JPS644876B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 開示技術は油井管等に用いる二重管への圧縮残
留応力の付与技術の分野に属する。

＜要旨の概要＞ 而して、この出願の発明は油井管等の腐蝕性流
体配管用の二重管を製造する熱拡管方式を用い、
外管内に内管を相対重層させて後、内管内に液圧
を印加して拡管し外管に当接させ、該内外管を降
伏させて塑性変形させ、緊結状態にし、拡管圧力
を除去して縮径するようにした二重管製造方法と
該方法に直接使用する装置に関する発明であり、
特に、内管内に拡管液圧を印加増圧するプロセス
で内外管の塑性変形過程での設定圧力で軸方向押
込力を印加して維持するようにし、しかも、拡管
液圧除去後も該軸方向押込力を更に所定時間持続
させるようにした二重管製造方法とそれに直接使
用するスリーブピストン式内管押込装置を有する
二重管製造装置に係る発明である。

＜従来技術＞ 周知の如く、油井管等の配管やプラント配管に
於いては耐蝕性流体輸送用の配管が多く用いら
れ、耐圧、耐熱機能と共に耐蝕機能をも具備させ
るべく、例えば、炭素鋼製外管にステンレス製内
管を重層させた所謂耐蝕性の二重管が広く採用さ
れるようになつてきている。

ところで、該種二重管に於いて使用中の管体の
熱挙動等によるズレ、亀裂発生等を防止するには
管体全長に亘り内外管がその接合面に於いて強固
に緊結される必要があるが、これまでの在来の二
重管製造方法によれば、充分に満足する緊結状態
の二重管が得られていなかつた。

＜発明が解決しようとする課題＞ これに対処するに、出願人の先願発明の、例え
ば、特公昭59−33452号公報発明にみられるよう
に、後述熱拡管法によつて確実に自緊二重管が得
られるようにはなつた。

さりながら、周方向に自緊する二重管には所謂
応力腐蝕割れに充分応えられない難点があり、例
えば、第１図に示す外管１と内管２との間に該内
管２の軸方向圧縮残留応力付与の軸方向押込力ｆ
が与えられていないと稼動中に応力腐蝕割れが生
ずる虞がある欠点がある。

又、第２図に示す様に、段部３を内部に有する
外管１′に内管２′を圧着緊結するような態様にお
いても、拡管圧Ｆと共に充分な軸方向押込力f′が
与えられていないと、応力腐蝕割れは勿論のこ
と、内外管１′，２′間に間隙が形成されて所謂イ
ンプロージヨンを生じ易い難点がある。

而して、このようなことが原理的に分つていて
も、内管２，２′に対する拡管圧力Ｆと軸方向押
込力ｆを印加するタイミング、両者の相対的な大
きさ、各々の保持時間が極めて重要であり、拡管
圧力Ｆの低い時期に大きな押込力f′を印加する
と、内管２，２′が坐屈して内側に局部的膨出を
する虞があり、又、内管２，２′が拡管して増径
し、外管１，１′に当接した後も猶押込力f′を増
加していくと、押込力f′が該外管１，１′に伝達
されて該外管１，１′が坐屈する等バツクリング
上の難点がある。

しかも、拡管力Ｆは降伏して塑性変形した後は
可及的速やかに除去することが望ましいのである
が、押込力f′は外管１が充分冷却するまで持続的
に印加される状態を保つ方が良い等複雑な条件が
ある。

しかしながら、これらの問題を解決して周方向
緊結を満足すると共に軸方向押し込みをも設定通
りに行える技術はこれまで開発されていなかつ
た。

＜発明の目的＞ この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく
二重管製造の問題点を解決すべき技術的課題と
し、相対重層した内外管に拡管液圧を内管側から
印加すると共に軸方向押込力をも印加して確実に
圧縮残留応力を付与するようにして各種産業にお
ける配管技術利用分野に益する優れた二重管製造
方法を提供せんとするものである。

＜課題を解決するための手段・作用＞ 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの出願の発明の構成は前述課題を解決するた
めに、最初相対温度差を与えて潜在的に異径差を
付与した内外管の端部をシールクランプにセツト
して内管内に拡管液圧を印加すると共に該内管に
対して軸方向押込力を印加し、拡管液圧を増圧し
て拡管力増加により内管が外管に当接する時点の
拡管圧力に等しい軸方向の押込力を付与して押込
力印加を停止し、拡管圧力除去後も外管の冷却状
態になるまでは軸方向の押込力を持続的に印加す
るようにした自緊させると共に充分な軸方向圧縮
残留応力を得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、この出願の発明の１実施例を第３図以下
の図面を参照して説明すれば以下の通りである。
尚、第１図と同一態様部分は同一符号を用いて説
明するものとする。

