JPH0425694A - クラッドｔ字管の製造方法 - 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、主としてサワー油井用の配管に使用するクラ
ッド１字管の製法に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） サワー油井の配管には、外層が高強度炭素鋼、内層が高
耐食性高ニッケル合金で形成されたクラット管を用いる
ことか望ましい。

クラッド管自体は遠心鋳造法等によって容易に製造でき
るか、該クラッド管に対してＴ型継手をクラット管と同
様にして二層構造に形成することか技術的なネックとな
っている。

一般のクラッドＴ型継手は、まず遠心鋳造法によって、
内層と外層の材質が異なる真直なりラッド管を形成し、
次に護管を素材として後記する公知の熱間総型成形によ
ってＴ字管に形成し、該丁字管に必要な後加工を施して
いる。

ところが外層か高強度炭素鋼、内層が高耐食性高ニッケ
ル合金で形成されたクラ・ソド管を素材として、上記方
法によって継手を製造すると下記の問題が生じる。

即ち、高耐食性高ニツケルオーステナイト合金の内層材
を鋳造成形した場合、金属結晶粒が粗くなり、これを熱
間総量成形による後加工を施すと、製品に大きな皺が生
じる。この皺はグラインダーで除去できるが、クラッド
管の内層厚みは３〜５ｍｍ程度であるから、内層を破壊
しない様に作業に慎重さが要求され、又、皺が深ければ
削り過ぎによる不良品となり、歩留りか低下する。

そこで、第６図に示す如く、熱間静水圧圧縮法によって
Ｔ字管を形成することも行なわれている。

上記方法は、第６図ｇの如く、予め公知の方法によって
製造した炭素鋼のＴ型管部材（８）中に、大小二本のパ
イプ（８０）（８１）をＴ型に組み合せて留置する。

Ｔ型管部材（８）とパイプ（８０）　（８１）との間に
高ニッケル合金の粉末（３０）を充填し、Ｔ型管部材（
８）の開口部に蓋（８３）を施し、これを熱間静水圧圧
縮加工（ＨＩＰ　；　Ｈｏｔ　ｌ５ｏｓｔａｔｉｃ　Ｐ
ｒｅｓｓ）を行ない、金属粉末（３０）を固相焼結させ
る。

蓋（８３）及びパイプ（８０）（８１）を機械加工及び
酸溶出によって除去し、第６図すの如く、外層（８）か
炭素鋼、内層（３１）が高ニッケル合金で形成されたＴ
字管を得ることができる。

上記第６図の方法によるＴ型継手の製造では、塑性加工
の様に製品に皺が生じることはない。

しかし、Ｔ字状に曲った管部材（８）内で２本のパイプ
（８０）（８１）を組立てなければならす、この作業が
面倒であり、又、後工程におけるパイプ（８０）（８１
）の除去にも手間が掛かる。

そこで出願人は、第５図に示す工程によるＴ字管の製法
を提案した（特願平２−２４８７６号）。

即ち、第５図ｇに示す如く、炭素鋼で形成した外管（２
）の内側に、Ｎ　ｉ−Ｃｒ系圧延板材にて成形した内管
（３）を挿入し、熱間静水圧圧縮を行なってクラッド管
（１）を形成し、該クラッド管を熱間総量成形によって
Ｔ字管に形成する。

熱間総量成形の工程は、第５図Ｃの如く、クラッド管（
１）をプレス加工にて断面楕円状の扁平体に形成する。

第１図ｄに示す如く、上記断面楕円状に形成した管を台
（５）上に載せ、管の両側にて長径線を圧縮して、第５
図ｅの如く、管（１）の中央部に凸部（１１）を形成す
る。

次に第５図ｆの如く、凸部（１１）の頂部及び変形した
管の両端部を切断して略Ｔ型に形成する。

次に第５図ｇの如、＜、管内に治具（６）を通して、管
の内径を規格寸法に揃える。治具（６）は外周がテーパ
面（６１）に形成され、小径部側の端面中央に引張り用
の短軸（６２）が突設されており、管を固定して波管の
一端から治具（６）を無理に引っ張り込み、管の他端及
び中央開口から引き出す。これによって管か内側から外
側に押圧されて塑性変形し、管の口径が規格寸法に仕上
がる。管の内面はグラインダー等によって平滑に仕上げ
る。

上記第５図の方法で製造したＴ字管（７）は、内管（３
）を形成するＮｉ−Ｃｒ系圧延材の結晶粒径が極めて小
さいために、熱間総型加工の際に皺の発生を可及的に抑
えることができた。

