JPH0386367A - クラッド鋼管の接合方法 - Google Patents
クラッド鋼管の接合方法Info
- Publication number
- JPH0386367A JPH0386367A JP22229789A JP22229789A JPH0386367A JP H0386367 A JPH0386367 A JP H0386367A JP 22229789 A JP22229789 A JP 22229789A JP 22229789 A JP22229789 A JP 22229789A JP H0386367 A JPH0386367 A JP H0386367A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- less
- clad steel
- insert material
- steel pipes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
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。
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、内面クラッド鋼管または外面クラフト鋼管を
相互に突合せ接合するクラッド鋼管の接合方法に関する
。
相互に突合せ接合するクラッド鋼管の接合方法に関する
。
炭素鋼または低合金鋼よりなる外管にステンレス鋼より
なる内管を組み合わせた内面ステンレスクラッド鋼管は
、搬送流体に接触する内面側の耐食性がステンレス鋼に
よって確保され、鋼管全体の強度は安価な炭素鋼管で確
保されるので、その経済性と実用性の高さから、化学工
業プラント、ラインバンブ等に多用されている。また、
炭素鋼または低合金鋼を内管とし、ステンレス≠亨千字
鋼を外管とする外面ステンレスクラッド鋼管も内面ステ
ンレスクラッド鋼管と同種に化学工業プラント等に多用
されている。
なる内管を組み合わせた内面ステンレスクラッド鋼管は
、搬送流体に接触する内面側の耐食性がステンレス鋼に
よって確保され、鋼管全体の強度は安価な炭素鋼管で確
保されるので、その経済性と実用性の高さから、化学工
業プラント、ラインバンブ等に多用されている。また、
炭素鋼または低合金鋼を内管とし、ステンレス≠亨千字
鋼を外管とする外面ステンレスクラッド鋼管も内面ステ
ンレスクラッド鋼管と同種に化学工業プラント等に多用
されている。
このようなステンレスクラッド鋼管はその製造法によっ
て溶接管と継目無管とに大別される。溶接管は管状に底
型されたステンレスクラッド鋼管の接合部を種々の溶接
法で突合せ溶接することにより製造され、継目無管は複
層素材からの押出し、圧延により製造される。いずれの
ステンレスクラッド鋼管もその長尺材を製造する場合に
は、設備上の制約、経済的見地からステンレスクラッド
鋼管を相互に接続して延長する方法が多用されている。
て溶接管と継目無管とに大別される。溶接管は管状に底
型されたステンレスクラッド鋼管の接合部を種々の溶接
法で突合せ溶接することにより製造され、継目無管は複
層素材からの押出し、圧延により製造される。いずれの
ステンレスクラッド鋼管もその長尺材を製造する場合に
は、設備上の制約、経済的見地からステンレスクラッド
鋼管を相互に接続して延長する方法が多用されている。
そして、ステンレスクラッド鋼管の相互接続法としては
、ステンレスクラッド鋼管の相互突合せ部を全周にわた
ってアーク溶接する円周溶接が主に使用されている。
、ステンレスクラッド鋼管の相互突合せ部を全周にわた
ってアーク溶接する円周溶接が主に使用されている。
しかし、その溶接に従来の一般的技術を適用したのでは
種々の問題を誘発するので、格別の配慮が必要とされて
いる0例えば特開昭58−167094号公報には、合
せ材から母材の側にかけて合せ材と同種の合金元素を含
有する内層、中間層、母材と同種の合金元素を含有する
外層を順番に形成させてゆく継手溶接方法が開示されて
いる。しかしながら、このような溶接法によってもクラ
ッド鋼管の円周溶接にはなお多くの困難が伴う、ステン
レスクラッド鋼管の円周溶接における問題点を内面ステ
ンレスクラッド鋼管について以下に説明する。
種々の問題を誘発するので、格別の配慮が必要とされて
いる0例えば特開昭58−167094号公報には、合
せ材から母材の側にかけて合せ材と同種の合金元素を含
有する内層、中間層、母材と同種の合金元素を含有する
外層を順番に形成させてゆく継手溶接方法が開示されて
いる。しかしながら、このような溶接法によってもクラ
ッド鋼管の円周溶接にはなお多くの困難が伴う、ステン
レスクラッド鋼管の円周溶接における問題点を内面ステ
ンレスクラッド鋼管について以下に説明する。
鋼管の円周溶接は外面側から行われるのが通例であり、
溶接材料には共金糸材料が用いられる。
溶接材料には共金糸材料が用いられる。
内面ステンレスクラッド鋼管を外面側から片側溶接する
際、内管の合せ材の溶接にステンレス鋼溶接材料、外管
の母材の溶接に炭素鋼溶接材料を使用すると、母材を溶
接する時、既に形成されている合せ材のステンレス鋼溶
接金属の一部が再溶融し、ステンレス鋼溶接金属の炭素
鋼溶接金属による希釈が生じ、硬化層を生じる。その結
果、溶接部に亀裂を誘発したりステンレス鋼の&lfi
、によっては高温溶接割れが発生する。一方、溶接金属
全体を高合金溶接材料で形成した場合には、接合強度の
不足が懸念されるだけでなく、外面側にステンレス鋼が
露出し、この部分がステンレス鋼と炭素鋼との異種金属
接触になるのでガルバニック腐食等の点でも好ましくな
い。
際、内管の合せ材の溶接にステンレス鋼溶接材料、外管
の母材の溶接に炭素鋼溶接材料を使用すると、母材を溶
接する時、既に形成されている合せ材のステンレス鋼溶
接金属の一部が再溶融し、ステンレス鋼溶接金属の炭素
鋼溶接金属による希釈が生じ、硬化層を生じる。その結
果、溶接部に亀裂を誘発したりステンレス鋼の&lfi
、によっては高温溶接割れが発生する。一方、溶接金属
全体を高合金溶接材料で形成した場合には、接合強度の
不足が懸念されるだけでなく、外面側にステンレス鋼が
露出し、この部分がステンレス鋼と炭素鋼との異種金属
接触になるのでガルバニック腐食等の点でも好ましくな
い。