第３図に於いて、４はこの出願の発明の１つの
要旨の中心を成す二重管製造装置であり、強固な
コモンベツト５の所定スパンに一対の栓体スタン
ド６，７が固設され、前者の通液孔８に設けた冷
却液供給口９にはチエツクバルブ１０が設けられ
て配管１１を介しクーラ１２付の冷却水源１３に
ポンプ１４を有して接続され、又、加圧口１５に
は油圧ジヤツキ１６のプランジヤ１７を後退動さ
せるシリンダ１８が設けられている。

又、栓体スタンド６の内側のテーパクランプ面
１９に対向して環状のシールクランプ２０がボル
ト２１により該栓体スタンド６のクランプフラン
ジ２２に取り付けられている。

他方、栓体スタンド７の通液孔２３の外側面は
インナシリンダ２４に形成され、パツキン２５を
介してアウタスリーブピストン２６が進退動自在
に外装され、該アウタスリーブピストン２６はそ
の内端のテーパクランプ面２７に対向してシール
クランプ２８をボルト２９を介しクランプフラン
ジ３０に取り付けると共に後部フランジ３１には
該栓体フランジ７に干渉しない部位姿勢で作動ロ
ツド３２，３２が固設後延され、押圧装置として
の水圧ジヤツキ３３のピストン３４にロツド３５
を介して連結するクロスヘツド３６に連結されて
いる。

又、通液孔２３の上部は排液口３７に連通さ
れ、該排液口３７は、開閉バルブ３８を介して排
液パイプ３９により図示しない排液タンクに接続
されると共に導圧路としての連通口４０が分岐設
けられてチエツクバルブ４１、定圧維持装置とし
てのシーケンスバルブ４２を介しパイプ４３によ
り上記油圧ジヤツキ３３の押圧室４４に接続され
ている。

尚、該油圧ジヤツキ３３の押圧室４４、復動室
４５はパイプ４６，４７を介し電磁スプールバル
ブ４８を介してオイルタンクに接続されている。

又、１，２はそれぞれ炭素鋼外管、ステンレス
内管である。

上述構成の二重管製造装置４において、水圧ジ
ヤツキ３３をスプールバルブ４８の作動により復
位させ、スリーブピストン２６を後退した初期姿
勢で所定に加熱膨径させた炭素鋼製の外管１内に
ステンレス製内管２を相対重層させて栓体スタン
ド６のテーパクランプ面１９と該スリーブピスト
ン２６のテーパクランプ面２７間にセツトし、そ
の状態で水圧ジヤツキ３３の押圧室４４に送水し
て該スリーブピストン２６を設定量押進させて内
管２を掛止し、シールクランプ２０，２８をして
ボルト２１，２９により圧締し、内管２の両端を
シールクランプする。

そこで、クーラ１２により所定の低温に冷却さ
れた冷却水源１３から冷却水をポンプ１４により
冷却水供給口９からチエツクバルブ１０を開いて
導入し、内管２内に充満し、通液孔２３から開閉
バルブ３８、及び、定圧維持装置としてのシーケ
ンスバルブ４２、及び、パイプ４３を介して水圧
ジヤツキ３３の押圧室４４に充満させる。

そこで、内管２は冷却され、その結果、第５図
に示す様に、応力歪曲線C₁（内管２）、C₂（外管
１）に於いて、横軸に管径Ｄを、縦軸に拡管応力
Ｆをとると、外管１の初期径は加熱によりイから
ロに増径され、一方、内管２は冷却されてイ′か
らロ′に縮径される。

そこで、油圧ジヤツキ１６を作動させてプラン
ジヤ１７が押進されると、チエツクバルブ１０が
閉じ、充満された冷却水は昇圧され、内管２に拡
管圧力Ｆが印加され始め、併せて、連通口４０よ
り水圧が導通され、チエツクバルブ４１を介し定
圧維持装置としてのシーケンスバルブ４２を通
り、水圧シリンダ３３の押圧室４４に水圧を同圧
裡に印加する。

そこで、第４図に示す様に、横軸に時間ｔを縦
軸に印加水圧ｐをとると、ａ，ｂ，ｃと水圧は内
管２、及び、水圧ジヤツキ３３の押圧室４４に印
加され昇圧し、該内管２は第５図カーブC₁のよ
うに増径していき、又、水圧ジヤツキ３３のピス
トン３４によりスリーブピストン２６が押進さ
れ、軸方向の押込力ｆが印加される。

而して、第４図に示す様に、内管２はその降伏
点ｂを越えていき、第５図に示す様に、内管２が
塑性変形し、外管１に接すると、該外管１と共
に、更に、拡管動作を緊結裡に続行するが、この
時点でシーケンスバルブ４２は設定圧力、即ち、
第４図ｃ点の内管２、外管１の当接圧でチエツク
されてその圧力を維持して第４図グラフD₂のよ
うに水圧ジヤツキ３３の水圧室４４に印加して、
結果的に内管２に対する押込力ｆを一定状態に持
続する。

