JPH0210868B2 - - Google Patents
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- JPH0210868B2 JPH0210868B2 JP7957285A JP7957285A JPH0210868B2 JP H0210868 B2 JPH0210868 B2 JP H0210868B2 JP 7957285 A JP7957285 A JP 7957285A JP 7957285 A JP7957285 A JP 7957285A JP H0210868 B2 JPH0210868 B2 JP H0210868B2
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、テルミツト反応を利用して母管内面
にセラミツクス層を被覆形成する複合管の製造方
法の改良に係り、特に前記形成されるセラミツク
ス層に引張割れを生ぜしめない複合管の製造方法
に関する。
にセラミツクス層を被覆形成する複合管の製造方
法の改良に係り、特に前記形成されるセラミツク
ス層に引張割れを生ぜしめない複合管の製造方法
に関する。
（従来の技術）
母管内面にセラミツクス層を被覆形成せしめて
なる複合管は、セラミツクス層が耐熱性、耐摩耗
性、耐食性等に良好な特性を発揮するため、各種
流体の輸送管や工業用配管部材として広汎な適用
用途を有している。
なる複合管は、セラミツクス層が耐熱性、耐摩耗
性、耐食性等に良好な特性を発揮するため、各種
流体の輸送管や工業用配管部材として広汎な適用
用途を有している。
この種複合管の製造手段としては、従来種々の
方法が実施されてきているが、最近ではその好適
な製造手段として、例えば特公昭57−40219号公
報、特公昭59−27747号公報等に記載の発明の如
く遠心力とテルミツト反応を利用するいわゆる遠
心テルミツト法が提起されている。すなわち、こ
の方法は第５図に示すように、母管１内に、例え
ばAlとFe2O3の如き金属還元剤と金属酸化物との
一定比率の混合物からなるテルミツト剤を装填し
テルミツト剤層２を形成し、これを高速回転によ
る遠心力場内で着火して、下記式に例示する如き
テルミツト反応を行わしめ、この発熱反応により
生成される溶融金属と溶融セラミツクスとを比重
分離して、第６図に示すように母管１の内面に金
属層３を介して所望のセラミツクス層４を被覆形
成するものである。
方法が実施されてきているが、最近ではその好適
な製造手段として、例えば特公昭57−40219号公
報、特公昭59−27747号公報等に記載の発明の如
く遠心力とテルミツト反応を利用するいわゆる遠
心テルミツト法が提起されている。すなわち、こ
の方法は第５図に示すように、母管１内に、例え
ばAlとFe2O3の如き金属還元剤と金属酸化物との
一定比率の混合物からなるテルミツト剤を装填し
テルミツト剤層２を形成し、これを高速回転によ
る遠心力場内で着火して、下記式に例示する如き
テルミツト反応を行わしめ、この発熱反応により
生成される溶融金属と溶融セラミツクスとを比重
分離して、第６図に示すように母管１の内面に金
属層３を介して所望のセラミツクス層４を被覆形
成するものである。
（発明が解決しようとする問題点）
上記テルミツト反応の一例を示すと下記の通
り； Fe2O3＋2Al→Al2O3＋2Fe ＋199cal／Al2O3モル この場合金属層は鉄、セラミツクス層はアルミ
ナになる。
り； Fe2O3＋2Al→Al2O3＋2Fe ＋199cal／Al2O3モル この場合金属層は鉄、セラミツクス層はアルミ
ナになる。
しかして、遠心テルミツト法で使用可能なテル
ミツト剤は、溶融生成物が十分分離できるに足る
発熱を伴うものでなければならないが、上式で示
す反応では、理論的には3000℃を越える高温状態
が得られる。この反応は、母管例えば長い鋼管内
で誘起すると、着火点が１箇所であつても反応が
急速に拡がり短時間に全域に及ぶ。このさい生起
した反応熱は前記外装鋼管を加熱することになる
