JPH0257454B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は各種配管系に使用する二層曲げ管の製
造方法に関し、特に、真直な二層管を曲げ加工す
る方法に関する。 〔従来の技術〕 近年、化学プラント、原子力及び火力プラント
配管のエルボ結合などに代え溶接継手をなるべく
少なくすることにより、信頼性とコスト低減にす
こぶる有利な高周波曲げ管の需要が急増してき
た。 上記のような背景において、特に高腐食性の配
管系には高合金鋼、非鉄金属管が用いられてい
る。しかし、該金属管は原材料費が高く、製造方
法も難しいため、クラツド管等の内外異質の金属
によつて構成された二層の断面を有する二層管が
実用化されている。一般的には、外管に炭素鋼
を、内管にステンレス鋼、ニツケル合金、チタン
等を用いた二層管が多いが、最近では外管がジル
コニウム合金、内管が純ジルコニウムの二層管も
ある。 二層構造の曲げ管を製造する従来の方法は、予
め外管と内管とを接合したクラツド管等の二層構
造の直管を製造し、これを高周波曲げ加工する方
法である。即ち、真直な二層管を、高周波誘導子
により環状に局部的に加熱しながら、該加熱部を
該管の軸方向に移動させ、且つ同時に該加熱部に
曲げモーメントを連続的に加えることにより、該
加熱部を塑性変形させて該二層管を順次曲げ加工
する方法である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、従来の曲げ加工方法によつて曲げ管
を製造する場合、外管のみならず内管も高温とな
り、加熱、冷却の過程で外管、内管ともに膨脹、
収縮を行うが、その際に内管と外管の膨脹係数の
差から剥離現象を生じ、曲げ管の外管と内管との
間に隙間が生じるという問題があつた。また、こ
のように内管と外管とを接合した二層管に対して
さえ、曲げ加工時に剥離を生じることがあるの
で、単に外管内に内管を挿入してなる二層管（従
つて外管と内管との間には隙間が生じている）に
対して高周波曲げ加工を施した場合には、外管、
内管間の隙間を無くすことができず、従つて、実
用上、この方法では曲げ加工を行うことができな
い。 更に、曲げ加工時の加熱により、内管が高温に
なつて表面が酸化するとか、不安定温度にまで昇
温し、相変態が生じるとか、炭化物、窒化物など
の析出物が生じ、異相なども発生し、腐食性を損
なうことがあるという問題もあつた。 本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて為され
たもので、内管と外管との間が密着した二層管で
あろうと、内管と外管との間に隙間を有する二層
管であろうと、その二層管に対して、内管と外管
との間を密着させながら、曲げ加工を行うことの
可能な二層間の曲げ加工方法を提供することを目
的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために為された本発明は、
内外異質の金属によつて構成された二層の断面を
有する二層管を、環状に局部的に加熱しながら、
該加熱部を該管の軸方向に移動させ、且つ同時に
該加熱部に曲げモーメントを連続的に加えること
により、該加熱部を塑性変形させて該二層管を順
次曲げ加工する方法において、該二層管の曲げ加
工中、該二層管内部に流体を充満若しくは流動さ
せ且つ該二層管の内管が外側に向かつて塑性変形
するように前記流体を加圧すると共に、加熱直後
の前記加熱部を外側から冷却して、外管を内方に
向かつて収縮させることを特徴とする二層管の曲
げ加工方法を要旨とする。 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 第１図及び第２図は本発明の二層管曲げ加工方
法の実施に使用する装置の例を示すもので、１は
曲げ加工すべき真直な二層管であり、外管１１と
内管１２とからなる。本発明に使用する二層管１
は外管１１と内管１２とが冶金的或いは機械的に
接合したものに限らず、単に外管１１内に内管１
２を挿入し、両者間に多少隙間が生じているもの
でもよい。２は該二層管１を支持案内する案内ロ
ーラ、３は、前記二層管１をその外周から局部的
に環状に加熱する、冷却タンク及びスプレーノズ
ルを有する高周波誘導子からなる均熱コイル、４
は先端部にクランプ５を備えた回転自在の曲げア
ーム、６は二層管１の後端を支持し且つ矢印Ａ方
向に押す管端支持台、７は二層管１の後端に取付
けられた流体入口、８は二層管１の先端に取付け
られた流体出口である。流体入口７には、二層管
１内に内面加圧用の流体、例えば水を供給し且つ
加圧するための加圧供給装置（図示せず）が連結
されており、一方流体出口８には、二層管１内を
加圧状態に保つことができるよう弁（図示せず）
が連結されている。９は均熱コイル３からスプレ
ーされる冷却水、１０は管内に充満した流体であ
る。 次に、上記装置を用いた本発明の曲げ加工方法
を説明する。二層管１の先端を曲げアーム４のク
ランプ５に固定し、後端を管端支持台６に固定
し、流体入口７より管内に流体１０を供給して充
満させ、且つ加圧する。これによつて第２図に矢
印Ｂで示すように管内面に流体１０による内圧が
作用する。ここで、この内圧は内管１２が半径方
向に塑性変形して外管１１の内面に密着させられ
るように選定されている。なお、この際、流体出
口８を閉じ二層管１内部に流体１０が充満した状
態にしておいてもよいし、或いは適量の流体が流
れでるようにし二層管１内部を流体１０が流動す
る状態としておいてもよい。 二層管１内面に内部の流体１０による内圧を作
用させた状態において、均熱コイル３により二層
管１を局部的に高温加熱すると共にその近傍に冷
却水９を噴射し、同時に二層管１を矢印Ａで示す
方向に推進させる。これにより、二層管１の二点
鎖線によるハツチングで示す部分が環状に加熱さ
れ、且つこの加熱部分に曲げアーム４による曲げ
モーメントが作用するので、この加熱部が塑性変
形して湾曲し、且つその直後に該加熱部が冷却水
９によつて冷却され、塑性変形しなくなる。かく
して、真直な二層管１が連続的に曲げられる。 〔作用〕 上記の曲げ加工において、均熱コイル３によつ
て二層管１を局部的に加熱すると、その加熱部分
は一旦膨脹し拡径するが、その後、冷却水９によ
つて冷却することにより、収縮し縮径する。今、
第４図に示すように、二層管１内に加圧用の流体
を何等充満させず、従つて、内圧をかけることな
く曲げ加工を行つた場合には、外管１１、内管１
２共に高温に加熱され、その後冷却されることに
なり、外管１１、内管１２共に膨脹及び収縮を行
う。ところが、外管、内管の加熱速度、冷却速度
の違い及び線膨脹係数の違い等により、膨脹、収
縮量が異なり、その結果、例え外管１１と内管１
２とが密着した構造の二層管であつても、外管１
１と内管１２とが剥離し、両者間に隙間１３が生
じることがある。しかし、本発明では第３図に示
すように、内部に充満した流体１０による内圧を
加えているので、例え外管１１と内管１２との間
に隙間があつた二層管１であつても、加熱前の直
管部において内管１２が変形して外管１１内面に
押付けられ、また、均熱コイル３直下の加熱部に
おいて外管１１の熱膨脹による拡径に対して内管
の熱膨脹による拡径が少なくても、内管１２が塑
性変形して外管１１内面に密着する。更に、その
直後の冷却水９による冷却により、外管１１が熱
収縮して縮径するが、内管１２は内圧を受けてい
るのであまり縮径せず、従つて外管１１が内管１
２に、より強固に緊着する。かくして、外管１１
と内管１２とを強固に緊着した二層構造の曲げ管
が製造される。更に、製造された二層曲げ管は、
外管の縮径により内管外面に緊着した構造である
ので、内管は外管によつて締め付けられており、
このため、内管表面に圧縮の残留応力が発生して
いる。この圧縮残留応力は耐応力腐食割れに効果
大である。 また、二層管１に内部から圧力を付加しながら
曲げ加工することで、通常の高周波曲げ加工によ
る曲げ管形状の変化、即ち楕円化を極力小さくな
らしめる作用もある。 以上に管内の流体によつて内圧を加えながら曲
げ加工する際の作用を説明したが、管内に充満或
いは流動させる流体は、内圧を加えるためのみな
らず、内管冷却にも使用することができる。即
ち、管内に供給する流体１０の温度及び流量を適
当に調整することにより、内管１２の温度を外管
１１よりも低い所望の温度に調整することができ
る。内管１２を冷却すると、均熱コイル３による
加熱時に内管１２の温度上昇を抑制して、内管内
面の酸化、組織変化等を防止する。前記したよう
に、一般的には、外管に炭素鋼を、内管にステン
レス鋼、ニツケル合金、チタン等を用いた二層管
が多いが、最近では外管がジルコニウム合金、内
管が純ジルコニウムの二層管もある。これらの内
管は、約400℃以上の高温になると析出物、異相
が生じるため、孔食、粒界腐食、応力腐食割れ等
に対する感受性も高くなり、酸化も進み、耐食性
が悪くなる。このため、内管１２を内部の流体１
０で冷却し、加熱部においても、内管温度が酸化
や組織変化を生じない温度に、例えば400℃以下
に保つことが好ましい。 なお、上記の説明において、曲げ加工時に加え
る内圧は、加熱前の直管部分において内管１２を
塑性変形させて外管１１の内面に密着させること
のできる圧力として説明したが、これは好適な場
合であつて本発明はこの場合に限定されるもので
はない。内管に加える内圧は少なくとも、加熱直
後の冷却水９による冷却によつて外管１１が縮径
した後、その内面に内管を密着させるように内管
を塑性変形させることができる程度のものであれ
ばよい。また、内管に内圧を加えるために使用す
る流体は必ずしも水等の液体に限らず、気体であ
つてもよい。 〔実施例〕 次に本発明の実施例について説明する。第１図
に示す高周波曲げ加工装置を用いて次に示す処理
を行つた。

【表】 曲げ加工半径：1365mm（5D：Ｄは外径） 曲げ加工推進スピード：１mm／Ｓ 冷却方式：外面スプレー水冷 曲げ加工時の管内への流体供給： (1) 無（比較例Ｉ，） (2) 無加圧通水（比較例，
） (3) 50Kg／cm²水圧（実施例
Ｉ） (4) 70Kg／cm²水圧（実施例
） 以上の条件にて曲げ加工を行い、その際の外表
温度（℃）、内管の厚みの中央部の温度（℃）を
測定し、且つ得られた曲げ管について、外管と内
管との最大間隙（mm）、偏平率（％）、内表残留応
力（Kg／mm²）を測定して、第１表に示す結果を得
た。第１表に示すように、比較例Ｉ，の機械的
接合の二層管曲げで内圧付加がない場合、外管と
内管に間隙が発生した。これに対し、水圧で内圧
50Kg／cm²付加しながら曲げ加工した本発明の実施
例Ｉは、内管温度、剥離性、偏平率、残留応力も
優れた値を示した。 また、圧延クラツド鋼管では、比較例の管内
流体供給無の従来法の曲げ加工でも剥離現象は生
じなかつたが、形状、残留応力の点で十分とは言
えない。比較例、実施例の処理品は両方とも
曲管としての性能は持つているが、水圧70Kg／cm²
をかけて曲げ加工した実施例が形状、残留応力
の値とも優れていた。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明は二層管内に流
体を供給し、内圧をかけた状態で曲げ加工を行う
ものであるので、外管と内管との間に剥離を生じ
ることがなく、両者が強固に密着し且つ内管には
圧縮残留応力を持つた二層管を製造することがで
きる。しかも、曲げ加工を行う二層管は、外管と
内管とが確実に接合している必要はなく、多少隙
間があつても、曲げ加工時に両者を密着させるこ
とが可能であり、二層曲げ管の製造コストを下げ
ることが可能である。 なお、曲げ加工時に管内の流体によつて内管を
冷却することにより、内管の酸化や組織変化を抑
制して耐食性のよい二層管を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に使用する高周波曲
げ加工装置の一例を示す平面図、第２図は第１図
の装置で曲げ加工する状態を示す要部断面図、第
３図は本発明方法による曲げ加工を説明する要部
断面図、第４図は従来の方法による曲げ加工を説
明する要部断面図である。 １…二層管、２…案内ローラ、３…均熱コイ
ル、４…曲げアーム、５…クランプ、６…管端支
持台、７…流体入口、８…流体出口、９…冷却
水、１０…流体、１１…外管、１２…内管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内外異質の金属によつて構成された二層の断
   面を有する二層管を、環状に局部的に加熱しなが
   ら、該加熱部を該管の軸方向に移動させ、且つ同
   時に該加熱部に曲げモーメントを連続的に加える
   ことにより、該加熱部を塑性変形させて該二層管
   を順次曲げ加工する方法において、該二層管の曲
   げ加工中、該二層管内部に流体を充満若しくは流
   動させ且つ該二層管の内管が外側に向かつて塑性
   変形するように前記流体を加圧すると共に、加熱
   直後の前記加熱部を外側から冷却して、外管を内
   方に向かつて収縮させることを特徴とする二層管
   の曲げ加工方法。 ２ 前記二層管内部に充満若しくは流動させる流
   体によつて、内管内面の温度を外管より低温に保
   持することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の二層管の曲げ加工方法。 ３ 曲げ加工中、前記内管内面の温度を400℃以
   下に保持し、内管内面の酸化と組織の劣化を防止
   することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の二層管の曲げ加工方法。