WO2023090373A1 - 接続頭部を有するステンレス製燃料配管およびその接続頭部の表層軟化処理方法 - Google Patents
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- F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
Definitions
- the present invention relates to stainless steel fuel pipes used, for example, as fuel supply paths in internal combustion engines, and high-pressure hydrogen gas pipes used in fuel cells, etc.
- the present invention relates to a connection head formed at a pipe end by press working or the like. and a method for softening the connection head of the pipe end.
- a fuel injection conduit (fuel injection pipe) having a connecting head used for a fuel supply path or the like in an internal combustion engine
- This fuel injection conduit has, for example, at least one end thereof provided with a conical portion for sealing by pressing the punch member in the axial direction of the pipe, and has a connection head formed by upsetting. Piping is known (see Patent Documents 1, 2, etc.).
- a fuel pipe for an internal combustion engine as illustrated in FIG.
- a stainless steel fuel pipe having a connection head 110 consisting of an annular flange portion 114 provided and a sealing surface (sealing conical surface) 113 that continues to the pipe end surface 112 and tapers toward the tip to the annular flange portion 114. It has been known.
- the present invention is intended to solve the following problems, particularly in stainless steel fuel lines. That is, in the case of a stainless steel fuel pipe, if sufficient axial force cannot be obtained due to co-rotation when fastening the pipe, if the hardness of the seal surface (conical surface for sealing) is high, the contact surface of the seal surface will be reduced. There is a risk that the sealability cannot be ensured because it cannot be deformed to follow the other party. In other words, if the sealing surface is softened, the contact surface is likely to be plastically deformed so as to conform to the mating member, and the sealing performance at a relatively low torque is improved. The entire fastening portion is inevitably deformed during repeated tightening assuming that the pipe is attached and detached for inspection, etc., and a problem arises in that the sealing performance cannot be ensured.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, particularly in stainless steel fuel pipes and manufacturing methods thereof.
- the purpose is to make a proposal.
- a stainless steel fuel pipe having a connection head according to the present invention is a stainless steel fuel pipe in which a connection head having a truncated cone-shaped or truncated arc-shaped seal surface is formed at the connection end of a thick steel pipe having a small diameter.
- the surface layer of the sealing surface of the connection head is subjected to a softening heat treatment to a predetermined hardness.
- heat treatment is performed by irradiating a desired sealing surface portion of the connection head with a laser to generate heat energy on the sealing surface surface layer, and the sealing is performed. It is characterized by subjecting only the surface layer to a softening heat treatment to a predetermined hardness.
- a labyrinth structure having an uneven pattern is formed on the sealing surface surface layer with a laser, and the uneven pattern part of the labyrinth structure and its vicinity are heated by laser processing. It is characterized by subjecting only the surface layer of the sealing surface to softening heat treatment to a predetermined hardness.
- the range of softening heat treatment to a predetermined hardness is 0.35 mm to 0.65 D (D: the outer diameter of the stainless steel fuel pipe) from the end of the sealing surface, and the depth from the sealing surface.
- D the outer diameter of the stainless steel fuel pipe
- a thickness of 0.05 mm or more and a thickness of half or less is preferable.
- the hardness of the portion subjected to the softening heat treatment has a difference lower than the hardness of the connection head before softening by 50 HV or more.
- the stainless steel fuel pipe has a thickness t of 0.125 to 0.27D, a radius R of the seal spherical surface of 0.51 to 0.65D, and a distance from the end face to the maximum expanded pipe portion.
- a pipe having H of 0.5 to 0.7D and a diameter W of the maximum expanded portion of 1.25 to 1.5D can be used.
- heat energy is generated in the sealing surface layer by irradiating the surface layer of the sealing surface in the stainless steel fuel pipe in which the connection head is formed at the connection end of the thick steel pipe.
- the softening heat treatment is performed to the desired hardness, so that the deformation of the mating part during tightening of the seal can be alleviated and large deformation can be prevented, thereby ensuring the sealing performance.
- the surface layer of the sealing surface is softened to a predetermined hardness, deformation of the entire fastening portion can be suppressed when fastening multiple times, and sealing performance can be ensured.
