WO2015072571A1 - 流体送給管の継手部の転造加工方法および流体送給管 - Google Patents

流体送給管の継手部の転造加工方法および流体送給管 Download PDF

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WO
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vertical wall
outer peripheral
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tubular body
tube
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進之助 西島
西尾　克秀
彰啓 安藤
冨村　宏紀
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日新製鋼株式会社
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    • F16L21/06—Joints with sleeve or socket with a divided sleeve or ring clamping around the pipe-ends
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    • F16L23/00—Flanged joints
    • F16L23/04—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned in the radial plane

Definitions

  • the present invention relates to a rolling process method for joints of fluid supply pipes such as connected water pipes and water and sewage sanitary pipes that are piped in buildings and used for fire fighting activities.
  • Fluid supply pipes such as connected water pipes and water and sanitation pipes that are piped to buildings and used for fire fighting activities are laid by connecting pipes of a predetermined length with housing-type pipe joints. .
  • housing type pipe joints as shown in FIG. 9, in the housing type pipe joint 20, a structure for preventing the pipe body 22 from coming out of the housing 23 is provided on the outer peripheral surface of the end portion of the pipe body 22.
  • an annular locking protrusion 21 is formed and the locking protrusion 21 is engaged with the inner peripheral opening edge 24 of the housing 23 from the inside (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 as a method of forming the above-described locking protrusion on the outer peripheral surface of the end portion of the tubular body, a forming protrusion that is positioned inside the processed tubular body 22. 26 while rotating the inner convex roller 25 having 26 and the outer concave roller 27 having the forming annular groove 28 positioned outside the processed tube body 22 along the circumferential direction of the processed tube body 22. It describes that a locking protrusion is rolled on the outer peripheral surface of the end of the tubular body by applying pressure in the approaching direction.
  • Patent Document 2 proposes a joint structure of a fluid supply pipe having an annular groove 29 formed on the inner peripheral surface of the pipe body.
  • Patent Document 3 proposes a structure in which an annular locking member 30, which is a separate part from the tubular body, is joined to the outer peripheral surface of the tubular body by a welded portion 31.
  • the joint structure of the fluid supply pipe using the locking protrusion formed by the rolling method on the outer peripheral surface of the pipe body proposed in Patent Document 1 does not require a separate part, and the pipe body to be processed Since the locking ridge can be formed only by rolling the tube end of the tube, the formation of the locking ridge is easy and advantageous in terms of cost.
  • JP 2007-78052 A Japanese Patent No. 4774325 Utility Model Registration No. 3171690
  • the cross-sectional shape of the locking ridge rises from the base portion connected to the outer peripheral surface of the tubular body, and the top portion is It forms, descends, and becomes the shape connected to the outer peripheral surface of a tubular body again.
  • the fluid supply pipe having the joint portion in which the locking protrusion having such a cross-sectional shape is formed is fixed in combination with the housing.
  • the surface of the housing that contacts the locking protrusion is substantially square.
  • the applied tensile load F is in a downward direction along the tube wall in addition to the tube axis direction.
  • a component force is generated as F ⁇ sin ⁇ .
  • Such a component of the downward component generates a force by which the housing pushes the locking protrusion into the pipe.
  • the locking ridge has a property of deforming to the same extent as the tube, it is considered that the locking ridge itself is easily deformed together with the tube as shown in FIG.
  • the reaction force of the force generated in the downward direction also causes the housing to expand in the outer diameter direction, the possibility of pipe removal is further increased. For this reason, it is thought that the pulling out prevention force in a joint part, ie, the depipe prevention performance falls.
  • the present invention has been devised to solve such a problem, and relates to a method for forming a locking protrusion on the outer peripheral surface of a joint portion of a fluid supply pipe by a rolling method.
  • a locking ridge that provides a joint structure excellent in depilation prevention performance when pipe ends of a pipe having a locking ridge formed by the rolling method are fixed and joined by a housing. It is an object to provide a method of forming a film. Moreover, it aims at providing the fluid feed pipe excellent in the depipe prevention performance by having said joint part structure.
  • the present invention is a rolling method of a joint portion of a fluid supply pipe that forms a locking ridge having a vertical wall portion with respect to the outer peripheral surface of a processed pipe body,
  • the locking ridge includes a curved base extending from the outer peripheral surface, the vertical wall extending from the base, a bending extending from the vertical wall, and a top extending from the bending.
  • the locking ridge is formed by processing means positioned on the inside and outside of the tube body, and the vertical wall portion is at an angle of 65 ° to 90 ° with respect to the outer peripheral surface in the tube axis direction.
  • the total value of the radii of curvature of the surfaces of the processing means that are formed so as to rise and the height from the outer peripheral surface of the locking ridge to the protruding end of the top portion is positioned on the inner side and the outer side in contact with the tubular body It is formed as described above.
  • a convex roller 10 positioned inside the processed pipe body 2 and a molding roller positioned outside the pipe body 2. It is preferable to form the locking protrusion 4 having the vertical wall portion 6 on the outer peripheral surface 3 of the tubular body using the concave roller 11 having the annular groove 12.
  • the processing unit 10, 11 is positioned inside and outside of the tube 2, a predetermined curvature surface abutting the pipe radius R I, has the R U.
  • the outer peripheral surface 3 of the tubular body By rolling the outer peripheral surface 3 of the tubular body so as to have a convex shape with a convex height 9 equal to or greater than the total value of these radii of curvature, the outer peripheral surface 3 in the tube axis direction is predetermined. It is possible to form the vertical wall portion 6 that rises at an angle of.
  • the locking protrusion 4 after the rolling process includes a curved base portion 5 extending from the outer peripheral surface 3 of the tubular body 2, and a vertical wall portion 6 extending from the base portion 5.
  • the shape includes a curved portion 7 extending from the vertical wall portion 6 and a top portion 8 extending from the curved portion 7.
  • the vertical wall portion 6 has a shape rising at a predetermined angle with respect to the outer peripheral surface 3 in the tube axis direction.
  • the locking ridge 4 mainly exhibits the locking effect when the vertical wall portion 6 comes into contact with the housing.
  • the convex height refers to the height from the outer peripheral surface 3 of the tube 2 to be processed to the protruding end of the top 8 of the locking protrusion 4.
  • the convex height When the convex height is smaller than the radius of curvature, most of the convex shape formed on the locking ridge by the rolling process is occupied by the curved portion 7 extending to the base portion 5 and the top portion 8, so that Since the ratio of the wall portion 6 is small, a sufficient locking effect cannot be exhibited.