しかし、Ｔ字管（７）の中央枝管（７１）の基端に皺（
７２）が生じることは抑えきれなかった。これは、第５
図ｅの工程で、管の両側を押圧した際に、中央凸部（１
１）の両側か座屈変形を起こすためである。

本発明は、第５図の製法に於て、材料となるクラッド管
（１）を偏肉とすることにより上記問題を解決できるク
ラッド１字管の製法を明らかにするものである。

（課題を解決する手段） 本発明は、外管（２）と内管（３）との間に管軸に沿っ
て板材（４）を介装し、これを熱間静水圧圧縮加工（Ｈ
ＩＰ　；　Ｈｏｔ　ｌ５ｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）
を行なって偏肉のクラッド管（１）を形成し、該クラッ
ド管（１）を厚肉部（ｌＯ）が中央枝管（７１）となる
様に熱間総量成形を行なってＴ字状に形成し、中央枝管
（７１）の先端を切断し、該枝管の開口及び両端の開口
を成形治具（６）を通して所定の寸法に仕上げてクラッ
ド１字管を製造する。

（作用及び効果） 熱間静水圧圧縮加工によって形成されたクラッド管（１
）は、内層も外層も金属の結晶粒か極めて細かい特徴が
あるから、熱間総型成形による後加工にて所望の継手形
状に形成しても、皺の発生を可及的に抑えることがでる
。

予めクラッド管（１）を偏肉に形成して、皺の生じ易い
中央枝管（７１）の基端部近傍を厚肉としているため、
クラッド管（１）の両側を加圧して中央部に凸部（６１
）を形成する際、座屈変形による深い皺の発生を防止で
きる。

又、厚肉部（ｌＯ）はクラッド管の内層と同一材料で形
成されているため、グラインダーにて内面を平滑に仕上
げる際、内層に異種金属が表出することを防止できる。

（実施例） Ｔ字管の材料となるクラッド管（１）は、第１図すに示
す如く、一部が軸方向の全長に亘って厚肉部（１０）と
なっている。

上記クラッド管（１）は、第１図ｇ及び第２図に示す如
く、真直外管（２）内に余裕のある状態に偏心して内Ｗ
（３）を挿入し、外管（２）と内管（３）との間に管軸
に沿って板材（４）を介装し、外管（２）、内管（３）
及び板材（４）の端面に於ける境界部に全周に亘って電
子ビーム溶接を施し、管壁間を脱気密封した後、公知の
熱間静水圧圧縮を行なう。

外管（２）は遠心鋳造にて形成された炭素鋼管であり、
重量％で、ＣＯ，１０，Ｓｉ　Ｏ，２０、Ｍｎ０９３、
Ｐ　Ｏ，０１？、Ｓ　Ｏ，００９、Ｎｉ　０．５１ＳＣ
ｒ　００６、Ｍ。

Ｏ，１８、ｖ００７、残部Ｆｅである。

内管（３）はｌＮ５２５、ｌＮ６２５等の高ニツケル合
金圧延板を筒状に曲げ、シームレス溶接して形成されて
いる。内管（３）の成分は、例えば、Ｃ００５以下、Ｓ
ｉ１．０以下、Ｍｎ　１．０以下、ＰＯ１０３以下、Ｓ
　　Ｏ，０３以下、Ｎ１３８−４６、Ｃｒ　１９．５〜
２３５、Ｍｏ　２．５−３．５、Ｃｕ　１．５−３．０
、Ｎｂ０６〜１．２、残部Ｆｅからなる。

板材（４）は、内管（３）と同じ材料で形成されている
。

熱間静圧圧縮加工（ＨＩＰ　；　Ｈｏｔ　ｌ５ｏｓｔａ
ｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）の条件は、１１００℃、圧力１２
００ｋｇ／ｃボ、加圧時間１２０分である。

上記熱間静圧圧縮加工によって、外管（２）、板材（４
）、内管（３）が固相拡散接合し、第１図すに示す如く
、板材（４）との対応部分が厚肉となったクラッド管（
１）が製造できる。

上記の方法で形成したクラッド管（１）を素材として１
０００℃±５０℃の温度雰囲気中で、熱間総型成形加工
にて継手を形成する。

熱間総型成形の手順は、第１図ｇの如く、クラッド管（
１）をプレス加工にて断面楕円状の扁平体に形成する。

このとき、クラッド管（１）の厚内部（ｌＯ）が楕円の
長径線上に位置する様に加圧する。

第１図ｇに示す如く、上記断面楕円状に形成したクラッ
ト管（１）を台（５）上に載せ、管の両側にて長径線を
圧縮して、第１図ｇの如く、クラット管（１）の中央部
に凸部（１１）を形成する。