- the sealing surface surface layer not only can the hardness of chromium be adjusted, but because only the end seal surface is cooled, quenching is possible with its own heat capacity, which is a material deterioration phenomenon peculiar to stainless steel, sensitization, that is, chromium carbide precipitates on the crystal grain boundary in the structure. It is also possible to prevent the formation of a depleted layer and the phenomena that indicate the enlarged texture of crystals.
- a method for softening heat treatment of the seal surface surface layer to a predetermined hardness is adopted, and as the softening heat treatment method, the seal surface is irradiated with a laser.
- the same effect as described above can be obtained by applying a softening heat treatment to the uneven pattern portion of the formed labyrinth structure and its vicinity to a predetermined hardness.
- the stainless steel fuel pipe shown in FIG. 1 is structurally similar to the conventional stainless steel fuel pipe shown in FIG. a pipe end surface (pressing surface) 12, an annular flange portion 14 provided at a distance from the pipe end surface 12 in the pipe axial direction, and the pipe end surface 12 continues to the annular flange portion 14 and tapers toward the tip. It has a structure having a connection head 10 consisting of a sealing surface 13 that becomes. In this stainless steel fuel pipe, the entire periphery of the hatched portion 13-1 of the sealing surface 13 of the connection head 10, for example, is subjected to softening heat treatment to a predetermined hardness by laser irradiation.
- the reason why the softening heat treatment to the predetermined hardness is limited to the portion of the sealing surface 13 of the connecting head 10 is that when the sealing surface 13 is softened, the contact surface is plastically deformed so as to conform to the counterpart.
- the entire fastening portion of the fuel pipe is softened, the entire fastening portion will inevitably deform when repeatedly tightened, resulting in a problem that the sealing performance cannot be ensured. Because.
- the end of the sealing surface is crushed and leakage is unavoidable. It is possible to suppress the occurrence of leakage even at the time of rotation fastening.
- the stainless steel fuel pipe shown in FIG. 2 does not have the annular flange portion 14 shown in FIG. 22, an arc-shaped portion 24 connected to the back surface of the pipe end face and smoothly decreasing in outer diameter in the pipe axial direction, and the pipe end face 22 to the thick steel pipe 21 side. It has a structure having a connection head 20 consisting of a sealing surface 23 tapered toward the tip. A softening heat treatment is applied to a predetermined hardness by irradiation.
- the stainless steel fuel pipe shown in FIG. 3 does not have the annular flange portion 14 shown in FIG. an arcuate portion 34 extending from the rear surface side of the pipe end face to the rear surface thereof and smoothly decreasing in outer diameter in the direction of the pipe axis;
- a structure having a connection head 30 consisting of a sealing surface 33 tapered toward the tip is formed, and a hatched portion 33-1 of the sealing surface 33 is a range for softening heat treatment. It is heat treated to soften to hardness.
- the stainless steel fuel pipe shown in FIG. 4 does not have the annular flange portion 14 shown in FIG. 42, an arcuate portion 44 extending from the rear surface side of the pipe end face to the rear surface thereof and smoothly decreasing in outer diameter in the pipe axial direction, and continuing to the pipe end face 42 to the thick steel pipe 41 side.
- a structure having a connection head 40 consisting of a sealing surface 43 tapered toward the tip is formed, and a hatched portion 43-1 of the sealing surface 43 is a range for softening heat treatment. It is heat treated to soften to hardness.
- the surface layer of the sealing surface is subjected to softening heat treatment by laser irradiation to a predetermined hardness, and rapid cooling is possible with its own heat capacity for appropriate heat input and cooling to the terminal sealing surface.
- sensitization which is a material deterioration phenomenon peculiar to stainless steel, so that the deformation of the mating part when tightening the seal can be alleviated and large deformation can be prevented, thereby ensuring the sealing performance.
- the surface layer of the sealing surface is softened to a specified hardness, the hardness of the inner surface of the pipe is maintained. There is an effect that the sealability can be secured at the time of rotation fastening.