  • the convex height is excessively large, the rate of reduction of the plate thickness in the locking ridge increases, and the plate thickness becomes thin. This tendency is particularly remarkable at the base. For this reason, the locking protrusion has a low deformation resistance with respect to a tensile load and is easily deformed.
  • the angle at which the vertical wall portion rises according to the present invention is preferably in the range of 65 ° to 90 °. As shown in FIG. 6 (b), the angle is such that when the joint portion of the pipe is viewed in cross section, a reference line 19b extending the outer peripheral surface 3 of the tube body 2 and a straight line 19c extending the outer surface of the vertical wall section 6 The angle 19a from the reference line of the outer peripheral surface extended inward of the locking ridge to the straight line of the vertical wall portion at the intersection point of.
  • FIG. 6A is an example in which the vertical wall portion 6 extends perpendicularly to the outer peripheral surface 3 at an angle of 90 °.
  • FIG. 6B is an example extending at an angle of less than 90 °.
  • the vertical wall portion When the vertical wall portion is formed to have an angle of 65 ° or more, a large degree of processing is given when the vertical wall portion is formed, and sufficient work hardening is performed. High hardness is provided.
  • the joint portion fixed to the housing When the joint portion fixed to the housing is used, a tensile load in the tube axis direction is applied, and the locking protrusion is deformed to be in surface contact with the housing, thereby reducing the surface pressure.
  • the locking ridge having a higher hardness than the tubular body is less likely to be deformed than the tubular body, and thus the housing is resistant to a downward force that pushes the locking ridge into the tube.
  • the ratio of the component of the downward component received from a housing reduces, so that the said angle is large.
  • the tube withdrawal resistance against a tensile load is improved.
  • the locking ridge does not have high hardness. Therefore, the housing is deformed to the same degree as the tubular body with respect to the downward force acting on the locking ridge. As a result, the ability to withdraw is reduced.
  • the angle is preferably 65 ° or more, more preferably 70 ° or more, or 80 ° or more.
  • a larger angle is preferable because the component of the downward component received from the housing is reduced.
  • a locking protrusion having a vertical wall portion that rises vertically such as an angle of 90 ° is given a high degree of processing and high hardness is obtained.
  • a surface contact state with a housing can be ensured, it is preferable.
  • the hardness of the locking protrusion formed by the rolling method of the present invention is preferably about 1.2 times or more the hardness of the tube material. More preferably, it is 1.5 times or more and 2.0 times or more.
  • the tube is processed and the vertical wall portion is perpendicular to the outer peripheral surface.
  • a locking ridge extending in the direction can be formed.
  • the concave roller 11 having the convex roller 10 and the forming annular groove 12 is rotated along the circumferential direction of the outer peripheral surface 3 of the tube 2 to be processed, and the directions are close to each other. It is preferable to form the locking protrusion 4 by processing into a shape.
  • the tubular body 2 is deformed by the convex roller 10 and the forming annular groove 12 so that the plate thickness is reduced and the vertical wall portion 6 rising perpendicular to the outer peripheral surface 3 in the tube axis direction is formed.
  • the locking protrusion which has is formed.
  • the locking protrusion 4 is given a large degree of processing, and the hardness increases by work hardening.
  • the present invention provides the outer peripheral surface in the case of machining using machining means in which the clearance between the convex roller 10 and the forming annular groove 12 is equal to or greater than the plate thickness of the tube to be processed.
  • a convex portion (projected portion) 4 ′ can be formed on the convex portion 4, and the convex portion can be used as the locking protrusion 4.
  • the convex portion is then moved to the convex roller by moving the forming annular groove 12 in the tube axis direction of the tube 2 to be processed, as shown in FIG. 10 to form a locking ridge having a larger angle.
  • the convex height of the convex portion is R I given to the tip of the convex roller located inside, and the tip surface of the annular groove for molding located outside it is necessary to form the convex portions so that the above total of the R U granted at the intersection of the inner vertical wall surface.
  • a ring 13 having an annular groove for molding is mounted on the outer peripheral surface 3 of the tube 2 to be processed, and the inner convex roller 10 is attached to the circle of the tube.
  • the locking protrusion 4 may be formed by rolling in a direction close to each other while rotating along the circumferential direction. That is, the locking protrusion is formed by a combination of a forming annular groove positioned on the outer side of the tubular body and a convex roller positioned on the inner side.
  • the rolling method of the present invention can provide a high degree of processing and form a locking protrusion with high hardness. Therefore, even if a large tensile load is applied to the joint portion of the fluid supply pipe, the deformation of the locking ridge is suppressed, so that the pipe withdrawal prevention property can be improved.
  • the locking ridge when the tube ends forming the locking ridges are fixed and joined by a housing, when a tensile load is applied in the tube axis direction, it is appropriately deformed, As shown in FIG. 7, a joint portion structure is formed in which the vertical wall surface of the locking protrusion formed on the fluid supply pipe and the inner wall surface of the housing are in surface contact. Therefore, the area where both the locking protrusion and the housing come into contact increases, and the load applied per unit area is reduced accordingly. Furthermore, even if a tensile force acts in the tube axis direction, the rate at which the component force of the downward component is generated is reduced. As a result, the ability to prevent extraction from the housing is improved. In particular, a locking ridge having a vertical wall portion that rises vertically at an angle of 90 ° has a large surface contact area and does not generate a downward component, so that a joint portion excellent in depilation prevention performance is obtained. It is done.
  • the rolling method of the present invention can adjust the angle of the vertical wall portion by moving the forming annular groove in the tube axis direction, the locking protrusion having a good contact state with the housing. Articles can be provided.
  • the vertical wall portion of the locking protrusion rises at an angle of 65 ° or more and 90 ° or less with respect to the outer peripheral surface of the tube, and the hardness of the tube material is 1 .It has a joint structure with a hardness twice or more. Therefore, it is in a surface contact state with respect to a tensile load in the tube axis direction, and is not easily deformed, so that it is excellent in de-pipe prevention.
