JPWO2016194736A1

JPWO2016194736A1 - 流体送給管

Info

Publication number: JPWO2016194736A1
Application number: JP2016544651A
Authority: JP
Inventors: 進之助西島; 冨村　宏紀; 宏紀冨村
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-06-22
Also published as: WO2016194736A1; TW201703899A

Abstract

継手部に大きな引張荷重が付加されても、係止突条の変形が抑制され、管の抜出阻止性に優れた流体送給管を提供すること。管体（２）を有する流体送給管であって、管体（２）の継手部（１）の外周面（３）に、転造加工により形成された係止突条（４）を有し、係止突条（４）は、外周面（３）から延びた湾曲状の基部（５）と、基部（５）から延びた縦壁部（６）と、縦壁部（６）から延びた湾曲部（７）と、湾曲部（７）から延びた頂部（８）とを含み、係止突条（４）の外周面（３）から頂部（８）の突端までの高さ（９ａ）が、転造加工において管体（２）の内側及び外側に位置させる加工手段（１０、１１）の曲率半径の合計値以上であり、係止突条（４）における加工誘起マルテンサイト量が体積分率で５％以上４５％以下である、流体送給管。

Description

本発明は、建造物等に配管されて消火活動に使用される連結送水管、上下水道衛生配管等の流体送給管に関する。

建造物等に配管されて消火活動に使用される連結送水管や上下水道衛生配管等の流体送給管は、所定の長さの管体をハウジング型の管継手により接続して敷設されている。
これらのハウジング型の管継手としては、図１１に示すように、ハウジング型の管継手２０において、ハウジング２３より管体２２が抜け出すことを防止する構造として、管体２２の端部の外周面に環状の係止突条２１を形成し、当該係止突条２１をハウジング２３の内周側開口縁２４に内側より係合する構造が提案されている（特許文献１）。

特許文献１には、図１２に示すように、管体の端部外周面へ上記の係止突条を形成する方法として、被加工管体２２の内側に位置させた成形突条２６を有する内側凸ローラ２５と、被加工管体２２の外側に位置させた成形用環状溝２８を有する外側凹ローラ２７とを、被加工管体２２の円周方向に沿って回転させながら互いに接近する方向へ加圧することにより、管体の端部の外周面に係止突条を転造することが記載されている。

また、図１３に示すように、管体の内周面に形成された環状溝２９を有する流体送給管の継手構造が提案されている（特許文献２）。
特許文献１で提案された、上記の管体の外周面に転造方法により形成された係止突条を用いた流体送給管の継手構造（図１１）は、特許文献２で提案された上記の継手構造と比較して、管体の内径の減少による流路抵抗の増大を心配する必要がない。

また、図１４に示すように、特許文献３には、管体の外周面に、管体とは別部品である環状の係止部材３０を溶接部３１により接合したものが提案されている。しかしながら、別部品を溶接により送給管に接合する場合は、溶接後の送給管にスパッタ等が付着していると、液漏れやシール部材が損傷する原因となるため、溶接品質の管理も必要になる。

その点、特許文献１で提案された、管体の外周面に転造方法により形成された係止突条を有する流体送給管の継手構造は、別部品を必要とせず、被加工管体の管端を転造加工するのみで係止突条を形成できる。そのため、当該継手構造は、係止突条の形成が容易であり、かつコストの面でも有利なものである。

特開２００７−７８０５２号公報特許第４７７４３２５号公報実用新案登録第３１７１６９０号公報

ところで、昨今、大地震に対する安全なライフラインの構築と、環境負荷低減に向けた“水道ビジョン”の施策が展開されている。信頼性、環境、耐久性およびライフサイクルコストに優れた水道管の必要性が増加している。そして、信頼性および耐久性に優れた水道管として、管継手から管が外れるのを抑制する脱管阻止性能に優れた継手部構造に対する要求が高まっている。このような要求に対して、特許文献１で提案された方法により加工された係止突条は、必ずしも脱管阻止性能に優れているとはいえない。

