施状態における工程の要部を示す説明
図、第４図イ，ロは同じくその冷間抽伸の状態を
示す説明図であり、第１図において１は母材たる
大径の管体、２は同じく合材たる小径の管体、３
は媒材たる金属箔であつて、管体１内に管体２を
その外周面に金属箔３をその端部同士が相互に若
干ラツプするようにしてスパイラル状に巻き付け
た状態で嵌挿されている。また第３図において、
３１は母材たる大径の管体、３２は同じく合材た
る棒体、３３は媒材たる金属箔であつて、管体３
１内に棒体３２をその外周面に金属箔３３を前記
同様スパイラル状に巻き付けた状態で嵌挿されて
いる。

例えばクラツド鋼管を製造する場合、母材たる
管体１，３１の素材としては炭素鋼又は低合金鋼
が採択され、また合材たる管体２、棒体３２とし
てはステンレス鋼、ニツケル、ニツケル合金、ク
ローム、クローム合金、チタン、チタン合金、銅
及び銅合金等が採択され、更に金属箔３，３３の
素材としては母材と合材との組合せに応じて母材
と合材の両側に拡散し易い金属の箔が用いられ
る。なお管体１，２，３１としては継目無管、溶
接管が用いられる。また上述した如く母材を外
層、合材を内層となるように構成するのが一般的
であるが、逆構造のもの、また母材を中間層と
し、合材を内、外層とした３層構造のものもあ
る。

選定した管体１，３１の内周面、管体２、棒体
３２の外周面には清浄化処理が施される。清浄化
手段としては特に限定するものではないが、例え
ば各種の研磨、シヨツトブラスト、酸洗処理が挙
げられる。管体２、棒体３２の外周面に媒体たる
金属箔３，３３をその全体が覆われるように端部
同士を相互に若干ラツプさせてスパイラル状に巻
き付けた後、この管体２、棒体３２を管体１，３
１内に嵌挿し、嵌合した状態の管体１と２又は管
体３１と棒体３２との端部を口絞り加工した上で
例えば水圧抽伸機又は鎖式抽伸機等を用いて第
２，４図に示す如く冷間抽伸し、第１，３図ロに
示す如き中空又は中実の積層ビレツト４，４１を
得る。

第２，４図イ，ロは積層ビレツト４，４１の製
作状況を略示しており、各図において左側には嵌
合状態にある管体１と２（又は管体３１と棒体３
２）の横断面を、中央には抽伸機内を通過する素
材の縦断面を、また右側には積層ビレツト４，４
１の横断面を示している。

第２図イ，ロは中空の積層ビレツト４を製作す
る場合を示し、前者はプラグＰを用いて芯金引き
を、また後者はプラグなしでダイスＤのみによる
空引きの状態を表わしている。

第４図イ，ロは中実の積層ビレツト４１を製作
する場合を示し、前者は細径の棒体３２を用いて
内層を合材とするクラツド鋼管の製造に適した積
層ビレツトを、また後者は薄肉の管体を用いてお
り、外層を合材とするクラツド鋼管の製造に適し
た積層ビレツトを得ている。なお芯金引きの場合
はマンドレルを用いてもよく、また抽伸回数は１
回が望ましいが２回以上でもよい。更に加工度に
ついては外側の管体１，３１及び内側の管体２又
は棒体３２の断面積を共に減じ、また管体１，３
１の内周面を管体２又は棒体３２の外周面に密着
させる程度に行う。

このようにして製作された積層ビレツト４（又
は４１）は管体１，２（又は管体３１と棒体３
２）とがその間に金属箔３（又は３３）を介在さ
せた状態で機械的に強固に密着し、両者間には空
気が残留しない状態となつている。

このようにして製造された積層ビレツト４，４
１は定尺切断されて加熱炉に装入された所定温度
に迄加熱されるが、加熱された時、内、外の金属
に一定以上の熱膨張差があると、内、外層間に微
小間隙が発生するおそれがある。このため各積層
ビレツト４，４１の切断端面において、第１，３
図ハに示す如く内、外層の境界線に沿う円周溶接
を行い、微小空隙が発生した場合にも空気が侵入
しないようにするのが望ましい。ただ、内側の管
体２（又は棒体３２）が炭素鋼、外側の管体１
（又は３１）がフエライト系ステンレス鋼である
場合、或いは前者がオーステナイト系ステンレス
鋼であり、後者が炭素鋼である場合の如く、内部
金属の熱膨張係数が外部金属のそれよりも大であ
る場合は積層ビレツトの加熱によつても両者間に
空隙が発生する可能性がないから、前述の溶接は
省略してもよい。

