JPH0218955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 開示技術は油井管等の耐蝕二重管等を塊状嵌合
管から押し出し等で製造する技術の分野に層す
る。

＜要旨の概要＞ 而して、この発明は厚肉短尺の炭素鋼製やステ
ンレス製等の異種材料製の複数の基管を機械的に
相対嵌合させ、それらの嵌合境界面の少なくとも
管端部をシール溶接させて冶金的に結合させた嵌
合管とし、その後軸方向に押し出し、引き抜き等
により伸延をして所定肉厚のクラツド鋼管の複重
管を得るようにした製造方法に関する発明であ
り、特に、各基管相互について上記機械的嵌合を
行つた後、嵌合管を真空状態にしてその各基管の
端部境界面を全周的にシール溶接を行い、次いで
嵌合管に対して拡散溶接処理を行い、全境界面に
隈なく確実に冶金的接合を与えて後上記伸延成形
を行うようにした複重クラツド鋼管の製造方法に
係る発明である。

＜従来技術＞ 周知の如く、油井管、プラント配管等には稼動
流体により耐圧性、耐熱性はもとより、耐蝕性や
耐摩耗性が不可欠な条件になつている。

これに対処するに、例えば、ステンレス製の内
管と炭素製の鋼外管からなる耐蝕二重管等が用い
られているが、稼動中の内管の座屈破壊や、内外
管とのずれ防止等のために内外管が強固に結合さ
れていることが望まれる。

そのうえ、例えば、油井管等に於いては、水素
ガスによるふくれを介しての剥離現象が生じない
ように、内外管の接合面全面にピンスポツトすら
無い隈ない完全接合、それも緊密接合が求められ
る。

ところで、この場合、内外管の結合を、例え
ば、焼嵌め等の機械的嵌合により結合させる手段
に比し、冶金的に結合させたクラツド鋼管等の方
が強度的にも上記全面隈なき完全接合の点からも
好ましいとされている。

而して、これまでかかる技術として、例えば、
第１図に示す様に、炭素鋼製の外管１にステンレ
ス製の内管２を嵌合させ液圧拡管等の適宜手段に
より接合させ、管端にTIG溶接弁により境界面を
全周的にシール溶接３して軸方向に固定し、次い
で第２図に示す様に、高温加熱を付与してダイス
４、マンドレル４′を介して押し出し、或いは、
引き抜きによる圧延延出を行い、その過程で冶金
的結合を全境界面に施し、クラツド鋼管二重管を
得るようにしていた。

＜発明が解決しようとする課題＞ さりながら、該種手段では第一に圧延時の高温
加熱が必要であるため、異種金属間で冶金的結合
をする場合に十分な高温加熱と面圧力が不可欠で
あり、特に、温度について従来の一材管の延出温
度よりはるかに高い。

例えば、素材が炭素鋼とステンレスでは約1200
℃程度の加熱温度が必要で、高発熱装置、機械の
メンテナンス、耐熱性が必要となる不具合があ
り、装着自身も高価となる不利点があつた。

又、異種金属間の圧延時における高温での延
性、及び、変形抵抗の差によつて、引きつれや破
損を生じかねない難点があつた。

更に、このため、複重長尺管の材料の組合せに
も大きな限界がある不具合があつた。

そして、接合効率が悪く、製品分留りが悪いマ
イナス点があつた。

加えて、稼動条件が厳しい場合、所謂水素割れ
防止や内外の腐蝕流体に対処するために、三重
管、四重管が設計上求められる場合があるが、こ
れらの複重管圧延が出来ないという欠点もあつ
た。

そして、上述の如く、ロール等による圧延時に
おいては圧力印加がし易く、引きつれ等は少ない
ものの、複重管製造に際しての例えば、マンドレ
ル等を介しての延伸についてはワークがパイプ状
であることから、圧力印加がし難く、しかも、引
きつれが大きく生ずるために従来の組合せが自由
に選択出来ないという不都合さがあつた。

これらの引きつれ（剥離を含む）に対処するた
めに、例えば、特開昭56−122682号公報発明等が
あつて、拡散接合により剥離を防止するような前
処理を施してその後、圧延等の加工を付与する技
術がありはする。

