JPH03258431A

JPH03258431A - 二重管の接合方法

Info

Publication number: JPH03258431A
Application number: JP5610690A
Authority: JP
Inventors: Hironori Ozawa; 小沢　弘典; Yoshiaki Shimada; 島田　嘉晃; Katsuhiko Fukumura; 勝彦福村
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1991-11-18
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JP2720220B2

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、流体流路をなす内管とこれを囲包する薄肉外
管とが異形継手部材である薄肉キャップを介して連結さ
れる二重管の製造における外管とキャップの接合方法に
関する。

〔従来の技術〕

二重管構造は、流体流路を形成する配管材（例えば、温
水・冷水の給水配管、あるいはスチーム配管等）の保護
および断熱等を目的として採用される。第５図において
、（１０）は流体流路管材（内管）、（２０）はその内
管（１０）を囲包する外管であり、（３０ンは、外管（
２０）を内管′１０）の周囲に定置させるためのキャッ
プである。キャップ（３０）は、外管（２０）に接合さ
れる大径の端縁部（３１）を一端側に有し、他端側は内
管（１０）の外周面に接合される小径の端縁部（３２）
を有する異形状継手部材である。内管（１０）と外管（
２０）とで画成される空間（Ｖ）は、二重管の用途・使
用条件等に応じて、例えば真空脱気処理により高真空（
例えば１０−’〜１０−”Ｔｏｒｒ）が与えられ、ある
いはこれにロックウール等の如き断熱材が装填される。

なお、流体流路をなす内管（１０）は比較的厚肉の部材
（管径および材質等により異なるが、例えば１閣以上）
であるのに対し、継手部材であるキャップ（３０）は、
実使用時の内管（１０）と外管（２０）との間に生じる
熱膨張量の差異とそれに伴う歪みの吸収・緩和部材の役
目を兼ねる易変形性の薄肉部材（例えば０．１〜１ａｉ
ｎ）である。また、外管（２０）の肉厚は、管径等によ
り異なるが、流体流路である内管（１０）と異なって特
に厚肉部材とする必要はなく、重量減少および材料コス
ト節減等の点から、できるだけ薄肉とすることが有利で
あり、かつ要望される。

金属部材同士を接合する最も一般的な方法は溶接であり
、上記キャップ（３０）の小径側端縁部（３２）と内管
（１０）の外周面との接合は溶接により行われる。他方
、外管（２０）の端縁部（２１）に対する土中ツブ（３
０）の接合は、溶接による方法のほか、缶かしめ継ぎと
して汎用されているシーミング加工による成形接合も可
能である。

〔発明が解決しようとする課題〕上記二重管の製造において、比較的厚肉の部材である内
管（１０）に対するキャップ（３０）の溶接施工には特
別の技術的な困難はないが、外管（２０）とキャップ（
３０）の接合を溶接により行うことは容易でない。両部
材とも薄肉であるため、溶接入熱による溶損・穴あき等
の修復不能の欠陥を生じ易いからである。

この外管（２０）とキャップ（３０）の溶接を、上記欠
陥が生じないように達成するには、マイクロプラズマ溶
接等の溶接において、低入熱での安定したアーク供給を
行うことが必要である。このためには厳密な電流制御が
要求され、その溶接電流は約８〜ＩＯＡ程度と、小さく
かつ狭い範囲に制限される。しかも、その溶接において
は、溶接母材同士の高い寸法精度（隙間、断差等）が要
求されると同時に、その母材の芯出し・固定のための高
精度で高価な治具の使用が要求される。外管（２０）と
キャップ（３０）とが、板厚の異なる差厚材である場合
における上記溶接施工上の困難と煩瑣はより一層増大す
る。

他方、外管（２０）とキャンプ（３０）との接合を、シ
ーミング加工に代表される成形接合法により行う場合は
、上記溶接々合のような困難はなく、両部材の板厚の異
なるものであっても、その継手の形成は比較的容易であ
る。しかしながら、その接合部に確実な気密性をもたせ
ることは困難であり、従って例えば真空断熱管等のよう
に、長期間に亘って内管（１０）と外管（２０）との空
間を高真空（例えば１０−４〜１Ｏ−６Ｔｏｒｒ）に保
持することが要求される用途への適用が制限される。

本発明は二重管の製造における上記問題点を解決するた
めの改良された接合方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、内
管を囲包する薄肉外管の端縁部に異形継手部材である薄
肉キャップの大径側端縁部を接合し、該薄肉キャップの
小径側端縁部を内管の外周面に接合することにより形成
される二重管における前記外管の端縁部とキャップの大
径側端縁部とを接合する方法において、外管の端縁部とキャップの大径側端縁部とをシーミング
加工して多重積層をなす巻締め継手を形成し、ついでそ
の巻締め継手部の重ね合せ面を全周に亘って溶接するこ
とを特徴としている。