前記特許文献１に記載された係止突条は、管体の外周面に繋がる基部から立ち上がり、頂部を形成して下降し、再び管体の外周面に繋がる形状となっている。
図１１に示すように、このような断面形状の係止突条が形成された継手部を有する流体送給管は、ハウジングと組み合わされて固定される。係止突条に接触するハウジングの面は、ほぼ角張っているのが一般的である。２つの継手部の係止突条をハウジングで固定し、管軸方向に引張荷重を掛けたとき、ハウジングと係止突条の両者が当接する関係は、ほぼ線接触状態であり、係止突条の当接面に付加される単位面積当たりの荷重（面圧）が高くなるため、係止突条の変形が誘発される。この変形によって、係止突条は、ハウジングと面接触状態になることがあり得る。

しかしながら、図１５（ａ）に示すように、上記の当接する関係は、接触角αを有しているため、掛かった引張荷重Ｆは、管軸方向の他に管壁に沿った下向き方向にも分力がＦ・ｓｉｎαとして発生する。このような下向き成分の分力（Ｆ・ｓｉｎα）は、ハウジングが係止突条を管内側に押し込む力を発生させることになる。係止突条が管体の本体と同程度に変形する性質を有する場合は、図１５（ｂ）に示すように、係止突条そのものが管体の本体とともに変形し易くなると考えられる。また、下向き方向に発生した力の反力は、ハウジングを外径方向に膨張させることにもなるので、更に脱管の可能性は高くなる。このため、継手部における抜出阻止力、すなわち脱管阻止性能が低下すると考えられる。

本発明は、このような課題を解消するために案出されたものであり、管体の継手部に転造加工により形成された係止突条を有する流体送給管であって、管継手（ハウジング）からの脱管阻止性能が良好である流体送給管を提供することを目的とする。

本発明は、その目的を達成するため、管体を有する流体送給管であって、管体の継手部の外周面に、転造加工により形成された係止突条を有し、係止突条は、外周面から延びた湾曲状の基部と、基部から延びた縦壁部と、縦壁部から延びた湾曲部と、湾曲部から延びた頂部とを含み、係止突条の外周面から頂部の突端までの高さが、転造加工において管体の内側及び外側に位置させる加工手段の曲率半径の合計値以上であり、係止突条における加工誘起マルテンサイト量が体積分率で５％以上４５％以下であることを特徴とする。

本発明者らは、転造加工により係止突条形成するときに、大きな加工度が付与すると、係止突条の金属組織中に加工誘起マルテンサイト相が一定以上の量で生成されて高い強度および硬さを有する係止突条が得られること、当該係止突条の変形が抑制されて良好な脱管阻止性能を有する流体送給管が得られることを見出した。

本発明に係る流体送給管は、転造加工により係止突条が形成される。当該係止突条は、その金属組織に加工誘起マルテンサイトが生成されて高い強度および硬さが付与される。その加工工程を以下に説明する。図１は、凸ローラと、成形用環状溝を有する凹ローラとを用いて係止突条を形成する転造加工を説明する図である。図１に示すように、流体送給管の継手部１を形成する転造加工手段として、被加工管体２の内側に位置させた凸ローラ１０と、前記管体２の外側に位置させた成形用環状溝１２を有する凹ローラ１１を用いて、前記管体の外周面３に対し、縦壁部６を有する係止突条４を形成することが好ましい。

図２は、凸ローラと成形用環状溝を有する凹ローラとを用いて係止突条を形成する転造加工について、拡大して説明する図である。図２に示すように、管体２の内側に位置させた加工手段１０（凸ローラ１０）は、管体に当接する面に所定の曲率半径Ｒ_Ｉを有している。管体の外側に位置させた加工手段１１（凹ローラ１１）は、管体に当接する面に所定の曲率半径Ｒ_Ｕを有している。これらの曲率半径の合計値（Ｒ_Ｉ＋Ｒ_Ｕ）以上の凸高さ９ａを有する凸形状となるように、管体２の外周面３に対して転造加工を施すことにより、管軸方向の外周面３に対して、略垂直に立ち上がる縦壁部を形成することができる。

図６は、転造加工法により形成された、管体の外周面に対して略垂直に立ち上がった縦壁部を有する係止突条を説明する図である。図６に示すように、この転造加工を施した後の係止突条４は、管体２の外周面３から延びた湾曲状の基部５と、基部５から延びた縦壁部６と、縦壁部６から延びた湾曲部７と、湾曲部７から延びた頂部８とを含む形状を有している。縦壁部６は、管軸方向の外周面３に対して略垂直に立ち上がった形状を有している。係止突条４は、主に縦壁部６がハウジングと当接して係止効果を発揮するものである。

