WO1991000372A1 - Pipe joint made of stainless steel and method of making the same - Google Patents

Description

明 細 書

ス テ ン レ ス 鐧製 の パ イ プ継手 お よ び そ の 製造法 技術分野

本発明 は ， 形状記憶特性 に よ っ て 接合 を 緊密 に す る と 共 に 結合部 の 耐隙間腐食性 に 優れ た ス テ ン レ ス 鋼製 の パ イ プ継手 に 関 す る も の で あ る 。

背景技術

パ イ プ継手 に は， フ ラ ン ジ 継手， ね じ 込み式パ イ プ 継手， 突 き 合わせ溶接式パ イ プ継手 な ど 多 種多 様 な タ イ ブ の も の が多 用 さ れて い る 。 ま た ， 耐食性 が重要視 さ れ る 用 途 に は ス テ ン レ ス 鐧製 の パ イ プ継手が使用 さ れ て い る 。 一般 に か よ う な ノ、' イ ブ継手 は ， 管 の 接合 に 使用 す る さ い に ， 機械的 な 締 め 付 け 施工 や 溶接施工 を 必要 と し， そ の 施工精度が漏洩が生ず る か否 か に 直接 関係す る 。 し た 力 つ て ， 施工 を 慎重 に 行 な う こ と が必 要 で あ る と 共 に 作業 自 体 も 繁雑で あ り 熟練 を 要 す る 。 既設配管 に 対 し て 作業を 行 な う 場合 に は ， そ の 接合個 所 に よ っ て は ， 作業空間が狭 く て 機械的 な 締 め 付 け や 溶接作業がで き な い 場合 も あ る 。

ノ、' ィ ブ継手 を N i - T i合金や C u合金 な ど の 形状記憶 合金 で 作製す る こ と も 提案 さ れて い る 。 形状記憶合金 の 温度変化 に よ る 形状回 復機能 を 管 と の 接合 に 利用 し よ う と す る も の で あ る 。 具体的 に は ， 形状記憶合金 で パ イ プ継手 を 作 り ， そ の 管端 の 内 径 を 接続相手 の 管 の 外径 よ り 小 さ く 仕上 げて そ の 形状記憶 さ せ た う え ， 低 温で そ の 管 の 内径を 接続相 手 の 管 の 外径 よ り 大 き く 変 形 さ せ ， こ の 状態で 接続相 手 の 管 を 隙間 を も っ て 継手 内 に 挿入 し ， 次 い で 継手部分 を 適度 の 温度 に 加熱 す る こ と で 変形前 の 縮径記憶形状 に 回復 さ せ て 締結す る 。 こ の 場合 に は ， 継手部分 の 加熱処理 だ け で 接合が完了 す く か ら 作業性 が極 め て 良好 で あ る 。 し た が っ て ， こ れが汎用 化 さ れれ ば， こ の 分野 に 貢献 す る と こ ろ は極 め て 大 き い と 期待が も た れて い る 。

形状記憶合金 と し て は > 上述 の N i - T i合金や C u合 金 な ど の 非鉄系 の 他， F e- P d系 ， F e- N i系 ， F e- M n 系等 の 鉄系 合金 の も の も 公知で あ る 。 こ の う ち ， N i - T i合金 は彤状記憶効果 に 優れ， かつ機械特性 に も 優 れて い る こ と か ら ， ノ、' イ ブ継手 に 使用 さ れ た 実績 が あ る 。 し か し ， N i - T i合金 は 非常 に 高価で あ り ， ま た パ イ プ継手 に 使用 す る 場合 に は ， 耱手 の 管端 の 内径 を 接続す る 管 の外径 よ り 小 さ く 仕上 げ た 後， 低温で 継手 管端を 拡管 し ， そ の ま ま 低温 に 保持 し た 状態で パ イ プ を 両側か ら 挿入 し な け れ ば な ら な い か ら ， 継手作業 に 低温 を 必要 と し ， こ の た め 作業性が悪 い と い う 問題が あ る 。

一方 ， F e- M n系合金 も パ イ プ継手用 材 と し て の 可 能性が あ る こ と が， 溶接技術 ， 1988年 9 月 号， P.78〜 84に 報告 さ れて い る 。

し か し ， 鉄系 の 形状記憶合 金 は 一般 に耐食性 に 劣 る と い う 大 き な 欠点 を 有 し て い る 。 特開昭 61 - 201761号 公報 に は C rな ど を 舍有 さ せ て 耐食性 を 改善 さ せ た 例 も み ら れ る が， C r含有量が 10.0 %以下 と 低 い た め ， い わ ゆ る ス テ ン レ ス 鋼 と し て の 耐食性 を 有 し て い る と は言 い 難 い 。 ま た， 特開昭 63 - 216946号公報 も 耐食性 を 高 め る た め に C rを 舍有 さ せ る こ と を 教示 し て い る が ， 実例 で は 10 % ま で の C r含有量 で あ り ， フ ェ ラ イ ト 生成元素で あ る C rを こ れ以上舍有 さ せ た 場合 に 形 状記憶特性 を ど の よ う に し て 有利 に 発現 さ せ る か に つ い て は 教 え て い な い 。

ま た ， 一般 ス テ ン レ ス 鐧 に お い て は 「 Scripta Meta H urgi ca j , 1977 , vol .5, Ρ· 663〜 667に SUS304鐧 を 一 196て で 変形 さ せ ， 次 い で 室温 ま で 昇温す る こ と で 形状記憶効果 を 示 す こ と が報告 さ れて い る が ， 形状 回 復率 は小 さ く ， 実用 化 に は ほ ど 遠 い も の で あ る 。