  • a method of forming a vertical wall portion on a formed convex portion using a processing means in which the clearance between the convex roller and the forming annular groove is equal to or greater than the plate thickness of the tube to be processed Illustration to explain The figure explaining the method of forming a latching protrusion using the ring which has a convex roller and the cyclic
  • the figure explaining the latching protrusion which has the vertical wall part which stood at the predetermined angle with respect to the outer peripheral surface of a tubular body formed by the rolling method of this invention The figure explaining the extraction prevention effect of the joint part using the latching protrusion formed by the rolling processing method of this invention
  • the figure explaining the measurement position of the hardness test in the Example of the present invention The figure explaining the housing type pipe joint structure using a general locking ridge
  • the figure explaining the method of forming a latching ridge by a general rolling method The figure explaining the structure which formed the annular groove in the outer peripheral surface of a tubular body
  • the figure explaining the structure which welded the annular locking member to the outer peripheral surface of a tubular body The figure explaining the malfunction situation of the joint part using a general locking ridge
  • the present inventors have formed a joint portion in which tube ends of tube bodies in which locking ridges are formed on the outer peripheral surface by a rolling method as described in Patent Document 1 are fixed by a housing to supply fluid.
  • a rolling method as described in Patent Document 1
  • ⁇ nominal diameter ⁇ 3 is required.
  • a tensile strength in the pipe axis direction is required.
  • the depilation prevention performance can be improved by changing the contact state between the housing and the locking protrusion as shown in FIG. 9 from line contact to surface contact. Therefore, first, a rolling method of a locking ridge having a vertical vertical wall surface rising at an angle of 90 ° with respect to the outer peripheral surface of the tubular body as shown in FIG.
  • a tubular body having a cross-sectional locking projection having a vertical wall surface is fixed by covering the housing, and a tensile load in the tube axis direction is applied to the joint, the housing is shown in FIG.
  • the contact relationship between the ridges and the locking ridges is in a surface contact state, the surface pressure is low and the deformation of the locking ridges can be suppressed, and the tensile load acts only in the tube axis direction. As a result, it is considered that the high fastening performance between the tubular bodies is exhibited, and the depipe prevention performance is improved.
  • the formation of the locking ridges by the rolling method includes a convex roller 10 positioned inside the tube 2 to be processed and an annular groove 12 for forming positioned outside the tube 2 to be processed. Are pressed in directions approaching each other while rotating along the circumferential direction of the tube 2 to be processed.
  • the distal end surface 16 and molding the annular groove 12 of the vertical wall surface 16 and R I and a concave roller 11, which is applied to the intersection of the distal end surface 17 and the medial longitudinal convex roller 10 it is necessary that the total value or more convex height 9 of R U granted at the intersection with the wall 18 of.
  • the ironing is performed, a large degree of processing is imparted at the deformed portion and work hardening occurs, so that the locking protrusion after processing has high hardness, and deformation against tensile load is suppressed.
  • the convex height becomes excessively large the rate of reduction of the plate thickness becomes excessively large and the plate thickness becomes thin, so that the deformation resistance against the tensile load tends to decrease.
  • a vertical wall portion that rises inclined with respect to the tube axis direction of the tube body to be processed is formed.
  • a method of forming a locking protrusion while applying a pressing force in the tube axis direction is effective. For example, as shown in FIG. 3, after rolling to form a convex portion (overhang portion) 4 ′, as shown in FIG. 4, the forming annular groove 12 is moved in the tube axis direction to By pressing the portion 4 ′ against the convex roller 10, the vertical wall portion 6 can be formed by increasing the angle 19 of the vertical wall portion 6.
  • the processing by pressing on the convex roller gives a large degree of processing at the molding site and causes work hardening, so that the locking protrusion after processing has high hardness and prevents the tube from being pulled out against a tensile load. It had excellent characteristics. And such a characteristic is not restricted to the case of the latching protrusion in which the vertical wall part was formed perpendicularly. Even when it has a vertical wall portion formed at an angle of less than 90 °, it has the same high hardness and excellent properties of preventing the tube from being pulled out against a tensile load. Specifically, the locking ridge having the vertical wall portion formed at an angle of 65 ° or more was good.
  • the locking ridge has a vertical wall portion extending at an angle of less than 90 °, when a tensile load is applied to the joint portion provided with the locking ridge, the locking ridge is Since it is deformed at a location in contact with the housing and is in a surface contact state with the inner wall of the housing, the surface pressure is reduced, and a good withdrawal preventing property is obtained.
  • Convex height 9 of the convex portion is at least necessary that the at least the sum of R I and the R U. However, if the convex height becomes excessively large, the rate of reduction in the plate thickness increases and the plate thickness decreases, so that the deformation resistance against the tensile load tends to decrease.
  • a steel pipe As the material tube. Assuming that it is used as a water pipe, one excellent in durability is preferable. As a steel pipe excellent in durability, a plated steel pipe excellent in corrosion resistance is preferable. Among the plated steel pipes, steel pipes with Zn—Al—Mg alloy plating having good corrosion resistance are preferable. If further improvement in corrosion resistance is desired, it is preferable to use a steel pipe made of stainless steel such as SUS304. If such a steel pipe having a thickness of about 3 mm is used, it is possible to obtain a joint part sufficiently clearing the above-mentioned seismic performance of the joint part.
  • the present invention can be applied to a fluid feed pipe used for feeding a fluid such as liquid or gas. What is necessary is just the joint part of the pipe
  • the convex roller 10 as shown in FIG. 2 has an outer diameter of 80 mm and W I 5.0 mm.
  • a rolling roller having a dimension of R I 2.5 mm, and a rolling roller having a diameter of 117 mm, a groove depth of 17 mm, W U 9.0 mm, and R U 2.5 mm as the concave roller 11 were used.
  • the clearance between the two was 2.0 mm, which was smaller than the plate thickness. Under these conditions, a locking protrusion having a convex height 9 of about 3.5 to 12.0 mm was formed.
  • the clearance between the molding an annular groove in the inner convex roller and the outer concave roller is processed under the condition is at least the thickness of the tube as a convex roller 10 as shown in FIG. 3, the outer diameter of 80 mm, W I A rolling roller having dimensions of 5.0 mm and R I 2.5 mm, and a concave roller 11, a rolling roller having dimensions of an outer diameter of 117 mm, a groove depth of 17 mm, W U of 13.0 mm, and R U of 2.5 mm was used. Further, the rolling process was performed while applying a pressing force in the tube axis direction of the tube body. Both clearances were 4.0 mm larger than the plate thickness.
  • Locking ridges having a convex height of about 4.0 mm and convex heights of about 6.0 mm, about 12.0 mm, and about 15.0 mm that are higher than the total value were formed.
  • the outer diameter is 110 mm, W I 6.0 mm, R I.
  • a rolling roller having dimensions of 0 mm and a rolling roller having dimensions of an outer diameter of 117 mm, a groove depth of 17 mm, W U 10.0 mm, and R U 2.5 mm were used as concave rollers.