ここで、本明細書では、当該凸高さ９ａは、図２に示すように、被加工管体２の外周面３から係止突条４の頂部８の突端までの高さをいうものとする。また、縦壁部６の長さを縦壁高さ９ｂということもある。該凸高さが上記曲率半径の合計値（Ｒ_Ｉ＋Ｒ_Ｕ）よりも小さい場合、転造加工によって係止突条４に形成される凸形状は、その多くが基部５と頂部８に至るまでの湾曲部７で占められて、縦壁部６の占める割合が少ないので、十分な係止効果を発揮できない。

他方、凸高さ９ａが過度に大きく形成されると、係止突条４における板厚の減少する割合が大きくなり、板厚が薄くなるため、好ましくない。特に基部５において、その傾向が顕著である。凸高さが過度に大きい係止突条は、引張荷重に対する変形抵抗が低下し、変形し易くなる。

図２に示されるように、凸ローラ１０の本体の厚みＷ_Ｉは、凸ローラの先端の曲率半径Ｒ_Ｉの２倍に相当する。凹ローラ１１の成形用環状溝１２は、長さＷ_Ｕを有する。被加工管体２には、凸ローラ１０と成形用環状溝１２との間に形成される空間において所定の加工が施される。このような加工に関与する凸ローラ１０と成形用環状溝１２との間隔（クリアランス）は、成形用環状溝１２における上記の長さＷ_Ｕと凸ローラにおける上記の厚みＷ_Ｉとの差の半分［（Ｗ_Ｕ―Ｗ_Ｉ）／２］に相当する。本明細書では、凸ローラと成形用環状溝とのクリアランスを、単に「クリアランス」ということもある。

転造加工について、前記凸ローラと前記成形用環状溝とのクリアランスが被加工管体の板厚より小さい加工手段を用いることは、前記管体を加工し、縦壁部が外周面に対して垂直に延びた係止突条を形成できる点で好ましい。

具体的には、図２に示すように、凸ローラ１０と成形用環状溝１２を有する凹ローラ１１とを、被加工管体２の外周面３の円周方向に沿って回転させながら、互いに近接する方向に加工することにより、係止突条４を形成することが好ましい。管体２は、凸ローラ１０と成形用環状溝１２とにより、しごかれて板厚が減少するように変形し、管軸方向の外周面３に対してほぼ垂直に立ち上がった縦壁部６を有する係止突条４が形成される。このように、管体の外周面３に大きな加工度が付与されて形成された係止突条４は、後記するように、その金属組織中に加工誘起マルテンサイトが生成し、その生成量は、凸高さ９ａの増加にともない増大する傾向を示す。

また、図３に示すように、前記凸ローラ１０と成形用環状溝１２とのクリアランスが被加工管体の板厚以上である加工手段を用いて加工する場合は、前記外周面に凸部（張り出し部）４’を形成し、その後、図４に示すように、成形用環状溝１２を被加工管体２の管軸方向に移動させることによって、前記凸部を凸ローラ１０に押付けて、管軸方向の外周面３に対してほぼ垂直に立ち上がった縦壁部６を有する係止突条４を形成することができる。この場合も、図２と同様に、係止突条４には大きな加工度が付与され、加工誘起マルテンサイトが生成し、凸高さの増加とともに生成量が増大する傾向を示す。

本発明に係る縦壁部を形成するために、上記凸部４’の凸高さ９ａが、内側に位置する凸ローラ１０の先端に付与されたＲ_Ｉと、外側に位置する成形用環状溝の先端面と内側縦壁面の交差部に付与されたＲ_Ｕとの合計値以上になるように凸部を形成することが必要である。

また、図５に示すように、外側の凹ローラの代用として、成形用環状溝１２を有するリング１３を被加工管体２の外周面３に装着し、内側の凸ローラ１０を前記管体２の円周方向に沿って回転させながら互いに近接する方向に転造加工することによって係止突条４を形成してもよい。つまり、係止突条は、前記管体の外側に位置させた成形用環状溝と、内側に位置させた凸ローラとの組合せによって形成されることが好ましい。

