JPH01118307A - 厚肉二重管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は耐蝕性や耐摩耗性の高い内管と外管より成る
二重管の製造技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 例えば、ステンレス鋼製等の内管に相対的に重層した厚
肉の炭素鋼製の外管に対して軸方向に移動する高周波誘
導加熱装置等によって環状加熱を印加し、続いて、冷却
させて内管に対し外管を強固に緊結するようにした厚肉
二重管の製造方法に関する発明であり、特に、焼入性の
高い１ｉｌｌ製の厚肉の外管に対して軸方向に移動する
焼入加熱を環状に付与し、該外管に対しマルテンサイト
変態を介しての変態応力による外面の膨脹、及び、内面
の内方への膨脹を起こさせ、併せて加熱による強度低下
から生ずる降伏を介して外管を塑性変形させ、その内面
を内管の外面に圧接させ、この軸方向移動の環状加熱に
伴ってその後方、或は、前方、及び、後方にて軸方向に
移動する水通水によるシャワーリング等の冷却を介して
外管を縮径させて内管に緊結させるようにした厚肉二重
管の製造方法に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、配管は各種産業に用いられて始原的な流体
輸送ばかりでなく、強度部材として建築構造物や機械装
置のフレームは勿論のこと、近時は情報伝達用のケーブ
ルやファイバー等の導通機の囲繞パイプとして用いられ
るようになり、用途、目的等も著しく多用化している。

而して、これらの配管は経時的に所定にメンテナンスの
可能な場合もあるが、近時複雑な配管態様が用いられる
場合が多く、その耐久性が半永久的な構造となる要求が
高まってきており、特に、管内部や管外部に於ける耐摩
耗性や耐蝕性等が恒久性を有する構造部材として強く求
められるようになってきた。

例えば、始原的な輸送配管において、原油輸送や工場廃
液の輸送、更には、海中ケーブルや砂漠を横断する輸送
配管等では耐摩耗性や耐蝕性を有する構造の配管が不可
欠であり、１つの材質製の配管により全ての条件を満た
すことは現段階の材料開発ではまだ充分ではなく、した
がって、耐蝕性、耐摩耗性、耐圧性、耐熱性等を内管と
外管に機能分割して具備させる二重管の実用的な開発技
術が盛んになってきている。

而して、かかる厳しい要求を満足する二重管の開発とし
ては、周知の如く、クラッドや焼ばめや液圧拡管等によ
る二重管が開発され一部では実用化されているが、近時
の長距離配管が一旦設置されるとメンテナンスが著しく
難しい等のために継手部分の少い長尺管が求められるよ
うになってぎている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 而して、一般に鉄鋼材料による二重管の内管や外管につ
いてはその耐摩耗性や耐蝕性と硬さとは相関関係があり
、その溶接性や加工性、加えてコスト的等に満足し得る
ものが得られず、又、製造装置的にも長尺管現出には充
分でない点がめった。

そして、稼動中における充分な靭性や強度、耐蝕性、耐
摩耗性を確実に有し、しかも、長尺管として継手部の少
い管は現実的に容易に出来ないものでおった。

而して、種々の利点を有する二重管の中には高い耐圧性
や耐熱性を具備させるべく外管に厚肉の大きな管を用い
る場合があり、内管に対する充分な嵌合代を得ることは
一般に著しく困難であった。

かかる厚肉の二重管に対する需要は著しく高まってきて
おり、確実な緊結二重管の現出が強く望まれるようにな
ってきた。

そこで、例えば、第７．８図に示す様に、出願人の開発
した凛然縮径手段を用いるべく外管１を内管２に対し相
対重層し、外管１に対し焼入用の高周波誘導加熱装置４
等を環状に配設し、その前後に水道水によるシャワーリ
ング等の冷却装置５．５を配設して軸方向に相対移動さ
せることにより外管１の加熱による膨径と冷却による縮
径の二重手段を介して外管１を内管２に対し緊結させる
ようにして素管３から二重管６を得るようにした技術を
適用すると、その環状加熱による外管１に対する膨径が
第８図に示す様に外方への膨径となるために有効に凛然
縮径が作用するが、外管１が厚肉の場合には外方膨径、
内方縮径の熱挙動が難しく、したがって、厚肉外管を用
いての凛然縮径は有効に鋤かないという不具合があった
。