発明 の 目 的

し た が っ て ， 本発明 の 目 的 と す る と こ ろ は ， 10 % を 超 え る C rを 含有 す る ス テ ン レ ス 鋼 を 用 い て パ イ プ継 手 を 構成 し て も ， 加熱 に よ っ て 形状が回復 し て 緊密 な 結合がで き る 形状記憶特性 を も つ継手 を 得 る こ と ， よ り 具 体的 に は ， 常温で は形状 が 回復せ ず， 適度 の 高温 に 加熱 し た と き に 形状が画復 す る よ う な 作業性 の 面 で 問題 の な い 形状記憶特性 を 有 し 且 つ耐食性特 に 結合部 に お け る 耐隙間腐 食性 に 優れ た 形状記憶 ス テ ン レ ス 鋼 合金製 の パ イ プ継手 を 得 る こ と に あ る 。

発明 の 開示

本発明 に よ れ ば ， 他 の バ イ ブ の 端 に 所要 の 重ね 部 を も っ て 同軸的 に 接合 さ れ る ス テ ン レ ス 鐧製 の パ イ プ継 手 に お い て ，

こ の パ イ プ継手 を 構成す る ス テ ン レ ス 鋼 が ， 重量 ％ で ， C : 0.10 %以下， S i : 3.0〜 6,0 % , M n : 6.0〜 25.0 % , N i : 7.0 %以下， C r : 10.0超 〜 17.0 % , N ： 0.02〜 0.30 % , C o : 2.0〜 10.0 % を 含有 し ， さ ら に 必 要 に 応 じ て， 0.05〜 0.8 % の N b, 0.05〜 0.8 % の ， 0.05〜 0.8 % の Z r , 0.05〜 0.8 % の T i , 2.0 %以下 の Μ ο, 2.0 %以下 の C uの 1 種 ま た は 2 種以上 を 舍有 し ， かつ，

D = N i + 0.30 X M n + 56.8 X C + 19. O X N + 0.73 X C o + C u - 1.85 X 〔 C r + 1.6 X S i + 1.5 X ( N b + V + Z r + T i ) + M o )

で 定 ½ さ れ る D 値が 一 26.0以上 と な る よ う に 成分調整 さ れ， 残部が F eな ら び に 不可避的不純物 か ら な る 形 状記憶 ス テ ン レ ス 鐧合金か ら な り ，

こ の 継手 の 内外表面 の う ち ， 少 な く と も 該重ね部 に お け る 他 の管 と 接す る こ と に な る 継手 の 表面 に 亜鉛 め つ き が施 さ れて お り ， こ の パ イ プ継手 の 少 な く と も 接合端部 は 温度 に よ つ て 径が変化 す る 形状記憶処理が施 さ れ て い る ，

こ と を 特徴 と す る ス テ ン レ ス 鐧製 の パ イ プ継手 を 提 供す る 。

本発 明 に 従 う ノ、' イ ブ継手 は ， 前記 の 成分組成 か ら な る ス テ ン レ ス 鋼合金 を 所定 の 寸法形状 に 管加工 し， 次 い で 焼鈍 し て パ イ プ継手 の 素成形品 を 製造 す る 工程， こ の 素成形品 の 管端部 の 径 を 室温以下 の 温度で 変形 し 次 い で 4 5 0 °C 以上 の 温度 に 加熱す る 処理 を 1 画 以上 繰 り 返す こ と か ら な る 一次形状 を 記憶 さ せ る 工程， こ の 一次形状記憶品 の 表面 の う ち ， 少 な く と も 接合 す る 相手 の 管 と 接 す る こ と に な る 継手 の 接触表面 に 亜 鉛 め つ き を 施す 工程，

次 い で 該一次形状 を 記憶 し た 管端 の 径 を 室 温以下 の 温度で 二次変形 し て 常温 に 戻す こ と か ら な る 二次変形 の 管端形状 を も つ パ イ プ継手を 得 る 工程，

を 経て 製造 さ れ得 る 。 こ れ に よ つ て ， 少 な く と も 該 管端 を 1 0 0〜 8 0 0て に 加熱す る こ と に よ つ て 管端 が一 次形状 に 画 復す る 特性 を 有す る 。 し た が っ て ， 管端 の 一次形状を 接合相 手 の 管 の 外径 よ り も 僅 か に 小 さ な 内 径 を も つ形状 と し ， 二次変形後 の 管端形状 を 接合相 手 の 管 の 舛柽 よ り も 大 き な 内径 を も つ形状 と す れ ば ， 二 次変形 の 状態 で 相 手 の 管 を 管端内 に 挿入 し ， そ の 状態 で 管端 を 1 0 0〜 8 0 0て に 加熱す る と 一次形状 に 回 復 し よ う と し て 緊密 に 接合 さ れ る こ と に な る 。 そ の さ い ， 亜鉛 め つ き 層 が接合面 に 介在す る こ と に な る の で ， こ の 亜鉛 め つ き 層 が シ ー ル効果 を 奏 す る と 共 に， 耐隙間 腐 食を 向上 さ せ る 。

な お ， 前記 の 製造工程 に お い て ， 亜鉛 め つ き を 施 す 工程 は， 場合 に よ っ て は二次変形 し た あ と で あ っ て も よ い 。