前記管体に対して係止突条を形成する際に管軸方向に押圧力を付与しながら転造加工を行うことが好ましい。

図１、図２に示すように、被加工管体２の内側に位置する凸ローラ１０は、その先端面１５と縦壁面１６との交差部において曲率半径Ｒ_Ｉの湾曲形状が付与されているものを用いることが好ましい。被加工管体２の外側に位置する前記成形用環状溝１２は、その先端面１７と内側縦壁面１８の交差部において曲率半径Ｒ_ｕが付与されているものを用いることが好ましい。

本発明の流体送給管は、転造加工により、大きな加工度を付与され、加工誘起マルテンサイト量が体積分率で５〜４５％を有する係止突条を備える。そのため、強度や硬さが向上し、流体送給管の継手部に大きな引張荷重が負荷されても、係止突条の変形が抑制されるので、管の抜出阻止性を向上させることができる。本発明によれば、良好な脱管阻止性能を有する流体送給管を提供できる。

本発明の流体送給管は、その係止突条が管継手と面接触するときの接触面積が大きく、それに加えて、下向き成分の分力の発生が抑制されるため、さらに良好な脱管阻止性能が得られる。

凸ローラと、成形用環状溝を有する凹ローラとを用いて係止突条を形成する方法を説明する図である。凸ローラと成形用環状溝とのクリアランスが被加工管体の板厚より小さい加工手段を用いた場合に、凸ローラと成形用環状溝との関係を説明する図である。凸ローラと成形用環状溝とのクリアランスが被加工管体の板厚以上である加工手段を用いる方法を説明する図である。凸ローラと成形用環状溝とのクリアランスが被加工管体の板厚以上である加工手段を用いて、形成された凸部に縦壁部を形成させる方法を説明する図である。凸ローラと成形用環状溝を有するリングとを用いて、係止突条を形成する方法を説明する図である。管体の外周面に対して所定の角度で立ち上がった縦壁部を有する係止突条を説明する図である。転造加工法により形成された係止突条を用いた継手部の抜出阻止効果を説明する図である。本発明の実施例における硬さ試験の測定位置を説明する図である。係止突条の凸高さと加工誘起マルテンサイト量との関係を示すグラフである。係止突条の硬さと加工誘起マルテンサイト量との関係を示すグラフである。一般的な係止突条を用いたハウジング型の管継手構造を説明する図である。一般的な転造方法で係止突条を形成する方法を説明する図である。管体の外周面に環状溝を形成した構造を説明する図である。管体の外周面に環状の係止部材を溶接した構造を説明する図である。一般的な係止突条を用いた継手部の不具合状況を説明する図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

（加工誘起マルテンサイト量）
本発明の流体送給管は、管体の継手部の外周面に形成された係止突条を有している。当該係止突条は、転造加工により凸形状に成形され、所定の凸高さが付与される。その加工過程で、係止突条の組織中には加工誘起マルテンサイトが形成されて、高い強度と硬さを有する係止突条が得られ、引張荷重に対する変形が抑制される。

本発明に係る転造加工により形成された係止突条は、一定量以上の加工誘起マルテンサイトを含むことにより、流体送給管の脱管阻止性能を向上させたものである。そして、加工度の増加にともない、加工誘起マルテンサイト量が増加して、強度及び硬さが増大し、引張荷重に対する変形抵抗を高めることができる。

それに対し、従来の転造加工で形成された係止突条は、十分な脱管阻止性能を示さなかった。これは、従来の転造加工による成形は、主に曲げによる加工形態であって、係止突条領域に付与される加工度が小さい。そのため、加工に起因して生成される加工誘起マルテンサイトの生成量が少なく、引張荷重に対する変形を阻止できる程度に高い強度と硬さが得られなかったと考えられる。そのため、係止突条における加工誘起マルテンサイト量は、５％以上が好ましい。

他方、転造加工により板厚減少の割合が増加して、係止突条の厚みが薄くなり過ぎると、係止突条の強度が低下し、引張荷重に対して変形抵抗の低下を招く。このため、加工誘起マルテンサイト量は、４５％を超えると好ましくない。

