JPH0337073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 開示技術は、外管とセラミツクス製等の耐摩耗
内管を緊結させた耐摩耗性の二重管の技術分野に
属する。

＜要旨の概要＞ 而して、この出願の発明はスラリー輸送、粒体
の空気輸送等に用いられる配管の耐摩耗性等を向
上させるべく、外管と耐摩耗性の内管とを相対重
層させた二重管素管とし、高周波誘導加熱等の周
方向環状加熱手段とその前後段の水等の冷却手段
とを相対的に軸方向移動させて前段の冷却に続い
て周方向環状加熱、及び、後段の冷却を行つて外
管により内管をたが締めして嵌合緊結させた耐摩
耗性の二重管とその製造方法に関する発明であ
り、特に、二重管素管の外管に対し多数の短円筒
状等のセラミツクス等の耐摩耗材のセグメント状
等のピースを相互に隣接させて内張りし、外管に
対する環状加熱とその前後段の冷却を行うに際し
て加熱付与部分の熱膨脹による膨径を周辺の低温
部分が拘束するようにした環状加熱と冷却とによ
り冷却後加熱付与部分の径を初期径より小さくす
る操作を軸方向に連続的に付与して外管が内管を
たが締めするようにして強い緊結の嵌合代が得ら
れる耐摩耗内張二重管とその製造方法に係る発明
である。

＜従来の技術＞ 周知の如く、配管は各種産業分野で流体の輸送
等に広く用いられているが、これらの配管のう
ち、例えば、石炭、各種鉱石、セメント等の固形
物を水に混合して運ぶスラリー輸送管、或は、粉
塵、硅砂等粉粒体の空気輸送管等では、管内面が
著しく摩耗され易いという問題がある。

この種の配管には通常ガス管のような安価な鋼
管が用いられ、摩耗すると新管と交換したり、摩
耗部分に当て板を溶接したりすることによつてこ
れに対処している。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、特に耐摩耗性を要求されるよう
な用途の配管では、高クロム鋳鉄等耐摩耗性に優
れた材料より成る管が使用されることもある。

ところで、一般に、鉄鋼材料の耐摩耗性は硬さ
と良い相関があり、耐摩耗性に優れた材料は一様
に著しく硬い。

例えば、耐摩耗材料として良く使用される
27Cr鋳鉄は、シヨア硬さで81以上の硬さを有す
る。

さりながら、一方、硬さが硬くなる程、鉄鋼材
料の靭性は低下する傾向があり、上述した高クロ
ム鋳鉄等の耐摩耗材料から成る管は衝撃力が加わ
ると破損し易いという欠点がある。

又、高硬度の耐摩耗材料は溶接性、及び、加工
性が共に著しく悪いため、第一にユニツト管相互
に連結するための溶接によるフランジの取付が不
可能である欠点があり、第二にフランジを一体形
成させた場合でも、仕上げ加工やボルト用の孔開
け加工が困難であり、第三に補修溶接が困難であ
る等の難点がある。

加えて、製造コストも高い不利点もある。

このようなことから、鋼管に耐摩耗材料を内張
した所謂クラツド鋼管も使用されるようになつて
きた。

この種のクラツド鋼管は、通常遠心鋳造法、或
は、肉盛溶接法等により作られており、内張は管
本体に対し冶金的に接合している。

而して、かかるクラツド鋼管は、管の内面が耐
摩耗材料によつて覆われているため、特に、耐摩
耗性を考慮していない材質の通常の単層鋼管より
格段に耐摩耗性が優れている。

又、管自体は耐摩耗材料を具備する必要がない
ので、充分な靭性をもち、溶接性が良好な材質の
ものを採出出来る。

したがつて、耐摩耗材料のみからなる管と異な
り、充分な耐衝撃性能を有し、又、連結用のフラ
ンジを別体形成して溶接で取付けることも可能で
ある。

しかしながら、クラツド鋼管では製造手段の如
何によらず内張に引張応力が残存するため、稼動
中に割れを生じやすい不都合さがある。

又、一旦割れを生ずると、内張内管を外管が冶
金的に接合しているため、割れが管本体に容易に
伝播し貫通割れとなり易いマイナス点もある。

そこで、実用上充分な靭性を有する外管と耐摩
耗性に優れた内管とを重層した二重管で、両管が
冶金的に接合しておらず、しかも、ある面圧をも
つて接触しており、内管が圧縮応力状態となるよ
うにした自緊二重管の開発が望まれている。