所要の加熱処理を終えると、積層ビレツト４，
４１は製管工程に移される。製管工程においては
ユジーン・セルジユネ方式、ジンガプレス方式等
の押出方式又はエルハルト・プツシユベンチ方式
等の押抜方式が採択される。そして中空の積層ビ
レツト４については加熱後ユジーン・セルジユネ
方式の押出プレスによる横プレス工程で、また中
実の積層ビレツト４１又はガイドホール程度の内
径を有する中空の積層ビレツトの場合は縦プレス
工程によつて拡孔を行つた後、横プレス工程で第
１，３図ニの如き積層金属管５，５１が製造され
る。ユジーン・セルジユネ方式を適用する場合
は、前述した中実の積層ビレツト４１に対しては
予めガイドホール、コニカルコーンの加工を施し
ておく。またエルハルト・プツシユベンチ方式に
よる場合は中実の積層ビレツト４１を加熱した
後、先ずエルハルトプレスにて底付中空管に加工
し、その後押抜プツシユベンチでタンデムダイ法
又はシングルダイ法によつて押抜きを行う。

なおエルハルトプツシユベンチ方式を採る場合
は、中実の積層ビレツトとして丸ビレツトに限ら
ず角ビレツトを用いてもよい。そしてこのように
して得られた積層金属管はその後必要に応じて冷
間加工により仕上げてもよい。

次に本発明方法により内層の合材をオーステナ
イト系ステンレス鋼としたクラツド鋼管を製造し
た場合の実施例について説明する。外側の管体１
としてはＣ＝0.17％、Si＝0.3％、Mn＝1.27％、
Ｖ＝0.08％、Nb＝0.04％の低合金鋼を素材とする
外径252mm、内径149mm、肉厚51.5mmのものを、ま
た内側の管体２としてはＣ＝0.04％、Ni＝12.5
％、Cr＝17.7％、Mo＝2.6％のオーステナイト系
ステンレス鋼を素材とする外径145mm、内径98mm、
肉厚23.5mmのものを用いた。外側の管体１の内面
及び内側の管体２の外面を研磨し、管体２の外周
面に媒材として厚さ80μｍのニツケル箔をその端
部同士が相互に若干ラツプするようにして隙間な
くスパイラル状に巻き付け、この内側の管体２と
外側の管体１とを嵌合して口絞り加工を施し、そ
の状態で200トンの水圧抽伸機により第２図ロの
態様で冷間抽伸し、外径248.5mm、内径97.9mm、
肉厚75.3mm（外層51.75mm＋内層23.55mm）の中空
の積層ビレツト４を得た。その後この積層ビレツ
ト４を所定長に切断し、両端面における内、外層
境界部には円周溶接を施し、これを誘導加熱炉に
て1130℃で30分間加熱した。そしてユジーン・セ
ルジユネ押出プレスにより、外径114.3mm、内径
92.6mm、肉厚10.85mm（外層8.55mm＋内層2.30mm）
の積層金属管５を得た。

第５図は上述の如くして得られたクラツド鋼管
の管端に近い一断面における100倍の金属顕微鏡
写真であつて、母材の低合金鋼（写真の上側：パ
ーライト組織）と、合材のオーステナイト系ステ
ンレス鋼（写真中の下側：炭化物の少ないオース
テナイト組織）とが、その間に媒体たるニツケル
層（写真中の中間部）を介在させた状態で冶金的
に完全に一体化している状態が認められる。

かかる本発明方法にあつては (1) 内層をなす管体又は棒体の外面及び外層をな
す管体の内周面を清浄化し、内層をなす管体又
は棒体の外面に、内外の管体、棒体への拡散が
容易な金属を材料とする媒体たる金属箔をスパ
イラル状に巻き付けて外層をなす管体に嵌合
し、冷間抽伸することとしているから、従来の
如く媒材をメツキにより内層外面等に付する場
合と比較して特別な設備、例えばメツキ設備等
を全く必要とせず、イニシヤルコストは零で済
む。