  • the clearance between the two is 2.0 mm. Under these conditions, a locking protrusion having a convex height of about 4.0 to 18.0 mm was formed.
  • the convex roller When processing under conditions where the clearance between the inner convex roller and the outer concave roller is equal to or greater than the thickness of the tube, the convex roller has dimensions of an outer diameter of 110 mm, W I 6.0 mm, and R I 3.0 mm.
  • a rolling roller having an outer diameter of 117 mm, a groove depth of 17 mm, W U 18.0 mm, and R U 2.5 mm was used. Further, the rolling process was performed while applying a pressing force in the tube axis direction of the tube body. Both clearances were 6.0 mm larger than the plate thickness.
  • a locking ridge was formed on the outer peripheral surface using a SUS304 steel pipe having a nominal diameter of 250 (outer diameter of 267 mm, plate thickness of 4.0 mm) as a tube material.
  • the convex roller When processing under conditions where the clearance between the inner convex roller and the outer concave roller is equal to or greater than the thickness of the tube, the convex roller has dimensions of an outer diameter of 110 mm, W I 6.0 mm, and R I 3.0 mm.
  • a rolling roller having an outer diameter of 117 mm, a groove depth of 17 mm, W U of 20.0 mm, and R U of 2.5 mm was used. Further, the rolling process was performed while applying a pressing force in the tube axis direction of the tube body. Both clearances were 7.0 mm larger than the plate thickness. In this condition, to form a locking projection having a total value (5.5 mm) protruding height of greater about 9.0mm than the R U of the forming annular grooves of R I and a concave roller convex rollers.
  • the cross-sectional shape of the locking ridge obtained in Production Examples 1 to 3 is as shown in FIG.
  • the thickness of each portion of the locking ridge was reduced to about 1.8 mm at the base in Test Example 4 in which the convex height of Production Example 1 was about 7.0 mm, for example.
  • the thickness reduction rate of the base reached about 40%.
  • the cross-sectional shape of the locking ridge obtained in Production Examples 1 to 3 depends on the degree of the convex height. As shown in FIG. 6 (a), a vertical wall portion extending vertically by 90 ° with respect to the tube axis direction is included. Alternatively, as shown in FIG. 6 (b), a vertical wall portion that extends at an angle of 65 ° or more is included.
  • the maximum load needs to be more than that.
  • ⁇ the maximum load obtained by the measurement
  • x the maximum load
  • ⁇ Evaluation 2-1> (When the clearance between the inner convex roller and the outer concave roller is smaller than the thickness of the tube to be processed) Test examples using test specimens processed with a clearance between the convex roller and the annular groove for forming the concave roller of about 2.0 mm were manufactured in Test Examples 1 to 6, Test Example 2 in Test Examples 15 to 19, Production Example 3 is Test Examples 23 to 27.
  • Test Examples 2 to 5 showed the maximum load greater than the reference load.
  • the maximum load was 275 kN.
  • the convex height is 3.5 m, so smaller than the sum of the R I and R u (5.0 mm), had lower maximum load.
  • Test Example 6 since the convex height was excessively large and the thickness of the base portion was greatly reduced to 50%, the maximum load was reduced.
  • Test Examples 16 to 18 showed the maximum load that was equal to or higher than the reference load. For example, contrast, Test Example 15, convex in height of about 4.0 mm, so smaller than the sum of the R I and R u (5.5 mm), had lower maximum load. In Test Example 19, since the convex height was excessively large and the thickness of the base portion was greatly reduced to 54%, the maximum load was reduced.
  • Test Examples 24 to 26 were more than the standard load.
  • Test Example 23 a convex height of 4.0 mm, so smaller than the sum of the R I and R u (5.5 mm), had lower maximum load.
  • Test Example 27 the convex height was excessively large, and the plate thickness of the base portion was greatly reduced to 55%, so that the maximum load was reduced.
  • ⁇ Evaluation 2-2> (When the clearance between the inner convex roller and the outer concave roller is greater than the plate thickness of the tube to be processed) As shown in Table 1, in Production Example 1, those processed with the clearance of about 4.0 mm are Test Examples 7 to 14. Among them, test example 7, since the projecting height is less than the sum of the R I and R u (5.0 mm), the maximum load is 230KN, it was less than the reference load. In the test examples in which the convex height is equal to or greater than the total value, Test Examples 9, 10, 12, and 13 in which the angle of the vertical wall portion with respect to the tube axis direction is 70 ° and 90 ° showed the maximum load that is equal to or greater than the reference load.
  • Test Example 13 (convex height of about 12.0 mm, angle 90 °) was 255 kN. In contrast, in Test Examples 8 and 11, the angle was 60 °, so the maximum load was less than the reference load. In Test Example 14, the maximum load was reduced because the convex height was excessively large and the thickness of the base portion was greatly reduced to 50%.
  • Test Examples 20 to 22 were processed in Production Example 2 with the clearance of about 6.0 mm. Both, the protruding height is the sum (5.5 mm) larger than 8.0mm between R I and R u, 70 ° angle of the vertical wall portion with respect to the tube axis direction, 90 ° in Test Example 21, 22 shows the maximum load more than a reference load. In Test Example 20, since the angle was 60 °, the maximum load was less than the reference load.
  • the joint portion produced by the rolling method of the present invention has a high maximum load, the deformation of the locking ridge is suppressed, and the tube has a good tube withdrawal prevention property. . Since most of the tensile load acts in the tube axis direction, it was confirmed that high fastening properties between the tube bodies could be exhibited.
  • the locking ridge having a vertical vertical wall extending at 90 ° with respect to the tube axis direction is in contact with the housing in a surface contact state, so that the surface pressure is low and the locking ridge is deformed. could be suppressed.