また、外面ステンレスクラッド鋼管の円周溶接において
も外面側から片側溶接する際は、前記内面ステンレスク
ラッド鋼管の場合と同様の問題を生じる。すなわち、外
面ステンレスクラッド鋼管を外面側より溶接する場合、
内管の炭素鋼を炭素鋼溶接材料で溶接したのち、その上
にステンレス鋼溶接金属を積層していくと、希釈により
硬化層を生じる場合があり、好ましくないのである。
も外面側から片側溶接する際は、前記内面ステンレスク
ラッド鋼管の場合と同様の問題を生じる。すなわち、外
面ステンレスクラッド鋼管を外面側より溶接する場合、
内管の炭素鋼を炭素鋼溶接材料で溶接したのち、その上
にステンレス鋼溶接金属を積層していくと、希釈により
硬化層を生じる場合があり、好ましくないのである。
このような問題の解決策として、特開昭58−1670
94号公報に開示されているような溶接方法を採用する
としても、内層、中間層、外層の順で溶接材料、溶接条
件を順次変えて行かなければならないので、溶接作業が
繁雑化するとか、接合部の健全性が施工者個々の技量に
影響されるので、品質が不安定になるといった問題があ
る。そして、更に大きな問題としては、溶接欠陥の発生
を防止するために溶接速度を抑制しなければならず、施
工能率が極めて悪いことがある。
94号公報に開示されているような溶接方法を採用する
としても、内層、中間層、外層の順で溶接材料、溶接条
件を順次変えて行かなければならないので、溶接作業が
繁雑化するとか、接合部の健全性が施工者個々の技量に
影響されるので、品質が不安定になるといった問題があ
る。そして、更に大きな問題としては、溶接欠陥の発生
を防止するために溶接速度を抑制しなければならず、施
工能率が極めて悪いことがある。
本発明は斯かる状況に鑑みなされたもので、その目的は
ステンレスクラッド鋼管を能率よく接合でき、しかも健
全な接合部を得ることができるクラッド鋼管の接合方法
を提供することにある。
ステンレスクラッド鋼管を能率よく接合でき、しかも健
全な接合部を得ることができるクラッド鋼管の接合方法
を提供することにある。
鋼管の接合方法として、その突合せ部をインサート材に
より拡散接合する方法は公知である。この方法によると
、鋼管の突合せ部を雰囲気管理して加熱加圧するだけで
接合を行うことができ、ステンレスクラッド鋼管の接合
に対しても施工容易なこの拡散接合法の適用が考えられ
る。しかしながら、ステンレスクラッド鋼管を接合する
場合は、ソリッド鋼管を接合する場合と異なり次のよう
な問題がある。
より拡散接合する方法は公知である。この方法によると
、鋼管の突合せ部を雰囲気管理して加熱加圧するだけで
接合を行うことができ、ステンレスクラッド鋼管の接合
に対しても施工容易なこの拡散接合法の適用が考えられ
る。しかしながら、ステンレスクラッド鋼管を接合する
場合は、ソリッド鋼管を接合する場合と異なり次のよう
な問題がある。
ソリッド鋼管の場合は単一材質を接合し、その接合部に
鋼管材質に相当する特性を付与すればよい、しかるに、
ステンレスクラッド鋼管の場合は二種類の材質に対する
接合を共通のインサート材で行う必要があり、更に接合
部の母材側および合せ打倒には母材および合せ材に対応
する異なる特性を単一のインサート材で与える必要があ
る。また、施工性を考慮すると、接合時の雰囲気管理も
容易でなければならない、そして、更に大きな問題は、
突合せ部の加熱に伴って母材と合せ材の間に温度差が生
じることである。
鋼管材質に相当する特性を付与すればよい、しかるに、
ステンレスクラッド鋼管の場合は二種類の材質に対する
接合を共通のインサート材で行う必要があり、更に接合
部の母材側および合せ打倒には母材および合せ材に対応
する異なる特性を単一のインサート材で与える必要があ
る。また、施工性を考慮すると、接合時の雰囲気管理も
容易でなければならない、そして、更に大きな問題は、
突合せ部の加熱に伴って母材と合せ材の間に温度差が生
じることである。
すなわち、母材である炭素鋼や低合金鋼と、合せ材に用
いられるオーステナイト系ステンレス鋼やNi合金とで
は、熱伝導度や透磁率、比抵抗が異なるため、高周波誘
導加熱や抵抗加熱を行うと、母材と合せ材とは同一温度
とならない場合が多い。
いられるオーステナイト系ステンレス鋼やNi合金とで
は、熱伝導度や透磁率、比抵抗が異なるため、高周波誘
導加熱や抵抗加熱を行うと、母材と合せ材とは同一温度
とならない場合が多い。
母材と合せ材とに温度差を生じると、インサート材が熔
融しない場合や、鋼管自体が溶融する場合もある。
融しない場合や、鋼管自体が溶融する場合もある。
本発明者らはこのような問題点を解決すべく種々の実験
研究を行った結果、内面クラッド鋼管および外面クラッ
ド鋼管の拡散接合方法について次のような知見を得た。
研究を行った結果、内面クラッド鋼管および外面クラッ
ド鋼管の拡散接合方法について次のような知見を得た。
クラッド鋼管を簡便に突合せ接合するにはインサート材
の溶融が必須である。接合部に十分な接合強度を付与す
るためには接合界面での酸化物の分断、分解を図る必要
があり、そのためにはインサート材にSi、Bを添加し
てその融点を低下させるのが有効である。インサート材
にSt、Bを添加すると、インサート材の融点が低下し
、雰囲気管理の許容範囲が広がると同時に、加熱接合中
にこれらの添加元素が被接合材側に拡散し、St、Bの
添加に起因する接合層の脆化も防止される。
の溶融が必須である。接合部に十分な接合強度を付与す
るためには接合界面での酸化物の分断、分解を図る必要
があり、そのためにはインサート材にSi、Bを添加し
てその融点を低下させるのが有効である。インサート材
にSt、Bを添加すると、インサート材の融点が低下し
、雰囲気管理の許容範囲が広がると同時に、加熱接合中
にこれらの添加元素が被接合材側に拡散し、St、Bの
添加に起因する接合層の脆化も防止される。
接合部の合せ打倒の耐食性確保のためには、インサート
材の厚さ制限と、インサート材へのCrの添加および拡
散の速いB、Siの添加と、適正温度および適正時間の
加熱によりB、Stを十分拡散させることとが有効であ
る。そして、加熱接合時の母材と合せ材の温度差の緩和
に対しては、内面クラッド鋼管の時は100〜400k
Hz、外面クラッド鋼管の時は10kHz以下の高周波
を用いた高周波誘導加熱が効果的である。