が、使用するテルミツト剤の量によつては、1000
℃を越える温度に達する。このため外層鋼管は、
例えば管長において、温度上昇に見合う分（ΔL
＝α（T′−Ｔ）Ｌ、α：線膨張係数、Ｔ：反応後
の鋼管温度、T′：反応前の鋼管温度、Ｌ：管長）
が膨張し、その後の冷却過程では逆に収縮するこ
とになる。
ミツト剤は、溶融生成物が十分分離できるに足る
発熱を伴うものでなければならないが、上式で示
す反応では、理論的には3000℃を越える高温状態
が得られる。この反応は、母管例えば長い鋼管内
で誘起すると、着火点が１箇所であつても反応が
急速に拡がり短時間に全域に及ぶ。このさい生起
した反応熱は前記外装鋼管を加熱することになる
が、使用するテルミツト剤の量によつては、1000
℃を越える温度に達する。このため外層鋼管は、
例えば管長において、温度上昇に見合う分（ΔL
＝α（T′−Ｔ）Ｌ、α：線膨張係数、Ｔ：反応後
の鋼管温度、T′：反応前の鋼管温度、Ｌ：管長）
が膨張し、その後の冷却過程では逆に収縮するこ
とになる。
一方、溶融生成物層はしばらく溶融状態にある
が、間もなく凝固し、その後は収縮の一途を辿
る。以上のように外層鋼管と生成物は異なつた熱
伸縮パターン（挙動）を呈し、膨張係数も異なる
ことから、常温までの冷却過程では両者の間に相
対的なズレが不可避的に起る。特に最内層のセラ
ミツクス層は鋼よりも高い融点を持つものが多
く、外装鋼管とセラミツクス層との間に生成され
る生成金属に先んじて凝固し、収縮を開始する。
直後生成金属が凝固し、セラミツクスを追いかけ
る形で収縮し、そのうち一体化し、以後セラミツ
クスを締めつける様な状態で常温に至るものと想
定される。しかし現実には母管である外装鋼管の
伸縮挙動がこれに加わるため、外装鋼管と生成金
属間の相対移動あるいはその時の界面力（相対す
べりを生ぜしめるに必要な力）も関係してくるこ
とになる。
が、間もなく凝固し、その後は収縮の一途を辿
る。以上のように外層鋼管と生成物は異なつた熱
伸縮パターン（挙動）を呈し、膨張係数も異なる
ことから、常温までの冷却過程では両者の間に相
対的なズレが不可避的に起る。特に最内層のセラ
ミツクス層は鋼よりも高い融点を持つものが多
く、外装鋼管とセラミツクス層との間に生成され
る生成金属に先んじて凝固し、収縮を開始する。
直後生成金属が凝固し、セラミツクスを追いかけ
る形で収縮し、そのうち一体化し、以後セラミツ
クスを締めつける様な状態で常温に至るものと想
定される。しかし現実には母管である外装鋼管の
伸縮挙動がこれに加わるため、外装鋼管と生成金
属間の相対移動あるいはその時の界面力（相対す
べりを生ぜしめるに必要な力）も関係してくるこ
とになる。
ところで、遠心テルミツト法により長尺管を製
作すると、特殊な条件、例えば外層鋼管を極厚に
するか、強制冷却するような場合以外では、外装
鋼管と生成金属間は融着に近い状態となる。即ち
生成金属の自由な収縮が抑えられることになるの
で、先に述べたような生成金属−セラミツクス間
の収縮関係を取り得なくなる。
作すると、特殊な条件、例えば外層鋼管を極厚に
するか、強制冷却するような場合以外では、外装
鋼管と生成金属間は融着に近い状態となる。即ち
生成金属の自由な収縮が抑えられることになるの
で、先に述べたような生成金属−セラミツクス間
の収縮関係を取り得なくなる。
生成金属とセラミツクス間は物理的接触状態に
あるが、界面にはかなりの凹凸があり、嵌合状態
ではその層間剪断移動に要する力は極めて大きく
なる。そしてセラミツクスの収縮は母管の収縮に
先んじて起り、かつ収縮速度も大きいため、上記
の如く生成金属の収縮が外装鋼管によつて拘束さ
れ、かつ生成金属−セラミツクス間の相対移動の
しがたい界面状態が加わると、セラミツクスの自
由収縮が制限されることになる。
あるが、界面にはかなりの凹凸があり、嵌合状態
ではその層間剪断移動に要する力は極めて大きく
なる。そしてセラミツクスの収縮は母管の収縮に
先んじて起り、かつ収縮速度も大きいため、上記