発明 の 詳述

前記 の 目 的 を 達成す べ く ， 本発 明 者等 は優れ た 耐食 性 を有す る F e- C r鐧を べ 一 ス に し て 形状記憶効果 に 及 ぼす合金元素， 加工熱処理方法 な ど の 影響 を 広範囲 に 研究 し た 。 そ の 結果， 10 % を 超 え る C rを 舍有 す る C r- F eベ ー ス の メ タ ル に 適量 の M n, S iお よ び C oを 舍有 さ せ 且 つ C , N , N iな ど の含有量 を 適正 に コ ン ト ロ ー ルす る な ら ば， 焼鈍状態で 5 フ ェ ラ イ ト 相 ゃ マ ル テ ン サ イ ト 相 が存在せ ず に オ ー ス テ ナ イ ト 単相 と す る こ と がで き ， かつ室温以下 の 低温域で 変形 さ せ て も 転 位や加工誘起 マ ル テ ン サ イ ト （ α ' ) の 永久 ひ ず み の 生 成が抑制 で き る こ と ， 特 に 0 て 以下 の 温度域 で 変形 さ せ る と 加工誘起 ε 相 の 生成 が促進 さ れ， そ の 結果 ， 変 形後 に A _S点 （ ε 相が r 相 に 変態を 開始 す る 温度） 以 上 に 加熱す れ ば優れ た形状記憶効果 を 示す こ と を 見 出 し た 。 ま た 室温以下 の 低温域 で の 変形 と 450 'C 以上 の 温度範囲で の 加熱処理を 1 面以上繰 り 返す こ と で 形状 記憶効果が著 し く 向上 す る こ と が わ か っ た 。

力、 よ う な 形状記憶 ス テ ン レ ス 鐧 は 他 の ス テ ン レ ス 鋼 と 同様一般 の 耐食性 は 優 れて い る 。 し 力、 し ， パ イ プ維 手 へ の 適 用 に あ た っ て 相 手管 と の 重ね 部 で 隙間腐 食 が 発生 す る こ と が あ る 。 本発 明 は こ れ を 亜鉛 め つ き に よ つ て 解決 し た 。 併せ て こ の 亜鉛 め つ き 層 は 形扰 回 復時 に 塑性流動 し て 接合部 の シ ー ル性 を 確保 す る と い う 作 用 も 供 す る 。

以下 に 先 ず本発明 の パ イ プ継手 を 構成 す る ス テ ン レ ス 鐧合金 に つ い て ， 各成分量 を 前記 の 範 囲 に 選定 し た 理由 の 概要 を 説明 し ょ う 。

C は強力 な オ ー ス テ ナ イ ト 生成元素で あ り ， 焼鈍状 態で の δ フ ェ ラ イ ト 相 の 生成 の 防止 に 有効 に 作用 す る ま た C は形状記憶効果 を 向 上 さ せ る 有効 な 元素 で も あ る 。 だ が C を 多量 に 舍有 さ せ る と 室温以下 の 温度域 で の 変形 と 4 5 0て 以上 の 温度範囲 で の 加熱処理 を 1 回 以 上繰 り 返 し た 場合 に （一次形状 を 記憶 さ せ る 場合 に）， C r炭化物が生成 し， こ の た め に 耐食性， 加工性が劣 化 す る よ う に な る 。 こ の よ う な 理由 か ら C の 含有量 は 0 . 1 0 % 以下 と す る 。

S i は変形時 の 永久 ひ ずみ の 発生 を 防止 し ， 加工誘 起 ε 相 の 生成 を 促進 さ せ る 作用 を 供す る の で ， 本発 明 鐧合 金 に お い て 優 れ た 形状記億効 果 を 発現 さ せ る 必須 の 元素 で あ り ， 3 . 0 %以上 の 舍有が必要で あ る 。 し か し な 力く ら ， S i は強力 な フ ェ ラ イ ト 生成元素 で あ り ， 多量 に 舍有 さ せ る と ， 焼鈍状態 で 5 フ ェ ラ イ ト 相 が多 量 に 残存 さ せ る よ う に な り 形状記憶効果が低下 し ， ま た 熱間加工性 も 劣化 し 製造が困難 と な る た め ， S i の 上限 を 6.0 % と す る 。

M nは オ ー ス テ ナ イ ト 生成元素 で あ り ， 饶鈍祅態で フ ェ ラ イ ト 相 の 生成 を 抑制す る の に 寄与す る 。 ま た M nは変形時 の 永久 ひ ずみ の 発生 を 防止 し ， 加工誘起 ε 相 の 生成 を 促進 さ せ る の で 形状記憶効果 を 高 め る の に も 有効 な 元素で あ る 。 こ の た め 6.0 %以上舍有 さ せ る 。 し か し ， Μ ηを 多 量 に 舍有 さ せ る と 逆 に 加工誘起 ε 相 の生成 を 抑制 す る よ う に な り ， 形状記憶効果を 低 下 さ せ る よ う に な る の で ， そ の 上限を 25.0 % と す る 。

N i は オ ー ス テ ナ イ ト 生成元素で あ り ， 焼鈍状態 で S フ ェ ラ イ ト 相 の 生成 を 防止 す る に 有効 な 元素で あ る し か し， N i は多 量 に 舍有 さ せ る と 低温で の 変形時 に 永久 ひ ずみ の 発生を 誘起 し て 形状記憶効果 を 低下 さ せ る の で そ の 上限を 7.0 % と す る 。

C rは ス テ ン レ ス 鋼 の 必須元素で あ り 優れ た 一般耐 食性 を 得 る に は 10 % を 超え る 舍有が必要で あ る 。 ま た C rは低温変形時 の 永久 ひ ずみ の 生成 を 抑制す る の で 形状記憶効果 を 向上 さ せ る 元素で も あ る 。 し か し な が ら C rは フ ェ ラ イ ト 生成元素 で あ る か ら 多量 に 舍有 さ せ る と 焼鈍状態で フ ェ ラ イ ト 相 が残存 し や す く な つ て 形 状 記 憶効 果 を 低 下 さ せ る た め そ の 上 限 を 17.0 % と す る 。