- the method for softening the surface layer of the end of the stainless steel fuel pipe according to the present invention includes the sealing surfaces 13, 23, 33, At 43, as shown in FIGS. 5(A) and 5(B), a labyrinth groove 50 is formed simultaneously with a softening treatment by laser processing to form a labyrinth structure that is softened and heat-treated on the sealing surface.
- the groove width, groove depth, and groove pitch of the labyrinth grooves formed by this laser processing are, for example, 43 ⁇ m, 10 ⁇ m, and 100 ⁇ m (the peak width is 57 ⁇ m), respectively. Due to this labyrinth structure, the surface layer of the sealing surface is softened, and a sealing surface having a lower hardness than before softening can be obtained in the mating part sealing portion and the connecting head.
- the hardness of the seal surface having the labyrinth structure may be adjusted by heating and cooling the seal surface after the formation of the labyrinth structure, or may be adjusted by subjecting the seal surface to a softening heat treatment prior to forming the labyrinth structure. can.
- a labyrinth seal structure is formed on the seal surface surface layer by a laser as a method for softening the surface layer of the seal surface of the connection head as described above, and this labyrinth structure is obtained. Therefore, it is possible to adopt a method of softening only the sealing surface surface layer to a predetermined hardness, so not only can the hardness of the work-hardened terminal sealing surface side surface layer be adjusted accurately, but also the appropriate input to the terminal sealing surface can be adopted. It is possible to prevent sensitization, which is a material deterioration phenomenon peculiar to stainless steel, by being able to perform rapid cooling with its own heat capacity for heat and cooling.
- the range of softening heat treatment to a predetermined hardness is not particularly limited, but 0.35 mm to 0.65 D (D : outer diameter of stainless steel fuel pipe), the depth from the sealing surface is 0.05 mm or more, and the thickness is preferably half or less. Moreover, it is preferable that the hardness of the portion subjected to the softening heat treatment has a difference lower than the hardness of the connection head before softening by 50 HV or more. Furthermore, as a stainless steel fuel pipe, as shown in FIG. A pipe having H of 0.5 to 0.7D and a diameter W of the maximum expanded portion of 1.25 to 1.5D can be used.
- the outer diameter D 6.35 mm
- the inner diameter d 3.05 mm
- the wall thickness t 1.65 mm
- the radius R of the sealing spherical surface after terminal processing 4 mm
- the distance from the end surface to the maximum expanded pipe portion H 3
- the surface layer of the sealing surface of the connection end of the tube was subjected to softening heat treatment to a predetermined hardness by laser irradiation.
- the range of the softening heat treatment was 0.5 mm from the edge of the sealing surface, the depth from the sealing surface was less than half the thickness from the surface layer, and the hardness HV was 169 to 252 HV.
- Table 1 shows the results of the softening heat treatment test of the connection ends of the stainless steel pipe materials in this example
- Table 2 shows the results of the tightening seal test for confirming the presence or absence of leakage when pressurized at 105 MPa.
- the range of the softening heat treatment to a predetermined hardness is preferably 0.35 mm to 0.65 D from the end of the sealing surface, a depth of 0.05 mm or more from each sealing surface, and a half thickness or less, as described above.
- the hardness of the softening heat-treated portion it is preferable that there is a difference of 50 HV or more lower than the hardness of the connection head before softening.