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Abstract

　継手部の外周面に係止突条を転造法で形成するに当たり、係止突条を有する管の管端同士を、ハウジングにより固定して継いだ際に、脱管阻止性能に優れた継手部構造が得られるような係止突条を形成する方法を提供する。　被加工管体の内側に位置させた凸ローラと、前記管体の外側に位置させた成形用環状溝を用いて、係止突条の縦壁部を、管軸方向の外周面に対して６５°以上９０°以下の角度で立ち上がるように形成し、係止突条の外周面から頂部の突端までの高さが、管体と当接する加工手段の面の曲率半径の合計値以上に形成するように転造加工する。

Description

流体送給管の継手部の転造加工方法および流体送給管
　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の継手部の転造加工方法に関する。
　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９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）。
　また、図１０に示すように、上記特許文献１には、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１１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１２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、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した係止突条を用いた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ので、係止突条の形成が容易で、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おり、信頼性・環境・耐久性・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・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で提案された方法で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に記載されたような転造方法を用いて外周面に係止突条を形成した場合、係止突条の断面形状は、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９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１３（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。係止突条が管体と同程度に変形する性質を有する場合は、図１３（ｂ）に示すように、係止突条そのものが管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、このような問題を解消するために案出されたものであり、流体送給管の継手部の外周面に係止突条を転造法で形成する方法に関する。当該転造法により形成された係止突条を有する管の管端同士を、ハウジングにより固定して継いだ際に、脱管阻止性能に優れた継手部構造が得られるような係止突条を形成する方法を提供することを目的とする。また、上記の継手部構造を有することにより、脱管阻止性能に優れた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、被加工管体の外周面に対し、縦壁部を有する係止突条を形成する流体送給管の継手部の転造加工方法であって、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前記縦壁部と、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、前記係止突条を、前記管体の内側および外側に位置させた加工手段により形成し、前記縦壁部を、管軸方向の前記外周面に対して６５°以上９０°以下の角度で立ち上がるように形成し、前記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、前記管体と当接する前記内側および外側に位置させた加工手段の面の曲率半径の合計値以上に形成することを特徴とする。
　図１に示すように、流体送給管の継手部１を形成する加工手段として、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に示すように、管体２の内側および外側に位置させた加工手段１０、１１は、管体に当接する面に所定の曲率半径ＲＩ、ＲＵを有している。これらの曲率半径の合計値以上の凸高さ９の凸形状となるように、管体の外周面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、所定の角度で立ち上がる縦壁部６を形成することができる。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に対して所定の角度で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、当該凸高さは、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。該凸高さが上記曲率半径よりも小さいと、転造加工によって係止突条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、凸高さを過度に大きく形成すると、係止突条における板厚の減少する割合が大きくなり、板厚が薄くなるので、好ましくない。特に基部において、その傾向が顕著である。そのため、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。
　本発明に係る前記縦壁部が立ち上がる角度は、６５°以上９０°以下の範囲が好ましい。この角度は、図６（ｂ）に示すように、管の継手部を断面視したとき、管体２の外周面３を延長した基準線１９ｂと縦壁部６の外面を延長した直線１９ｃとが交差する交点での角度において、係止突条の内方に延長された外周面の上記基準線から縦壁部の上記直線までの角度１９ａを指すものとする。図６（ａ）は、縦壁部６が外周面３に対して９０°の角度で垂直に延びた例である。図６（ｂ）は、９０°未満の角度で延びた例である。
　縦壁部が６５°以上の角度であるように形成すると、それが形成される際に大きな加工度が付与されて、十分な加工硬化がなされるため、係止突条は、管体の本体と比べて高い硬度が付与される。ハウジングに固定された継手部を使用するときは、管軸方向の引張荷重が付加されて、係止突条が変形し、ハウジングと面接触状態になり、面圧が低減する。また、管体と比べて高い硬度を有する係止突条は、管体と比べて変形しにくいので、ハウジングが係止突条を管内側に押し込む下向きの力に対して抵抗性を有する。また、当該角度が大きいほど、ハウジングから受ける下向き成分の分力の割合が低減する。そのため、引張荷重に対する管の抜出阻止性が向上する。それに対し、当該角度が小さいと、係止突条は、高い硬度を有しないので、ハウジングが係止突条に作用する上記の下向きの力に対して、管体と同程度に変形し、管の抜出阻止性が低下する。
　以上のことから、上記角度は、６５°以上が好ましく、より好ましくは、７０°以上、あるいは８０°以上である。角度が大きいほど、ハウジングから受ける下向き成分の分力が低減するので、好ましい。とくに、角度９０°のような垂直に立ち上がる縦壁部を有する係止突条は、大きな加工度が付与されて高い硬度が得られる。また、ハウジングと面接触状態を確保できるので好ましい。
　本発明の転造加工法により形成された係止突条の硬度は、管体素材の硬度の約１．２倍以上であることが好ましい。より好ましくは、１．５倍以上、２．０倍以上である。