N は オ ー ス テ ナ イ ト 生成 元素 で あ り ， 焼 鈍 状 態 で <5 フ ェ ラ イ ト 相 の 残 存 を 防 止 す る の に 有 効 に 作 用 す る 。 ま た N は 変形時 の 永 久 ひ ず み の 生 成 を 抑 制 し ， 形 状 記 憶效 果 を ^ 上 さ せ る 。 さ ら に N は 締 結 後 の パ ィ プ 継手 に 対 し て そ の 引 き 抜 き 抵 抗力 （ひ い て は 強 度） を 増 大 さ せ る 。 こ の よ う な 効 果 を 発揮 さ せ る に は 0.02 % 以 上 の N の 舍 有 が必要 で あ る 。 だ が ， 多 量 の N を 舍有 さ せ る と 本 発 明 鐧 の 製造過程 に お い て 鐧塊 に ブ ロ ー ホ ー ル が 生 成 し ， 健 全 な 鐧塊 が得 ら れ な く な る の で ， そ の 上 限 を 0.30 % と す る 。

C oは オ ー ス テ ナ ィ ト 生 成 元素 で あ り ， 焼 鈍 状態 で 5 フ ェ ラ イ ト 相 の 残存 の 防止 に 有効 で あ る 。 ま た C o は 変 形 時 の 永 久 ひ ず み の 生成 を 抑 制 し ， 加 工 誘 起 ε 相 の 生成 を 促進 さ せ 形状 記 憶効 果 を 向 上 さ せ る に 有 効 な 元 素 で あ る 。 こ の た め 2.0 % 以上 含 有 さ せ る が ， 多 量 に 含有 さ せ て も こ れ ら の 効 果 が飽 和 す る た め ， そ の 上 限 を 10.0 % と す る 。

N b, V , Z rお よ び T i は 室 温 以下 の 温 度 で の 変 形 と 450て 以上 で の 加 熱処 理 の 繰 り 返 し 時 に お け る C r炭 化 物 の 生 成 を 抑制 す る の で ， 鋼 の 耐食性 と 加 工 性 を 維 持 す る の に 有効 に 作 用 す る 元素 で あ り ， そ れ ぞ れ 0.05 % 以上舍有 さ せ る の が よ い 。 し 力、 し ， こ れ ら の 元 素 は い ず れ も フ ェ ラ イ ト 生成 元 素 で あ る た め ， 焼鈍 状態 で フ ェ ラ イ ト 相 が残 存 し や す く な り ， あ ま り 多 く 含 有 す る と 形 状 記 憶 効 果 が 低下 す る よ う に な る の で そ れ ぞ れ の 上 限 は 0. 8 % と す る 。

M oは 鐧 の 耐食 性 を 向 上 さ せ る 有 効 な 元 素 で あ る 。

！ Α、 ί は フ ェ ラ イ ト 生成 元 素 で あ り ， 多 量 に 含 有 さ せ る と 焼 鈍 状態 で 5 フ ェ ラ イ ト 相 が残 存 し ， 形状 記憶効 果 が低 下 す る た め そ の 上限 を 2. 0 % す る 。

C uは 適量 舍有 さ せ る と 鐧 の 耐食 性 ， 特 に 耐応 力 腐 食 割 れ性 を 向 上 さ せ る 。 ま た C uは オ ー ス テ ナ イ ト 生 成 元 素 で あ り ， 焼鈍 状態 で の フ ェ ラ イ ト 相 の 残存 を 防止 さ せ る に 有効 に 作用 す る 。 こ れ ら の 効 果 は 2.0 % 以上 含 有 さ せ て も 変化 し な い た め ， 2. 0 % を 上 限 と す る 。

前 記 の 式 で 計 算 さ れ る D 値 は 形 犾 記 憶 効 果 を 低下 さ せ る 焼鈍 状態 で の 5 フ ェ ラ イ ト 相 の 残 存 量 を 計 る 尺 度 と な る 。 こ の D 値 と 合 金元素 と の 間 の 関係式 は 本発 明 者 ら に よ っ て 実験室的 に 得 ら れ た 実験式 で あ る 。 D 値 が ー 26.0未満 で は 多 量 の 5 フ ェ ラ イ ト 相 が残存 し ， 形 状記 憶効 果 を 低 下 さ せ る よ う に な る 。 し た が っ て ， 前 記 の 各 成 分量 の 範 囲 に お い て さ ら に D 値 が 一 26.0以上 と な る よ う に 各 々 の 成分量 を 調 整 す る こ と が必要 で あ る

つ ぎ に ， 本 発 明 に 従 う パ イ プ継 手 の 製造 法 並 び に 形 状記憶操作 に つ い て 説 明 す る 。

〔 工程 1 〕

前記 の 成分組成 か ら な る ス テ ン レ ス 鐧 を 所定 の 寸法 形状 に 管加工 し， 次 い で 焼鈍 し て パ イ プ継手 の 素成形 品 を 製造 す る 。 こ の 場合 ， 該 ス テ ン レ ス 鋼 を 室温 ま た は温間 で 圧延後， 焼鈍 し て 所要厚 み の 鐧板 を 作 り ， こ の 鐧板 力、 ら ノ、' イ ブ に 溶接造管 し た う え ， こ れ を 所定 の 寸法形状 に 加工 し ， 焼鈍 し て パ イ プ継手 の 素成形品 と す る の が便宜 で あ る 。 本発 明 に 従 う 鐧 は， 焼鈍 ま ま で ( 焼鈍温度 に 加熱後室温 ま で 冷却 し た 状態 で ） δ フ エ ラ イ ト 相 お よ び マ ル テ ン サ イ ト 相 が存在せ ず， 実質上 オ ー ス チ ナ イ ト 相 を 呈す る 。