の如く生成金属の収縮が外装鋼管によつて拘束さ
れ、かつ生成金属−セラミツクス間の相対移動の
しがたい界面状態が加わると、セラミツクスの自
由収縮が制限されることになる。
こういう状態になる、セラミツクスには引張応
力が残留することになるが、引張強さが小さく、
延性のないセラミツクスはこれに耐えきれず、数
多くの引張割れを生ずることが多い。
力が残留することになるが、引張強さが小さく、
延性のないセラミツクスはこれに耐えきれず、数
多くの引張割れを生ずることが多い。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上記の欠点であるセラミツクスの引張
り割れを生ぜしめない複合管の製造方法の提供に
係り、より具体的には上記引張割れの原因である
金属母管と生成金属層間の収縮過程における相対
移動、即ち滑りを円滑に行わせる方法であり、そ
の原理はテルミツト反応による金属母管の内壁の
加熱を制限乃至は緩和する手段であり、その手段
として、金属母管内面に、金属酸化物と金属還元
剤とでなるテルミツト剤を装填してテルミツト剤
層を形成せしめ、遠心力場内で該テルミツト剤層
に着火してテルミツト反応を行わしめて、前記金
属母管内面にテルミツト反応により生成される金
属層及びセラミツクス層を被覆形成する方法にお
いて、あらかじめ金属母管内面に薄肉金属円筒を
張りつけるか、あるいは金属粒層を形成し、更に
その内面にテルミツト剤層を形成してテルミツト
反応を行わせるものである。
り割れを生ぜしめない複合管の製造方法の提供に
係り、より具体的には上記引張割れの原因である
金属母管と生成金属層間の収縮過程における相対
移動、即ち滑りを円滑に行わせる方法であり、そ
の原理はテルミツト反応による金属母管の内壁の
加熱を制限乃至は緩和する手段であり、その手段
として、金属母管内面に、金属酸化物と金属還元
剤とでなるテルミツト剤を装填してテルミツト剤
層を形成せしめ、遠心力場内で該テルミツト剤層
に着火してテルミツト反応を行わしめて、前記金
属母管内面にテルミツト反応により生成される金
属層及びセラミツクス層を被覆形成する方法にお
いて、あらかじめ金属母管内面に薄肉金属円筒を
張りつけるか、あるいは金属粒層を形成し、更に
その内面にテルミツト剤層を形成してテルミツト
反応を行わせるものである。
（作 用）
金属母管内面に薄肉金属円筒を張りつけ、或い
は金属粒を散布して管内面を被包し、更にその内
面にテルミツト剤を散布等し、遠心力場内で該テ
ルミツト剤に着火してテルミツト反応を行わさせ
ると、薄肉金属円筒或いは金属粒は反応熱により
軟化または溶融し、溶融生成物の遠心力を受けて
金属母管内面に略密着する。しかし反応熱の金属
母管への伝達は薄肉金属円筒或いは金属粒を介し
て行われるため、それによる吸熱や境界が熱伝達
障壁となり、金属母管内表面の最高到達温度は低
くおさえられる。
は金属粒を散布して管内面を被包し、更にその内
面にテルミツト剤を散布等し、遠心力場内で該テ
ルミツト剤に着火してテルミツト反応を行わさせ
ると、薄肉金属円筒或いは金属粒は反応熱により
軟化または溶融し、溶融生成物の遠心力を受けて
金属母管内面に略密着する。しかし反応熱の金属
母管への伝達は薄肉金属円筒或いは金属粒を介し
て行われるため、それによる吸熱や境界が熱伝達
障壁となり、金属母管内表面の最高到達温度は低
くおさえられる。
（実施例）
本発明の一つの実施例として、金属母管内面に
薄肉金属円筒を張りつけて行う方法について第１
図、第２図を参照して述べる。両図において１は
金属母管を示し、素材として鋼管を使用する。５
は該母管１の内面に密着状に張りつけられた薄肉
金属円筒であり、その板厚は使用するテルミツト
剤の種類や量により異なるが、鋼管円筒の場合の
適正板厚は0.5〜2.0mmの範囲にある。このさい薄
肉のものを２枚重ねて円筒状にしたものを使用す
る場合は、その合計板厚を1.2mm以下とするのが
よく、この場合では２枚の板厚は良好な密着状態
になければならない。２はテルミツト剤で、金属