　本発明は、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場合は、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することができる。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に対して垂直に立ち上がった縦壁部６を有する係止突条が形成される。係止突条４は、大きな加工度が付与されて、加工硬化により硬度が増大する。
　また、図３に示すように、本発明は、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、当該凸部を係止突条４として用いることができる。当該凸部の縦壁部の角度が小さい場合は、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、当該角度を大きくした係止突条を形成することができる。
　本発明に係る縦壁部を形成するために、上記凸部の凸高さが、内側に位置する凸ローラの先端に付与されたＲＩ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ＲＵ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を形成しても良い。
　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の組合せによって形成される。
　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、内側凸ローラ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ＲＩの湾曲が付与されているものを用いることが好ましい。
　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Ｒｕが付与されているものを用いることが好ましい。
　本発明の転造加工方法は、大きな加工度を付与して、高い硬度の係止突条を形成することができる。そのため、流体送給管の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るため、管の抜出阻止性を向上させることができる。
　また、本発明に係る係止突条は、この係止突条を形成した管端同士を、ハウジングにより固定して継いだ場合、管軸方向に引張荷重が付加されると適度に変形し、図７に示すように、流体送給管に形成された係止突条の縦壁面とハウジングの内壁面とが面接触した継手部構造となる。そのため、係止突条とハウジングの双方の接触する面積が増大し、その分、単位面積当たりに掛かる荷重が低減する。さらに、管軸方向に引張の力が作用しても、下向き成分の分力が発生する割合が低減する。その結果、ハウジングからの抜出阻止性が向上する。とくに、角度が９０°の垂直に立ち上がる縦壁部を有する係止突条は、面接触する面積が大きく、また、下向き成分の分力が発生しないので、脱管阻止性能に優れる継手部が得られる。
　また、本発明の転造加工方法は、成形用環状溝を管軸方向に移動させて縦壁部の角度を調節することができるため、ハウジングとの間で良好な接触状態を有する係止突条を提供できる。
　また、本発明に係る流体送給管は、係止突条の縦壁部が、管体の外周面に対して６５°以上９０°以下の角度で立ち上がっていて、管体素材の硬度の１．２倍以上の硬度を有する継手部構造を有する。そのため、管軸方向の引張荷重に対して面接触状態になり、変形しにくいので、脱管阻止性に優れる。
本発明の転造加工法に関して、凸ローラと成形用環状溝を用いて係止突条を形成する方法を説明する図 本発明の転造加工法に関して、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 本発明の転造加工法に関して、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、係止突条を形成する方法を説明する図 本発明の転造加工法に関して、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 本発明の転造加工法に関して、凸ローラと成形用環状溝を有するリングを用いて、係止突条を形成する方法を説明する図 本発明の転造加工法により形成された、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 本発明の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 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 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 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 管体の外周面に環状溝を形成した構造を説明する図 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 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
　本発明者等は、特許文献１に記載されたような転造方法で外周面に係止突条を形成した管体の管端同士を、ハウジングにより固定した継手部を形成して流体送給管として使用するとき、継手部における脱管阻止性能の向上策について鋭意検討を重ねてきた。
　その過程で本発明に到達したものである。
　以下にその詳細を、検討過程を含めて説明する。
　継手部の耐震性能（（財）国土開発技術センター「地下埋設管路耐震規準（案）」（１９７７））の一部に、継手部の抜出阻止力すなわち管軸方向の引張強度Ｆ（ｋＮ）≧呼び径×３が要求されている。例えば、呼び径８０（外径が９０ｍｍ，板厚３ｍｍ）の鋼管の場合、２４０ｋＮ以上の管軸方向の引張強度が要求されることになる。
　そこで本発明では、図９に示すようなハウジングと係止突条の接触状態を、線接触から面接触に変更することにより、脱管阻止性能を向上させることが可能であると想定した。
　そこで、最初に、図６（ａ）に示すような、管体の外周面に対して９０°の角度で立ち上がる垂直な縦壁面を有する係止突条の転造加工方法について検討した。
　縦壁面を有する断面形状の係止突条を有する管体の端部に、ハウジングを被せて固定し、その継手部に管軸方向の引張荷重が掛かったとき、図７に示すように、ハウジングと係止突条の間の当接関係は面接触状態となり、面圧が低く係止突条の変形を抑制できるだけでなく、引張荷重は管軸方向にのみに作用する。その結果、管体同士の高い締結性が発揮されて脱管阻止性能が向上すると考えられる。
　このような考え方を基に、管体の外周面に、縦壁面を有する断面形状の係止突条の形成方法について検討した。
　転造法による係止突条の形成は、図１に示す通り、被加工管体２の内側に位置させた凸ローラ１０と、被加工管体２の外側に位置させた成形用環状溝１２を、被加工管体２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なされる。
　図２に示すように、成形用環状溝１２の内壁幅をＷＵ，凸ローラ１０の幅をＷＩとしたとき、両者のクリアランス＝（ＷＵ－ＷＩ）／２が被加工管体２の初期板厚よりも小さい場合、被加工管体２がローラ間でしごかれて変形する。そのため、その変形部位には、管体の外周面３に対して９０°の角度で立ち上がる垂直な縦壁部６が形成されることになる。この縦壁部６を形成するためには、凸ローラ１０の先端面１６と縦壁面１６との交差部に付与されたＲＩと凹ローラ１１の成形用環状溝１２の先端面１７と内側縦壁面１８のと交差部に付与されたＲＵの合計値以上の凸高さ９とすることが必要である。
　上記のしごき加工が施されると、変形部位において大きな加工度が付与され、加工硬化が生じることから、加工後の係止突条は、高い硬度を有し、引張荷重に対する変形が抑制される特性を有していた。ただ、当該凸高さが過度に大きくなると、板厚減少する割合が過度に大きくなり、板厚が薄くなるため、引張荷重に対する変形抵抗が低下する傾向がある。
　次に、前記クリアランスが板厚以上で製造する場合を検討した。この場合は、被加工管体の管軸方向に対して傾斜して立ち上がる縦壁部が形成される。この縦壁部を角度９０°の垂直形状にするには、管軸方向に押圧力を付与しつつ係止突条を形成する方法が有効である。例えば、図３に示すように、転造加工を行って凸部（張り出し部）４’を形成した後、図４に示すように、成形用環状溝１２を管軸方向に動かして、前記凸部４’を凸ローラ１０に押付けることによって、縦壁部６の前記角度１９が大きくなるように成形し、垂直な縦壁部を形成することができる。