〔 工程 2 〕

工程 1 で 得 ら れ た 素成形品 の 管端部 の 径 を 室温以下 の 温度で 変形 し 次 い で 4 5 0て 以上 の 温度 に 加熱す る 処 理 を 1 面 以上繰 り 返す 。 こ の 工程 で 変形 し 終 え た 形状 を 本明 細書で は 「 一次形状 」 と 呼 ぶ。 こ の 一次形状 は 接合 し ょ う と す る 相手 の 管 に よ っ て そ の 大 き さ が決 ま る が， 実際 に は接合相手 の 管 の 外径 よ り も 本継手 の 管 端 の 内 径 を 僅か に 小 さ く し た 形状 と す る の が よ い 。 し た 力く つ て ， こ の 一次形状 の ま ま で は接合相手 の 管 は 本 継手 の 管 内 に は挿入 で き な い こ と に な る 。 低温で 変形 加工す る と 加工誘起 ε 相 が生成 し ， そ の 温度 が低温で あ れ ば あ る ほ ど加工誘起 ε 相 の 生成量が増大す る 。 そ し て 4 5 0 'C 以上 の 温度 に 加熱 し て 室温 に 戻 す こ と に よ つ て ， 一次形状が記憶 さ れ る 。

〔 工程 3 〕

一次形状を 記億 し た 本継手 に 亜鉛 メ ツ キ を 施 す 。 亜 鉛 メ ツ キ は電気 あ る い は 溶融亜鉛 メ ツ キ 処理 な ど で 行 な え ば よ い 。 亞鉛 め っ き を 施す部分 は ， 少 な く と も 接 合相手 の 管 と 接す る こ と に な る 表面 を 舍む こ と が重要 で あ る 。 実際 に は本継手 の 内外全表面 を 一様 に 亜鉛 め つ き す る の が め つ き 操作 も 簡単で あ る 力、 ら そ の 方 が よ い 。 こ れに よ り ノ、' イ ブ継手 と し て 使用 さ れて も 長期間 に わ た つ て 接合部 は優れ た 耐隙間腐食性 を 発現す る 。 こ の 亜鉛 メ ツ キ 層 は相手管 と の 接合時 に 一種 の ク ッ シ ヨ ン材 の 効果を 発現 し ， パ イ ブ継手 の シ ー ル性 を よ り 一層 向 上 さ せ る 。

〔 工程 4 〕

-前工程 で 得 ら れ た 一次形状 を 記憶 し 且 つ亜鉛 め つ き さ れた 管端 の 径 を 室温以下 の 温度で 二次変形 し て 常温 に 戻す 。 二次変形 し て 常温 に 戻 し た と き の 形状 を 本明 細 書で は 「 二次形状 」 と 呼ぶ。 こ の 二次形状 に よ る 管 端 の 内 径 は接合相手 の 管 の 外径 よ り も 僅か に 大 き く す る 。 す な わ ち ， 内径寸法 が接合相手 の 管 の 外径 よ り も 大 き く な る ま で 拡管加工 す る 。 室温以下 の 温度域 で 拡 管 す る こ と に よ り 加工誘起 ε 相 の 生成 が促進 さ れ ， 低 温 ほ ど ε 相 の 生成量が増加す る 。 こ の 結果 ， A s点以 上 に 加熱す る こ と に よ り 一次形状 に 高 い 回 復率 で 回 復 す る 。

な お ， 前記 の 〔 工程 3 〕 と 〔 工程 4 〕 の 順序 を逆 に し た 製造法 を 採用 す る こ と も で き る 。 す な わ ち ， 二次 形状 に 変形 し て 力、 ら 亜鉛 め つ き を 施 し て も よ い 。 た だ

旦 A ΪΪΚ 八 ¾Λ ： 2 ΛΠ OT H Λ Ο 。" 1 ί 7 σ ·3ΐι ifcB cr ιο; Λπι , Λ ' ι υ に な る と 二次変形 で 生成 し た ε 相 が r 相 へ 変態 し 初 め る の で ， パ イ プ継手 と し て 使用 す る 前 に 一次形状 に 形 状 11 復 が生 じ て し ま う こ と に な る 。 し た が っ て ， こ の 場合 の 亜鉛 メ ッ キ 処理温度 は 1 0 0て 以下 で 行 な う の が よ い 。

以上 の 製造法 に 従 っ て 得 ら れ た 二次形状 の バ イ ブ継 手 は ， 1 0 0 〜 8 0 0 'C に 加熱 し て 室温 に 戻 す と 一次形状 に 復元す る と い う 形状記憶特性 を 有す る 。 し た が っ て こ の パ イ プ継手 を 用 い て ノ、 ' イ ブ を 接続 す る さ い ， 一次 形状 と 二次形状 の 中 間 の 外径を も つ相 手 の 管 を 本継手 の 管端か ら 内部 に 或 る 重ね部 を も っ て 挿入 し ， 重 ね部 を 1 0 0て 〜 8 0 0て の 温度 に 加熱 し て か ら 室温 に 戻せ ば 緊締 さ れ る こ と に な る 。 本発明 に 従 う ス テ ン レ ス 鐧合 金 の A s点 は室温付近 に 存在す る た め ， 加熱 は こ れ を 超え る 温度， 好 ま し く は 1 0 0 'C 以上， よ り 好 ま し く は . 2 0 0て 以上で 行 う と ， 二次変形 で 生成 し た ε 相 が r 相 に 変態す る こ と で 形状回 復効果が発現 し ， 一次形状 に 回 復 し ょ う と す る 結果， 揷入 し た ノ、' ィ プが本継手 に よ つ て 締 め つ け ら れ る こ と に な る 。 し 力、 し ， 加熱温度が 800 'C 以上 に な る と 締 め つ け 力 が低下 し ， ノ、' ィ プ継手 と し て 必要 な 引 き 抜 き 強度が低下 す る た め ， 加熱温度 は 800て 以下 と す る 必要が あ る 。

