JPH022955B2 - - Google Patents
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- JPH022955B2 JPH022955B2 JP22760385A JP22760385A JPH022955B2 JP H022955 B2 JPH022955 B2 JP H022955B2 JP 22760385 A JP22760385 A JP 22760385A JP 22760385 A JP22760385 A JP 22760385A JP H022955 B2 JPH022955 B2 JP H022955B2
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- steel pipe
- pipe
- thermite
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は鋼管内面にテルミツト反応によりセラ
ミツクス層を一体に被覆形成した複合管の製造方
法の改良に関し、より詳しくはセラミツクスに生
ずる引張割れ、圧縮割れのいずれをもその発生を
抑止し、良質の複合管を提供するものに関する。
ミツクス層を一体に被覆形成した複合管の製造方
法の改良に関し、より詳しくはセラミツクスに生
ずる引張割れ、圧縮割れのいずれをもその発生を
抑止し、良質の複合管を提供するものに関する。
（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
なる複合構造管は、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。
なる複合構造管は、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。
この種複合構造管の製造手段としては、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。
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。
この遠心テルミツト方法の内容は、例えばアル
ミニウム―酸化鉄系のテルミツト反応を利用し
て、鋼管のような鉄または鉄合金製円筒管の内面
にアルミナ（Al2O3）のセラミツクスコーテイン
グ層を一体に被覆するものについて概説すると、
高速回転可能な金枠の内面に、金属製円筒管の焼
付き防止及び製品取出時に抵抗減を図るための黒
鉛系塗型を予めコーテイングして置き、金枠の内
径より若干小径の外径を持つ鋼管を内嵌状に挿入
し、鋼管の軸方向両端は金枠側に固定されるバン
ド（押え蓋）を接支させ、鋼管内にアルミニウム
（Al）と酸化鉄（Fe2O3またはFe3O4）の各粉末
あるいは粒子による一定比率の混合物から成るテ
ルミツト剤を、バンド中心孔を介して散布充填
し、これを金枠の高速回転による遠心力場内で着
火して下記式で示すテルミツト反応を誘起させ、
この発熱反応により生成される溶融金属（Fe）
と溶融セラミツクス（Al2NO3）と比重分離し、
鋼管の内面に金属層を介してセラミツクス層を一
体に被覆形成するのである。
ミニウム―酸化鉄系のテルミツト反応を利用し
て、鋼管のような鉄または鉄合金製円筒管の内面
にアルミナ（Al2O3）のセラミツクスコーテイン
グ層を一体に被覆するものについて概説すると、
高速回転可能な金枠の内面に、金属製円筒管の焼
付き防止及び製品取出時に抵抗減を図るための黒
鉛系塗型を予めコーテイングして置き、金枠の内
径より若干小径の外径を持つ鋼管を内嵌状に挿入
し、鋼管の軸方向両端は金枠側に固定されるバン
ド（押え蓋）を接支させ、鋼管内にアルミニウム
（Al）と酸化鉄（Fe2O3またはFe3O4）の各粉末
あるいは粒子による一定比率の混合物から成るテ
ルミツト剤を、バンド中心孔を介して散布充填
し、これを金枠の高速回転による遠心力場内で着
火して下記式で示すテルミツト反応を誘起させ、
この発熱反応により生成される溶融金属（Fe）
と溶融セラミツクス（Al2NO3）と比重分離し、
鋼管の内面に金属層を介してセラミツクス層を一
体に被覆形成するのである。
Fe2O3＋2Al→Al2O3＋2Fe＋199Kcal／Al2O3
モル （発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来の遠心テルミツト法におい
て、以下の点において問題点が生じる。