(2) また媒材を巻き付ける方法を採ることによつ
て管体、棒体等の長さ、大きさが何らかの制限
を受けることがなく、長尺のビレツトを製作す
ることが出来、従来のメツキによる方法ではメ
ツキ槽の大きさにより管体、棒体の大きさ、長
さが制限されるのと比較して単重当りのライニ
ングコストが極めて安価であり、製管歩留りが
極めて高い。

(3) 媒材たる金属箔のコストはメツキ費用に比較
して極めて安価であり、巻き付けに要する人手
を勘案してもメツキに依る場合の略数％程度で
済ませ得る。また積層ビレツトを所定温度に加
熱し、プレス方式によつて製管する過程で、積
層ビレツトはそれ自体熱間圧延加工を受けるこ
ととなるから、積層された管体同士又は管体と
棒体とは相互に冶金的に強固に拡散接合される
こととなつて、耐熱性、溶接加工性を備えたク
ラツド製品が得られる。

などの効果がある。

なお上述した説明は２層構造のものについて行
つたが、３層以上のものの場合は、冷間抽伸によ
り積層ビレツトを製作するに際し、外側の管体
１，３１と内側の管体２又は棒体３２との間に積
層金属管の中間層を形成すべき金属よりなる管体
を、その外周に媒材たる金属箔を巻き付けた状態
で嵌挿し、この状態で冷間抽伸を行つて３層以上
の中空又は中実の積層ビレツトを製作し、以後は
前述の場合と同様に熱間での製管を行えばよい。

また本発明方法は前述のクラツド鋼管に限らず
圧延温度が近似する複数の金属よりなる積層金属
管一般に適用できることは勿論である。

以上の如く本発明方法にあつては極めて安価
で、しかも高品位の積層金属管を能率よく製造し
得る優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図イ〜ニは本発明方法の工程の要部を示す
説明図、第２図イ，ロはその冷間抽伸の状態を示
す説明図、第３図イ〜ニは本発明の他の実施状態
における工程の要部を示す説明図、第４図イ，ロ
は同じくその冷間抽伸の状態を示す説明図、第５
図は本発明方法によつて得たクラツド鋼管の横断
面における接合部を捉えた金属顕微鏡写真、第６
図は従来法の一例を説明するための製管素材の縦
断面図である。 １，２……管体、３……金属箔、４……積層ビ
レツト、３１……管体、３２……棒体、３３……
金属箔、４１……積層ビレツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２種以上の金属からなる積層金属管の製造方
   法において、 外層を形成すべき金属よりなる外管体と、内層
   を形成すべき金属よりなる内管体又は中間層及び
   内層を各形成すべき金属よりなる中間管体及び内
   管体との周面を清浄化し、 各管体に拡散し易い金属を材料とする箔状の媒
   材を内管体又は中間管体及び内管体の外周面に隙
   間なく巻き付けた後、 外管体内に内管体又は中間管体及び内管体を嵌
   合し、 嵌合状態にある管体を、これらの断面積がいず
   れも減少するように同時的に冷間抽伸して中空の
   積層ビレツトとなし、 該積層ビレツトの端面における上記管体間の境
   界線を溶接閉鎖し、 この積層ビレツトを所定温度に迄加熱した後、
   プレス方式により製管加工することを特徴とする
   積層金属管の製造方法。 ２ ２種以上の金属からなる積層金属管の製造方
   法において、 外層を形成すべき金属よりなる外管体と、内層
   を形成すべき金属よりなる棒体又は中間層及び内
   層を各形成すべき金属よりなる中間管体及び棒体
   との周面を清浄化し、 管体及び棒体に拡散し易い金属を材料とする箔
   状の媒材を棒体又は中間管体及び棒体の外周面に
   隙間なく巻き付けた後、 外管体内に棒体又は中間管体及び棒体を嵌合
   し、 嵌合状態にある管体及び棒体を、これらの断面
   積がいずれも減少するように同時的に冷間抽伸し
   て中実の積層ビレツトとなし、 該積層ビレツトの端面における上記管体と管体
   又は棒体との間の境界線を溶接閉鎖し、 この積層ビレツトに対する穿孔加工及び加熱処
   理を所定順序で行つた後、プレス方式により製管
   加工することを特徴とする積層金属管の製造方
   法。