材の厚さ制限と、インサート材へのCrの添加および拡
散の速いB、Siの添加と、適正温度および適正時間の
加熱によりB、Stを十分拡散させることとが有効であ
る。そして、加熱接合時の母材と合せ材の温度差の緩和
に対しては、内面クラッド鋼管の時は100〜400k
Hz、外面クラッド鋼管の時は10kHz以下の高周波
を用いた高周波誘導加熱が効果的である。
本発明は斯かる知見に基づきなされたもので、クラッド
鋼管の相互突合せ部に、重量%でSi:8%以下、B:
4%以下、Cr:5〜40%と、更に必要に応じてMo
:10%以下を含み、残部が不可避的不純物およびFe
またはNiからなる融点1150℃以下、厚さlO〜8
0IJmのインサート材を介在させ、酸素量が200p
pm以下の雰囲気において、その突合せ部を0.5〜2
kgf/閣8の圧力で加圧しつつ、前記クラッド鋼管が
内面クラッド鋼管の場合は100〜400kHzの高周
波電流にて、また、前記クラッド鋼管が外面クラッド鋼
管の場合は10kHz以下の高周波にて1150℃〜1
250℃の温度に120秒以上誘導加熱し、前記インサ
ート材を溶融させることを特徴とするクラッド鋼管の接
合方法を要旨とする。
鋼管の相互突合せ部に、重量%でSi:8%以下、B:
4%以下、Cr:5〜40%と、更に必要に応じてMo
:10%以下を含み、残部が不可避的不純物およびFe
またはNiからなる融点1150℃以下、厚さlO〜8
0IJmのインサート材を介在させ、酸素量が200p
pm以下の雰囲気において、その突合せ部を0.5〜2
kgf/閣8の圧力で加圧しつつ、前記クラッド鋼管が
内面クラッド鋼管の場合は100〜400kHzの高周
波電流にて、また、前記クラッド鋼管が外面クラッド鋼
管の場合は10kHz以下の高周波にて1150℃〜1
250℃の温度に120秒以上誘導加熱し、前記インサ
ート材を溶融させることを特徴とするクラッド鋼管の接
合方法を要旨とする。
本発明の接合方法は母材が炭素鋼または低合金鋼、合せ
材がステンレス鋼または高Ni合金鋼からなるクラッド
鋼管を対象とし、合せ材は内管側、外管側のいずれの側
に位置していてもよい、ただし、合せ材が外管側に位置
する時、すなわち外面クランド鋼管の加熱周波数は10
kHz以下とし、合せ材が内管側に位置する時、すなわ
ち内面クラッド鋼管の加熱周波数は100〜400kH
zとする。
材がステンレス鋼または高Ni合金鋼からなるクラッド
鋼管を対象とし、合せ材は内管側、外管側のいずれの側
に位置していてもよい、ただし、合せ材が外管側に位置
する時、すなわち外面クランド鋼管の加熱周波数は10
kHz以下とし、合せ材が内管側に位置する時、すなわ
ち内面クラッド鋼管の加熱周波数は100〜400kH
zとする。
インサート材としては、重量%でSi:8%以下、B:
4%以下、Cr:5〜40%を含むFe基またはNi基
合金、もしくは前記成分に更にM0:10%以下を含む
Fe基又はNi基合金を使用する。
4%以下、Cr:5〜40%を含むFe基またはNi基
合金、もしくは前記成分に更にM0:10%以下を含む
Fe基又はNi基合金を使用する。
Si、Bはインサート材の融点を低下させるための融点
降下元素であり、かつクラッド鋼管に拡散しやすい元素
である。Siの含有量を8%以下としたのは、Stが8
%を超えて含有されると被接合材に拡散できずに接合層
に残留したSLによって接合層が脆化するからである。
降下元素であり、かつクラッド鋼管に拡散しやすい元素
である。Siの含有量を8%以下としたのは、Stが8
%を超えて含有されると被接合材に拡散できずに接合層
に残留したSLによって接合層が脆化するからである。
Bの含有量を4%以下としたのは、Bが4%を超えて含
有されるとStと同様に接合層が脆化するからである。
有されるとStと同様に接合層が脆化するからである。
Si、Bの含有量の下限については、インサート材の融
点が1150℃以下になり得る最少量である。ただしB
の含有量が上限量(4%)の時はSiは含有されなくて
も支障はない、インサート材の融点を1150℃以下と
したのは短時間で良好な接合が得られる温度(1150
℃以上)で接合するためである。
点が1150℃以下になり得る最少量である。ただしB
の含有量が上限量(4%)の時はSiは含有されなくて
も支障はない、インサート材の融点を1150℃以下と
したのは短時間で良好な接合が得られる温度(1150
℃以上)で接合するためである。
Cr、Moは接合部の耐食性を向上させるために含有さ
れる。Crの含有量を5〜40%としたのは、Crの含
有量が5%未満では接合部の耐食性が著しく低下し、C
「が40%を超えて含有されるとSi、Bと同様に接合
層を脆化させるからである。Moは合せ材の鋼種によっ
て適宜含有され、その含有量を10%以下としたのは、
Moが10%を超えて含有されるとSi、Bと同様に接
合層を脆化させるからである。
れる。Crの含有量を5〜40%としたのは、Crの含
有量が5%未満では接合部の耐食性が著しく低下し、C
「が40%を超えて含有されるとSi、Bと同様に接合
層を脆化させるからである。Moは合せ材の鋼種によっ
て適宜含有され、その含有量を10%以下としたのは、
Moが10%を超えて含有されるとSi、Bと同様に接
合層を脆化させるからである。
インサート材がNi基の場合とFe基の場合とでは、合
せ材がステンレス鋼の場合にはいずれでもよいが、高N
i合金鋼の場合には耐食性の点からNi基が望ましい。
せ材がステンレス鋼の場合にはいずれでもよいが、高N
i合金鋼の場合には耐食性の点からNi基が望ましい。
インサート材の組織としては非晶質が望ましい。
これは前記インサート材成分系では、非晶質とすること
によってインサート材の取扱いが容易となる他、非晶質
の方が製造上コストも安くかつ容易に製造できるためで
ある。
によってインサート材の取扱いが容易となる他、非晶質
の方が製造上コストも安くかつ容易に製造できるためで
ある。
インサート材の厚さについては10〜80μmとする。
インサート材を使用した主な目的はインサート材なしの
拡散接合に比べて接合雰囲気、接合面粗さの許容限を広
くすることであり、上記厚さが10μm未満ではこれら
の許容範囲を拡大する効果が十分とは言えない、一方、
接合層の合せ打倒における耐食性を考慮すると、クラフ
ト鋼の合せ材から接合層にCr、Mo等の合金成分を移