さらに、流体送給管が土壌中に埋設して使用される場合は、埋設地点によって土の種類が異なる土壌や湿潤環境にある土壌においては、局部電池が形成されることもある。そして、その土壌中に腐食性因子（例えば塩素イオン）が存在する環境であると、腐食が起きる。この腐食反応においては、カソード反応に関与する水分中の水素イオンが、アソード反応（Ｆｅ→Ｆｅ^２＋＋２ｅ⁻）で発生した電子と結合して水素が発生する（２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２）。この水素が固溶されないで結晶粒界等に偏析することにより、水素脆化が引き起こされて流体送給管の強度低下を招く可能性がある。加工誘起マルテンサイトとオーステナイトとを比べると、マルテンサイト相における水素の固溶量は、オーステナイト相における固溶量よりも少ない。そのため、加工誘起マルテンサイトを有する金属組織は、固溶されなかった水素により脆化が引き起こされる可能性があると考えられる。
このように、腐食によって発生した水素による脆化を抑制するためにも、加工誘起マルテンサイト量の上限は、４５％以下が好ましい。

（硬さ）
本発明の係止突条の硬さは、管体素材であるステンレス鋼の硬さの約１．５倍以上であることが好ましい。より好ましくは、２．０倍以上である。高い硬さを有する係止突条は、強度も上昇するので、引張荷重が負荷されても変形が抑制され、良好な脱管阻止性能を備えた流体送給管を提供する。

（引張強度）
脱管阻止性能は、引張試験により測定された最大荷重（引張強度）で評価することができる。呼び径が大きいほど必要とされる引張強度は高くなる。例えば、管軸方向の引張強度は、呼び径８０の場合、２３０ｋＮ以上が好ましく、２４０ｋＮ以上、２５５ｋＮ以上がより好ましい。呼び径１５０の場合、４４０ｋＮ以上が好ましく、４５０ｋＮ以上、４９０ｋＮ以上、５００ｋＮ以上がより好ましい。呼び径２５０の場合、７１０ｋＮ以上が好ましく、７５０ｋＮ以上、７６０ｋＮ以上、７７０ｋＮ以上がより好ましい。

（板厚減少率）
転造加工により管体の外周面が変形されて形成される係止突条は、凸高さの増加に伴い、基部の厚みが減少する傾向にある。本発明は、転造加工により形成された係止突条において加工誘起マルテンサイトが生成され、係止突条の強度と硬さが向上するので、基部の厚みが減少しても、管軸方向に高い引張強度を有する継手部が得られる。そのため、係止突条における基部を形成した後の板厚減少率は、管体の板厚（管体の外周面から内周面までの垂直長さ）に対し、１０％以上、２０％以上、あるいは３０％以上であっても、高い引張強度を保持できる。ただ、５５％以上であると、必要な引張強度を維持できないので、５５％未満が好ましく、４０％以下がより好ましい。

（縦壁部の割合）
本発明に係る係止突条は、図７に示すように、係止突条の縦壁部と管継手（ハウジング）の内側側面とが当接する面積が大きいと、面接触状態の割合が増大し、面圧が低くなるので、係止突条の変形の抑制に効果的である。そのため、凸高さに対する縦壁部の割合が２０％以上８０％以下であると好ましく、より好ましくは、３０％以上、４０％以上である。

（管体素材）
本発明は、管体の素材としては、ステンレス鋼管を使用することができる。従来、水道管としてはダクタイル鋳鉄管が主に用いられてきた。これは、鋳造により製造されるため、製品形状の自由度が高く、多種多様な継手が存在し、様々な場所に使用可能だったことが普及した一因である。しかしながら、ダクタイル鋳鉄管は、経年変化に伴う強度低下が著しく、腐食によって破断や漏水が発生しやすい傾向にある。これに対し、ステンレス鋼管は、耐食性に優れ、常温環境下では応力腐食割れが生じにくい。また、経年変化に伴う強度低下が生じにくく、耐用年数が長いことから、従来の水道管よりもランニングコストを抑制できる。そのため、信頼性、環境性、耐久性、ライフサイクルコストに優れた水道管を実現できる。

本発明に係るステンレス鋼管としては、加工誘起マルテンサイトを生成できるステンレス鋼管であれば、特に限定されない。良好な耐食性や加工性を備えるオーステナイト系ステンレス鋼が好ましく、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ等を使用できる。