蓋し、このような自緊二重管は、クラツド鋼管
と同様の利点をもち、しかも、上述したクラツド
鋼管の欠点が解消されるからである。

ところで、従来の自緊二重管製造技術として
は、第一に焼きばめ法、第二に拡管法、第三に所
謂熱拡管法等がある さりながら、内面耐摩耗自緊二重管の製造方法
としては、これらの方法にはそれぞれ好ましくな
い点がある。

まず、第一の方法は、外管内径、及び、内管外
径に厳しい加工精度が要求されるが、内面耐摩耗
二重管の場合、内管は加工性の悪い耐摩耗材料で
あるので、所要の加工を行うことが非常に難し
い。

加えて、この方法では一般に長尺管の嵌合が極
めて困難である。

又、第二、第三の方法ではいずれも内管の塑性
拡管が行われるが、この場合、耐二重管では内管
の強度（降伏点）が非常に高いうえに耐蝕二重管
等に比べて内管がやや厚くなるので、極めて高い
拡管圧力が必要となり実際的ではない。

特に、第二の方法では、内管の強度（降伏点）
に比べて外管の強度（降伏点）が高い二重管の場
合、内管を塑性拡管しても弾性戻り差により内外
管の間に〓間が生じる。

かかる点に対処するために、出願人の先願発明
である特願昭60−122663号（特開昭61−283416号
公報）発明においては外管と内管を相対重層して
素管とし、外管の外側に環状加熱手段を設け、更
に、その前後に水シヤワー等の環状の冷却手段を
設けてこれらの手段と素管とを相対的に軸方向に
移動させることにより、環状加熱手段で外管を膨
径させ、その前後における冷却手段により膨径を
拘束して外管を降伏させ、冷却収縮により大きな
縮径作用を付与し、外管の内管に対するたが締め
を行つて、自緊した二重管を巧みに得るようにし
た新規な二重管製造技術を開発した。

一方、近時の材料開発研究により強度が大で耐
摩耗性にも優れた新規な素材、例えば、セラミツ
クス等が現出、量産可能になつてきており、管の
内面にタイル状のセラミツクスピースを接着剤に
より張付けたりする、例えば、実公昭41−21247
号公報、実開昭59−94694号公報考案に示されて
いるような技術が開発されている。

さりながら、該種技術では使用配管内部でのセ
ラミツクスピースが強固に接合されていないため
に稼動中に剥離が生ずる不具合があり、又、セラ
ミツクス製の内管を外管に相対重装するにして
も、技術的にもコスト的にも極めて難かしいとい
う不都合さがある。

以上のように、耐摩耗二重管に対する強いニー
ズがあるにもかかわらず、従来技術では実際問題
として満足すべき条件を具備した耐摩耗二重管を
提供出来なかつた。

＜発明の目的＞ この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく
耐摩耗性の二重管製造の問題点を解決すべき技術
的課題とし、外管に対するセラミツクス製等の耐
摩耗材をセグメント状、或は、アーチ状の多数の
ピースとして相互に隣接させ内管となし、これを
外管に相対遊挿した重層素管の外管に対し周方向
環状加熱、及び、その前後周辺冷却作用を同時併
行的に軸方向に連続的に、例えば、軸方向に相対
移動しながら加熱冷却作用を付与することにより
外管を縮径させて内管を外管によりたが締めする
ようにして、各種産業における配管技術利用分野
に益する優れた耐摩耗内張二重管及びその製造方
法を提供せんとするものである。

＜課題を解決するための手段・作用＞ 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの出願の発明の構成は、前述課題を解決する
ために外管と耐摩耗材の多数のセグメント状、ア
ーチ状等のピースより成る内管を相対重層して素
管となし、該素管の外管を縮径させるに際し、該
外管に対して環状の加熱を付与し、周方向環状加
熱手段と冷却手段と素管とを相対的に経時的に軸
方向移動させるようにし、この際、環状加熱手段
の前方、及び、後方に冷却手段を付与することに
より、軸方向長さからみて、加熱部分の前方、及
び、後方にて中心方向への径方向の押え曲げモー
メントが長さ方向で連続して作用するようにし、
外管の加熱部の膨径を周辺冷却部分により拘束し
て降伏させ、その後の冷却収縮により初期径より
も縮径するようにして内管を外管によりたが締め
し、耐摩耗材の各ピース相互を力学的に強固に相
互当接して外管に対し強く固定するようにした技
術的手段を講じたものである。