行させ、接合層内の合金成分を富化することが望まれる
。しかし、合せ材が厚くなると、インサート材による希
釈のためにこの合金成分の富化が進まない、従って、イ
ンサート材の厚みは上限を設ける必要があり、80μm
以下とする。
拡散接合に比べて接合雰囲気、接合面粗さの許容限を広
くすることであり、上記厚さが10μm未満ではこれら
の許容範囲を拡大する効果が十分とは言えない、一方、
接合層の合せ打倒における耐食性を考慮すると、クラフ
ト鋼の合せ材から接合層にCr、Mo等の合金成分を移
行させ、接合層内の合金成分を富化することが望まれる
。しかし、合せ材が厚くなると、インサート材による希
釈のためにこの合金成分の富化が進まない、従って、イ
ンサート材の厚みは上限を設ける必要があり、80μm
以下とする。
接合時の突合せ部に対する加熱は高周波誘導加熱とし、
その周波数は外管が炭素鋼、低合金鋼、内管がステンレ
ス鋼、高Ni合金鋼の内面クラッド鋼管の場合は100
〜400kH2とし、その逆の場合、すなわち外管がス
テンレス鋼、高Ni合金鋼、内管が炭素鋼、低合金鋼の
外面クラッド鋼管の場合は10kHz以下とする。
その周波数は外管が炭素鋼、低合金鋼、内管がステンレ
ス鋼、高Ni合金鋼の内面クラッド鋼管の場合は100
〜400kH2とし、その逆の場合、すなわち外管がス
テンレス鋼、高Ni合金鋼、内管が炭素鋼、低合金鋼の
外面クラッド鋼管の場合は10kHz以下とする。
高周波誘導加熱を採用したのは、最も簡単に、かつ迅速
に接合部を主に加熱できるからである。
に接合部を主に加熱できるからである。
そして、高周波誘導加熱における周波数は本発明法の重
要なポイントである。
要なポイントである。
すなわち、本発明法においては、接合すべきクランド鋼
管の合せ材、母材が内管にあるか、外管にあるかによっ
てその加熱周波数が異なる。このことについて以下に詳
細に説明する。
管の合せ材、母材が内管にあるか、外管にあるかによっ
てその加熱周波数が異なる。このことについて以下に詳
細に説明する。
鋼管を相互突合せで高周波加熱で接合する場合、高周波
特有の表皮硬化により鋼管外面が集中的に加熱される。
特有の表皮硬化により鋼管外面が集中的に加熱される。
まず、第1に母材となる炭素鋼もしくは低合金鋼が外管
、合せ材となるステンレス鋼もしくは高Ni合金鋼が内
管を構成する外面クラッド鋼管の場合について述べる。
、合せ材となるステンレス鋼もしくは高Ni合金鋼が内
管を構成する外面クラッド鋼管の場合について述べる。
本来、外管の炭素鋼、低合金鋼は内管のステンレス鋼、
高Ni合金鋼に比べ熱伝導率が高く加熱されやすい、こ
の状態で100〜400kHzの高周波で加熱すると外
管、内管共に接合できる温度まで加熱可能となる他、イ
ンサート材も十分に溶融できる。しかし、LOOkHz
未満の場合は表皮効果が小さくなって内管の方の加熱が
進行し、更に外管の炭素鋼、低合金鋼の熱伝導率が高い
等の条件も加わって内管のステンレス鋼、高Ni合金鋼
が加熱されすぎて熔は落ちることとなる。
高Ni合金鋼に比べ熱伝導率が高く加熱されやすい、こ
の状態で100〜400kHzの高周波で加熱すると外
管、内管共に接合できる温度まで加熱可能となる他、イ
ンサート材も十分に溶融できる。しかし、LOOkHz
未満の場合は表皮効果が小さくなって内管の方の加熱が
進行し、更に外管の炭素鋼、低合金鋼の熱伝導率が高い
等の条件も加わって内管のステンレス鋼、高Ni合金鋼
が加熱されすぎて熔は落ちることとなる。
また、400kHzを超えて加熱した場合は、前記の1
00kHz未満の時とは逆に、外管の炭素鋼、低合金鋼
の方が高周波の表皮効果が大となり、外管のみが加熱さ
れ、内管のステンレス鋼、高Ni合金はあまり加熱され
ず、インサート材も溶融不十分で、適切な接合ができな
くなる。
00kHz未満の時とは逆に、外管の炭素鋼、低合金鋼
の方が高周波の表皮効果が大となり、外管のみが加熱さ
れ、内管のステンレス鋼、高Ni合金はあまり加熱され
ず、インサート材も溶融不十分で、適切な接合ができな
くなる。
従って、外管が炭素鋼、低合金鋼、内管がステンレス鋼
、高Ni合金鋼を構成する内面クラッド鋼管の接合は、
周波数100〜400kHzの高周波で行う。
、高Ni合金鋼を構成する内面クラッド鋼管の接合は、
周波数100〜400kHzの高周波で行う。
次に、前記とは逆の場合、すなわち外管がステンレス鋼
、高Ni合金鋼、内管が炭素鋼、低合金鋼よりなる外面
クラッド鋼管の場合についての高周波加熱の条件につい
て説明する。
、高Ni合金鋼、内管が炭素鋼、低合金鋼よりなる外面
クラッド鋼管の場合についての高周波加熱の条件につい
て説明する。
この場合は、1OkHz以下の高周波加熱で加熱する。
これは、10kHzを超えて加熱すると高周波の表皮効
果及び熱伝導率の関係より、外管のステンレス鋼、高N
i合金鋼のみが加熱され、内管の炭素鋼、低合金鋼は加
熱されにくく加熱不足となり、インサート材は十分に熔
融せず適切な接合ができなくなるからである。
果及び熱伝導率の関係より、外管のステンレス鋼、高N
i合金鋼のみが加熱され、内管の炭素鋼、低合金鋼は加
熱されにくく加熱不足となり、インサート材は十分に熔
融せず適切な接合ができなくなるからである。
なお、下限については特に限定するものではないが、望
ましくは1kHzの高周波とすることが経済的な面より
好ましい。
ましくは1kHzの高周波とすることが経済的な面より
好ましい。
接合雰囲気については、酸素量を200ppm以下とし
た。これは接合界面に酸化物が生成して欠陥を生じるの
を防止するためである。
た。これは接合界面に酸化物が生成して欠陥を生じるの
を防止するためである。
接合時の加熱温度は低いほうが経済的である。
しかし、加熱温度が1150℃未満ではインサート材を
完全に溶融させ得ない場合があり、またインサート材が
溶融してもインサート材に含有される融点降下元素のク
ラッド鋼への拡散が不十分になり、接合性が低下する。
完全に溶融させ得ない場合があり、またインサート材が
溶融してもインサート材に含有される融点降下元素のク
ラッド鋼への拡散が不十分になり、接合性が低下する。
従って、加熱温度は1150 ’C以上とした。ただし
、加熱温度が1250 ’Cを超えると、経済性が悪化
するだけでなく、接合部周辺の結晶粒が粗大化して靭性
の低下を招く原因になるので、1250°Cを加熱温度