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Abstract
シール面の硬度が高くてもシール性を確保でき、またシール性を向上させるために高トルクで締結しても締結部全体が変形することがなく、シール性を確保できる、高シール性を有するステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法の提供。 細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシール面を有する接続頭部が形成されたステンレス製燃料配管において、前記接続頭部のシール面をレーザにより所定の硬度に軟化熱処理して高シール性を確保することを特徴とする。
Description
本発明は、例えば内燃機関における燃料の供給路等に用いられるステンレス製燃料配管や、燃料電池等に使用される高圧水素ガス配管に係り、特にプレス加工等によって配管端末に形成された接続頭部を有する、ステンレス製燃料配管と、その配管端末の接続頭部の軟化処理方法に関する。
接続頭部を有する燃料配管としては、例えば内燃機関における燃料の供給路等に使用される接続頭部を有する燃料噴射導管（燃料噴射管）等が知られている。この燃料噴射導管（燃料噴射管）には、例えばその少なくとも一方の端部に、パンチ部材の管軸方向への押圧によって密封用円錐部を備え据込み加工によって形成された接続頭部を有する燃料配管が知られている（特許文献１、２等参照）。また、内燃機関の燃料配管としては、図６に例示するように、細径からなる厚肉鋼管１１１の接続端部に、管端面１１２と、該管端面１１２から管軸方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部１１４と、前記管端面１１２に連なって前記環状フランジ部１１４まで先端に向って先細りとなるシール面（密封用円錐面）１１３とからなる接続頭部１１０を有するステンレス製燃料配管が知られている。
前記した据込み加工によって形成された接続頭部を有する燃料噴射導管や、シール面がプレス加工等によって端末に形成された接続頭部を有するステンレス製燃料配管の接続頭部を製造する方法としては、端末の接続頭部１１０を例えばプレス加工によって形成する場合に生じる冷間変形が、亀裂を起こすことなく僅かな応力を生じるだけで行われるようにするため、例えば前記燃料噴射導管やステンレス製燃料配管の当該接続頭部１１０をプレス加工によって形成する前に常態化するように誘導加熱によって軟化焼鈍する方法が知られている（特許文献１参照）。
本発明は、特にステンレス製燃料配管における以下に示す問題点を解決しようとするものである。
即ち、ステンレス製燃料配管の場合、当該配管の締結時に連れ回り等で軸力が十分に得られない場合には、シール面（密封用円錐面）の硬度が高いと当該シール面の接触面が相手に追随して変形できないためにシール性を確保できないおそれがある。つまり、シール面が軟化していると、接触面が相手に対しなじむように塑性変形し易く、比較的低いトルクでのシール性が向上するが、当該燃料配管の締結部全体を軟化させると、点検等による配管脱着を想定した繰返しの締め付け時に締結部全体が変形を余儀なくされ、シール性を確保できないという問題が生じる。
即ち、ステンレス製燃料配管の場合、当該配管の締結時に連れ回り等で軸力が十分に得られない場合には、シール面（密封用円錐面）の硬度が高いと当該シール面の接触面が相手に追随して変形できないためにシール性を確保できないおそれがある。つまり、シール面が軟化していると、接触面が相手に対しなじむように塑性変形し易く、比較的低いトルクでのシール性が向上するが、当該燃料配管の締結部全体を軟化させると、点検等による配管脱着を想定した繰返しの締め付け時に締結部全体が変形を余儀なくされ、シール性を確保できないという問題が生じる。
本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、特にステンレス製燃料配管とその製造方法において、シール面の硬度が高いとシール性を確保できないおそれがあること、点検等による配管脱着を想定した繰返し締め付け時に締結部全体が変形を余儀なくされ、シール性を確保できないという問題を解決し、高シール性の接続頭部を有するステンレス製燃料配管およびその接続頭部の表層軟化処理方法を提案することを目的とするものである。