本発明による二重管の製造における外管（２０）とキャ
ップ（３０）の端縁部同士の継手は、成形接合と溶接と
により形成される。その成形接合は、缶かしめ継ぎの形
成と同様に、巻締めロールと巻締めチャックを使用する
シーミング加工により行うことができる。第１図はその
例を示している。

同図〔■〕はシーミング加工の第１段工程として、外管
（２０）の端縁部（２１）とキャンプ（３０）の大径側
端縁部（３１）とを巻付き形状に係合させた状態であり
、同図（ＩＩ）はその保合部分に押圧力を加えて圧着扁
平化する第２段工程を経てシーミング加工を完了した状
態を示している。図示の例では、外管（２０）の端縁部
（２１）を反転屈曲させて２重層とし、その２重層にキ
ャップ（３０）の端縁部（３１）を外側と内側とから挟
着させて都合４重層をなす巻締め継手を形成している。

外管（２０）とキャップ（３０）のシーミング形態は上
記例示のそれに限定されず、例えば第２図のように、外
管（２０）の端縁部（２１）を伸直のまま、その外側と
内側とからキャップ（３０）の端縁部（３１）を挟着さ
せることにより３層重合とし、あるいは第３図に示すよ
うに、外管（２０）の端縁部（２１）を反転屈曲させ、
その内側にキャップ（３０）の端縁部（３１）を挾み込
むことにより、両部材の端縁部を５層に重合積層させた
状態とすることもでき、そのシーミング形態の設計は自
由である。

上記のように外管（２０）とキャップ（３０）の端縁部
同士を成形接合したのち、その継手部に溶接を施して、
両部材の積層界面を全周に亘って溶着させる。溶接方法
は、例えばティグ溶接、レーザー溶接等を任意に適用す
ることができる。その溶接においては、継手部の複数の
積層界面の全てを溶着させる必要はむろんなく、少なく
とも１つの積層界面を溶着させればよい。第４図は、前
記第１図の成形継手部に、その外周面側から溶接ノズル
（Ｔ）を指向させ、外管（２０）の端縁部（２１）の反
転屈曲片とその上面を被包するキャップ（３０）の端縁
部（３１）との界面を溶着（Ｗｌ）させることにより両
部材の接合を完成した例を示している。なお、比較的厚
肉の部材である内管（１０）に対するキャップ（３０）
の接合は、内管（１０）の外周面にキャップ（３０）の
小径側端縁部（３２）を重ね合せたうえ、溶接ノズル（
Ｔ）により溶接（重ね溶接、すみ肉溶接等）を行えばよ
く、その溶接施工に特段の技術的困難はないことは前述
したとおりである。

本発明は、上記のように外管（２０）とキヤ・ノブ（３
０）の接合しようとする端縁部同士を、多重積層の巻締
め継手となしたうえ、積層界面を溶着させることとして
いるので、その溶接施工においては、多重積層による厚
肉化効果が与えられており、従って両部材（２０）と（
３０）が薄肉（例えば０．１〜ＩＩｎＩＩｌ）であるに
拘らず、両者を単に重ね合せ、もしくは突合せて行う従
来の溶接施工と異なって入熱制限が緩和され、比較的高
い溶接電流で高入熱の溶接（溶接電流は、例えば、１５
〜２０Ａ）を行うことができる。溶接電流を高めること
により、溶込み深さが深くなり、またアークの安定性も
よくなって高能率下に両部材の健全な溶着を達成するこ
とができる。また母材の寸法精度に対する要求が緩和さ
れ、かつ特殊な固定治具の使用も必要としない。

なお、二重管を構成する内管（１０）　、外管（２０）
およびキャップ（３０）の材質は、目的とする二重管の
用途、使用態様等に基づく材料設計に応して任意に選択
されるものであり、その材質の選択により本発明の適用
が制限をうけるものでないことは言うまでもない。

〔実施例〕

（給湯配管用真空断熱二重管の製造）１施炎上Ｃ１）構成部材（１）外管：　Ｓ［ｌ５３０４ステンレス綱管（管径：
　５０．８胴）。肉厚０．５画。

（２）内管：　５ＵＳ３０４ステンレス鋼管（管径：３
４皿）。内厚１．２ＩＩＩ［ｌ１０（３）キャップ：　５ＵＳ３０４ステンレス銅板プレス
成形材。肉厚Ｑ、３ｅｍ。

〔■〕継手形成（１）外管とキャップの接合：外管（２０）の端縁部（２１）とキャップ（３０）の大
径側端縁部（３１）をシーミング加工して第３図に示す
ように５重積層の巻締め継手を形成したうえ、管軸を中
心に回転させながら、外周面側からマイクロプラズマ溶
接により巻締め継手部を全周に亘って溶接。