以下 に 本発明 の 代表的実施例 を 挙 げ る 。

〔 実施例 〕

第 1 表 に 示す化学成分値 （重量 ％ ) の 鐧合金 を 高周 波溶解炉を 用 い て 溶製 し た 。 A 1 〜 A 15鋼 は本発明鐧 で あ る 。 B 1 〜 B 4 鐧 は比較鋼で あ る 。

こ れ ら の メ ル ト か ら 鐧塊を 製造 し ， こ れ を 鏺造， 熱 間圧延 を 経て 3 mm厚 さ の 熱延板 と し ， 焼鈍後， 1 mm厚 さ ま で 冷間圧延 し ， 次 い で 焼鈍 し た 。

こ の 焼鈍板を ス リ ッ ト し ， T I G 溶接 に て 内径 22 m m の パ イ プ を 作成 し た 。 つ い で 内径 18.0 m mま で 芯抜 き 加 ェ し ， 105CTC で 焼鈍 し て 素成形品 を 得 た （ 工程 1 ) 。

次 い で 一 73て で パ イ プ内径 の 増加率 が約 6 % の 拡管 変形 と ， 600 'C X 15分 の 加熱処理 を 2 画 以上繰 り 返 し て 最終パ イ ブ内径を 19.4mniと し た （工程 2 )。

こ れ ら の バ イ プ継手用 素管か ら 次 の 2 つ の 手順 に て パ イ ブ継手 を 作成 し た 。

(1) . 溶融亜鉛浴 に 浸漬 し て 溶融亜鉛 め つ き （ メ ツ キ 厚み ： 80 ί/ ιη) を 施 し （工程 3 ) , 次 い で 一 73て で ノ、' ィ ブ継手内 径 を 20.4mmに 拡管変形 し た （工程 4 ) 。

(2) . — 73て で パ イ プ継手内径 を 20.4 m mに 拡管変形 し ( 工程 4 ) , 次 い で 60て で 電気亜鉛 メ ツ キ （メ ツ キ 厚 み ： 40 m) を 施 し た （ 工程 3 ) 。

こ れ ら の 継手 内 に， 外径 20.0 m mの 管 を 両側力、 ら 40 m m の 重ね部 を も っ て 挿 入 し た 後， 300 'C , 60CTC お よ び 1000 'C に 加熱 し た 。 継手 と 挿入 し た 管 と は 緊密 に 締結 さ れ た 。

締結部 分 の シ ー ル性 ， 耐隙間腐食性， お よ び 引 き 抜 き 強度 の 試験 を 行 っ た 。 シ ー ル性 は ， 締結 し た パ イ プ の 片端 を 閉 じ た う え 水 中 に 浸漬 し ， 他方 の 開 口 端 か ら A rガ ス （圧力 ： 2 kg/cm ²) を 吹 き 込 む こ と に よ っ て 締結部か ら の ガ ス の 漏 れ の 有無 に よ っ て 評価 し た 。 耐 隙間腐 食性 は C 1 -力 1000 p p mの 80て の 水溶液 内 に 10日 間浸潰 し た 後， 締結部 を 切 り 出 し て腐食 の 程度 を 調 べ た 。 引 き 抜 き 強度 は締結部 を 軸方 向 に 引 っ 張 っ て パ イ プ が外 れ る ま で の 強度 を 調 べ た 。

第 2 表 に ， 本発明 に 従 う A 1 鋼か ら ， 前記（1) ま た は (2) の 手順 を 経て 製造 し た 継手 に つ い て ， 管 を 挿 入後 の 加熱温度 が 300と 600 'C の 場合 に お け る 前記 の 試験結 果を 示 し た 。 ま た ， 第 2 表 に は ， 比較例 と し て ， 該加 熱温度 を 1000 'C と し た 場合 の 試験結果， 並び に 亜鉛 メ ッ キ を 施 さ ず該加熱温度を 300 と し た 場合 の 試験結 果 も 併せ て 示 し た 。

第 2 表 の 結果 に 見 ら れ る よ う に ， 比較例 e お よ び ί の よ う に 加熱温度 が 1000て と 高 い 場合 に は 引 き 抜 き 強 度力く 500kg以下 と 低 く ， 十 分 な 締 め つ け 力 を 有 し て お ら ず ， ま た シ ー ル性 も 不十分 で あ る 。 ま た ， 比較法 g の よ う に 亜鉛 メ ツ キ を 施 さ な い 場合 で は耐隙間腐 食性 引 き 抜 き 強度 お よ び シ ー ル性 の す べて に 劣 り ， ノヽ' ィ プ 継手 と し て は使用 出来 な い 。 こ れ に 対 し て ， 本発 明 に 従 う a 〜 d の も の は， 引 き 抜 き 強度が 500kg以上 の 優 れ た 締 め つ け力 を 有 し て お り ， ま た 耐隙間腐 食性お よ び シ ー ル性 も 非常 に 良好 で あ る 。

第 3 表 に ， 第 1 表 に 示 し た 全て の 鋼か ら 前記（1) の 手 順 を 経て 製造 し た 継手 に つ い て ， パ イ プ挿 入後 の 加熱 温度 を 300て と し た 場合 の 前記試験結果を 示 し た 。