＜実施例＞ 次に、この出願の発明の実施例を図面に基づい
て説明すれば以下の通りである。

図示実施例は、セラミツクス製の内管を有する
スラリー輸送管等の耐摩耗内張二重管とその製造
の態様であり、外管１には例えば、炭素数0.25％
程度の低炭素鋼等の高靭性のものを用い、又、内
管２としては高耐摩耗性、高硬度を有する、例え
ば、アルミナセラミツクス製の短円筒のセグメン
ト状のピース２′，２′…を用いて、軸方向相互に
隣接して設定長さにし全体冷却した状態で外管１
と内管２とを適宜に相対遊挿して二重管素管３と
しておく。

そこで、まずこの出願の発明の耐摩耗性内張二
重管の製造方法の実施例を第３〜６図で説明する
と、上述の如くして製造した二重管素管３を第３
図の矢印に示す様に軸方向に所定速度で移動させ
るようにセツトし、更に、第４図に示す様に、外
管１の外周に環状に加熱手段として、例えば、高
周波誘導加熱装置４（以下、加熱装置と略称）を
セツトすると共に加熱装置４に所定距離離隔して
近接した軸方向前後に、例えば、水道水等の環状
のシヤワー装置の冷却装置５，５をセツトして１
ユニツトとし、二重管素管３を矢印方向に移動さ
せることにより加熱装置４、及び、冷却装置５，
５の１ユニツトは二重管素管３に対し相対移動す
るようにする。

そこで、所定速度で二重管素管３を軸方向に相
対移動させると、加熱装置４はその前後の冷却装
置５，５による外管１の冷却に対し、加熱による
膨径作用を付与するが、このプロセスにおいて、
模式的に第３図に示す様に、加熱部分の両端が冷
却部分に対して自由端であれば、当該第３図に示
す様に、自由に膨径して周方向に突出するが、実
際は加熱部分に対し当該加熱部分はその両端が冷
却部分によつて膨径が拘束されて結果的にリング
状の湾曲した塑性変形部分が成形される。このプ
ロセスは内管２の構成要素である各セラミツクス
のセグメントのリング状ピース２′には無関係に
行われる。

そして、二重管素管３が矢印方向に相対移動す
ることにより、加熱装置４により加熱されて塑性
変形した外管１の部分は加熱部分を通過して冷却
手段によつて冷却されると、第６図に示す様に、
収縮し逆に初期径より大きく縮径され、そこで大
きな嵌合代が得られて外管１は内管２（各セグメ
ントのリング状ピース２′）に対し、たが締め作
用を行い両管１，２は緊結されることになる。

そして、この１ユニツトによる作用は外管１の
全ての周方向部に作用するために、二重管素管３
を軸方向連続的に相対移動することにより外管１
の全ての部分が縮径し、二重管素管３の全長に於
いて内管２の全長に亘り縛りばめ状態が現出さ
れ、結果的に第１図に示す様な自緊二重管の耐摩
耗性内張二重管６が形成される。

そして、上述緊結プロセスは内管２の即ち、各
セラミツクス製のセグメントのリング状ピース
２′肉厚に係わりなく行われ、又、軸方向長さに
係わらず、全二重管素管３に於いて形成されるた
めに、更に外管１と内管２の接合面の精度にもほ
とんど無関係に行われることになり、内管２の
（各々セグメントのピース２′）肉厚が大で、しか
も、長尺管であるところの耐摩耗性内張二重管６
の製造には極めて効果的である。

上述実施例はセラミツクス製の内管２が軸方向
多数配列のセグメントのリング状ピース２′，
２′…を多数隣接状態にした態様であるが、第２
図に示す様に、周方向にアーチ状のいわゆる八ツ
橋状のピース２″，２″…を多数周方向、及び、軸
方向に隣接する実施例も可能であり、いづれにし
ても外管１による内管２のたが締め作用による機
械的な相互拘束の断面円形の内管２を構成するこ
とが出来る。

したがつて、内管２の周方向、軸方向の圧縮応
力が強く作用し、各ピース２′，２′…の相互のシ
ール作用が強く働き、作用流体のリークは生じな
い。

而して、上述実施例において１ユニツトを二重
管素管３に対して相対移動させた場合、先述した
如く、二重管素管３が長尺管の場合、１ユニツト
による１パスでは実験によると、外管１の直径が
100φ、肉厚4tである場合には、１パスによる縮
径処理で約0.5mmもの縮径が行われる。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例
に限るものでないことは勿論であり、内管はセラ
ミツクス以外にも特殊テフロン加工製の耐摩耗材
による内張内管を有する二重管やその製造方法、
内管に耐蝕性材料を用いた二重管とその製造方法
等種々の態様が採用可能である。