〈発明の目的〉 この発明の目的は厚肉外管を有する二重管の需要の拡大
に伴う上述従来技術に基づく二重管の製造の問題点を解
決すべき技術的課題とし、出願人の多くの先願発明、考
案に開示されている技術に基づいて外管が厚肉であるに
もかかわらず、加熱冷却作用をマルテンサイト変態によ
る変態膨脹を介し外管の内外方向への膨脹により確実に
外管をして内管に緊結させるようにして各種産業におけ
る配管技術利用分野に益する優れた厚肉二重管の製造方
法を提供せんとするものである。

く問題点を解決するための手段・作用〉上述目的に沿い
先述特許請求の範囲を要旨とするこの発明の構成は前述
問題点を解決するために、内管と焼入性の高い鋼製の外
管とを所定のリング状間隙を介して相対重層し、焼入性
の高い外管に対して高周波誘導加熱装置等による環状加
熱を介して焼入処理、即ら、加熱冷却の熱サイクルを付
与し外管に対してマルテンサイト変態を位置ぜしめ、変
態膨脹による外面の膨径と内面の縮径を介し体積を大き
くさせ、それと共に環状加熱による強度低下を生ぜしめ
て塑性変形により降伏させ、軸方向への環状加熱と共に
該環状加熱の後方、或は、前方、及び、１多方の所定部
位に水通水等のシャワーリングによる冷却作用を印加し
て外管の全体的な外方への膨脹を拘束して降伏を促進さ
せ、マルテンサイト変態による厚肉増加と加熱後の冷却
の相乗作用により外管をして内管に確実に緊結させるよ
うにした技術的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この発明の実施例を第１〜６図に従って説明すれ
ば以下の通りでおる。尚、第７．８図と同一態様部分は
同一符号を用いて説明するものとする。

まず、第３〜６図に示す基本的な原理実施例において、
ステンレス鋼製の内管２に対し外管１′としてその厚肉
が大きく、且つ、焼入性の高い、例えば、ニッケルーク
ロム−モリブデン鋼製等の鋼管を用いて相対ｍｌし、所
定の微小なリング状クリアランスを介して素管３を成し
、該素管３に対し、第４図に示す様に、外管１′の所定
部位に環状に焼入用の高周波誘導加熱装置４を設置する
と共にその前後に水通水によるシャワーリングの冷却装
置５．５を一体的にセットし、素管３に対して軸方向に
同一速度で相対移動させる。

そして、高周波誘導加熱装置４は外管１に対して次のよ
うな熱挙動を生じさせる。

即ち、外管１は高周波誘導加熱装置４により環状加熱を
なされるが、外管１は厚肉であるために前述した第８図
の薄肉の外管の場合はその内面、外面は共に外方に膨径
するのに対して、焼入によりマルテンサイト変態を生じ
させられて変態膨圧が体積的に行われるため第２図に示
す様に、外面は外方に膨径し、内面もまた内向きに膨脹
するために、結果的に、体積膨脹により外面は膨径し、
内面は縮径する。

このマルテンサイト変態による膨脹のため、第４図に示
す様に、環状加熱装置４による焼入加熱により体積が増
大して、その内面は内管２の外面に近接し圧接される。

而して、一方において外管１の環状加熱の軸方両端部が
自由段であれば膨径しようとするが、その軸方向前後に
おいて冷却装置５．５によるシャワーリングされて冷却
により拘束されるために、第６図に示す様に外管１′の
周方向膨脹に対する押え曲げモーメントＦが作用し、結
果的には、当該環状加熱部分の外管１′を内側に曲げる
ように作用し、外管１′の内面は第５図に示す様に、内
管２の外面に当接し、更に、軸方向相対移動することに
より、後側から進行する環状冷却装置５のシャワーリン
グによる冷却を介して縮径して焼入加熱によるマルテン
サイト変態の縮径が内面に作用することと相俟って外管
１′は内管２に対して緊結状態になり、しかも、高周波
誘導加熱装置４と冷却装置５．５とは同速で軸方向に素
管３に対して相対移動するために緊結状態は素管３の全
長に現出され、したがって、結果的に厚肉の外管１が内
管２に対して緊結された二重管６が得られることになる
。