而して、拡管水圧の第４図ｃ，ｄ，ｅのカーブ
D₁に示す増圧により第５図の様に、内外管２，
１の増径は第５図に於いて応力歪特性曲線C₁，
C₂のように辿り、ハ，ハ′の点で電磁バルブ３８
が開かれ（第４図T₁の時点で）、水圧を解除さ
れ、そこで急速に該内外管２，１は縮径する。

さりながら、シーケンスバルブ４２の作用によ
り拡管水圧は第４図D₁曲線のように解除されて
も、内管２に対する軸方向の押込力ｆは依然とし
て第４図D₂の如く持続される。

そして、第５図に示す様に、内管２内から水が
完全に排除され（図示態様は図示の都合により排
液口３７がたまたま上部に示してあるが、設計は
排水し易いようにされていることは当然であ
る。）、外管１が自然冷却されてニからホの状態に
縮径され、一方、内管２は排水により自然昇温状
態にされてニ′からホ′に増径され、その径差ΔD
が締め代とされると自緊状態となるのでボルト２
９を緩め、シールクランプ２８を外し、スプール
４８を切り換え、押圧室４４から水を排出し、復
動室４５を昇圧して水圧ジヤツキ３３を戻す（第
５図T₂の時点）と共にスリーブピストン２６を
戻し、ボルト２１を緩め、シールクランプ２０を
外し、自緊された二重管４９を取り外し製造を終
える。

したがつて、拡管応力ＦがT₁時に除去された
後もT₂時まで軸方向押込力ｆの印加は持続する
ことになる。

そして、第６，７図は第４図D₁，D₂の拡管力
Ｆ、及び、軸方向押込力ｆのそれぞれの分解グラ
フ図を示したものである。

尚、この出願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、スリ
ーブピストン圧力維持制御はシーケンスバルブ以
外に適宜電気制御装置を用いることが出来る等
種々の態様が採用可能である。

＜発明の効果＞ 以上、この出願の発明によれば、二重管の熱拡
管製造方法において、内外管を相対重層させて液
圧拡管し緊結させて液圧除去するに際し、内管に
対する拡管液圧印加に随伴して内管に軸方向の押
込力を印加し、その間、内外管当接の所定圧力に
達した後は該軸方向の押込力をそのままにして定
圧維持し、拡管による管体が塑性変形して可及的
速やかに拡管力を除去した後も所定時間定圧維持
してから、軸方向の押圧力を除去するようにした
ことにより、基本的に外管が充分に冷却され、周
方向に確実に自緊力が形成されて二重管が得られ
た状態で軸方向の圧縮残留応力が形成されること
になり、内管に凹部を有する等の二重管の嵌合度
が設計通りに得られるばかりでなく、腐蝕性流体
の輸送中における応力腐蝕割れの虞も生じないと
いう優れた効果が奏される。

又、装置に於いても排液口を有する固定シリン
ダにスリーブピストンを後退可能に設け、該スリ
ーブピストンに外管に対するシールクランプを設
け、排液口に連通する導圧口を定圧維持装置を介
して該スリーブピストンの押圧装置に接続するよ
うにしたことにより、拡管液圧をシールクランプ
のクランプ力に利用出来ると共に押圧装置の押圧
力の定圧検出にも用いることが出来、拡管圧力と
押込力を内外管当接まで随伴させることが出来る
効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の実施例を示すものであ
り、第１図は二重管の断面図、第２図は変形二重
管の部分断面図、第３図は装置、及び、製造概略
断面図、第４図は拡管力、及び、押込力の時間−
加圧力関係グラフ図、第５図は応力−歪関係グラ
フ図、第６，７図は第４図の拡管応力、及び、軸
方向押込力の分解グラフ図である。 １……外管、２……内管、４９……二重管、Ｆ
……拡管圧、ｆ……押込力、２０，２８……シー
ルクランプ、１６……拡管液圧印加装置、２６…
…スリーブピストン、３７……排液口、２４……
固定シリンダ、４０……導圧路、４２……定圧維
持装置、３３……押圧装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外管内に内管を相対重層させ該内管内に液圧
   を印加して拡管し塑性変形させて緊結二重管を製
   造する方法において、該拡管液圧の上昇と共に内
   管に対して軸方向押込力を印加し、而して該拡管
   液圧下での内外管当接状態に該軸方向押込力印加
   状態を維持し、該拡管液圧除去後外管が充分に冷
   却され、周方向に自緊力が形成された状態まで所
   定時間該軸方向押込力を印加し続けるようにした
   ことを特徴とする二重管製造方法。 ２ 外管に重層した内管の管端に対するシールク
   ランプを有すると共に該内管に対する拡管液圧印
   加装置を有する二重管製造装置において、該シー
   ルクランプを有する１端のスリーブピストンが排
   液口を有する固定シリンダに相対摺動自在に装備
   され、而して、該排液口に連通する導圧路が軸方
   向の押圧力の所定時間の定圧維持装置に接続さ
   れ、又該定圧維持装置は上記スリーブピストンの
   押圧装置に連係されていることを特徴とする二重
   管製造装置。