モル （発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来の遠心テルミツト法におい
て、以下の点において問題点が生じる。
上記の遠心テルミツト法で使えるテルミツト剤
は、溶融生成物の脱気・分離が十分できるに足る
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℃を越える超高温状
態が得られる。例えば鋼管内でこの反応を誘起す
ると、鋼管は一旦加熱（膨張）され、その後冷却
（収縮）される過程を通るが、生成金属や生成セ
ラミツクスは溶融状態の最高温度から冷却の一途
を辿る。従つて両者の伸縮履歴は根本的に異つて
いることになる。例えば厚手の鋼管を使用する
と、その影響が強く作用し、セラミツクス層に縦
横無規律の引張り割れを生ぜしめていた。また鋼
管の収縮力にセラミツクス層が抗しきれない場合
は大きな圧縮割れを呈することもあつた。その理
由として考えられるところは以下の通りである。
即ち熱容量の大きい厚手の鋼管では反応熱による
最高到達温度が低くとどまるため、生成物が高温
状態にある間は両者間に大きな温度差が生じるこ
とになる。低温側の鋼管は高温側の生成物より伝
熱供給を受け続けるため、最高温度（膨張）を通
過した後も急激に冷却（収縮）されることがない
のに対し、生成物は溶融凝固後、急速に冷却（収
縮）されることになる。従つて鋼管と生成物の伸
縮の径時変化は第１図のようになる。
は、溶融生成物の脱気・分離が十分できるに足る
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℃を越える超高温状
態が得られる。例えば鋼管内でこの反応を誘起す
ると、鋼管は一旦加熱（膨張）され、その後冷却
（収縮）される過程を通るが、生成金属や生成セ
ラミツクスは溶融状態の最高温度から冷却の一途
を辿る。従つて両者の伸縮履歴は根本的に異つて
いることになる。例えば厚手の鋼管を使用する
と、その影響が強く作用し、セラミツクス層に縦
横無規律の引張り割れを生ぜしめていた。また鋼
管の収縮力にセラミツクス層が抗しきれない場合
は大きな圧縮割れを呈することもあつた。その理
由として考えられるところは以下の通りである。
即ち熱容量の大きい厚手の鋼管では反応熱による
最高到達温度が低くとどまるため、生成物が高温
状態にある間は両者間に大きな温度差が生じるこ
とになる。低温側の鋼管は高温側の生成物より伝
熱供給を受け続けるため、最高温度（膨張）を通
過した後も急激に冷却（収縮）されることがない
のに対し、生成物は溶融凝固後、急速に冷却（収
縮）されることになる。従つて鋼管と生成物の伸
縮の径時変化は第１図のようになる。
鋼管は反応開始後温度上昇とともに膨張し、あ
る時間径過後、最高温度（Tmax）に達する。最
高温度に至る時間は鋼管の板厚（ｔ）と発熱量
（ｑ）によつて決まり、ｔ／ｑが小さい程、短く
なる。鋼管の板厚が大きい場合には、第１図に示
したように生成物凝固後にTmaxを迎えることも
ある。
る時間径過後、最高温度（Tmax）に達する。最
高温度に至る時間は鋼管の板厚（ｔ）と発熱量
（ｑ）によつて決まり、ｔ／ｑが小さい程、短く
なる。鋼管の板厚が大きい場合には、第１図に示
したように生成物凝固後にTmaxを迎えることも
ある。
一方生成物は凝固時点から収縮を開始するが、
初期の高温状態からの冷却速度は極めて早いの
で、生成物も急速に収縮する。そして前記鋼管は
Tmax通過後の降温過程でも高温状態にある生成
物からの伝熱を受け、冷却（収縮）は比較的ゆる
やかに進行する。すなわち両者間には図のハッチ
ング部分で示すような空隙を生ずることになり、
しかもそれが生成物の強度が十分発現されない高
温状態で最大になる可能性がある。ところが高速
回転下でかかる有隙状態が生ずると、生成物はそ
の形状を保持するために、単体で遠心力に抗する
ことが必要になり、また鋼管内で転動あるいは偏
心による振動を受けることになり、高温強度のな
い、特に脆弱なセラミツクスには容易に引張割れ
が発生することになる。
初期の高温状態からの冷却速度は極めて早いの
で、生成物も急速に収縮する。そして前記鋼管は
Tmax通過後の降温過程でも高温状態にある生成
物からの伝熱を受け、冷却（収縮）は比較的ゆる
やかに進行する。すなわち両者間には図のハッチ
ング部分で示すような空隙を生ずることになり、
しかもそれが生成物の強度が十分発現されない高
温状態で最大になる可能性がある。ところが高速
回転下でかかる有隙状態が生ずると、生成物はそ
の形状を保持するために、単体で遠心力に抗する
ことが必要になり、また鋼管内で転動あるいは偏