また、本発明は、液体、気体などの流体の送給に用いられる流体送給管に適用できる。管端同士がハウジングで固定接続された管の継手部であればよく、例えば、水の送給管の継手部に適用することが好ましい。

以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例により制限されるものではない。

（製造例１）
管体素材として、呼び径８０Ａ（外径８９．１ｍｍ、板厚３．０ｍｍ）のＳＵＳ３０４鋼管を用いて、外周面に係止突条を形成した。

図２に示すような凸ローラ１０として、外径８０ｍｍ、Ｗ_Ｉ５．０ｍｍ、Ｒ_Ｉ２．５ｍｍの寸法を有する転造ローラと、凹ローラ１１として、外径１１７ｍｍ、溝深さ１７ｍｍ、Ｗ_Ｕ９．０ｍｍ、Ｒ_Ｕ２．５ｍｍの寸法を有する転造ローラを用いた。上述したように、凸ローラ１０と凹ローラ１１（成形用環状溝１２）とのクリアランスは、成形用環状溝１２の長さＷ_Ｕと凸ローラ１０の厚みＷ_Ｉとの差の半分［（Ｗ_Ｕ―Ｗ_Ｉ）／２］に相当する。当該クリアランスは、２．０ｍｍであり、管体素材の板厚よりも小さい。この条件で、凸高さが約５．０〜１２．０ｍｍの係止突条を形成した。

（製造例２）
管体素材として、呼び径１５０Ａ（外径１６５．２ｍｍ、板厚３．５ｍｍ）のＳＵＳ３０４鋼管を用いて、外周面に係止突条を形成した。

凸ローラとして、外径１１０ｍｍ、Ｗ_Ｉ６．０ｍｍ、Ｒ_Ｉ３．０ｍｍの寸法を有する転造ローラと、凹ローラとして、外径１１７ｍｍ、溝深さ１７ｍｍ、Ｗ_Ｕ１０．０ｍｍ、Ｒ _Ｕ２．５ｍｍの寸法を有する転造ローラを用いた。両者のクリアランスは、２．０ｍｍである。この条件で、凸高さが約４．０〜１８．０ｍｍの係止突条を形成した。

（製造例３）
管体素材として、呼び径２５０Ａ（外径２６７．４ｍｍ、板厚４．０ｍｍ）のＳＵＳ３０４鋼管を用いて、外周面に係止突条を形成した。

製造例２と同様の凸ローラと凹ローラを用いた。両者のクリアランスは、２．０ｍｍである。この条件で、凸高さが約４．０〜１５．０ｍｍの係止突条を形成した。

（製造例４）
従来と同様の一般的な条件で転造加工した製造例である。管体素材として、製造例１と同様の呼び径８０Ａ（外径８９．１ｍｍ、板厚３．０ｍｍ）のＳＵＳ３０４鋼管を用いた。凸ローラとして、外径８０ｍｍ、Ｗ_Ｉ５．０ｍｍ、Ｒ_Ｉ２．５ｍｍの寸法を有する転造ローラと、凹ローラとして、外径１１７ｍｍ、溝深さ１７．０ｍｍ、Ｗ_Ｕ１５．０ｍｍ、Ｒ_Ｕ２．５ｍｍの寸法を有する転造ローラを用いた。両者のクリアランスは、５．０ｍｍであり、管体素材の板厚よりも大きい。この条件で、凸高さが約５．０〜１２．０ｍｍの係止突条を形成した。

＜評価１＞（断面観察）
形成されたステンレス鋼管の転造加工部を被加工管体の長手方向に切断して、その断面を観察した。そして、係止突条における基部の最小板厚と縦壁部の長さを測定した。切断された試験体を樹脂に埋め込み、切断断面を研磨した後、測長顕微鏡によって測定した。

製造例１〜３で得られた係止突条の断面形状は、図６に示すような、管体２の外周面３から延びた湾曲状の基部５と、管軸方向の外周面３に対してほぼ９０°の垂直に延びた縦壁部６と、それに続いて形成された湾曲部７と、頂部８とを含む形態であった。また、係止突条４の各部位の板厚は、例えば、製造例１の凸高さが約７．０ｍｍである試験例４においては、基部で約１．８ｍｍに減少していた。基部の板厚減少率は、約４０％に達した。