溶接速度：　　１６０ｍｍ／分、溶接電流：１５Ａ、ノ
ズル径：　　１．２ｍｍ、センターガス：Ａｒガス、０
．２ｆ／分、シールドガスニア％Ｈｚ＋９３％Ａｒ、７
Ｉ！／分。

（２）内管とキャップの接合。

内管（１０）の外周面にキャップ（３０）の小径側端縁
部（３２）を重ね合せたうえ、上記外管（２０）とキャ
ップ（３０）の溶接と同じ条件の溶接により、重ね合せ
面を全周に亘って溶接。

１星ｆｌ（Ｉｌｌ構成部材（１）外管：　５ＵＳ３０４ステンレス鋼管（管径：　
５０．８閣）。肉厚０．５ｍ。

（２）内管：　５ＵＳ３０４ステンレス鋼管（管径＝３
４閣）。内厚１．２鵬。

（３）キャップ：　５ＬＩＳ３０４ステンレス鋼板プレ
ス成形材。肉厚０．５閣。

〔■〕継手形成（１）外管とキャップの接合：外管（２０）の端縁部（２１）とキャップ（３０）の大
径側端縁部（３１）をシーミング加工して第２図に示す
ように３層の巻締め継手を形成したうえ、管軸を中心に
回転させながら、外周面側からマイクロプラズマ溶接に
より巻締め継手部を全周に亘って溶接。

溶接速度：　　１５０ｍｍ／分、溶接電流＝１８Ａ、ノ
ズル径：１．２ｍ、センターガス：Ａｒガス、０．２ｆ
／分、シールドガスニア％Ｈｚ＋９３％Ａｒ、１０！／
分。

（２）内管とキャップの接合。

内管（１０）の外周面にキャップ（３０）の小径側端縁
部（３２）を重ね合せたうえ、上記外管（２０）とキャ
ップ（３０）の溶接と同し条件の溶接により、重ね合せ
面を全周に亘って溶接。

上記各実施例で製造された二重管の内管（１０）と外管
（２０）との空間（Ｖ）の真空引き試験を行った結果、
いずれも長期間に亘って１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空
が保持された。なお、各実施例の二重管の外管（２０）
とキャップ（３０）の継手部を管軸方向に切断した切断
面のマクロ組織により、実施例１の二重管では、積層継
手部（５Ｎ）の外側から３層目まで完全に溶着し、また
実施例２の二重管は積層された３層全体に亘って完全に
溶着していることが観察された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、二重管における薄肉部材である外管と
キャップの端縁部同士の接合を、高入熱の溶接により、
溶損・穴あき等の欠陥を生じさせることなく達成するこ
とができ、溶接能率および歩留りが大きく高められる。

むろん、その外管とキャップとが肉厚の異なるものであ
っても、溶接の施工に何ら困難はなく、かつ両部材の高
度の芯合せやそのための高精度な治具の使用も不要であ
り、溶接コストの低減効果も大である。

また、外管とキャップの端縁部同士の確実な溶着により
、外管と内管との空間の気密性が保証され、真空断熱管
等としての機能が高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図［１）および（ＩＩ）は本発明における外管とキ
ャップとのシーミング加工による巻締め継手形成の例を
示す管軸方向要部断面図、第２図、第３図は巻締め継手
の他の例を示す管軸方向要部断面図、第４図は、外管お
よび内管に対するキャップの接合形態の例を示す管軸方
向要部断面図、第５図は二重管の外管および内管とキャ
ップとの従来の接合例を示す管軸方向断面図である。１０：内管、２０：外管、３０：キャップ、−１，託：
溶接部。第１図（１）（ＩＩ）１第２図第６図

Claims

【特許請求の範囲】１、内管を囲包する薄肉外管の端縁部に異形継手部材で
ある薄肉キャップの大径側端縁部を接合し、該薄肉キャ
ップの小径側端縁部を内管の外周面に接合することによ
り形成される二重管における前記外管の端縁部とキャッ
プの大径側端縁部とを接合する方法において、外管の端縁部とキャップの大径側端縁部とをシーミング
加工して多重積層をなす巻締め継手を形成し、ついでそ
の巻締め継手部の重ね合せ面を全周に亘って溶接するこ
とを特徴とする二重管の接合方法。