の上限とする。
、加熱温度が1250 ’Cを超えると、経済性が悪化
するだけでなく、接合部周辺の結晶粒が粗大化して靭性
の低下を招く原因になるので、1250°Cを加熱温度
の上限とする。
1150〜1250℃の加熱温度に保持する時間は12
0秒以上とする。これはインサート材に含有される融点
降下元素を接合母体であるクランド鋼管に十分に拡散さ
せるためである。加熱保持時間の上限は特に定めないが
、接合、拡散が十分に促進されさえすれば短時間の方が
経済的である。
0秒以上とする。これはインサート材に含有される融点
降下元素を接合母体であるクランド鋼管に十分に拡散さ
せるためである。加熱保持時間の上限は特に定めないが
、接合、拡散が十分に促進されさえすれば短時間の方が
経済的である。
接合時の加圧力は接合面密着のために0.5kgf/w
”以上とした。すなわち加圧力が0.5kgf/m”未
満では液相化したインサート材とクラッド鋼管との密着
力が不足して接合不良が発生する慣れがある。逆に加圧
力が高すぎると接合部が変形する慣れがあるので、その
上限を2kgf/閣2とした。
”以上とした。すなわち加圧力が0.5kgf/m”未
満では液相化したインサート材とクラッド鋼管との密着
力が不足して接合不良が発生する慣れがある。逆に加圧
力が高すぎると接合部が変形する慣れがあるので、その
上限を2kgf/閣2とした。
なお、クラッド鋼管の材質によっては、接合後、接合部
を500〜700℃の温度で熱処理してもよい。
を500〜700℃の温度で熱処理してもよい。
以下に本発明の接合方法の実施例を説明する。
接合対象材としては、外径91+s、内径67■、肉厚
12am、長さ1500amのクラッド鋼管を使用した
。クラッド鋼管の形態は母材を外管、合せ材を内管とし
た内面クラッド鋼管と、母材を内管、合せ材を外管とし
た外面クラッド鋼管の二種類とした。
12am、長さ1500amのクラッド鋼管を使用した
。クラッド鋼管の形態は母材を外管、合せ材を内管とし
た内面クラッド鋼管と、母材を内管、合せ材を外管とし
た外面クラッド鋼管の二種類とした。
クラッド鋼管の母材は厚み9閣で、炭素11(C3)ま
たは低合金鋼(CM)とし、炭素鋼としては50kgf
/m”扱銅、低合金鋼としT−ハ2 Va Cr−IM
o鋼をそれぞれ使用した0合せ材は厚み3■で、ステン
レス鋼または高Ni合金鋼とし、ステンレス鋼としては
5US316L、高Ni合金鋼としてはA11oy62
5またはA11oy825をそれぞれ使用した。各々の
成分&lI戒を第1表に示す。
たは低合金鋼(CM)とし、炭素鋼としては50kgf
/m”扱銅、低合金鋼としT−ハ2 Va Cr−IM
o鋼をそれぞれ使用した0合せ材は厚み3■で、ステン
レス鋼または高Ni合金鋼とし、ステンレス鋼としては
5US316L、高Ni合金鋼としてはA11oy62
5またはA11oy825をそれぞれ使用した。各々の
成分&lI戒を第1表に示す。
第
1
表
(wt%)
第
表
(wt%)
□本発明範囲外
接合は、上記各クラッド鋼管を管軸方向に直角に切断し
、その管端面を5071mR■axまで研磨した後、端
面間にインサート材を挟んで行った。
、その管端面を5071mR■axまで研磨した後、端
面間にインサート材を挟んで行った。
インサート材は、急冷凝固法により作製した厚さ25μ
mまたは50μmの非晶質合金薄帯である。
mまたは50μmの非晶質合金薄帯である。
その成分NIi戒を第2表に示す。また、接合には第1
図に示すように1組の供試材1a、lbを突き合わせ固
定する環状の加熱へラド2を使用した。
図に示すように1組の供試材1a、lbを突き合わせ固
定する環状の加熱へラド2を使用した。
加熱ヘッド2は半割形で、両端に供試材1a。
lbに対する拘束部3a、3bを備え、その間に誘導子
4を備えている。そして、この加熱へラド2により、1
組の供試材1a、lbをその端面間にインサート材に挟
んで固定し、供試材1a、lbの内面側および加熱へラ
ド2内にN2ガスを流しながら酸素量200ppm以下
の雰囲気下で供試材1a、lbの突き合わせ部を誘導子
4により加熱した。この加熱により、端面間のインサー
ト材が溶融すると共に、供試材の管軸方向に延び、接合
面間に加圧力が付加されて端面間が拡散接合される。加
圧力は拘束部3a、3bの熱膨張による反力で緩和する
ことにより調整した。加熱温度、加熱保持時間は、誘導
子4の高周波電源5の操作により行った。なお、母材と
して低合金鋼を使用したクラッド鋼管に対しては、接合
後に700℃×15分間、ACの後熱処理を施した。
4を備えている。そして、この加熱へラド2により、1
組の供試材1a、lbをその端面間にインサート材に挟
んで固定し、供試材1a、lbの内面側および加熱へラ
ド2内にN2ガスを流しながら酸素量200ppm以下
の雰囲気下で供試材1a、lbの突き合わせ部を誘導子
4により加熱した。この加熱により、端面間のインサー
ト材が溶融すると共に、供試材の管軸方向に延び、接合
面間に加圧力が付加されて端面間が拡散接合される。加
圧力は拘束部3a、3bの熱膨張による反力で緩和する
ことにより調整した。加熱温度、加熱保持時間は、誘導
子4の高周波電源5の操作により行った。なお、母材と
して低合金鋼を使用したクラッド鋼管に対しては、接合
後に700℃×15分間、ACの後熱処理を施した。
接合部の健全性は、接合強度と耐食性試験とにより評価
した。接合強度は第2図に示す倒曲試験片6を使用して
、曲事径14m(2t)にて倒曲試験を行い、倒曲試験
片6の接合部7周辺における亀裂の有無も調査し、亀裂
を発生していないものは良とし、亀裂を発生しているも
のは否とすることにより評価した0図中、9は母材、l
Oは合せ材を表わしている。また、接合部7の耐食性は
、合せ材lOより第3図に示す孔食試験片8を採取して
、その接合部の孔食電位V’cjとクラッド鋼管本体部
の孔食電位V’cbとの比を求めることによって評価し
た。試験液は人工海水とし、その温度は5US316L
の場合は60°Cとし、Al1oy625、AIIoy
825の場合には100 ’Cとした。
した。接合強度は第2図に示す倒曲試験片6を使用して
、曲事径14m(2t)にて倒曲試験を行い、倒曲試験
片6の接合部7周辺における亀裂の有無も調査し、亀裂
を発生していないものは良とし、亀裂を発生しているも