　前記凸ローラへの押し付けによる加工は、成形部位において大きな加工度を付与し、加工硬化が生じるため、加工後の係止突条は、高い硬度を有し、引張荷重に対する管の抜出阻止性に優れる特性を有していた。
　そして、このような特性は、縦壁部が垂直に形成された係止突条の場合に限られないものである。９０°未満の角度で形成された縦壁部を有する場合も、同じように高い硬度を有し、引張荷重に対する管の抜出阻止性に優れる特性を有していた。具体的には、６５°以上の角度で形成された縦壁部を有する係止突条が良好であった。
　また、９０°未満の角度で延びた縦壁部を有する係止突条であっても、その係止突条を備えた継手部に引張荷重が付加されると、当該係止突条は、ハウジングに接触した箇所で変形し、ハウジング内壁と面接触状態になるので、面圧が低下して、良好な抜出阻止性が得られる。
　上記凸部の凸高さ９は、少なくとも、前記ＲＩと前記ＲＵの合計値以上であることが必要である。ただ、前記凸高さが過度に大きくなると、板厚減少する割合が大きくなり、板厚が薄くなるため、引張荷重に対する変形抵抗が低下する傾向がある。
　素材の管体としては鋼管を使用することが好ましい。送水管として利用されることを想定すると耐久性に優れたものが好ましい。耐久性に優れる鋼管としては、耐食性に優れためっき鋼管が好ましい。めっき鋼管の中でも、耐食性が良好なＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系合金めっきが施された鋼管が好ましい。さらに耐食性の向上を望むなら、例えばＳＵＳ３０４系等のステンレス鋼からなる鋼管を用いることが好ましい。
　このような鋼管であって板厚３ｍｍ程度のものを用いれば、前記した継手部の耐震性能を十分にクリアした継手部を得ることができる。
　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８０（外径９０ｍｍ、板厚３ｍｍ）のＳＵＳ３０４鋼管を用いて、外周面に係止突条を形成した。
　内側の凸ローラと外側の凹ローラとのクリアランスが管体の板厚（３ｍｍ）より小さい条件で加工する場合は、図２に示すような凸ローラ１０として、外径８０ｍｍ、ＷＩ５．０ｍｍ、ＲＩ２．５ｍｍ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、ＷＵ９．０ｍｍ、ＲＵ２．５ｍｍ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であり、板厚よりも小さくなっており、この条件にて、凸高さ９が約３．５～１２．０ｍｍの係止突条を形成した。
　内側の凸ローラと外側の凹ローラの成形用環状溝とのクリアランスが管体の板厚以上である条件で加工する場合は、図３に示すような凸ローラ１０として、外径８０ｍｍ、ＷＩ５．０ｍｍ、ＲＩ２．５ｍｍ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、ＷＵ１３．０ｍｍ、ＲＵ２．５ｍｍの寸法を有する転造ローラを用いた。更に管体の管軸方向に押圧力を付与しながら転造加工を行った。両者のクリアランスは、板厚より大きい４．０ｍｍであった。
　この条件で、凸ローラの先端に付与されたＲＩと凹ローラの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ＲＵとの合計値（５．０ｍｍ）よりも小さな凸高さである約４．０ｍｍ、および、合計値以上の凸高さである約６．０ｍｍ、約１２．０ｍｍ、約１５．０ｍｍの係止突条を形成した。
（製造例２）
　管体素材として、呼び径１５０（外径１６５ｍｍ、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。
　内側の凸ローラと外側の凹ローラとのクリアランスが管体の板厚（３．５ｍｍ）より小さい条件で加工する場合は、凸ローラとして、外径１１０ｍｍ、ＷＩ６．０ｍｍ、ＲＩ３．０ｍｍ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、ＷＵ１０．０ｍｍ、ＲＵ２．５ｍｍ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。
　内側の凸ローラと外側の凹ローラとのクリアランスが管体の板厚以上である条件で加工する場合は、凸ローラとして、外径１１０ｍｍ、ＷＩ６．０ｍｍ、ＲＩ３．０ｍｍ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、ＷＵ１８．０ｍｍ、ＲＵ２．５ｍｍの寸法を有する転造ローラを用いた。更に管体の管軸方向に押圧力を付与しながら転造加工を行った。両者のクリアランスは、板厚より大きい６．０ｍｍであった。
　この条件で、凸ローラのＲＩと凹ローラの成形用環状溝のＲＵとの合計値（５．５ｍｍ）より小さな凸高さである約４．０ｍｍ、および、合計値以上の凸高さである約８．０ｍｍの係止突条を形成した。
（製造例３）
　管体素材として、呼び径２５０（外径２６７ｍｍ、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。
　内側の凸ローラと外側の凹ローラとのクリアランスが管体の板厚（４．０ｍｍ）より小さい条件で加工する場合は、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４．０～２０．０ｍｍの係止突条を形成した。
　内側の凸ローラと外側の凹ローラとのクリアランスが管体の板厚以上である条件で加工する場合は、凸ローラとして、外径１１０ｍｍ、ＷＩ６．０ｍｍ、ＲＩ３．０ｍｍ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、ＷＵ２０．０ｍｍ、ＲＵ２．５ｍｍの寸法を有する転造ローラを用いた。更に管体の管軸方向に押圧力を付与しながら転造加工を行った。両者のクリアランスは、板厚より大きい７．０ｍｍであった。
　この条件で、凸ローラのＲＩと凹ローラの成形用環状溝のＲＵとの合計値（５．５ｍｍ）よりも大きな約９．０ｍｍの凸高さを有する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、係止突条の基部の最小板厚と縦壁部の長さを測定した。切断した断面を樹脂に埋め込み、表面を研磨した後、測長顕微鏡によって測定した。また、係止突条の縦壁部が管体の外周面から立ち上がる角度を測定した。レーザー変位計によって、断面形状を測定し、上記外周面から延びた基準線と凸部の外面から延びた直線とが交差する交点における角度を算出した。
　凸ローラと成形用環状溝とのクリアランスが板厚より小さい条件で転造加工した場合、製造例１～３で得られた係止突条の断面形状は、図６（ａ）に示すような、管体の外周面から延びた湾曲状の基部と、管軸方向の外周面に対して９０°の垂直に延びた縦壁部と、それに続いて形成された湾曲部と、頂部とを含む形態であった。また、係止突条の各部位の板厚は、例えば、製造例１の凸高さが約７．０ｍｍの試験例４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、管体の板厚よりもクリアランスが小さくなる組合せの転造ローラを用いることにより、外径方向への係止突条の張出しと同時に、側壁部がしごき加工を伴いながら板厚が減少し、垂直に延びた縦壁部を有する係止突条が得られた。
　凸ローラと成形用環状溝とのクリアランスが板厚以上である条件で転造加工した場合、製造例１～３で得られた係止突条の断面形状は、凸高さの程度に応じて、図６（ａ）に示すような、管軸方向に対して９０°の垂直に延びた縦壁部を含むものを含んでいる。または、図６（ｂ）に示すような、６５°以上の角度で傾斜して延びた縦壁部を含んでいる。
＜評価２＞　管軸方向の引張試験
　製造例１～３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。その測定結果を表１（製造例１）、表２（製造例２）、表３（製造例３）に示す。
　前記したとおり、継手部は、管軸方向の引張強度Ｆとして、Ｆ（ｋＮ）≧呼び径×３を要求される。例えば、呼び径８０の管体における継手部は、耐震性能の基準荷重が２４０ｋＮ以上であるため、最大荷重は、それ以上が必要である。測定で得られた最大荷重が基準荷重以上の場合は、合格（○）とし、基準荷重未満の場合は不合格（×）と判定した。