本発明に係る接続頭部を有するステンレス製燃料配管は、細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシール面を有する接続頭部が形成されたステンレス製燃料配管において、前記接続頭部のシール面の表層が所定の硬度に軟化熱処理されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係るステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法は、接続頭部の所望するシール面部位にレーザ照射することによりシール面表層に熱エネルギーが発生することで熱処理がなされ、該シール面表層のみを所定の硬度に軟化熱処理することを特徴とするものである。また、前記接続頭部のシール面表層を軟化熱処理する方法としては、シール面表層にレーザにより凹凸模様のラビリンス構造を形成し、このラビリンス構造の凹凸模様部およびその近傍をレーザ加工することによる熱影響によりシール面表層のみを所定の硬度に軟化熱処理することを特徴とするものである。
なお、本発明に係るステンレス製燃料配管において、所定の硬度に軟化熱処理する範囲は、シール面端部から０．３５ｍｍ～０．６５Ｄ（Ｄ：ステンレス製燃料配管の外径）、シール面から深さ０．０５ｍｍ以上、肉厚半分以下が好ましい。また、軟化熱処理された部分の硬度としては、接続頭部の軟化前の硬度に対し、５０ＨＶ以上低い差があることが好ましい。また、ステンレス製燃料配管としては、図６に示すように、肉厚ｔが０．１２５～０．２７Ｄ、シール球面の半径Ｒが０．５１～０．６５Ｄ、端面から最大拡管部までの距離Ｈが０．５～０．７Ｄ、最大拡管部の径Ｗが１．２５～１．５Ｄのものを用いることができる。
本発明に係るステンレス製燃料配管は、厚肉鋼管の接続端部に接続頭部が形成されたステンレス製燃料配管において前記シール面の表層がレーザ照射することによりシール面表層に熱エネルギーが発生することで所望の硬度に軟化熱処理されているので、シール締め付け時における相手部品の変形を緩和できて大きく変形させることがなくなることにより、シール性を確保することができる。また、シール面表層のみを所定の硬度に軟化処理しているため、複数回締結時に締結部全体の変形を抑制しシール性を確保できる。
また、本発明に係るステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法によれば、シール面表層及びその近傍を所定の硬度に軟化熱処理する方法を用いることにより、熱処理時の温度、時間によりシール面表層の硬度を調整できるのみならず、端末シール面のみの冷却のため自己の熱容量で急冷ができることによりステンレス特有の材料劣化現象である鋭敏化、すなわち組織中の結晶粒界へのクロム炭化物析出によりクロム欠乏層が起こることおよび結晶の肥大化した組織状態を示す現象を防ぐことも可能となる。
さらに、本発明に係る別のステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法によれば、シール面表層を所定の硬度に軟化熱処理する方法を採用し、かつその軟化熱処理方法として、シール面にレーザにより形成したラビリンス構造の凹凸模様部及びその近傍を所定の硬度に軟化熱処理する方法を用いることにより、前記と同様の効果を得ることが可能となる。
さらに、本発明に係る別のステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法によれば、シール面表層を所定の硬度に軟化熱処理する方法を採用し、かつその軟化熱処理方法として、シール面にレーザにより形成したラビリンス構造の凹凸模様部及びその近傍を所定の硬度に軟化熱処理する方法を用いることにより、前記と同様の効果を得ることが可能となる。
図１に示すステンレス製燃料配管は、構造的には図６に示す従来のステンレス製燃料配管と同様のものであり、厚肉鋼管１１の接続端部に、截頭円錐状もしくは截頭円弧状の管端面（押圧座面）１２と、該管端面１２から管軸方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部１４と、前記管端面１２に連なって前記環状フランジ部１４まで先端に向って先細りとなるシール面１３とからなる接続頭部１０を有した構造となしている。このステンレス製燃料配管は、前記接続頭部１０のシール面１３の例えば斜線部分１３－１の全周を軟化熱処理する範囲として、当該部分がレーザ照射により所定の硬度に軟化熱処理されている。
なお、前記所定の硬度に軟化熱処理する範囲を接続頭部１０のシール面１３の部分に限定したのは、特にシール面１３が軟化していると、接触面が相手に対しなじむように塑性変形し易く、比較的低トルクでのシール性が向上するが、当該燃料配管の締結部全体を軟化させると、繰返し締め付けた時に締結部全体が変形を余儀なくされ、シール性を確保できないという問題が生じるためである。また、接続部全体を軟化処理する全体軟化では、シール面の端末がつぶれてしまい洩れの発生を余儀なくされるが、シール面のみの軟化処理では端末形状を維持できることによりシール性を確保でき、複数回締結時であっても漏れの発生を抑制することができる。