酸化物と金属還元剤との混合物、更にこの混合物
にケイ素化合物又は金属化合物が添加されたもの
等、テルミツト剤の種類には限定されないことは
勿論である。
薄肉金属円筒を張りつけて行う方法について第１
図、第２図を参照して述べる。両図において１は
金属母管を示し、素材として鋼管を使用する。５
は該母管１の内面に密着状に張りつけられた薄肉
金属円筒であり、その板厚は使用するテルミツト
剤の種類や量により異なるが、鋼管円筒の場合の
適正板厚は0.5〜2.0mmの範囲にある。このさい薄
肉のものを２枚重ねて円筒状にしたものを使用す
る場合は、その合計板厚を1.2mm以下とするのが
よく、この場合では２枚の板厚は良好な密着状態
になければならない。２はテルミツト剤で、金属
酸化物と金属還元剤との混合物、更にこの混合物
にケイ素化合物又は金属化合物が添加されたもの
等、テルミツト剤の種類には限定されないことは
勿論である。
そこで、先ず金属母管１内に薄肉金属円筒５を
適宜手段で張りつけ（内装し）、さらにその内面
にテルミツト剤２を所定量散布等し、遠心力場内
で該テルミツト剤に着火してテルミツト反応を行
わしめる。
適宜手段で張りつけ（内装し）、さらにその内面
にテルミツト剤２を所定量散布等し、遠心力場内
で該テルミツト剤に着火してテルミツト反応を行
わしめる。
次に本発明の他の実施例として、金属母管内面
に金属粒層を形成する方法について、第３図、第
４図を参照して述べる。両図において１は金属母
管を示し、素材として鋼管を使用することは、前
記実施例と同一である。６′は該母管１の内面に
散布し母管内表面を被包する金属粒であり、６は
この金属粒により形成された金属粒層である。こ
の金属粒６′は鋼粒若しくはカツトワイヤーを例
示でき、直径１〜２mm、長さ５mm以下が好まし
く、このさい断面は円形でなくてもよい。また断
面は更に小さいものも使えるが、小さい程使用量
が増し不経済である。遠心力場内でかゝる金属粒
５′を先ず母管１内面に散布し、同母管１内表面
を被包する。次にその内面に（その上に）所定量
のテルミツト剤２を散布し、遠心力場内で該テル
ミツト剤に着火してテルミツト反応を行わしめ
る。このさいテルミツト剤２の種類、使用量ある
いは床敷鋼粒サイズにより散布量は異なるが、経
験的に５〜15Kg／m2の範囲が望ましい。このさい
５Kg／m2以下と金属粒が少なすぎると金属粒は完
全に溶融し、母管１内表面に部分溶着し、逆に15
Kg／m2より多すぎると底部に全く溶融しない部分
が残り生成層が浮き上がつたような一体感に欠け
る弱構造状態となる。
に金属粒層を形成する方法について、第３図、第
４図を参照して述べる。両図において１は金属母
管を示し、素材として鋼管を使用することは、前
記実施例と同一である。６′は該母管１の内面に
散布し母管内表面を被包する金属粒であり、６は
この金属粒により形成された金属粒層である。こ
の金属粒６′は鋼粒若しくはカツトワイヤーを例
示でき、直径１〜２mm、長さ５mm以下が好まし
く、このさい断面は円形でなくてもよい。また断
面は更に小さいものも使えるが、小さい程使用量
が増し不経済である。遠心力場内でかゝる金属粒
５′を先ず母管１内面に散布し、同母管１内表面
を被包する。次にその内面に（その上に）所定量
のテルミツト剤２を散布し、遠心力場内で該テル
ミツト剤に着火してテルミツト反応を行わしめ
る。このさいテルミツト剤２の種類、使用量ある
いは床敷鋼粒サイズにより散布量は異なるが、経
験的に５〜15Kg／m2の範囲が望ましい。このさい
５Kg／m2以下と金属粒が少なすぎると金属粒は完
全に溶融し、母管１内表面に部分溶着し、逆に15
Kg／m2より多すぎると底部に全く溶融しない部分
が残り生成層が浮き上がつたような一体感に欠け
る弱構造状態となる。
なお、第２図、第４図において３は生成金属層
であり、４はセラミツクス層を示す。第２図にお
いて、生成金属層３と薄肉金属円筒５との境界は
融着状態となつている。第３図において、金属粒
６′は大半が溶融し、生成金属層３と金属層６の
境界は明確ではない。