のは否とすることにより評価した0図中、9は母材、l
Oは合せ材を表わしている。また、接合部7の耐食性は
、合せ材lOより第3図に示す孔食試験片8を採取して
、その接合部の孔食電位V’cjとクラッド鋼管本体部
の孔食電位V’cbとの比を求めることによって評価し
た。試験液は人工海水とし、その温度は5US316L
の場合は60°Cとし、Al1oy625、AIIoy
825の場合には100 ’Cとした。
試験結果を接合条件と共に第3表に示す。
A1〜6は外管が炭素鋼、内管が5US316Lからな
るクラッド鋼管をインサート材■1〜■5にて相互に接
合した例である。インサート材!1〜■5は、Si:8
%以下、B:4%以下、Cr:5%以上40%以下を含
んでいる。また、他の条件も適切である。従って、優れ
た接合性、耐食性を示している。
るクラッド鋼管をインサート材■1〜■5にて相互に接
合した例である。インサート材!1〜■5は、Si:8
%以下、B:4%以下、Cr:5%以上40%以下を含
んでいる。また、他の条件も適切である。従って、優れ
た接合性、耐食性を示している。
A7は外管が低合金鋼、内管が5US316Lからなる
クラッド鋼管をインサート材I2にて相互に接合した例
であり、他の条件も適切で優れた接合性、耐食性を示し
ている。
クラッド鋼管をインサート材I2にて相互に接合した例
であり、他の条件も適切で優れた接合性、耐食性を示し
ている。
八8は外管が炭素鋼、内管が高Ni合金鋼であるA11
oy825からなるクラッド鋼管をインサート材!2に
て相互に接合した例、A9は外管が炭素鋼、内管が高N
i合金鋼であるA11oy625からなるクラッド鋼管
をインサート材I4にて相互に接合した例、AIOは外
管が低合金鋼、内管がA11oy625からなるクラッ
ド鋼管をインサート材I4を使用して接合した例、Al
lは外管が5US316L、内管が炭素鋼からなる外面
タラノド鋼管をインサート材I2を使用して接合した例
である。いずれもインサート材の厚み25μm、加熱時
間300秒、加圧力1kgf/■!、電源周波数が本発
明条件で優れた接合性および接合部の耐食性を示してい
る。
oy825からなるクラッド鋼管をインサート材!2に
て相互に接合した例、A9は外管が炭素鋼、内管が高N
i合金鋼であるA11oy625からなるクラッド鋼管
をインサート材I4にて相互に接合した例、AIOは外
管が低合金鋼、内管がA11oy625からなるクラッ
ド鋼管をインサート材I4を使用して接合した例、Al
lは外管が5US316L、内管が炭素鋼からなる外面
タラノド鋼管をインサート材I2を使用して接合した例
である。いずれもインサート材の厚み25μm、加熱時
間300秒、加圧力1kgf/■!、電源周波数が本発
明条件で優れた接合性および接合部の耐食性を示してい
る。
また、A12はA2と同様、外管が炭素鋼、内管が5U
S316Lからなるクラッド鋼管を、インサート材A2
を使用して、加熱温度1250℃の条件で接合した例で
あるが、やはり優れた接合性、耐食性を示している。
S316Lからなるクラッド鋼管を、インサート材A2
を使用して、加熱温度1250℃の条件で接合した例で
あるが、やはり優れた接合性、耐食性を示している。
これらに対し、B1はインサート材を使用しておらず、
接合不良を生じている。B2はインサート材を使用する
ものの、加熱温度か低すぎるために、接合不良を生じて
いる。B3は加圧力が小さすぎるために接合不良を生じ
ている。B4は電源周波数が高すぎるために、他の条件
が適切であるにもかかわらず接合不良を生じている。こ
れは、外管の炭素鋼は1200℃に加熱されても、内管
のAIIoy825は加熱されにくく、外管炭素鋼に比
べ100°C程度低くなっているためである。
接合不良を生じている。B2はインサート材を使用する
ものの、加熱温度か低すぎるために、接合不良を生じて
いる。B3は加圧力が小さすぎるために接合不良を生じ
ている。B4は電源周波数が高すぎるために、他の条件
が適切であるにもかかわらず接合不良を生じている。こ
れは、外管の炭素鋼は1200℃に加熱されても、内管
のAIIoy825は加熱されにくく、外管炭素鋼に比
べ100°C程度低くなっているためである。
また、B5.B6.B7は、インサート材に本発明範囲
外の成分組成のものを使用しているために、接合不良を
生じている。
外の成分組成のものを使用しているために、接合不良を
生じている。
B8は外管が炭素鋼、内管が高Ni合金鋼であるAl1
oy 825からなるクランド鋼管をインサート材I2
にて相互に接合した例、B9は外管が5US31SL、
内管が炭素鋼からなるクラッド鋼管をインサート材!2
にて相互に接合した例である。いずれも電源周波数が本
発明条件を外れており、接合不良を生じている。
oy 825からなるクランド鋼管をインサート材I2
にて相互に接合した例、B9は外管が5US31SL、
内管が炭素鋼からなるクラッド鋼管をインサート材!2
にて相互に接合した例である。いずれも電源周波数が本
発明条件を外れており、接合不良を生じている。
以上の説明から明らかなように、本発明の接合方法は、
クラッド鋼管を強固に相互接合でき、しかも溶接法で問
題になる硬化層の生成に起因する亀裂および高温溶接割
れ、さらには異種金属との接触によるガルバニック腐食
を生じる惧れがない。
クラッド鋼管を強固に相互接合でき、しかも溶接法で問
題になる硬化層の生成に起因する亀裂および高温溶接割
れ、さらには異種金属との接触によるガルバニック腐食
を生じる惧れがない。
従って、接合部に優れた接合性および耐食性を付与する
ことができる。更に、溶接法よりも作業が簡単で、接合
に要する時間が短縮され、施工性にも著しく優れる。ま
た、接合部の健全性が施工者個々の技量に影響されるの
で品質のばらつきも解消できる。
ことができる。更に、溶接法よりも作業が簡単で、接合
に要する時間が短縮され、施工性にも著しく優れる。ま
た、接合部の健全性が施工者個々の技量に影響されるの
で品質のばらつきも解消できる。
従って、本発明の接合方法は、例えばクラッド鋼管を配
管現場等においても簡単かつ低コストで長尺化すること
ができる。
管現場等においても簡単かつ低コストで長尺化すること
ができる。
第1図は本発明の接合方法に用いる接合装置の一例を示
す模式図、第2図は倒曲試験片の形状説明図、第3図は