なお、前記所定の硬度に軟化熱処理する範囲を接続頭部１０のシール面１３の部分に限定したのは、特にシール面１３が軟化していると、接触面が相手に対しなじむように塑性変形し易く、比較的低トルクでのシール性が向上するが、当該燃料配管の締結部全体を軟化させると、繰返し締め付けた時に締結部全体が変形を余儀なくされ、シール性を確保できないという問題が生じるためである。また、接続部全体を軟化処理する全体軟化では、シール面の端末がつぶれてしまい洩れの発生を余儀なくされるが、シール面のみの軟化処理では端末形状を維持できることによりシール性を確保でき、複数回締結時であっても漏れの発生を抑制することができる。
図２に示すステンレス製燃料配管は、厚肉鋼管２１の接続端部に、構造的には図１に示す環状フランジ部１４を有せず、截頭円錐状もしくは截頭円弧状の管端面（押圧座面）２２と、該管端面の背面側に当該背面に連なって管軸方向に滑らかに外径が縮径する円弧状部２４と、前記管端面２２に連なって厚肉鋼管２１側まで先端に向って先細りとなるシール面２３とからなる接続頭部２０を有した構造となすとともに、前記シール面２３のほぼ全体（斜線部分２３－１）を軟化熱処理する範囲として、当該部分がレーザ照射により所定の硬度に軟化熱処理されている。
図３に示すステンレス製燃料配管は、厚肉鋼管３１の接続端部に、構造的には図１に示す環状フランジ部１４を有せず、截頭円錐状もしくは截頭円弧状の管端面（押圧座面）３２と、該管端面の背面側に当該背面に連なって管軸方向に滑らかに外径が縮径する円弧状部３４と、前記管端面３２に連なって厚肉鋼管３１側まで先端に向って先細りとなるシール面３３とからなる接続頭部３０を有した構造となすとともに、前記シール面３３の斜線部分３３－１を軟化熱処理する範囲として、当該部分がレーザ照射により所定の硬度に軟化熱処理されている。
図４に示すステンレス製燃料配管は、厚肉鋼管４１の接続端部に、構造的には図１に示す環状フランジ部１４を有せず、截頭円錐状もしくは截頭円弧状の管端面（押圧座面）４２と、前記管端面の背面側に当該背面に連なって管軸方向に滑らかに外径が縮径する円弧状部４４と、前記管端面４２に連なって厚肉鋼管４１側まで先端に向って先細りとなるシール面４３とからなる接続頭部４０を有した構造となすとともに、前記シール面４３の斜線部分４３－１を軟化熱処理する範囲として、当該部分がレーザ照射により所定の硬度に軟化熱処理されている。
本発明のステンレス製燃料配管は、前記のようにシール面の表層がレーザ照射により所定の硬度に軟化熱処理されていて且つ端末シール面への適切な入熱と冷却のため自己の熱容量で急冷ができることによりステンレス特有の材料劣化現象である鋭敏化を防ぐことも可能となるので、シール締め付け時における相手部品の変形を緩和できて大きく変形させることがなくなることにより、シール性を確保することができる。また、シール面表層のみを所定の硬度に軟化処理しているため、配管内面側は硬さが維持されていることから締め付け時の荷重に対し接続頭部全体が変形することを抑制し、複数回締結時にシール性を確保できるという効果を奏する。
次に、前記図１～図４に示すステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理に加えて凹凸パターンを設けた方法を図５に基づいて説明する。
すなわち、本発明のステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法は、前記図１～図４に示すステンレス製燃料配管端末の接続頭部１０、２０、３０、４０のシール面１３、２３、３３、４３に、図５（Ａ）（Ｂ）に示すようにレーザ加工による軟化処理と同時にラビリンス溝５０を形成して当該シール面に軟化熱処理されたラビリンス構造を作る。このレーザ加工によるラビリンス溝の溝幅、溝深さ、溝ピッチはそれぞれ例えば４３μｍ、１０μｍ、１００μｍ（山の幅は５７μｍ）である。このラビリンス構造によりシール面の表層が軟化して相手部品シール部および接続頭部内の軟化前よりも低硬度のシール面を得ることができる。なお、ラビリンス構造からなるシール面の硬度は、ラビリンス構造形成後に当該シール面を加熱、冷却して調整するか、もしくはラビリンス構造成形前に、先にシール面の軟化熱処理を行って調整することもできる。
すなわち、本発明のステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法は、前記図１～図４に示すステンレス製燃料配管端末の接続頭部１０、２０、３０、４０のシール面１３、２３、３３、４３に、図５（Ａ）（Ｂ）に示すようにレーザ加工による軟化処理と同時にラビリンス溝５０を形成して当該シール面に軟化熱処理されたラビリンス構造を作る。このレーザ加工によるラビリンス溝の溝幅、溝深さ、溝ピッチはそれぞれ例えば４３μｍ、１０μｍ、１００μｍ（山の幅は５７μｍ）である。このラビリンス構造によりシール面の表層が軟化して相手部品シール部および接続頭部内の軟化前よりも低硬度のシール面を得ることができる。なお、ラビリンス構造からなるシール面の硬度は、ラビリンス構造形成後に当該シール面を加熱、冷却して調整するか、もしくはラビリンス構造成形前に、先にシール面の軟化熱処理を行って調整することもできる。