このように、凸ローラと凹ローラ（成形用環状溝）とのクリアランスが管体の板厚よりも小さい組合せの転造ローラを用いることにより、管体が外径方向へ張出した係止突条の形状に加工されるとともに、係止突条の側壁部には、しごき加工が施されて当該側壁部の板厚が減少し、ほぼ垂直に延びた縦壁部を有する係止突条が得られた。

一方、上記のクリアランスが管体の板厚よりも大きい製造例４（試験例２１〜２４）については、加工度が小さく、縦壁部を有さない係止突条しか得られなかった。

＜評価２＞（加工誘起マルテンサイト量）
図８は、試験体における係止突条の断面領域を模式的に示した図である。位置Ｂと位置Ｄが係止突条で板厚減少が大きい部位である。このうち、位置Ｄは、管端が位置Ｅの側にあり、転造加工時には位置Ｅ側から位置Ｄへの管材流入が起きるので、それにより位置Ｄの板厚減少の程度が緩和される。そのため、係止突条領域のうち最も板厚減少が著しい部分は、図８の位置Ｂである。

製造例１〜３で得られた試験体を用いて磁気測定法により、強磁性の加工誘起マルテンサイトの生成量を測定した。測定機器として株式会社フィッシャー・インストルメンツ製のフェライトスコープＭＰ３０を使用した。この測定機器は、磁化された検出用端子を測定対象部位に接触させることにより、強磁性物質による磁束の乱れを検知し、深さ方向に存在する強磁性物質の割合を体積分率（％）で表示できる装置である。当該実施例では、図８の位置Ｂの部分における加工誘起マルテンサイト（強磁性物質）の体積分率（％）を測定した。

製造例１〜３で得られた係止突条の加工誘起マルテンサイト量は、製造例１の試験例２〜６、製造例２の試験例９〜１３、製造例３の試験例１６〜１９においては５％を超え、４０％を超える試験例もあった。一方、凸高さの低い試験例８、試験例１５では、加工誘起マルテンサイト量が５％未満になった。また、上記のクリアランスが管体の板厚よりも大きく、加工度の小さい製造例４（試験例２１〜２４）については、係止突条の加工誘起マルテンサイト量が５％未満であった。

＜評価３＞（管軸方向の引張試験）
製造例１〜４で得られた試験体を用いて、管軸方向の引張試験を行って、継手部の抜出阻止力を測定した。転造加工が行われた係止突条をハウジングで固定し、万能試験機で最大荷重の測定を行った。

管体の継手部には、基準荷重以上の最大荷重が必要である。測定で得られた最大荷重が基準荷重以上の場合を合格（○）とし、基準荷重未満の場合を不合格（×）と判定した。判定の基準荷重は、呼び径８０Ａが２３０ｋＮ、呼び径１５０Ａが４４０ｋＮ、呼び径２５０Ａが７１０ｋＮとした。

上記の試験結果を、表１（製造例１）、表２（製造例２）、表３（製造例３）、表４（製造例４）に示す。表１の試験例１、表２の試験例７、表３の試験例１４、表４の試験例２０は、いずれも上記の転造加工を施す前の管体素材である。これら以外の試験例は、上記の転造加工を施して所定の凸高さが形成された製造例である。

製造例１は、表１に示すように、試験例２〜６が基準荷重（２３０ｋＮ）以上の最大荷重を示した。試験例１の最大荷重は基準荷重を下回った。

製造例２は、表２に示すように、試験例９〜１３が基準荷重（４４０ｋＮ）以上の最大荷重を示した。試験例７、８の最大荷重は基準荷重を下回った。

製造例３は、表３に示すように、試験例１６〜１９が基準荷重（７１０ｋＮ）以上の最大荷重を示した。試験例１４、１５の最大荷重は基準荷重を下回った。

製造例４（試験例２１〜２４）は、表４に示すように、最大荷重が基準荷重（２３０ｋＮ）を下回った。

＜評価４＞（硬さ試験）
係止突条を形成した試験体を用いて、図８の位置Ｂにおいて、縦壁部の硬さを測定した。切断した試験体を樹脂に埋め込み、切断断面を研磨した後、マイクロビッカース硬さ試験（荷重１ｋｇ）により、硬度を測定した。管体素材の硬さは１５２ＨＶであった。その測定結果を表１〜３に示す。