心による振動を受けることになり、高温強度のな
い、特に脆弱なセラミツクスには容易に引張割れ
が発生することになる。
一方冷却が進行し、鋼管、生成物の温度差が
段々なくなつてくると、鋼管の収縮率はセラミツ
クスのそれを上回るようになり、当該空隙は急速
に減じ、そのうち両者は一体化し、以降は鋼管が
生成物を締付ける状態になり常温に至る。即ち常
温復帰時には生成物に大きな圧縮力が残留するこ
とになる。使用する鋼管の板厚によつてはその収
縮力がセラミツクスの耐力を越えることになり、
セラミツクスに圧縮割れを発生させる。
段々なくなつてくると、鋼管の収縮率はセラミツ
クスのそれを上回るようになり、当該空隙は急速
に減じ、そのうち両者は一体化し、以降は鋼管が
生成物を締付ける状態になり常温に至る。即ち常
温復帰時には生成物に大きな圧縮力が残留するこ
とになる。使用する鋼管の板厚によつてはその収
縮力がセラミツクスの耐力を越えることになり、
セラミツクスに圧縮割れを発生させる。
（問題を解決するための手段）
この発明は前記の問題点を解決するためになさ
れたもので、被ライニング管である鋼管を極く薄
肉管厚のものを使用するものであり、 その管厚ｔは、次式で計算して求める。
れたもので、被ライニング管である鋼管を極く薄
肉管厚のものを使用するものであり、 その管厚ｔは、次式で計算して求める。
πw（Ｄ−ｔ）×10-6＝αG
但し、
ｗ：鋼管の比重量（Kg／m3）
ｔ：管厚（mm）
Ｄ：管外径（mm）
α：0.5〜0.8
Ｇ：使用テルミツト剤重量（Kg／ｍ）
（作用）
鋼管は熱履歴を受けると常温復帰時には反応開
始前の寸法である原寸以下に収縮し、その収縮率
は概して鋼管の加熱温度が高い程大きくなる傾向
を持つ。従つて鋼管が極端に厚い場合には収縮が
小さくなり、前記の圧縮割れも生じなくなる。逆
に非常に薄肉になると収縮率は大きいが、その締
付力は薄肉であるが故に小さく、セラミツクスは
その力に抗しうる耐力を持ち、やはり圧縮割れは
発生しにくくなる。
始前の寸法である原寸以下に収縮し、その収縮率
は概して鋼管の加熱温度が高い程大きくなる傾向
を持つ。従つて鋼管が極端に厚い場合には収縮が
小さくなり、前記の圧縮割れも生じなくなる。逆
に非常に薄肉になると収縮率は大きいが、その締
付力は薄肉であるが故に小さく、セラミツクスは
その力に抗しうる耐力を持ち、やはり圧縮割れは
発生しにくくなる。
（実施例）
セラミツクスの割れを発生させない鋼管の管厚
は３mm以下が望ましい。また鋼管の重量は５〜25
（Kg／ｍ）の範囲に入るものを選定するのが望ま
しい。
は３mm以下が望ましい。また鋼管の重量は５〜25
（Kg／ｍ）の範囲に入るものを選定するのが望ま
しい。
そして、管厚ｔの選定は、前記式により求め
る。いまその具体的実施例の１つを下記に挙げ
る。
る。いまその具体的実施例の１つを下記に挙げ
る。
直径165.2mm×厚さ2.0mm×長さ1430mmの鋼管内
にテルミツト剤20Kg（酸化鉄15Kg、アルミニウム
５Kg）を散布し、100Gの高速下で着火し、遠心
テルミツト反応を起させ、複合管を得た。得られ
た複合管のセラミツクス層には圧縮、引張割れと
も全く観察されなかつた。なお、この時のαはｗ
を7850Kg／m3として0.5755となる。
にテルミツト剤20Kg（酸化鉄15Kg、アルミニウム
５Kg）を散布し、100Gの高速下で着火し、遠心
テルミツト反応を起させ、複合管を得た。得られ
た複合管のセラミツクス層には圧縮、引張割れと
も全く観察されなかつた。なお、この時のαはｗ
を7850Kg／m3として0.5755となる。
第２図は本発明の数式におけるα値の限界を説
明するグラフ図であり、同図において横軸はテル
ミツト剤重量(G)を、縦軸は鋼管重量（従つて管外
径Ｄが決まれば管厚ｔが決まる）を示している。
この図において上部限界線の上部にある×印はセ
ラミツクス表面に引張又は圧縮クラツクが相当数
観察される。△印はセラミツクス表面の極く一部
に微細な表面クラツクが観察される。下部限界の
下部にある×印は、母管厚比テルミツト剤が多す
ぎ多数の溶落が観察される。▲は母管の一部に点
状に溶落が認められるものである。従つて母管サ
イズに対する表面クラツクの出ないテルミツト剤
の使用量は、πw（Ｄ−ｔ）×10-6＝αGにおいてｗ
＝7850Kg／m3としてα＝0.5〜0.8、望ましくはα
＝0.55〜0.75である。なお、大口径管側は管径、
真円公差が小径管に比して悪く、背面の吸熱材料
との接面状態も悪くなり、溶落が発生しやすい方
向にある。
明するグラフ図であり、同図において横軸はテル