孔食試験片の形状説明図である。 図中、la、ltz供試材、2:加熱ヘッド、3a、3
b:拘束部、4:誘導子、5:高周波電源、6:倒曲試
験片、7:接合部、8:孔食試験片、9:母材、lO:
合せ材。 第 図 第 図 第 図
す模式図、第2図は倒曲試験片の形状説明図、第3図は
孔食試験片の形状説明図である。 図中、la、ltz供試材、2:加熱ヘッド、3a、3
b:拘束部、4:誘導子、5:高周波電源、6:倒曲試
験片、7:接合部、8:孔食試験片、9:母材、lO:
合せ材。 第 図 第 図 第 図
Claims (2)
- (1)外管が炭素鋼もしくは低合金鋼よりなり、内管が
ステンレス鋼もしくは高Ni合金鋼よりなる鋼管の相互
突合せ部に、重量%でSi:8%以下、B:4%以下、
Cr:5〜40%、Mo:10%以下を含み、残部が不
可避不純物およびFeまたはNiからなる融点1150
℃以下、厚さ10〜80μmのインサート材、または重
量%でSi:8%以下、B:4%以下、Cr:5〜40
%、残部が不可避不純物およびFeまたはNiからなる
融点1150℃以下、厚さ10〜80pmのインサート
材を介在させ、酸素量が200ppm以下の雰囲気中に
おいてその突合せ部を0.5〜2kgf/mm^2の圧
力で加圧しながら100〜400kHzの高周波電流に
て1150〜1250℃の温度に120秒以上誘導加熱
し、前記インサート材を溶融させることを特徴とするク
ラッド鋼管の接合方法。 - (2)外管がステンレス鋼もしくは高Ni合金鋼よりな
り、内管が炭素鋼もしくは低合金鋼よりなるクラッド鋼
管の相互突合せ部に、重量%でSi:8%以下、B:4
%以下、Cr:5〜40%、Mo:10%以下を含み、
残部が不可避不純物およびFeまたはNiからなる融点
1150℃以下、厚さ10〜80μmのインサート材、
または重量%でSi:8%以下、B:4%以下、Cr:
5〜40%、残部が不可避不純物およびFeまたはNi
からなる融点1150℃以下、厚さ10〜80μmのイ
ンサート材を介在させ、酸素量が200ppm以下の雰
囲気中においてその突合せ部を0.5〜2kgf/mm
^2の圧力で加圧しながら10kHz以下の高周波電流
にて1150〜1250℃の温度に120秒以上誘導加
熱し、前記インサート材を溶融させることを特徴とする
クラッド鋼管の接合方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22229789A JPH0813428B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | クラッド鋼管の接合方法 |
| US07/573,721 US5118028A (en) | 1989-08-29 | 1990-08-28 | Diffusion bonding method for corrosion-resistant materials |
| NO903762A NO179483C (no) | 1989-08-29 | 1990-08-28 | Fremgangsmåte for å opprette diffusjonsbinding mellom korrosjonsbestandige materialer |
| EP90116584A EP0418606B1 (en) | 1989-08-29 | 1990-08-29 | Diffusion bonding method for corrosion-resistant materials |
| DE69013630T DE69013630T2 (de) | 1989-08-29 | 1990-08-29 | Verfahren zum Verbinden von korrosionsbeständigen Werkstoffen durch Diffusion. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22229789A JPH0813428B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | クラッド鋼管の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0386367A true JPH0386367A (ja) | 1991-04-11 |
| JPH0813428B2 JPH0813428B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=16780153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22229789A Expired - Lifetime JPH0813428B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | クラッド鋼管の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0813428B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05318143A (ja) * | 1992-05-25 | 1993-12-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼材の疲労強度特性に優れた接合方法 |
| JPH06145915A (ja) * | 1992-11-02 | 1994-05-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 拡散接合用鋼材およびその接合方法 |
| US6024276A (en) * | 1996-11-19 | 2000-02-15 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for bonding dual-phase stainless steel |
| WO2002098600A1 (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-12 | Alfa Laval Corporate Ab | Brazing material and brazed product manufactured therewith |