又、対象は直管のみならず、ベント管等の曲管
等に対しても適応出来るものである。

尚、この出願の発明は従来態様の線状加熱や冷
却手段を移動方向に付与する手段によるところの
周方向増径縮径手段と異なり、あくまで、加熱さ
れた外管の環状部分の膨径が隣接冷却部分により
拘束され、加熱部分が冷却後縮径することによ
り、縮径されて、例えば、二重管の製造時に外管
が内管に対し緊結するようにしたものであり、そ
の自緊メカニズムは全く異なるものである。

＜発明の効果＞ 以上、この出願の発明によれば、基本的にスラ
リー輸送管等の耐摩耗性内張二重管において、外
管の内面に緊結される耐摩耗性内張管が短管状の
セグメントやアーチ状の多数のピースによつて力
学的に相互に緊結されて外管に当接するようにさ
れるために長尺管の製造が困難なセラミツクス等
の内張管が相当長尺に形成することが出来るとい
う優れた効果が奏され、しかも、相対重層の内外
管の初期重装が容易に行えるという優れた効果が
奏される。

又、各ピースが外管のたが締めによつて緊結さ
れるために力学的に安定し、稼動中の剥離等が生
じないという優れた効果もある。

更に、内管の各ピースが外管によるたが締めに
より圧縮応力を受ける耐蝕性が向上すると共に各
ピース間のシール性が良くなり、作動流体のリー
クが生ぜず、耐久性が向上するという優れた効果
が奏される。

而して、耐摩耗性内張二重管等の製造に際し、
外管を縮径させることが出来、水圧拡管法等によ
る場合のように外管と内管との降伏点の差に基づ
く弾性戻り差により〓間が生ずる虞がなく、自緊
二重管としては極めて精度が高い配管が得られる
優れた効果が奏され、又、拡管圧に必要な強大な
圧力等も要らず、製造に際する動力費が安くて済
み、低コストで製造出来る効果がある。

又、従来の焼きばめ法等とは異なり、外管と内
管の接合面の精度もそれほど大きく要求されず、
したがつて、上述の如く長尺管等も自由に製造出
来るという効果が奏される。

又、内管がセラミツクスの如き高度の耐摩耗性
で、外管が高靭性であるような場合にも何等設計
の自由度が拘束されずに縮径出来、したがつて、
外管と内管の材料選択も自由であるという効果が
奏される。

更に、周方向は勿論、長さ方向においても均一
な嵌合代が得られて精度の高い二重管が得られる
という優れた効果が奏される。

したがつて、二重管の長さに拘束されず、設計
の自由度が高まり、自在な二重管の製造が出来る
という効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の実施例の概略説明図で
あり、第１図は１実施例の１部切截概略斜視図、
第２図は他の実施例の第１図相当斜視図、第３図
は外管と内管の相対重層時の部分断面側面図、第
４図は加熱による押え曲げモーメント付与メカニ
ズムの部分断面図、第５図は冷却による押え曲げ
モーメントを介しての縮径メカニズムの斜視図、
第６図は縮径して自緊した二重管の断面図であ
る。 １…外管、２…内管、２′，２″…ピース、３…
二重管素管、４…加熱装置、５…冷却装置、６，
６′…耐摩耗内張二重管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外管内面に耐摩耗材を内張した二重管におい
   て、外管内面に多数の耐摩耗材のピースが相隣つ
   て当接した状態で外管によりたが締めされて内張
   管を形成して緊結されていることを特徴とする耐
   摩耗内張二重管。 ２ 外管に多数の耐摩耗材製のピースで内張内管
   を成して相対的に重層することにより二重管素管
   とし該外管に対し周方向の環状加熱とその周辺の
   冷却を同時併行的に付与し、加熱部の熱膨脹をそ
   の軸方向前後両側の低温部により拘束して膨径を
   抑え、その後加熱部を冷却により収納させ、その
   部分の直径が初期径より小さくなるようにし、而
   して二重管素管と加熱冷却手段とを軸方向に相対
   移動させて加熱部の全長に亙り冷却後の外管の直
   径が初期径より小さくなるようにしたことを特徴
   とする耐摩耗内張二重管の製造方法。