＜評価２－１＞　（内側凸ローラと外側凹ローラとのクリアランスが被加工管体の板厚より小さい場合）
　凸ローラと凹ローラの成形用環状溝とのクリアランスが約２．０ｍｍで加工した試験体を用いた試験例は、製造例１が試験例１～６、製造例２が試験例１５～１９、製造例３が試験例２３～２７である。
製造例１では、表１に示すように、試験例２～５が基準荷重以上の最大荷重を示した。例えば、凸高さが６．０ｍｍの試験例３は、最大荷重が２７５ｋＮであった。それに対し、試験例１は、凸高さが３．５ｍであり、ＲＩとＲｕとの合計値（５．０ｍｍ）より小さかったので、最大荷重が低かった。試験例６は、凸高さが過度に大きく、基部の板厚が５０％と大きく減少したことから、最大荷重が低下した。
　製造例２では、表２に示すように、試験例１６～１８が基準荷重以上の最大荷重を示した。例えば、それに対し、試験例１５は、凸高さが約４．０ｍｍであり、ＲＩとＲｕとの合計値（５．５ｍｍ）より小さかったので、最大荷重が低かった。試験例１９は、凸高さが過度に大きく、基部の板厚が５４％と大きく減少したことから、最大荷重が低下した。
　製造例３では、表３に示すように、試験例２４～２６が基準荷重以上であった。それに対し、試験例２３は、凸高さが４．０ｍｍであり、ＲＩとＲｕとの合計値（５．５ｍｍ）より小さかったので、最大荷重が低かった。試験例２７は、凸高さが過度に大きく、基部の板厚が５５％と大きく減少したことから、最大荷重が低下した。
＜評価２－２＞　（内側凸ローラと外側凹ローラのクリアランスが被加工管体の板厚以上の場合）
　表１に示すように、製造例１において、上記クリアランス約４．０ｍｍで加工したものは、試験例７～１４である。このうち、試験例７は、凸高さがＲＩとＲｕとの合計値（５．０ｍｍ）より小さかったため、最大荷重が２３０ｋＮであり、基準荷重未満であった。凸高さが上記合計値以上の試験例では、管軸方向に対する縦壁部の角度が７０°、９０°の試験例９、１０、１２、１３は、基準荷重以上の最大荷重を示した。例えば、試験例１３（凸高さ約１２．０ｍｍ、角度９０°）は、２５５ｋＮであった。それに対し、試験例８、１１は、当該角度が６０°であったので、最大荷重が基準荷重未満であった。また、試験例１４は、凸高さが過度に大きく、基部の板厚が５０％と大きく減少したことから、最大荷重が低下した。
　表２に示すように、製造例２において、上記クリアランス約６．０ｍｍで加工したものは、試験例２０～２２である。いずれも、凸高さがＲＩとＲｕとの合計値（５．５ｍｍ）より大きい８．０ｍｍであるが、管軸方向に対する縦壁部の角度が７０°、９０°の試験例２１、２２は、基準荷重以上の最大荷重を示した。試験例２０は、当該角度が６０°であったため、最大荷重が基準荷重未満であった。
　表３に示すように、製造例３において、上記クリアランス約７．０ｍｍで加工したものは、試験例２８～３０である。いずれも、凸高さがＲＩとＲｕとの合計値（５．５ｍｍ）より大きい９．０ｍｍであるが、管軸方向に対する縦壁部の角度が７０°、９０°の試験例２９、３０は、基準荷重以上の最大荷重を示した。試験例２８は、当該角度が６０°であったため、最大荷重が基準荷重未満であった。
＜評価３＞（硬さ試験）
　係止突条を形成した試験体を用いて、基部、縦壁部、頂部の各部位における硬度を測定した。切断した試験体を樹脂に埋め込み、切断した断面を研磨した後、マイクロビッカース硬さ試験により、硬度を測定した。管体素材の硬度は１５２ＨＶであった。その測定結果を表１～３に示す。図８に示すように、位置Ａ、位置Ｅは基部で測定した結果であり、位置Ｂ、位置Ｄは縦壁部で測定した結果であり、位置Ｃは頂部で測定した結果である。
　製造例１～３は、表１～３に示すように、最大荷重が基準荷重以上であった試験例は、いずれも３００ＨＶ以上の高い硬度を示した。管体素材の硬度の約２倍超であった。それに対し、最大荷重が基準荷重より低かった試験例は、その硬度が約２３０ＨＶ以下と低かった。本発明の方法により得られた試験例は、凸部を形成する際に、しごき加工で大きな加工度が付与され、加工硬化したことにより、硬度が増大した。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。
　これらの結果から、本発明の転造加工法によって作製された継手部は、最大荷重が高く、係止突条の変形が抑制され、良好な管の抜出阻止性を有することが確認できた。引張荷重の大部分は、管軸方向に作用するため、管体同士の高い締結性を発揮できることを確認できた。とくに、管軸方向に対して９０°で延びた垂直な縦壁部を有する係止突条は、ハウジングと面接触状態で当接していることから、面圧が低く、係止突条の変形を抑制できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　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
　９　　凸高さ
　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）
　１９ａ　角度
　１９ｂ　基準線
　１９ｃ　直線
　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 (8)

  1. 　被加工管体の外周面に対し、縦壁部を有する係止突条を形成する流体送給管の継手部の転造加工方法であって、
    　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前記縦壁部と、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、
    　前記係止突条を、前記管体の内側および外側に位置させた加工手段により形成し、
    　前記縦壁部を、管軸方向の前記外周面に対して６５°以上９０°以下の角度で立ち上がるように形成し、
    　前記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、前記管体と当接する前記内側および外側に位置させた加工手段の面の曲率半径の合計値以上に形成する、流体送給管の継手部の転造加工方法。
  2. 　前記加工手段は、前記管体の内側に位置させた凸ローラと、前記管体の外側に位置させた成形用環状溝とを含む、請求項１に記載の流体送給管の継手部の転造加工方法。
  3. 前記加工手段は、前記凸ローラと前記成形用環状溝とのクリアランスを前記管体の板厚より小さくしたものであり、
    　当該加工手段により前記管体を加工し、前記縦壁部が前記外周面に対して垂直に延びた前記係止突条を形成する、請求項２に記載の流体送給管の継手部の転造加工方法。
  4. 　前記加工手段は、前記凸ローラと前記成形用環状溝とのクリアランスを前記管体の板厚以上にしたものであり、
    　当該加工手段により前記管体を加工して前記外周面に凸部を形成し、その後、前記成形用環状溝を前記管体の管軸方向に移動させることにより、前記凸部を前記凸ローラに押付けて、前記係止突条を形成する、請求項２に記載の流体送給管の継手部の転造加工方法。
  5. 　前記凸ローラは、その先端面と縦壁面の交差部において曲率半径ＲＩの湾曲が付与されているものを用いる、請求項２～４のいずれかに記載の流体送給管の継手部の転造加工方法。
  6. 　前記成形用環状溝は、その先端面と内側縦壁面との交差部において曲率半径Ｒｕの湾曲が付与されているものを用いる、請求項２～５のいずれかに記載の流体送給管の継手部の転造加工方法。
  7. 　前記管体に対して管軸方向に押圧力を付与しながら前記係止突条を形成する、請求項２～６のいずれかに記載の流体送給管の継手部の転造加工方法。
  8. 　管体の外周面に係止突条が形成された継手部を備える流体送給管であって、
    　前記係止突条は、前記管体の塑性変形により形成されており、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、
    　前記縦壁部は、前記外周面に対して６５°以上９０°以下の角度で立ち上がっていて、管体素材の硬度の１．２倍以上の硬度を有する、流体送給管。
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