であり、４はセラミツクス層を示す。第２図にお
いて、生成金属層３と薄肉金属円筒５との境界は
融着状態となつている。第３図において、金属粒
６′は大半が溶融し、生成金属層３と金属層６の
境界は明確ではない。
以下、本発明の更に具体的実施例を示すと次の
とおりである。
とおりである。
実施例
外径101.6mm×厚さ3.2mm×長さ250mmの母管
（鋼管）の中に板厚１mmの鋼製円筒を略密着状態
で挿入し、その内面に1800ｇのテルミツト剤（酸
化鉄72重量％、アルミニウム24重量％、ケイ素４
重量％）を均一散布し、遠心テルミツト反応（回
転数1386rpm）を行わしめた。
（鋼管）の中に板厚１mmの鋼製円筒を略密着状態
で挿入し、その内面に1800ｇのテルミツト剤（酸
化鉄72重量％、アルミニウム24重量％、ケイ素４
重量％）を均一散布し、遠心テルミツト反応（回
転数1386rpm）を行わしめた。
製品内面にはα−Al2O3を中心組成とする緻密
でかつ引張割れのないセラミツクス層が形成さ
れ、母管（鋼管）と鋼製円筒間の密着状態も良好
で150Kg／cm2以上であつた。
でかつ引張割れのないセラミツクス層が形成さ
れ、母管（鋼管）と鋼製円筒間の密着状態も良好
で150Kg／cm2以上であつた。
実施例
外装101.6mm×厚さ3.2mm×長さ250mmの母管
（鋼管）の中に略直径１mm×長さ３mmのカツトワ
イヤーの鋼粒を等厚層になるよう散布し、その上
に実施例で用いたテルミツト剤層を設け、遠心
テルミツト反応（回転数1386rpm）を行つた。
（鋼管）の中に略直径１mm×長さ３mmのカツトワ
イヤーの鋼粒を等厚層になるよう散布し、その上
に実施例で用いたテルミツト剤層を設け、遠心
テルミツト反応（回転数1386rpm）を行つた。
生成セラミツクス層は緻密で割れのないもので
あつた。生成物背面の鋼粒は母管（鋼管）と接す
る部分に一部未溶融のものが認められたが、粒間
隙を溶融金属が埋め、空隙のない良好な界面状態
が得られていた。そして母管と鋼粒間の密着力は
30Kg／cm2以上であつた。
あつた。生成物背面の鋼粒は母管（鋼管）と接す
る部分に一部未溶融のものが認められたが、粒間
隙を溶融金属が埋め、空隙のない良好な界面状態
が得られていた。そして母管と鋼粒間の密着力は
30Kg／cm2以上であつた。
（発明の効果）
従来の方法では、生成金属が母管に溶着に近い
状態となり、これが冷却（収縮）過程の両者の動
きを一体化する状況をつくり出していたが、本発
明のように薄肉金属円筒の内張り（内装）若しく
は金属粒層の形成により、母管の温度上昇を低く
押えることができるため、該母管内表面状態を全
く乱すことなく、即ち生成金属との滑らかな、面
接触状態を得ることが可能になつた。換言すれば
母管と生成金属が薄肉円筒もしくは金属粒層を介
して完全に縁切りされる形となる。このさい生成
物（セラミツクス）の収縮は温度が高いために母
管より先んじて起るが、両者の縁切りがなされて
いるので当然ながら母管の影響を受けない形態が
つくり出され、即ち自由収縮が出来ることにな
り、既述の母管の存在により引張応力の発生、ま
たこれに起因するセラミツクスの引張割れの発生
を回避することができ、従つて本発明は引張割れ
のない良好な複合管を製造することができたので
ある。
状態となり、これが冷却（収縮）過程の両者の動
きを一体化する状況をつくり出していたが、本発
明のように薄肉金属円筒の内張り（内装）若しく
は金属粒層の形成により、母管の温度上昇を低く
押えることができるため、該母管内表面状態を全
く乱すことなく、即ち生成金属との滑らかな、面
接触状態を得ることが可能になつた。換言すれば
母管と生成金属が薄肉円筒もしくは金属粒層を介
して完全に縁切りされる形となる。このさい生成
物（セラミツクス）の収縮は温度が高いために母
管より先んじて起るが、両者の縁切りがなされて
いるので当然ながら母管の影響を受けない形態が
つくり出され、即ち自由収縮が出来ることにな
り、既述の母管の存在により引張応力の発生、ま