本発明に係るステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法は、前記のように接続頭部のシール面表層を軟化熱処理する方法として、シール面表層にレーザによりラビリンスシール構造を形成し、このラビリンス構造によりシール面表層のみを所定の硬度に軟化処理する方法を採用することができるので、加工硬化した端末のシール面側表層の硬度を的確に調整できるのみならず、端末シール面への適切な入熱と冷却のため自己の熱容量で急冷ができることによりステンレス特有の材料劣化現象である鋭敏化を防ぐことも可能となる。
本発明に係るステンレス製燃料配管において、所定の硬度に軟化熱処理する範囲は、特に限定するものではないが、シール面１３、２３、３３、４３の端部から０．３５ｍｍ～０．６５Ｄ（Ｄ：ステンレス製燃料配管の外径）、シール面から深さ０．０５ｍｍ以上、肉厚半分以下が好ましい。また、軟化熱処理された部分の硬度としては、接続頭部の軟化前の硬度に対し、５０ＨＶ以上低い差があることが好ましい。さらに、ステンレス製燃料配管としては、図６に示すように、肉厚ｔが０．１２５～０．２７Ｄ、シール面の半径Ｒが０．５１～０．６５Ｄ、端面から最大拡管部までの距離Ｈが０．５～０．７Ｄ、最大拡管部の径Ｗが１．２５～１．５Ｄのものを用いることができる。
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例によって制限を受けるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で変更・実施することは、すべて本発明の技術的範囲に含まれる。
実施例では、ステンレス製燃料配管端末の接続頭部に施したシール面表層の示す効果について、軟化深さを種々変化させてシール性試験を行い、シール効果を観察した。
実施例では、ステンレス製燃料配管端末の接続頭部に施したシール面表層の示す効果について、軟化深さを種々変化させてシール性試験を行い、シール効果を観察した。
母材鋼管として外径Ｄ＝６．３５ｍｍ、内径ｄ＝３．０５ｍｍ、肉厚ｔ＝１．６５ｍｍ、端末加工後のシール球面の半径Ｒ＝４ｍｍ、端面から最大拡管部までの距離Ｈ＝３．１ｍｍのステンレス製管材を用いて、当該管材の接続端部のシール面表層をレーザ照射により所定の硬度に軟化熱処理した。軟化熱処理の範囲は、シール面端部から０．５ｍｍ、シール面からの深さは表層から肉厚半分以下、硬度ＨＶ＝１６９～２５２ＨＶとした。
本実施例におけるステンレス製管材の接続端部の軟化熱処理試験の結果を表１に示し、１０５ＭＰａ加圧時に漏れの有無を確認するための締付けシール試験の結果を表２に示す。
本実施例におけるステンレス製管材の接続端部の軟化熱処理試験の結果を表１に示し、１０５ＭＰａ加圧時に漏れの有無を確認するための締付けシール試験の結果を表２に示す。
表１、表２に示す結果より、厚肉鋼管の接続端部に接続頭部が形成されたステンレス製燃料配管において、端末から０．５ｍｍの地点をレーザ照射した場合、外面（表層）から深さ０．１ｍｍの位置では０．３５ｍｍから１ｍｍの範囲において硬さが軟化未処理品に比べて５０ＨＶ以上低い値であるのに対し、内面から深さ０．１ｍｍの位置では全部分において軟化未処理品と比べてほぼ同等の硬さになっていることが明らかとなった。なお、高周波による全体軟化品は内面から又は外面から深さ０．１ｍｍのどちらを測定しても軟化未処理品と比べて５０ＨＶ以上軟化している状態となっている。
上記実施例からも明らかのように、厚肉鋼管の接続端部に接続頭部が形成されたステンレス製燃料配管において、前記シール面の表層に対してレーザ照射することによりシール面表層に熱エネルギーが発生することで、シール面の表層が所望の硬度に軟化熱処理されているので、シール締め付け時に接触面が相手部材に対しなじむように塑性変形することで、シール性を確保することができる。
また、シール面表層のみを所定の硬度に軟化処理しているため、複数回締結時に締結部全体の変形を抑制しシール性を確保できることがわかる。したがって、所定の硬度に軟化熱処理する範囲は、前記したようにシール面の端部から０．３５ｍｍ～０．６５Ｄ、各シール面から深さ０．０５ｍｍ以上、肉厚半分以下が好ましく、また、軟化熱処理された部分の硬度としては、接続頭部の軟化前の硬度に対し、５０ＨＶ以上低い差があることが好ましいことがわかる。
また、シール面表層のみを所定の硬度に軟化処理しているため、複数回締結時に締結部全体の変形を抑制しシール性を確保できることがわかる。したがって、所定の硬度に軟化熱処理する範囲は、前記したようにシール面の端部から０．３５ｍｍ～０．６５Ｄ、各シール面から深さ０．０５ｍｍ以上、肉厚半分以下が好ましく、また、軟化熱処理された部分の硬度としては、接続頭部の軟化前の硬度に対し、５０ＨＶ以上低い差があることが好ましいことがわかる。
１０、２０、３０、４０ 接続頭部
１１、２１、３１、４１ 厚肉鋼管
１２、２２、３２、４２ 管端面
１３、２３、３３、４３ シール面
１４ 環状フランジ部
２４、３４、４４ 円弧状部
１３－１、２３－１、３３－１、４３－１ シール面の斜線部分
５０ ラビリンス溝
Ｄ ステンレス製燃料配管の外径
Ｈ 端面から最大拡管部までの距離
Ｒ シール球面の半径
ｔ 肉厚
Ｗ 最大拡管部の径
１１、２１、３１、４１ 厚肉鋼管
１２、２２、３２、４２ 管端面
１３、２３、３３、４３ シール面
１４ 環状フランジ部
２４、３４、４４ 円弧状部
１３－１、２３－１、３３－１、４３－１ シール面の斜線部分
５０ ラビリンス溝
Ｄ ステンレス製燃料配管の外径
Ｈ 端面から最大拡管部までの距離
Ｒ シール球面の半径
ｔ 肉厚
Ｗ 最大拡管部の径
Claims (3)
- 細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシール面を有する接続頭部が形成されたステンレス製燃料配管において、前記接続頭部のシール面の表層が所定の硬度に軟化熱処理されていることを特徴とするステンレス製燃料配管。
- 細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、前記請求項１に記載の截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシール面を有する接続頭部が形成されたステンレス製燃料配管の端末の表層軟化処理方法であって、接続頭部の所望するシール面部位にレーザ照射することによりシール面表層に熱エネルギーが発生することで熱処理がなされ、該シール面表層のみを所定の硬度に軟化熱処理することを特徴とするステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法。
- 前記請求項１に記載の截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシール面を有する接続頭部のシール面表層のみを軟化熱処理する方法として、シール面表層にレーザにより凹凸模様のラビリンス構造を形成し、前記ラビリンス構造の凹凸模様部およびその近傍をレーザ加工することによる熱影響によりシール面表層のみを所定の硬度に軟化熱処理することを特徴とするステンレス製燃料配管端末の表層軟化処理方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021-186548 | 2021-11-16 | ||
| JP2021186548 | 2021-11-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023090373A1 true WO2023090373A1 (ja) | 2023-05-25 |
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ID=86397095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/042601 WO2023090373A1 (ja) | 2021-11-16 | 2022-11-16 | 接続頭部を有するステンレス製燃料配管およびその接続頭部の表層軟化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2023090373A1 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1068367A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 高圧燃料噴射管の接続頭部構造 |
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-
2022
- 2022-11-16 WO PCT/JP2022/042601 patent/WO2023090373A1/ja unknown
Patent Citations (5)
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