ミツト剤重量(G)を、縦軸は鋼管重量（従つて管外
径Ｄが決まれば管厚ｔが決まる）を示している。
この図において上部限界線の上部にある×印はセ
ラミツクス表面に引張又は圧縮クラツクが相当数
観察される。△印はセラミツクス表面の極く一部
に微細な表面クラツクが観察される。下部限界の
下部にある×印は、母管厚比テルミツト剤が多す
ぎ多数の溶落が観察される。▲は母管の一部に点
状に溶落が認められるものである。従つて母管サ
イズに対する表面クラツクの出ないテルミツト剤
の使用量は、πw（Ｄ−ｔ）×10-6＝αGにおいてｗ
＝7850Kg／m3としてα＝0.5〜0.8、望ましくはα
＝0.55〜0.75である。なお、大口径管側は管径、
真円公差が小径管に比して悪く、背面の吸熱材料
との接面状態も悪くなり、溶落が発生しやすい方
向にある。
（発明の効果）
本発明は被ライニング管である鋼管に特定式で
計算された極く薄肉の管厚のものを使用すること
により、セラミツクスに生ずる引張割れ、圧縮割
れのいずれをも、その発生を抑止する方向に極め
て有効に作用するので、得られた複合管のセラミ
ツクス層には圧縮・引張割れが全くない、優れた
複合管を製造することができる。
計算された極く薄肉の管厚のものを使用すること
により、セラミツクスに生ずる引張割れ、圧縮割
れのいずれをも、その発生を抑止する方向に極め
て有効に作用するので、得られた複合管のセラミ
ツクス層には圧縮・引張割れが全くない、優れた
複合管を製造することができる。
第１図は鋼管と生成物の伸縮の経時変化を示し
たものであり、第２図は本発明の数式におけるα
値の限界を示すグラフ図である。
たものであり、第２図は本発明の数式におけるα
値の限界を示すグラフ図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋼管内にテルミツト剤を装填し、遠心力場内
で該テルミツト剤層に点火してテルミツト反応を
行わせることにより、前記鋼管内面にテルミツト
反応により生成されたセラミツクス層を一体に被
覆形成した複合管の製造方法において、 πw（Ｄ−ｔ）×10-6＝αG 但し、 ｗ：鋼管の比重量（Kg／m3） ｔ：管厚（mm） Ｄ：管外径（mm） α：0.5〜0.8 Ｇ：使用テルミツト剤重量（Kg／ｍ） 上記の式で示されるｔなる管厚の薄肉鋼管を使
用す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 |
|---|---|---|---|
| JP22760385A JPS6286172A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 複合管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22760385A JPS6286172A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 複合管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286172A JPS6286172A (ja) | 1987-04-20 |
| JPH022955B2 true JPH022955B2 (ja) | 1990-01-19 |
Family
ID=16863523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22760385A Granted JPS6286172A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 複合管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6286172A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2863926B2 (ja) * | 1989-03-13 | 1999-03-03 | ヤマハ発動機株式会社 | 自動二輪車用尾灯装置 |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP22760385A patent/JPS6286172A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6286172A (ja) | 1987-04-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |