JPH0245955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は高温の流体あるいは極低温の流体等を
移送する場合に使用する部所によつて、その素材
の異なるパイプ同士を接合するパイプジヨイント
の製造方法に関するものである。

＜従来の技術＞ 例えばある種の流体移送用パイプであつて、あ
る部所では熱交換をさせる必要性から熱伝導性の
良好な素材のパイプを用いる必要性があり、一方
他の部所では逆に熱伝導が悪い素材、あるいは強
度や耐食性が要求される様な場合が多々ある。そ
して異種金属同志では溶接接合強度が弱いか、又
は不可能な組合せも多い為にこの様な異種金属パ
イプ同志を接合するには両側がそれぞれ異種素材
で構成されるパイプジヨイント、即ちその両側が
それぞれ互いに接合しようとするパイプと同種の
素材より成るパイプジヨイントを用いる必要があ
る。

そして従来用いられているのは、例えば第５図
に示す如く、ある種パイプａと、それと異種な金
属パイプｂとが、それぞれの突合わせ端面のみで
接合されたものであり、その製法は第６図に示す
様に金属ブロツクａと金属ブロツクｂとを爆着や
圧着等何らかの手段で接合し、その接合体の第６
図中A₁−A₁線、A₂−A₂線の如き部所から切離
し、その後切削その他の機械加工により不要部分
を切落して第２図に示す様にパイプジヨイントを
作り出していたのであるが、まず第６図に示す様
な接合体に於ける金属ブロツクａと金属ブロツク
ｂとの接合強度の大きな物を得ることが難しく、
かつ又製作か煩雑であるという製作上の欠点に加
え、得られるパイプジヨイントが互いに異なる金
属がその突合わせ端面でしか接合されていないの
で接合面積が不足し、かつ曲げ応力等がかかつた
場合のシール精度上の信頼性に劣るという欠点が
あつた。

＜発明が解決しようとする問題点並びにその手段
＞ 本発明では上述の諸欠点を解消し、異種金属同
志の境界の接合面積を広くして、その接合強度を
向上させると共に、多様な種類の金属同志でも、
又小径、薄肉のものでも製作が可能なパイプジヨ
イントの製造方法を提供せんとするものであり、
その要旨は、異種金属の中実体あるいは中空体を
突合わせ、その外周を更に金属パイプで囲繞し、
突合わせた両金属体が中空体の場合には、その内
部中空部に所要中子を挿入配設し、周囲を溶接そ
の他の手段で真空状態にシールした後、熱間等方
圧加圧処理を施し、突合わせた異種金属同志及び
外周の金属パイプを共に冶金的に一体に接合せし
め、次いで不要部分を切削その他の手段で切落す
るものである。

ここで熱間等方圧加圧処理を施すに先立つて行
なう真空引き及びシールは例えば電子ビーム溶接
の様に真空中にて溶接する方法を採れば同時に解
決するが、それに限らず外部とシールした内部が
真空にされておればよい訳で、その方法、手段は
特に限定される事はない。

なお、本発明にあつて「金属」という語は純粋
な金属のみでなく所謂合金をも含むものとし、更
にいずれかが複合金属例えば二重管である場合も
含むものとする。

＜本発明の作用＞ 本発明では第１図に示す様に、金属Ａより成る
中空体１と、金属Ｂより成る中空体２とが、その
突合わせ端面３とオーバーラツプ面４の両方に於
いて冶金的に接合されているので、その接合部の
接合強度は構造的な面からも化学的な面からも大
であり、高圧あるいは逆の高真空の配管等に幅広
く応用可能である。

なお、本発明では第１図に示した物以外にも第
２図〜第４図に示す様な物もあり、要は異種金属
の接合面がオーバーラツプ状に接合しておればよ
いのである。

本発明の異種金属同志即ち、金属Ａと金属Ｂと
しては、例えば金属Ａには強度や耐食性に優れた
ステンレス鋼を、又金属Ｂには熱伝導性に富む銅
若しくは銅合金を選ぶものとし、金属Ｃより成る
パイプの素材は通常は金属Ｂと同種素材を用いる
が、例えば金属Ｂが銅である場合に於いて、銅と
ニツケルの合金を用いる事もあり、適量のニツケ
ルが含有されている銅合金を用い機械的強度の向
上を図る様な場合がある。

又ステンレス鋼と銅（合金）とを接合させるに
際しては、その境界にニツケルをメツキやハクの
形態で介在せしめ両者の接合強度の向上を図るこ
とがあるのは勿論である。

本発明にあつては、その製造に高温高圧の熱間
等方圧加圧処理を用いる為に金属Ａ，Ｂに相当幅
広い組合わせが可能であるが、その用途を考える
と主な組合わせとしては、ステンレス鋼−銅、銅
−アルミニウム、ステンレス鋼−チタン、ステン
レス鋼−キユプロニツケル等がある。

以下本発明の製造方法を図面を参酌し乍ら詳述
する。

第７図のイに示すのは、金属Ａより成る中実体
５と金属Ｂより成る中実体６を金属Ｂより成るパ
イプ７にて囲繞し、パイプ７内を真空引きした
後、パイプ７と両中実体５，６の外部に露出して
いる境界部をシール溶接８した図である。

なお、この場合に於いてパイプ７と中実体５あ
るいは６のいずれかが溶接し難い様な素材の場合
には第７図中９で示す様な端板を当接し、該端板
９とパイプ７とを溶接する方法を採る事もある
し、その他溶接法に依らずパイプ７の端面を押潰
した状態で圧着又は溶接する事もある（以下同
じ）。この様に処置したものを高温高圧容器内に
て熱間等方圧加圧処理をし、両中実体５，６及び
パイプ７を全て冶金的に一体に接合させ、その後
両中実体５及び６を通し長手方向にその芯部を切
落除去し外周部のみを所要厚さを残すと共に、金
属Ａより成る中実体５の自由端側からある長さに
渡つて金属Ｂより成るパイプ７を削り取り金属Ａ
を露出させ、第７図のロに示すが如きパイプジヨ
イントを得るのである。なお、この第７図のロに
示す図では図の右側部分のパイプ７部分もある幅
に渡つて削り取りパイプジヨイントの形状となし
てある。

なお、この際パイプ７の素材として金属Ｂとは
異種な金属Ｃ、例えば金属Ｂが銅の場合に金属Ｃ
としてキユプロニツケル等を用いれば第７図のロ
で外周に盛上つている部分のみに、その金属Ｃが
存在しパイプジヨイント自体の機械的強度を大な
らしめる事が可能である。

次に第８図に示すのは金属Ａより成る中空体
５′と金属Ｂより成る中空体６′とを突合わせ、そ
の外周を金属Ｃ（これは金属Ｂと同種の事もある）
から成るパイプ７で囲繞し、両中空体５′，６′の
内部空間に中子１０を配設し、第７図の場合で述
べたと同様に外周にシールするのであるが、この
場合中子１０が金属の場合には、そのままシール
溶接が可能だが、セラミツク等の非金属体を中子
として用いる場合には両端面に、金属Ｃのパイプ
７と溶接接合し易い金属から成る端板９を両端面
にあてがつた後シールするものとする。なお、第
８図に示すのは中子が中実体の場合を示すが、第
９図に示す様に中子９が中空体の場合も同様に行
えるものである。

次に第１０図に示すのは、第５図の金属Ｂより
成る中空体６′が無く、その部分が空間になつて
いる如き状態を現わす図であり、この様な処置を
施したものを高温高圧の熱間等方圧加圧処理をす
れば、その空間に金属Ｂより成るパイプ７、そし
て中子１０が金属製である場合には金属Ｂより成
る該中子１０も共に入り込み、該空間を埋め尽く
すので熱間等方圧加圧処理の後に不要部分を除去
すれば、第７図のロや第１図に示す如きパイプジ
ヨイントが得られるのである。

なお、この第１０図に示す様に最外層のパイプ
７と中子１０との間に空間部を設ける方法では中
子１０が中実体であつても、又中実体の非金属で
あつてもパイプ７が該空間部へ入り込むもので製
造可能である。

又第１１図に示すのは、金属Ａより成る中子１
０の一側端部分に金属Ａより成る中空体が一体的
に連設された状態の物を示し、この場合にあつて
は図中右方の中空体７が空間部へ入り込み結果的
には上記と同様にパイプジヨイントが得られる。

又、今まで述べて来た製造方法は全て金属Ａの
中実体若しくは中空体と、金属Ｂの中実体若しく
は中空体とをそれぞれ１個ずつ突合わせた物であ
つたが、例えば長いパイプ７の中に多数本の金属
Ａの中実体若しくは中空体と金属Ｂのそれとを交
互に挿入する等多数個を同時に熱間等方圧加圧処
理した後に適当な箇所即ち金属Ａの中実体若しく
は中空体と金属Ｂのそれとが、それぞれ一対に接
合しているが如き固体として切出し、次いで前述
と同様に不部分を除去すれば多数のパイプジヨイ
ントが同時に得られる。

又、得られるパイプジヨイントで金属Ａ部と金
属Ｂ部とが軸に直角な方向の接合面（突合わせ端
面）をもつ事が、例えば応力集中等で好ましくな
い様な場合には、その突合わせ面を予め斜め方向
に切削しておく事で解消されるし、更に金属Ａ部
と金属Ｂ部との接合強度を増す為に、その接合面
を大とする為に互いの接合面を対応する凹凸面と
する等は必要に応じ適宜行うものとする。

なお、本発明方法に於ける熱間等方圧加圧処理
の温度や圧力等の処理条件は互いに接合しようと
する金属の素材によつて、それぞれ決定すべきも
のであるが、ステンレス鋼と銅の場合は、その温
度が約700℃、圧力が約1000気圧で処理時間は１
〜２時間とする。

＜発明の効果＞ 以上述べて来た様に、本発明によれば、パイプ
ジヨイントを形成する両側の異種金属の接合体の
面積が広く取れるし、かつ熱間等方圧加圧処理に
よつて、その接合部は冶金的に強固に接合されて
いるので、該接合部からの流体の洩れが無く広い
用途に用いる事が出来るものである。

又その製法が熱間等方圧加圧処理を採用する為
に、薄肉、小径の物でも容易に製造することが可
能であり、しかも用いる金属の種類を広範に選ぶ
ことが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はそれぞれ本発明で得られるパ
イプジヨイントの断面説明図、第５図及び第６図
は従来のパイプジヨイントの断面説明図、第７図
イは本発明パイプジヨイントの製造方法の一例を
示す断面説明図、同ロは前イから不要部を切落し
て得られるパイプジヨイントの断面説明図、第８
図〜第１１図は共に本発明パイプジヨイントの他
の製造方法を示す断面説明図。 図中、１：金属Ａより成る部分、２：金属Ｂよ
り成る部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ある金属Ａの中実体と、金属Ａとは異種の金
   属Ｂの中実体とを突合わせ、同突合わせたものの
   外周を上記金属Ｂと同種若しくは異種金属Ｃのパ
   イプで囲続し、該パイプ内空間又は上記パイプと
   金属Ａ，Ｂの両中実体との三者相互の境界が真空
   状態になるべく溶接その他の手段で外部からシー
   ルし、次いで高温高圧の容器内に於いて熱間等方
   圧加圧処理を施し、その後金属Ａ，Ｂの両中実体
   の外周部の所要厚さを残して中芯部を切落すると
   共に、金属Ａの自由端側の外周のパイプ部分を完
   全に切落し金属Ａを露出させることを特徴とする
   パイプジヨイントの製造方法。 ２ 金属Ａの中実体と金属Ｂの中実体の一方又は
   双方が金属の粉粒体、帯条体、塊状体等の充填体
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のパイプジヨイントの製造方法。 ３ ある金属Ａの中空体と、金属Ａとは異種の金
   属Ｂの中空体とを突合わせ、同突合わせたものの
   内側には金属あるいは非金属製の中実若しくは中
   空の中子を挿入すると共に、その外側は上記金属
   Ｂと同種若しくは異種金属Ｃのパイプで囲続し、
   該パイプ内空間又はパイプ内筒面と中子外筒面及
   び金属Ａ，Ｂとの相互の境界が真空状態になるべ
   く溶接その他の手段で外部からシールし、次いで
   高温高圧の容器内に於いて熱間等方圧加圧処理を
   施し、その後中子を除去すると共に金属Ａの中空
   体の自由端側のパイプ部分を完全に切落し、金属
   Ａを露出させることを特徴とするパイプジヨイン
   トの製造方法。 ４ 金属Ａの中空体と金属Ｂの中空体の一方又は
   双方が金属の粉粒体、帯条体、塊状体の充填体で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   のパイプジヨイントの製造方法。 ５ 中実若しくは中空体の中子の一端に、金属Ａ
   より成り、かつ中子の全長よりは短い中空体を互
   いにその端部を揃えて囲続し、次いで金属Ａの中
   空体の更に外周に、金属Ｂより成るパイプを囲続
   せしめ、その後該パイプ内空間又はパイプ内筒面
   と中子外筒面及び金属Ａとの相互の境界が真空状
   態になるべく溶接その他の手段で外部からシール
   し、次いで高温高圧の容器内に於いて、熱間等方
   圧加圧処理を施し、その後金属Ａの内側部分並び
   に外側部分を全て切落し内、外両側で金属Ａを露
   出させることを特徴とするパイプジヨイントの製
   造方法。 ６ 金属Ａより成る中実体が金属の粉粒体、帯条
   体、塊状体等の充填体であることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載のパイプジヨイントの製
   造方法。 ７ 中子が金属Ａを素材とし、該中子と金属Ａよ
   り成る中空体とが一体的に連設されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載のパイプジ
   ヨイントの製造方法。