次に、具現可能な実施例を第１．２図によって説明する
と、上）本第３〜６図に示した原理的実施例に沿い所定
厚肉のニッケルークロム−モリブデン鋼製の外管１′を
ステンレス鋼製の内管２に所定の微小リング状間隙を介
して相対重層し、外管１′の始端部に軸方向に所定の間
隔を介して水通水によるシャワーリングを行う冷却装置
５、外管１′に対する環状加熱の焼入を行う高周波誘導
加熱装置４、冷却装置５を一体的に前後に配設して素管
３に対し軸方向に所定速度で移動しながら環状冷却、環
状加熱焼入、環状冷却を連続的に行うと、外管１′の全
長に亘り環状加熱による焼入作用によりマルテンサイト
変態が行われて体積膨脹が行われ、該外管１′の内外面
は内外方向に膨脹して外面が膨径し、内面が縮径して内
管２の外面に当接し、又、これと相俟って膨径の軸方向
前後部が拘束されて外方膨脂に対する押え曲げモーメン
トＦが作用し、外管１′を降伏させて塑性変形して内管
２外面に圧接され、続いて、後段の冷却作用により確実
に縮径が行われて内管２に対する厚肉外管１′の全長的
な緊結がなされて、結果的に、所定の緊結二重管６′が
得られる。

このようにして厚肉外管１′の内管２に対する緊結が行
われるが、その肉厚については予め理論、及び、データ
によりその厚さを有効に決定する。

尚、この発明の実施態様は上述各実施例に限るものでな
いことは勿論であり、例えば、内管については鋼管に限
らず、樹脂製管やセラミックス管等が用いられ、応用と
しては中実体を用いることも出来、又、設計変更的には
環状加熱による焼入の前段の環状冷却を省略しても良い
。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、各方面の産業において大きな
需要がある厚肉外管の内管に対する緊結された二重管の
製造において、焼入性の高い外管を内管に対して所定に
相対重層した後に外管に対し環状加熱による焼入を行っ
てマルテンサイト変態を起こさせ、外管の外面の膨径と
内面の膨径における体積膨脹による内面の縮径を行って
内管に圧接させると共に、加熱による強度低下から塑性
変形させ、降伏し、その後部、及び、前部に於ける環状
冷却により押え曲げモーメントが動いて内管の外面に圧
接される熱挙動が両者相俟って効果的に作用し、外管が
厚肉であるにもかかわらず、確実に内管に緊結されて緊
結二重管が確実に得られるという優れた効果が奏される
。

したがって、二重管の耐熱性、耐圧性、更には、苛酷な
環境に於ける外管の耐摩耗性等が強く要求される二重管
としては有効に働くという優れた効果が奏される。

しかも、環状加熱焼入と環状冷却を全長的に連続して行
うことが出来るために、その緊結が仝体向に行われて信
頼性の高い二重管を４９ることか出来る効果が秦される
。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図はこの発明の詳細な説明図であり、第１図は
１実施例の部分切截縦断面図、第２図は同横断面図、第
３．４．５図は原理的実施例の部分切截縦断面図、第６
図は外管の内管に対する押え曲げモーメント作用の模式
図、第７図は従来技術に基づく薄肉外管の内管に対する
緊結の部分切ｒｆｇ縦断面図、第８図は同横断面図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内管に相対重層した厚肉外管を環状加熱の印加を介して
   該内管と緊結するようにした厚肉二重管の製造方法にお
   いて、該厚肉外管に軸方向に移動する焼入加熱を環状に
   付与して変態応力による外方及び内方への膨脹を行いこ
   れに伴つて上記焼入加熱の少くとも後方にて軸方向に移
   動する冷却縮径作用を付与するようにしたことを特徴と
   する厚肉二重管の製造方法。