第 3 表 の 結果か ら ， B 1 鐧お よ び B 2 鐧カ、 ら 製造 し た も の は， こ れ ら の 鐧中 の M nお よ び S i含有量が低 い の で ， ま た B 3 鐧か ら 製造 し た も の で は こ の 鋼 に は C oが舍 ま れて お ら ず且つ δ フ ェ ラ ィ ト 量が 16.7 % と 高 い の で ， そ れぞ れ形状 回 復率が小 さ く ， 引 き 抜 き 強 度 お よ び シ ー ル性 に 劣 り ， し た が っ て， 形状記憶パ イ ブ継手 と し て は 不向 き で あ る 。

こ れ に 対 し て， 本発 明 に 従 う A l 〜 Α 15鐧か ら 製造 し た も の は す べ て 耐隙間腐 食性 お よ び シ ー ル性が良好 で あ り ， 引 き 抜 き 強度 も 500kg以上 あ る 。

第 2表

¹¹耐隙間腐食性 〇；腐食なし， X ；腐食あり 2引き抜き強度 〇； 500kg以上， X ； 500kg以下 '³シール性 〇ガス漏れなし， X ； ガス綑れあり

第 3表

耐隙間腐食性 〇；隙間腐食なし. X隙間腐食あり

:引き抜き強度 〇； 500kg以上， X ； 500kg以下

¹シール性 〇 ； ガス漏れなし， 厶； ガス漏れややあり， X ； ガス漏れ多し 以上 の よ う に ， 本発明 に よ れ ば， 形状記憶特性 を 利 用 し て 引 き 抜 き 強度お よ び シ ー ル性 が良好 な ス テ ン レ ス 鐧製 の パ イ プ継手が提供 さ れ る 。 し か も ， 本発明 の パ イ プ継手 は ス テ ン レ ス 鐧本来 の 耐食性 の ほ か継手部 の 耐隙間腐食性 も 極 め て 良好で あ り 長期 の 使用 に 耐え る 。 こ の 耐隙間腐食性 は 亜鉛層 の 存在 に よ っ て 発現す る が， こ の 亜鉛層 は ま た 継手面 の ク ッ シ ョ ン 材 と し て も 機能 し ， 接合時 に 気密 な 接合面を 形成す る こ と がで き る 。 そ し て ， 本発明 の パ イ プ継手 は加熱処理 に よ つ て 締結施工 さ れ る も の で あ り > 従来 の 機械的 な 締 め 付 け施工や溶接施工 に 比 べ て 作業性が良好で あ り ， し か も ， 取外 し も 加熱処理 に よ っ て パ イ プ を 破壊 す る こ と な く 簡単 に 行 い得 る も の で あ る 。 し た が っ て ， こ れ ま で に な い 新 し い 耐食性パ イ プ継手 を 提供す る も の で あ る 。

Claims

請求 の 範囲

( 1 ) 他 の パ イ プ の 端 に 所要 の 重ね 部 を も つ て 同軸的 に 接合 さ れ る ス テ ン レ ス 鐧製 の パ イ プ継手 に お い て ，

こ の ノ、' イ ブ継手 を 構成す る ス テ ン レ ス 鋼 が ， 重量 ％ で ， C : 0.10 %以下， S i : 3.0〜 6.0 % , M n ： 6.0 - 25.0 % , N i : 7.0 %以下， C r : 10.0超 〜 17.0 % , N ： 0.02 - 0.30 % , C o : 2.0〜 10.0 % を 舍有 し ， かつ ， D = N i + 0.30 X M n + 56.8 X C + 19. O X N + 0.73 X C o

- 1. 85 X ( C r + 1.6 X S i)

で 定義 さ れ る D 値が 一 26.0以上 と な る よ う に 成分調整 さ れ， 残部が F eな ら び に 不可避的不純物 か ら な る 形 状記憶 ス テ ン レ ス 鐧合金 か ら な り ，

こ の 継手 の 内外表面 の う ち ， 少な く と も 該重 ね 部 に お け る 他 の 管 と 接す る こ と に な る 継手 の 表面 に 亜鉛 め つ き 力 施 さ れて お り ，

こ の パ イ プ継手 の 少 な く と も 接合端部 は温度 に よ つ て 径 が変化す る 形状記憶処理が施 さ れて い る ，

こ と を 特徴 と す る ス テ ン レ ス 鐧製 の バ イ ブ継手。

(2) 他 の パ イ プ の 端 に 所要 の 重ね 部を も っ て 同 軸的に 接合 さ れ る ス テ ン レ ス 鐧製 の ノ、' ィ ブ継手 に お い て ，

こ の パ イ プ継手 を 構成す る ス テ ン レ ス 鋼が ， 重量％ で ， C : 0.10 %以下， S i : 3.0〜 6.0 % , M n : 6.0〜 25.0 % , N i '. 7.0 % 以下， C r : 10.0超 〜 17.0 % , N ： 0.02〜 0.30 % , C o : 2.0〜 10.0 % を 舍有 し ， さ ら に

.05〜 0 , 8 % の N b , 0.05 〜 0.8 % の ， 0.05〜 0.8 % の Z r, 0.05〜 0.8 % の T i , 2.0 %以 下 の M o , 2.0 %以 下 の C uの 1 種 ま た は 2 種以上 を 含有 し ， か つ，

D = N i + 0.30 X M n + 56.8 X C + 19. O X N + 0.73 X C o + C u - 1.85 X 〔 C r十 1.6 X S i + 1.5 X ( N b + V + Z r + T i) + M o

で 定義 さ れ る D 値が — 26.0以上 と な る よ う に 成分調整 さ れ ， 残部が F eな ら び に 不可避的不純物 か ら な る 形 状記憶 ス テ ン レ ス 鐧合金力、 ら な り ，

こ の 継手 の 内外表面 の う ち ， 少 な く と も 該重ね部 に お け る 他 の 管 と 接す る こ と に な る 継手 の 表面 に 亜鉛 め つ き が施 さ れて お り ，

こ の パ イ プ辗手 の 少 な く と も 接合端部 は温度 に よ つ て 径が変化す る 形状記憶処理が施 さ れて い る ，

こ と を 特徴 と す る ス テ ン レ ス 鋼製 の パ イ プ継手。

(3) 重量 ％ で ， C : 0.10 %以下， S i : 3.0〜 6.0 % , M n : 6.0〜 25.0 % , N i : 7.0 %以下， C r : 10.0超〜 17.0 % , N ： 0.02 - 0.30 % , C o ： 2.0〜： L 0.0 % を 舍有 し ， さ ら に 必要 に 応 じ て， 0.05〜 0.8 % の N b, 0.05〜 0.8 % の ¥ , 0.05〜 0.8 % の Z r , 0.05〜 0.8 % の T i , 2.0 %以下 の M o, 2.0 %以下 の C uの 1 種 ま た は 2 種以 上を 舍有 し ， かつ，

D = N i + 0.30 X M n + 56.8 X C + 19.0 X N + 0.73 X C o 十 C u - 1.85 X 〔 C r十 1.6 X S ί + 1.5 X ( N b 4- V + Z r + T i ) + M o )

で 定義 さ れ る D 値 が 一 26.0以上 と な る よ う に 成分調整 さ れ， 残部 力 F eな ら び に 不可避的 不純物 力、 ら な る ス テ ン レ ス 鋼 を 所定 の 寸法形状 に 管加工 し ， 次 い で 焼鈍 し て パ イ プ継手 の 素成形品 を 製造す る 工程，

こ の 素成形品 の 管端部 の 径 を 室温以下 の 温度て' 変 形 し 次 い で 450て 以上 の 温度 に 加熱す る 処理 を 1 回 以上 繰 り 返 す こ と か ら な る 一次形状 を 記憶 さ せ る 工程， こ の 一次形状記憶品 の 表面 の う ち ， 少 な く と も 接合 す る 相 手 の 管 と 接す る こ と に な る 継手 の 接触表面 に 亜 鉛 め つ き を 施す工程，

次 い で 該一次形状 を 記憶 し た 管端 の 径 を 室温以下 の 温度で 二次変形 し て 常温 に 戻 す こ と か ら な る 二次変形 の 管端形状 を も つ パ イ ブ継手 を 得 る 工程， か ら な り ， こ れ に よ つ て ， 少 な く と も 該管端 を 100〜 800て に 加 熱す れ ば該一次形状 に 回復す る 特性 を 有す る ，

耐隙間腐 食性 に優れ た ス テ ン レ ス 鐧製パ イ プ継手 の 製造法。

(4) 管端 の 一次形状 は接合相手 の 管 の 外径 よ り も 僅か に 小 さ な 内 径 を も つ形状で あ り ， 二次変形後 の 管端形 状 は接合相手 の 管 の 外径 よ り も 大 き な 内径を も つ形状 で あ る 請求項 3 に 記載 の パ イ プ継手 の 製造法。

(5) 重量 ％ で ， C : 0.10 %以下， S i : 3.0〜 6.0 % , M n ： 6.0〜 25.0 % , N i : 7.0 %以下， C r : 10.0轺 〜 7.0 % , N : 0.02〜 0.30 % , C o _: 2.0〜 10.0 % を 舍有 し ， さ ら に 必要 に 応 じ て ， 0.05〜 0.8 % の N b, 0.05〜 .8 % の ¥ , 0.05〜 0.8 % の Z r , 0.05〜 0.8 % の T i , .0 %以下 の M o, 2.0 %以下 の C uの 1 種 ま た は 2 種以 上 を 舍有 し かつ，

D = N i H- 0.30 X M n十 56.8 X C + 19. O X N 十 0.73 X C o + C u - 1.85 X 〔 C r + 1.6 X S i + 1.5 X ( N b + V 十 Z r + T i ) + M o )

で 定義 さ れ る D 値が 一 26.0以上 と な る よ う に 成分調整 さ れ， 残部が F eな ら び に 不可避的不純物 か ら な る ス テ ン レ ス 鐧を 所定 の 寸法形状 に管加工 し， 次 い で 焼鈍 し て バ イ ブ継手 の 素成形品 を 製造す る 工程，

こ の 素成形品 の管端部 の 径 を 室温以下 の 温度 で 変形 し 次 い で 450て 以上 の 温度 に 加熱す る 処理を 1 回 以上 繰 り 返す こ と か ら な る 一次形状を 記憶 さ せ る 工程，

該一次形状を記憶 し た 管端 の 径を 室温以下 の 温度で 二次変形 し て 常温 に戻す こ と か ら な る 二次変形 の 管端 形状 を も つバ イ ブ継手を 得 る 工程，

こ の 二次変形品 の 表面 の う ち ， 少 な く と も 接合す る 相手 の 管 と 接す る こ と に な る 継手 の 接触表面 に 亜鉛 め つ き を 施す工程， か ら な り ，

こ れ に よ つ て ， 少 な く と も 該管端 を 100〜 800て に 加 熱す れ ば該一次形状 に 回復す る 特性を 有す る ，

耐隙間腐食性 に 優れた ス テ ン レ ス 鐧製パ イ プ継手 の 製造法。

( 6 ) 管端 の 一次形状 は接合相 手 の 管 の 外径 よ り も 僅 か に 小 さ な 内 径 を も つ形状で あ り ， 二次変形後 の 管端形 状 は接合相手 の 管 の 外径 よ り も 大 き な 内 径 を も つ形状 で あ る 請求項 5 に 記載 の バ イ プ継手 の 製造法。