JPH0362486B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱間押出し製管用２層金属片の製造
方法に関し、さらに詳細には、熱間押出し製管法
による継目無二重管、特に火力発電用超高温高圧
用ボイラチユーブ等のクラツド管の製造に好適に
使用される熱間押出し製管用２層金属片の製造方
法に関する。 〔従来の技術〕 従来、長尺の継目無二重管の製造方法として
は、プラグミル圧延法、アツセルミル圧延法によ
る製造方法がある。これらの方法はいずれも合わ
せ面を密着させるために、素材の組立て時におい
て外層素材の内径よりも内層素材の外径を大きく
し、圧入する方法を採つている。この合わせ面
は、熱間製管前の加熱時および製管時における酸
化を防止するために両端を大気中で溶接シール
し、さらに合わせ面に存在する空気を抜くあるい
はアルゴンパージを実施するなどの処理を行なつ
ている。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、プラグミル圧延法およびアツセルミ
ル圧延法による製管法は、加工条件が極めて苛酷
であるため、合わせ材の一方の厚さが２mm程度以
下の薄いものである場合には品質保証可能な製
品、すなわち偏肉が少なく均一な厚さを（特に合
わせ材の）を有する製品を作ることは困難であつ
た。 さらに、プラグミル圧延法およびアツセルミル
圧延法では素材の組立て時に圧入する方法を採つ
ているが、一方の素材の厚さが薄い場合には、圧
入時に坐屈を生じあるいは合わせ面に傷を残すこ
ととなるので、結局あまり薄い素材を使用するこ
とはできず、一方の素材の厚さが２mm以下となる
ような製品を作ることは困難であつた。 一方、客先からの需要としては、一方の素材の
厚さが２mm程度以下たとえば１mm程度のクラツド
管についての要望も多く、これに対応できる製管
法が望まれていた。 したがつて、本発明の主たる課題は、一方の素
材の厚さが２mm以下の場合であつても、良好に２
層金属片を製造することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは、上記従来技術の問題点に鑑み、
長尺クラツド管特に一方の素材が特に薄肉である
クラツド管の製造に好適な方法について検討した
ところ、熱間押出し製管法は、(1)製管時に螺旋方
向のメタルフローがないために加工条件が比較的
穏やかである、(2)そのために、素材の合わせ方法
は圧入でなくともよく、両素材間に間隙があつて
もよいこと、(3)したがつて、薄肉素材を使用する
ことができ、ごく薄肉たとえば２mm以下のクラツ
ド管が容易に製造できること、などの点において
長尺クラツド管の製造方法として最も適している
との結論を得た。 すなわち、本発明は、相互に異なる化学的組成
を有するとともに、実質的に円筒状形状に形成さ
れた外層用および内層用金属素材を、両金属素材
の合わせ面間に間隙がある状態で、それぞれの押
出し後端面が同一平面となるように嵌め合わせて
合わせ材を形成し、この状態で合わせ材の押出し
先端部分における上記間〓を大気中での溶接によ
りシールし、次いで該間隙を真空状態に保ちなが
ら、合わせ材の押出し後端部においてその後端面
から実質的に離隔した位置における外層用金属素
材の外面から合わせ材の半径方向に電子ビームを
照射して溶接することにより、後端面にビードを
形成することなく押出し後端部における上記間隙
をシールすることを特徴とするものである。 〔作用〕 本発明の基本的な考え方は次の通りである。 (1)２層金属片すなわち合わせ材を組み立てるに
際して、両金属素材間に間隙のある状態で嵌め合
わせる。これは、組立て作業の容易性を確保する
ためである。これによつて、ごく薄肉の金属素材
をも組立て可能となる。(2)両金属素材間の密封の
ために合わせ材の両端を溶接する。溶接方法とし
ては、まず合わせ材の押出し後端面を揃えた状態
で合わせ材の先端にシール溶接を大気中で施す。
次に(3)両金属素材間の間隙を真空にする。これ
は、熱間押出し製管前の２層金属片加熱時および
製管時における合わせ面への酸化膜生成を防止
し、熱間製管時における二重管の剥離原因を取り
除くためである。そしてこの間隙を真空に保ちつ
つ押出し後端部分を電子ビームによつてシール溶
接を施す。電子ビーム溶接は、外層用金属素材の
外面から合わせ材の半径方向に電子ビームを照射
し、半径方向に溶け込みを形成し、ビードが押出
し後端面に形成されないように行なう。すなわ
ち、合わせ材の押出し後端面は同一平面内にある
ようにされ、この平面から後方に突出する部分は
一切形成されない。これは、熱間押出し製管時に
合わせ材の押出し後端がダミーブロツクに当接し
圧力を受けるところから、ダミーブロツクに当接
する面が同一平面内にないと、合わせ材の各金属
素材に不均一な力が加わり熱間押出し製管に固有
のメタルフロー現象によつて溶接部分を損傷し、
空気の侵入を許して合わせ面に酸化膜を生成する
原因となるとともに偏肉の原因を排除するためで
ある。 （実施例） 次に、本発明を図面に示す実施例に基づいてさ
らに詳細に説明する。 第１図は、本発明による熱間押出し製管用２層
金属片の製造方法を示す模式図である。１は２層
金属片の外層用金属素材、２は内層用金属素材を
示し、各金属素材１，２とも概ね円筒状に形成さ
れている。金属素材１，２は相互に異なる化学的
組成を有し、用途に応じてそれぞれに要求される
性質を具有するものである。図示の例は、超高温
高圧用ボイラチユーブの製造に使用される２層金
属片の例であつて、TP310から成る内層用金属素
材２を母材としてこれにSUS347Hから成る薄肉
野外層用金属素材１を被覆したものである。 本発明方法の上記基本構成に従つて、本実施例
においては、外層用金属素材１の内径は内層用金
属素材２の外径より大きく形成される。外層用金
属素材１の内径と内層用金属素材２の外径との差
すなわちこれら金属素材１，２の組立て状態での
両金属素材１，２の合わせ面における間隙４は、
両金属素材１，２の嵌め合わせが容易に行なえる
程度のものであればよい。それ以上に間隙４を大
きくする必要はなく、またこの間隙４があまりに
大きいときには、後に述べるような両金属素材
１，２の溶接によるシールが非常にむつかしい。
したがつて、両金属素材１，２間の間隙４は通常
0.1〜１mm程度が適当である。 両金属素材１，２は実質的に等しい長さを有
し、組立て状態では押出し先端面１ａ，２ａおよ
び／または少なくとも押出し後端面１ｂ，２ｂが
同一平面内に整列される。少なくとも押出し後端
面１ｂ，２ｂが同一平面内に整列されることは必
要な条件であるが、これは合わせ材３の押出し後
端の全域に亘つて連続的な平面を形成することを
要求するものではなく、各金属素材１，２の押出
し最後端部分が同一平面内に揃つて、その部分
で、後工程の熱間押出し製管時にダミーブロツク
に対して均等に当接することができれば十分であ
る。 図示の例では、外層用金属素材１の押出し後端
部には、その周面に沿つて薄肉部１１が環状に形
成される。薄肉部１１に対しては、後に述べるよ
うに、外層用金属素材１の外面から半径方向に電
子ビームが照射され内層用金属素材２との間に溶
接を行なうものであるから、薄肉部１１の肉厚は
電子ビームが容易に透過することができる厚さで
あること、および外層用金属素材１が押出し加工
時坐屈等をきたさない厚さを確保することが必要
である。またこの形状であれば、外層用金属素材
１と内層用金属素材２の溶着部が外層用金属素材
１の外径よりも小さくなるので熱間押出し製管時
に管の外表面に疵をつけない等の利点がある。し
かしながら、外層用金属素材１の厚さ自体がすで
に十分に薄く、上記のような薄肉部１１を設ける
必要がないかまたはできない場合には、このまま
後端部近傍の外表面部を溶接した後、肉盛り部を
削り落す等の処置を採る。 薄肉部１ｂの幅すなわち外層用金属素材１の軸
方向における長さは、一般に５〜10mm程度が好ま
しい。これは、電子ビーム照射により外層用金属
素材１を半径方向に溶け込ませて溶接を形成する
時に、金属素材の押出し後端面１ｂ，２ｂの形状
が不整形となり、あるいは押出し後端面にビード
が形成されて押出し後端面の平坦が損なわれるの
を防ぐためである。したがつて、電子ビームの照
射は薄肉部１１内において押出し後端面１ｂから
若干前方に移動した位置において行なわれる。ま
た、組立てられる両金属素材１，２の熱膨張係数
が大きく異なる場合には、押出し後端部以外の合
わせ材の軸方向中間部において周方向に電子ビー
ム溶接して、組立後の２層金属片加熱時の両金属
素材１，２のずれを拘束する方法をとる。 本実施例では、両金属素材１，２の押出し先端
部分に溶接のための開先加工１２，２１が形成さ
れる。この部分に施される溶接は、作業性の点に
おいて、TIGアーク溶接または手棒による大気中
での溶接法等が採用される。 ２層金属片の製造に際し、まず、上記のように
形成された外層用金属素材１に対して内層用金属
素材２が間隙４を有する状態で挿入され、押出し
後端面１ｂ，２ｂが整列されて合わせ材３が組立
られる。次いで、この合わせ材３の押出し先端部
分、詳細には開先加工を施した部分１２，２１に
TIGアーク溶接または手棒溶接５が大気中で施さ
れ、両金属素材１，２間の間隙４の押出し先端部
分がシールされる。次に、間隙４内を真空に引
き、この状態で薄肉部１１の外面に対して半径方
向から電子ビームを照射して半径方向に溶接６を
行ない、間隙４の押出し後端部をシールする。真
空度としては10^-3Torr以上であることが望まし
い。このようにして、押出し後端面を同一平面と
した熱間押出し製管用２層金属片が形成される。
したがつて、熱間押出し製管に際し、押出し後端
面の平坦化加工等を施す工程を省略できる。 第２図は、両金属素材１，２間の間隙４を真空
状態に保ちながら電子ビーム溶接を行なう具体的
方法の一例を示すもので、合わせ材３を真空チヤ
ンパー７内に入れ、真空ポンプ８でチヤンバー７
を真空にした後、電子ビームにより溶接を行なう
ようになつている。チヤンバー７内において合わ
せ材３はその押出し先端部分をチヤツク９に把持
された状態で軸Ａを中心として回転される。この
合わせ材３に対し、外層用金属素材１の薄肉部１
１の所定位置に合わせて集束された電子ビームが
照射され、合わせ材３の半径方向からその全周に
溶接が施される。 （実験例） 第１表に示す２層金属片を用いて、外径51.6mm
×厚さ11.4mm（外層1.5mm、内層9.9mm）×長さ7000
mmのクラツド管を製造した。

〔発明の効果〕

上記したように、本発明は、熱間押出し製管二
重管の密着性を向上させることができるととも
に、特に、合わせ材の金属素材が薄肉である場合
にも容易にかつ優れた２層金属片を製造すること
ができる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を示す模式図、第２図は合
わせ材後端部の真空シールを行なうための具体例
を示す説明図である。 １…外層用金属素材、２…内層用金属素材、３
…合わせ材、４…間隙、５…先端部溶接、６…後
端部溶接、７…真空チヤンパー、８…真空ポン
プ、１１…薄肉部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 相互に異なる化学的組成を有するとともに、
   実質的に円筒状形状に形成された外層用および内
   層用金属素材を、両金属素材の合わせ面間に間隙
   がある状態で、それぞれの押出し後端面が同一平
   面となるように嵌め合わせて合わせ材を形成し、
   この状態で合わせ材の押出し先端部分における上
   記間隙を大気中での溶接によりシールし、次いで
   該間隙を真空状態に保ちながら、合わせ材の押出
   し後端部においてその後端面から実質的に離隔し
   た位置における外層用金属素材の外面から合わせ
   材の半径方向に電子ビームを照射して溶接するこ
   とにより、後端面にビードを形成することなく押
   出し後端部における上記間隙をシールすることを
   特徴とする熱間押出し製管用２層金属片の製造方
   法。