たこれに起因するセラミツクスの引張割れの発生
を回避することができ、従つて本発明は引張割れ
のない良好な複合管を製造することができたので
ある。
第１図と第２図は本発明の一実施例を示し、第
１図は本発明に係る製造工程における母管の断面
図であり、テルミツト剤層が形成されたものを示
し、第２図は本発明の製造目的である複合管の断
面図である。第３図と第４図は本発明の他の実施
例を示し、第３図は第１図と同様の断面図、第４
図は第２図と同様の断面図である。第５図と第６
図は従来の遠心テルミツト法の製造工程における
母管等の断面図と複合管の断面図を示したもので
ある。 １……母管、２……テルミツト剤、３……金属
層、４……セラミツクス層、５……薄肉金属管、
６……金属粒層。
１図は本発明に係る製造工程における母管の断面
図であり、テルミツト剤層が形成されたものを示
し、第２図は本発明の製造目的である複合管の断
面図である。第３図と第４図は本発明の他の実施
例を示し、第３図は第１図と同様の断面図、第４
図は第２図と同様の断面図である。第５図と第６
図は従来の遠心テルミツト法の製造工程における
母管等の断面図と複合管の断面図を示したもので
ある。 １……母管、２……テルミツト剤、３……金属
層、４……セラミツクス層、５……薄肉金属管、
６……金属粒層。
Claims (1)
- １ 金属母管内面に、金属酸化物と金属還元剤と
でなるテルミツト剤を装填してテルミツト剤層を
形成せしめ、遠心力場内で該テルミツト剤層に着
火してテルミツト反応を行わしめて、前記金属母
管内面にテルミツト反応により生成される金属層
及びセラミツクス層を被覆形成する方法におい
て、あらかじめ金属母管内面に薄肉金属円筒を張
りつけるか、あるいは金属粒層を形成し、更にそ
の内面にテルミツト剤層を形成してテルミツト反
応を行わせることを特徴とする複合管の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7957285A JPS61238969A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 複合管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7957285A JPS61238969A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 複合管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61238969A JPS61238969A (ja) | 1986-10-24 |
| JPH0210868B2 true JPH0210868B2 (ja) | 1990-03-09 |
Family
ID=13693711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7957285A Granted JPS61238969A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 複合管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61238969A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100729215B1 (ko) | 2006-09-26 | 2007-06-19 | 한국지질자원연구원 | 세라믹 라이닝 강관 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP7957285A patent/JPS61238969A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61238969A (ja) | 1986-10-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |