JPH03100139A - 片封じ金属パイプとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高温真空炉、雰囲気炉の冷却用パイプ、上記
炉又は溶融装置の熱電対の保護管、ガス検知用導入パイ
プ等に用いられる耐熱性の片封じ金属パイプに関する。

［従来の技術］ 一般に、高温炉には、真空状態又は水素等の還元性ガス
が満たされたり、アルゴン、ヘリウム。

キセノン等の不活性ガスが満たされ、この状態で種々の
材料の加熱処理が施されている。このため。

高温炉に設けられた冷却用パイプ、熱電対保護管等の片
封じパイプは、その使用条件から、真空や高圧力等に充
分耐えうる機械的強度と耐熱性にすぐれた材料で製造さ
れており、その例として、Ｗ。

Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金等がある。これらの金属材料か
らなる片封じパイプは同種の金属からなる貫通穴明きパ
イプを管部とし、その一端に上記同種の金属からなるキ
ャップ又は栓を、エレクトロンビーム溶接法（ＥＢ法と
略す）、アーク溶接法あるいは突き合わせ（バット）溶
接法又はろう付法により、接合することにより製造され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような溶接またはろう付法により形
成された金属製例えば、Ｗ、Ｗ合金。

Ｍｏ、Ｍｏ合金等の金属材料からなる片封じパイプは、
母材と栓とが溶接、接着の際に不必要な再結晶以上の温
度９例えば、Ｗの再結晶温度は約１５８０＠に、Ｍｏの
再結晶温度は約１３８０’Ｋ。

にて加熱されるので、母材及び栓の加熱された部分が脆
くなっている。また高温で使用する際には。

ろう付部分が融離することがある。

従って、この形式の片封じパイプは２機械的強度が著し
く低く耐圧性に劣り、母材と栓との接合部等にヒビ割れ
が生じ、これによりガス漏れを起こすことがあり、性能
への信頼性が低く不具合であった。

上記欠点を鑑みて２本発明の技術的課題は高温における
機械的強度が大きく、ガス漏れを生じない信頼性の高い
片封じ金属パイプとその製造方法を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、一方の端と他方の端部とを備え、この
一方の端部と他方の端部との間に延びる管部を有し、こ
の一方の端部は封止されている片封じ金属パイプにおい
て、この封止されている一方の端部と管部は同一の高融
点金属材料からなり。

この高融点金属材料は、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ及びＭｏ合金
を含むグループから選択されており、端部封止部が溶接
、ろう付等の接合が施されていない一体構造を有してい
ることを特徴とする片封じ金属パイプが得られる。

また２本発明によれば、前記片封じ金属パイプにおいて
２片封じ端部と管部とが一体化され、且つ同一の機械的
特質を有していることを特徴とする片封じ金属パイプが
得られる。

さらに本発明によれば、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ及びＭｏ合金
を含むグループから選択された高融点金属材料からなり
、一方の端部と他方の端部とを有する丸棒を、端部から
一端に向けて前記一端に達しない長さだけ穿孔するとと
もに、再結晶化温度以下の加熱温度で鍛造、圧延、転打
等の温間塑性加工を施し所定の形状に仕上げ、端部とこ
の端部に連結する管部とを溶接またはろう付け等を施す
ことなく一体的に形成することを特徴とする片封じ金属
パイプの製造方法が得られる。

［作用〕 本発明に係るパイプは、市販のＭｏ、Ｍｏ合金。

Ｗ、Ｗ合金から選択された材料からなる丸棒を他方の端
部から一方の端部へ向けて穿孔し、続いて再結晶化温度
以下の５００〜９００”Ｃの低温度にて転打、圧延ある
いは鍛造を行い１次に再結晶化温度以下の温度で熱間鍛
造を施され製造されている。

従って、上記製造の際に、溶接工程による片封じパイプ
のような、結晶粒子の再結晶化温度以上での不必要な加
熱が施されていないので９本発明に係る熱間鍛造により
製造されたパイプは、低い延性脆性遷移温度を有してい
る。この遷移温度は。

例えば、ＥＢ溶接によるＭｏパイプ、Ｗパイプの如く、
延性脆性遷移温度がそれぞれ７５０’にと８５０玉に対
して１本発明に係る片封じＦｖｌ　ｏパイプは４００’
に、Ｗパイプは４５０下と極めて低く。

築炉時の取扱いによる衝撃に対しても、ひび割れ。

折れ等の不具合は生じない。

また、高温時に於て本発明に係る片封じパイプの管部と
端部が同種の機械的強度を有する金属であり、熱膨張の
相異による歪みや割れを生じにくい。

また機械特性はＥＰ溶接された片封じパイプより引張り
の強さ、伸びともにすぐれている。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

実施例１ 第１図は１本発明に係る片封じ金属パイプの一例を示す
図である。この例における片封じパイプは高融点を有し
、且つ９機械的強度が大きく、シかも剛性が大きい材料
２例えば、Ｗ、Ｗ合金。

Ｍｏ、Ｍｏ合金等によって形成されている。

この図における片封じパイプは、一方の端部１と他方の
端部２とを有し、一方の端部１と他方の端部２との間に
は管部３が形成されている。図示されたパイプは一方の
端部１で封止されており。

且つ、管部３は、他方の端部２から軸方向に穿孔するこ
とによって形成されている。

したがって図示された片封じパイプは管部３と一方の端
部１とが同一材料により形成されており管部３と一方の
端部１との間には境界が形成されていない。

次に１片封じ金属パイプの製造方法について説明する。

まず、純モリブデンからなる片封じ金属パイプの製造法
について説明する。

市販の直径２０ｍｍ、長さ５ｏｏｍｌＩの純モリブデン
丸棒を用意する。この丸棒は一方の端部と他方の端部と
を有している。この丸棒をガンドリルにて、所定の長さ
１例えば４８５　ｍの長さだけ、他方の端部から一方の
端部に向って穿孔した。

第２図は穿孔により得られた素材の断面図である。穿孔
後、芯線用として、外径９．５ｍｍの耐熱鋼を用意しパ
イプ素材に挿入し、５００〜８００’Ｃに加熱する。続
いて、鍛造により外径１８龍、内径９，５−■に仕上げ
る。この場合、転打、圧延などの加工法でも良い。次に
、芯線を抜き、外径９１１の耐熱鋼の芯線を用意し、Ｍ
ｏパイプに挿入し再結晶温度以下で加熱して熱間加工を
行い外径１６關、内径９關のパイプを製造する。同様の
方法にて、熱間加工をくり返し外径５關の芯線を挿入し
熱間加工を行い外径６關、内径５１１１１の片封じパイ
プを製造した。

次に、このパイプとは別に、比較のために、外径６關、
内径５　＋ｎの純モリブデンの穴明きパイプと外径４．
９５關、長さ１０１１重の栓を用意し、このパイプの一
端の孔部に栓をしてＥＢ溶接を行ってＥＢ溶接試験片と
した。

上記した２つの方法で得られた片封じパイプをそれぞれ
２０本ずつ用意し、ガス圧１０Ｋｇ／ｃ−でガス漏れ試
験を行った。その結果を表１に示す。

表　　　　１ また１機械特性は次のような試験により行った。

第３図は１本発明に係る熱間鍛造片封じパイプの試験片
の一例を示す図である。この例において。

熱間鍛造片封じ試験片は上記製法により片封じ部分４を
長く作られている。

比較の為にＥＢ溶接試験片を用意した。この溶接片は第
４図のように純モリブデン貫通パイプ２本と、このパイ
プと同材質の純モリブデン棒材とを２本のパイプ２０，
２０の中間に位置付け、これらパイプと棒材とが直線に
なるように、ＥＢ溶接により接合される接合部２２を形
成することにより作られた。また、参考例として同じ材
質からなる貫通モリブデンパイプを用意した。

上記三種の試験片の機械的特性の測定は万能試験機によ
り次のようになされた。まず、引張り試験は歪スピード
０．０５／■１ｎにて行われた。曲げ試験は、各試験片
に対して、２５ｍｍのスパン長で、クロスヘツド速度１
龍／ｍｌｎにて行われた。その測定値を第５図に示す。

この図において１曲線１１は純Ｍｏ熱間鍛造試験片封じ
試験片の試験温度と曲げ角度との関係を示し、他方１曲
線１２は純Ｍ。

ＥＢ溶接片封じ試験片の試験温度と曲げ角度の関係を示
している。この曲線から延性脆性遷移温度を求めた。以
上の引張り試験１曲げ試験結果を表２に示す。

表２から本発明に係る熱間鍛造片封じパイプは貫通パイ
プ母材とほぼ等しい引張り強さ、伸びを示し２本発明の
片封じパイプはＥＢ溶接片封じパイプより明らかに優れ
た引張り強さ、伸びの機械特性を有しているといえる。

また、熱間鍛造片封じパイプでは、ＥＢ溶接片封じパイ
プより延性脆性遷移温度が低いことも確認された。

実施例２ 本発明の他の実施例に係る片封じパイプは純タングステ
ンによって形成され、第１図と同様な構造を有すると共
に、第１図と同様な方法で製作された。具体的に言えば
、市販の直径２０龍、長さ５００　＋ｕの純タングステ
ン丸棒にガンドリルにて穿孔し、続いて芯線を挿入し、
９７０〜１１７０嘔にて加熱鍛造し、さらに径の細い芯
線と交換し熱間加工を経て、第１図の如き外径６ｍ、内
径５龍の片封じパイプを製造した。

次に、実施例１と同様に、ガス漏れ試験を行った。比較
例として、市販の純タングステンパイプの片側が実施例
１の比較例と同様にＥＢ溶接により封じられた片封じパ
イプ試験片を用いた。その結果が表３である。

更に、実施例１と同様な試験方法にて１機械的特性を調
べた。比較例として、第４図の如く作成した純タングス
テンからなるＥＢ溶接試験片と市販の貫通パイプ試験片
についても測定し、その結果を第５図に示した。この図
において１曲線１３は、純Ｗ熱間鍛造片封じ試験片の試
験温度と曲げ角度１曲線１４は、純タングステンＥＢ溶
接片封じ試験片の試験温度と曲げ角度の関係をそれぞれ
示す。

この曲線から延性脆性遷移温度が求められた。

以上の引張り試験１曲げ試験結果を表４に示す。

以　　　下　　　余　　　白 以下余白 れているので、高温炉において、ヒビ割れ等によるガス
漏れ等を生ぜず、信頼性の高い片封じパイプが製造でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は１本発明の実施例の片封じ金属パイプを
示す断面図、第１図（Ｂ）は、第１図（Ａ）のＩ−Ｉ断
面図、第２図（Ａ）は１本発明の詳細な説明に供する断
面図、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）の■−■断面図、第
３図（Ａ）は９本発明の実施例に係る試験片を示す断面
図、第３図（Ｂ）は、第３図（Ａ）のｍ−ｍ断面図、第
４図（Ａ）は、従来の片封じ金属パイプに係る試験片を
示す断面図、第４図（Ｂ）は、第４図（＾）のＩＶ−Ｔ
Ｖ断面図、第５図は。 本発明の実施例の延性脆性遷移温度を示す図、第６図は
１本発明の他の実施例の延性脆性遷移温度を示す図であ
る。 図中、１及び２は端部、３は管部、４は封止部２０は貫
通パイプ、２２はＥＢ溶接部である。 表３よりタングステンを材料とした場合においても熱間
片封じ金属パイプのガス漏れの発生が全くないこと。 表４より、熱間片封じパイプの引張り強さは。 ＥＢ溶接片封じパイプの引張り強さの３倍以上であり、
貫通タングステンパイプとほぼ等しい引張りの強さと伸
びを示し、また２本発明の片封じパイプはＥＢ溶接のパ
イプより極めて低い延性脆性遷移温度を有することがわ
かる。 ［発明の効果］ 以上述べたとおり９本発明においては、封止部と管部が
同種金属で一体形成されているために。 熱膨張差による割れを生じない。本発明の片封じパイプ
の材料としては、ＷもしくはＷ合金、Ｍ。 もしくはＭｏ合金のどれでも使用でき、且つ２本発明の
片封じパイプは溶接、ろう付等による不必要な高温処理
を受けていないため、延性脆性遷移温度が低く、引張り
強さ、伸び等の機械的特性においては優れている。 従って、製品の品質が一定で１機械的特性も優度 第 図 第 図 試験Ｊ、ｒ！１ じＫ） 第 図 度 ００ ００ 斌幻 ００ 佼す ００ ■幻 原カ ０００ 試験１度 （０に） 手続補正書（自発） 平成７年１０月７３日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方の端部と他方の端部とを備え、前記一方の端
   部と他方の端部との間に延びる管部を有し、前記一方の
   端部は封止されている片封じ金属パイプにおいて、前記
   封止されている一方の端部と管部は同一の高融点金属材
   料からなり、前記高融点金属材料は、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ
   及びＭｏ合金を含むグループから選択されており、端部
   封止部が溶接、ろう付等の接合が施されていない一体構
   造を有していることを特徴とする片封じ金属パイプ。
2. （２）片封じ端部と管部とが一体化され、且つ同一の機
   械的特質を有していることを特徴とする第１の請求項記
   載の片封じ金属パイプ。
3. （３）Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ及びＭｏ合金を含むグループか
   ら選択された高融点金属材料からなり、一方の端部と他
   方の端部とを有する丸棒を軸方向に他方の端部から一方
   の端部に向けて、前記一端に達しない長さだけ穿孔する
   とともに、再結晶化温度以下の温間塑性加工を施し、溶
   接またはろう付け等を施すことなく端部と該端部に連続
   する管部とを一体的に形成することを特徴とする片封じ
   金属パイプの製造方法。