しかしながら、該種先願発明技術における拡散
接合は板材に対して行うものであり、上述した如
く、圧下力を大きく印加させて引きつれ（剥離を
含む）を少なくすることは可能であるが、この発
明の如く複重管の接合に際しては圧下力を大きく
とることはそもそもワークがパイプ状であること
から必ずしも充分に適用出来ず、しかも、大きな
剪断力による引きつれが生じ、そのうえ、各素材
管の全面隈ない完全クラツド状態を現出する保証
が得られず、このような全面隈ない完全クラツド
接合等は爆着等の手段によつても可能ではなく、
単に板材の接合についてのみ、即ち、スポツト的
に接合部分がない状態があつても接合圧延は可能
である板材に適用可能であるのみであつて、上述
した如く複重管接合に於けるよしんばピンホール
状の未接合部分が残つている場合には水素割れ等
を発生する虞れがあるために、用途によつては複
重管接合に適用出来ないという欠点があつた。

＜発明の目的＞ この発明の目的は上述従来技術に基づく素材の
嵌合管形成の段階で基管相互の接合面の全面に亘
る完全な隈のない冶金的接合が行なわれて複重管
製造の装置の工程の短縮化、設計、及び、処理の
合理化が図れ、消費エネルギーの低減化が行える
ようにし、しかも、接合面の精度が確実に保てる
ようにして各種基幹産業における配管技術利用分
野に益する優れたクラツド鋼管の製造方法を提供
せんとするものである。

＜課題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課題を解決するために、
相互に材質の異なる所定厚さ、及び、長さの複数
の基管を相互嵌合させ、機械的に緊密に結合状態
にし、而して、このようにして得られた嵌合管体
を真空状態に、そこで、複数基管相互の端部境界
面をシール溶接して該境界面の真空度を保ち、次
いで、拡散溶接を行つて各基管相互の全境界面の
全面に亘る隈ない状態での冶金的結合を得るよう
にしてよしんばピンホール状の未結合部をも無い
状態にし、その後ダイス、マンドレル等を介して
境界面に引きつれ等のない状態での押出、引き抜
き等を行つて複合クラツド鋼管を製造する技術的
手段を講じたものである。

＜実施例＞ 次に、この発明の１実施例を第３図以下の図面
に基づいて説明すれば以下の通りである。

尚、第１，２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。

先ず、第３図に示す様に、基管としての炭素鋼
製の中管１に対しステンレス製の内管２、チタン
製の外管５をそれぞれ、常温、所定の相対低温、
高温状態で相対嵌合し、常温復帰によりそれぞれ
に嵌合代を得さしめ、機械的な緊結状態を現出さ
せ、第４図に示す様に、設定厚肉で短尺の三重嵌
合管６を得る。

次いで、該嵌合管６を第５図に示す様に、所定
の高真空状態にされた周知の電子ビーム溶接装置
７内にセツトし、ビームガン８により管端部に於
て３つの基管１，２，５の接合端部の境界面のシ
ール溶接３，３を全周的に行う。

したがつて、当該実施例においては、電子ビー
ム溶接装置７内にてシール溶接３，３に先立ち、
全境界面の高度真空状態が所定に現出され、該シ
ール溶接後はその真空状態が次段の拡散接合に対
して維持されることとなる。

そして、直ちに、或いは、定時間の後に各基管
１，２，５の端部をシールされた嵌合管６を第６
図に示す様に、周知の拡散溶接装置１０内にセツ
トしアルゴンガス雰囲気中で所定の温度H′、圧
力Ｐを付与して設定時間で拡散溶接を行い、金属
原子移行により基管１，２，５間の境界面１１，
１２の全面部に亘り、何等隈なく、即ち、スポツ
ト的な未結合部もなく冶金接合１３，１４を現出
し、３基管１，２，５の一体的冶金結合を完了す
る。

而して、かかる拡散溶接はこの発明の対象がパ
イプの複重管であるために先述従来技術における
板状に対する拡散溶接とは異なり、確実に基管相
互の全面に亘り、隈なくミクロ部分に於ても確実
に冶金接合が行われ後段における引き抜き延伸の
際の引きつれや剥離を確実に防止することが出来
るものである。

そこで、冶金接合された管体６′を拡散溶接装
置１０から取り出し、第７図に示す様に、周知の
ダイス、マンドレルタイプの引き抜き装置１５，
１６にセツトし、引き抜きを行うと、設定薄肉厚
の長尺三重クラツド鋼管１７が得られる。

而して、上述引き抜きプロセスにおいてはその
前工程の拡散溶接により各基管１，２，５間の境
界面１１，１２の全面に亘り何等隈なくスポツト
的な未溶接部分も無く、完全にミクロ部分に亘つ
てまでも冶金的接合がなされていることにより、
引き抜きプロセスに伴う一般的な引きつれ力が大
きくても、引きつれがなく、所定薄肉厚のクラツ
ド鋼管１７が得られることになり、したがつて、
複重クラツド鋼管の各基管１，２，５間の境界面
に水素割れ等が絶対に生ずるような虞れはなくな
ることになる。