表１〜４に示すように、最大荷重が合格（○）と判定された試験例は、いずれも管体素材の硬さ（１５２ＨＶ）の約１．５倍（２２８ＨＶ）以上の高い硬さを示した。それに対し、最大荷重が不合格（×）と判定された試験例は、硬さが約２２０ＨＶ以下であり低かった。

本発明の方法により得られた試験例（試験例２〜６、９〜１３、１６〜１９）は、凸部を形成する際に、しごき加工によって大きな加工度が付与され、加工誘起マルテンサイトの生成量が増加したことにより、硬さが増大した。その結果、引張荷重に対する係止突条の変形が抑制されて、試験体の最大荷重が向上したと考えられる。

図９は、係止突条の凸高さと加工誘起マルテンサイト量との関係を示すグラフである。図９に示すとおり、係止突条の凸高さが５〜１０ｍｍ付近では、製造例１〜４の係止突条における加工誘起マルテンサイト量が５％から３０〜３５％へ増加する傾向を示した。また、凸高さが１５〜２０ｍｍ付近では、当該加工誘起マルテンサイト量の増加割合が漸減して飽和する傾向を示した。一方、従来の転造加工品に相当する製造例４の係止突条は、凸高さが１２ｍｍまで高くなっても、その加工誘起マルテンサイト量は、低い増加割合を示し、５％に至らなかった。

図１０は、係止突条の硬さと加工誘起マルテンサイト量との関係を示すグラフである。図１０に示すとおり、製造例１〜３の係止突条は、加工誘起マルテンサイト量の増加により硬さが上昇する傾向を示した。しかし、硬さが４００ＨＶ付近に至ると、加工誘起マルテンサイト量が増加しても、硬さ上昇割合が低減して飽和する傾向を示した。この傾向は、係止突条の硬さが加工誘起マルテンサイトの硬さに近づいたことを示していると考えられる。

一方、製造例４の係止突条は、製造例１〜３に比べて、加工誘起マルテンサイト量の生成割合が低く、硬さも低い値を示した。

これらの結果から、本発明に係る転造加工法により形成された流体供給管は、所定量の加工誘起マルテンサイトを含有するため、その継手部における引張強度と硬度が高く、係止突条の変形が抑制されて、良好な抜出阻止性を有することを確認できた。

１継手部
２被加工管体
３外周面
４係止突条
４’ 凸部
５基部
６縦壁部
７湾曲部
８頂部
９ａ凸高さ
９ｂ垂直縦壁長さ
１０凸ローラ
１１凹ローラ
１２成形用環状溝
１３リング
１４ハウジング
１５先端面（凸ローラ）
１６縦壁面（凸ローラ）
１７先端面（成形用環状溝）
１８内側縦壁面（成形用環状溝）
２０管継手
２１係止突条
２２管体
２３ハウジング
２４内周側開口縁
２５内側転造ローラ
２６成形突条
２７外側転造ローラ
２８成形用環状溝
２９環状溝
３０係止部材
３１溶接部

Claims

管体を有する流体送給管であって、
前記管体の継手部の外周面に、転造加工により形成された係止突条を有し、
前記係止突条は、前記外周面から延びた湾曲状の基部と、前記基部から延びた縦壁部と、前記縦壁部から延びた湾曲部と、前記湾曲部から延びた頂部とを含み、
係止突条の前記外周面から前記頂部の突端までの高さが、前記転造加工において前記管体の内側及び外側に位置させる加工手段の曲率半径の合計値以上であり、
前記係止突条における加工誘起マルテンサイト量が体積分率で５％以上４５％以下である、流体送給管。
前記管体は、ステンレス鋼を素材とする、請求項１記載の流体送給管。
前記縦壁部の硬さは、前記係止突条以外の管体本体における硬さの１．５倍以上である、請求項１又は２に記載の流体送給管。
前記管体本体の板厚に対する、前記係止突条における前記基部を形成した後の板厚減少率が５５％未満である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体送給管。
前記係止突条における前記凸高さに対する前記縦壁部の割合が、２０％以上８０％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体送給管。