| US9513071B2 (en) | 2000-11-10 | 2016-12-06 | Alfa Laval Corporate Ab | Material for joining and product produced therewith |
-
1989
- 1989-08-29 JP JP22229789A patent/JPH0813428B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05318143A (ja) * | 1992-05-25 | 1993-12-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼材の疲労強度特性に優れた接合方法 |
| JPH06145915A (ja) * | 1992-11-02 | 1994-05-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 拡散接合用鋼材およびその接合方法 |
| US6024276A (en) * | 1996-11-19 | 2000-02-15 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for bonding dual-phase stainless steel |
| US9513071B2 (en) | 2000-11-10 | 2016-12-06 | Alfa Laval Corporate Ab | Material for joining and product produced therewith |
| US9513072B2 (en) | 2000-11-10 | 2016-12-06 | Alfa Laval Corporate Ab | Material for joining and product produced therewith |
| US9702641B2 (en) | 2000-11-10 | 2017-07-11 | Alfa Laval Corporate Ab | Material for joining and product produced therewith |
| US9919385B2 (en) | 2000-11-10 | 2018-03-20 | Alfa Laval Corporate Ab | Material for joining and product produced therewith |
| WO2002098600A1 (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-12 | Alfa Laval Corporate Ab | Brazing material and brazed product manufactured therewith |
| US7455811B2 (en) | 2001-06-05 | 2008-11-25 | Alfa Laval Corporate Ab | Brazing material and brazed products manufactured therewith |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0813428B2 (ja) | 1996-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5118028A (en) | Diffusion bonding method for corrosion-resistant materials | |
| JP3168927B2 (ja) | 2相系ステンレス鋼の継手の製造方法 | |
| CN1197682C (zh) | 在铜和不锈钢之间形成接头的方法 | |
| JP4540392B2 (ja) | 金属機械部品の液相拡散接合方法 | |
| JPH0966372A (ja) | Ti合金部材の接合方法 | |
| WO2007089648A2 (en) | High integrity welding and repair of metal components | |
| CN110076526A (zh) | 一种三层不锈钢及碳钢的复合钢管制造工艺 | |
| JP4456471B2 (ja) | 金属機械部品の液相拡散接合方法および金属機械部品 | |
| JPH0386367A (ja) | クラッド鋼管の接合方法 | |
| JP3419994B2 (ja) | 接合強度の高い鋼管の液相拡散接合用継手 | |
| JP3079995B2 (ja) | 金属材料の拡散接合方法 | |
| Maruyama | Arc welding technology for dissimilar joints | |
| JPH09262685A (ja) | ステンレス鋼の接合方法 | |
| JP2704452B2 (ja) | コーティング複合材の突合わせ接合方法及び該接合方法による長尺複合パイプの製造方法並びに金属精練用物質の搬送用パイプ | |
| JP2819729B2 (ja) | 高温装置用材料の接合方法 | |
| JP3626593B2 (ja) | 酸化雰囲気中液相拡散接合方法 | |
| JP2675951B2 (ja) | 下向きアーク溶接法 | |
| KR102762251B1 (ko) | 스테인리스와 탄소강을 포함하는 클래드 강의 용접방법 및 이 방법으로 제조된 클래드 강 | |
| JP2746066B2 (ja) | 管棒材の拡散接合方法 | |
| JPH02187275A (ja) | 異材配管継手構造 | |
| JP2691769B2 (ja) | 高温構造材の接合方法 | |
| KR20250175619A (ko) | 극 저온용 고망간 강관 제조방법 및 이를 통해 제조된 극 저온용 고망간 강관 | |
| JPH0318475A (ja) | 二重管の周継手溶接法 | |
| JPH038555A (ja) | 鋼の突合せ接合法 | |
| CN120170231A (zh) | 双金属爆炸复合钢板及其对接方法、双金属爆炸复合钢板对接件 |