この過程において、管体６′は上述の如く、３
本の境界面１，２，５が全面域で引き抜き前に全
面に亘つて冶金的に強固に接合されていることか
ら引きつれ、破損が生ずる虞れはない。

そして、長尺三重クラツド管１７が得られた後
は所定長のユニツト管に切断すれば良く、切断さ
れた各ユニツト管はいずれも境界面が全面に亘つ
て冶金的に完全に結合されており、水素割れ等も
生ぜず本来の機能を充分に達成することが出来
る。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、三重管以外にも二重
管、四重管も製造出来、端部シール溶接について
はTIG溶接も可能であり、軸方向延出は引き抜き
成形も可能である等種々の態様が採用可能であ
る。

＜発明の効果＞ 以上、この発明によれば、基本的に通常の耐蝕
管等の複重管の境界接合面が全面に亘り、直接全
長に於てクラツド接合されているものが不可能に
近い場合、予め短尺厚肉のクラツド管体を製造す
るに際し、拡散溶接を用いたことにより、複数境
界接合面の全面に亘る冶金的接合が一度に出来、
しかも、内部欠陥がなく、全面が同一精度に出来
るという優れた効果が奏される。

しかも、上記拡散溶接は前述した如く板材に対
する拡散溶接でないことにより、該板材に対する
拡散溶接後の圧延等に際しての圧下力が大きく、
引きつれが小さいことに比しこの発明ではワーク
がパイプであるがために、圧力が小さく、引きつ
れ力が大きい延伸プロセスにおいても、接合面全
面に亘るミクロ的な完全冶金的接合がなされてい
ることにより、引きつれ等が全く生ぜず、パイプ
としてのピンホール的な稼動時における水素割れ
の原因になるようなことが完全に防げるという優
れた効果が奏される。

しかも、ダイスやマンドレルによる延伸に際
し、引きつれがないために素材の組合せの自由度
が大きくなり、又、熱間圧延も可能となり、従来
用いられているマンドレルやダイス等がそのまま
用いることが出来、機械装置の汎用性が高く、低
コスト化が計れるという効果も奏される。

又、該短尺管の長さ厚みに無関係に全面接合が
行え、各基管による嵌合管が複数個同時に拡散溶
接出来る効果もある。

而して、設計によつて圧延溶接等に比し低温で
良いので、消費エネルギーが少くて済む利点もあ
る。

そして、このように予め拡散溶接により各基管
が全面に亘り完全に冶金的に結合されているた
め、通常の炭素鋼管の如き、押し出し成形装置が
そのまま用いることが出来、延出成形中にひきつ
れ、破損等も生ぜず、製品不良をおこさず、その
うえ、圧延溶接等によるクラツド化と異なり、低
温で出来るメリツトもある。

加えて、圧延による接合と異なり、基管の材料
選択にも大きな自由度が得られる効果もある。

しかも、二重管のみならず、三重管、四重管等
の複重管が製造自在である柔軟性もある。

このように、この発明によれば、パイプの製造
における各基管の境界面全面に亘る完全な冶金的
接合が行われた後に延伸がなされることから、絶
対にピンホール的な未接合部分があつてはならな
い複重管製造特有の効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に基づく二重管の嵌合管の断
面図、第２図は同従来技術に基づく引き抜き成形
断面図であり、第３図以下はこの発明の１実施例
の説明図であり、第３図は基管嵌合部分切截斜視
図、第４図は嵌合管の断面図、第５図は嵌合管の
端部シール溶接断面図、第６図は拡散溶接断面
図、第７図は管体延出成形断面図である。 １，２，５……基管、３……シール溶接、６…
…嵌合管、６′……管体、７……拡散溶接（装
置）、９……管端部、１１，１２……境界面、１
７……クラツド鋼管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の基管を相対嵌合しそれらの基管相互の
   境界面の少なくとも管端部をシール溶接して嵌合
   管としその後嵌合管を軸方に伸延変形させて所定
   長の複重クラツド鋼管とする製造方法において、
   上記嵌合管の複数基管相互の境界面を真空状態に
   して該各境界面端部を全周的にシール溶接した後
   該嵌合管を拡散溶接して基管相互接合面を隈なく
   完全にクラツドさせ、次いで上記軸方向の伸延変
   形を行つて所定長の複重クラツド鋼管を得るよう
   にしたことを特徴とするクラツド鋼管の製造方
   法。