次に第１図ｆの如く、凸部（ＩＩ）の頂部及び変形した
管の両端部を切断して略Ｔ型に形成する。

次に第１図ｇの如く、管内に治具（６）を通して、管の
内径を規格寸法に揃える。

上記熱間総型成形において、加熱条件か９５０°Ｃ以下
であれば、材料の軟化が不足して加工不能である。

１０５０８Ｃ以上であると外層炭素鋼に肌荒が生しる。

熱間静水圧圧縮によって形成されたクラット管（１）は
、内層も外層も金属の結晶粒か極めて細かい特徴がある
から、熱間総型成形による後加工にて所望のＴ字状に形
成しても、皺の発生を可及的に抑えることがでる。

予め材料クラッド管（１）を、偏肉に形成して、皺の生
し易い中央枝管（７１）の基端部近傍を厚肉としたため
、クラッド管（１）の両側を加圧して中央部に凸部（６
１）を形成する際、深い皺か生しることを防止できる。

第３図は、クラッド管を形成する他の実施例を示してい
る。

製品の外層となる真直外管（２）内に波管と同心に、補
助管（２０）を余裕のある状態に偏心して挿入する。外
管（２）と補助管（２０）との間に環状空間を形成し、
該空間にＮｉ−Ｃｒ系粉末合金（３０）を充填する。電
子ビーム溶接にてパイプの両端に環状蓋（８３）を施し
て熱間静水圧圧縮加工を行なう。

外管（２）は前記同材にして遠心鋳造にて形成された炭
素鋼管である。

又、Ｎｉ−Ｃｒ系粉末合金は、Ｃ００５、ＳｉＯ，４８
、Ｎｉ６４．９、Ｃｒ　２１．９、Ｍｏ　９．０、Ｎｂ
十Ｔａ　３．４６、残部Ｆｅからなるアルゴンアトマイ
ズ粉末である。

熱間静圧圧縮加工の条件は、８００〜１２５０℃、圧力
１００〜２０００ｋｇｆ／ｃ耐、加圧時間１５〜１２０
分である。

粉末合金は固相焼結し外管（２）及び補助管（２０）と
一体化する。

温度が８００℃以下であれば、粉末合金が焼結緻密化せ
ず、１２５０℃以上であると粉末合金が溶融し結晶粒子
が大きくなる。又、外層と反応して耐食層の組成が変化
する。

圧力が１００ｋｇｆ／ｃ　ｒｒｒ以下であると、焼結緻
密化せず、２０００ｋｇｆ／ｃ　ｒｄ以上にすることは
装置の限界の問題が生じる。

又、加圧時間が１５分以下であると、緻密化せず、１２
０分以上加圧しても変化なく無駄である。

次で、補助パイプ（２）を除去して外層が高強度炭素鋼
、内層が高耐食性高ニッケル合金で形成されたクラッド
管（１）を得る。

尚、１１００〜１２００℃、圧力１０００〜２０００ｋ
ｇｆ／ｃボ、６０〜１２０分の加工条件にて最良のクラ
ッド管を形成できた。

上記の方法で形成したクラッド管（１）を素材として１
０００℃±５０℃の温度雰囲気中で、熱間総型成形加工
にて継手を形成する。

熱間総型成形の手順は、第１図ｃ　−ｇと同棟である。

本発明は上記実施例の構成に限定されることな第１図は
本発明の製造手順の説明図、第２図は第１図ａＩＩ−Ｉ
Ｉ線に沿う断面図、第３図はクラッド管の他の実施例の
縦断面図、第４図は第３図■−■線に沿う断面図、第５
図は出願人が以前提案したＴ字管の製造手順の説明図、
第６図は従来例の製造手順の説明図である。

（１）・・・クララ ド管 （２）・・・外 管 （３）・・・内 管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］嵌め合わせた外管（２）と内管（３）との間に管
   軸に沿って所定幅の板材（４）を介装し、これを熱間静
   水圧圧縮加工（ＨＩＰ；Ｈｏｔ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　
   Ｐｒｅｓｓ）を行なって偏肉のクラッド管（１）を形成
   し、該クラッド管（１）を厚肉部（１０）が中央枝管（
   ７１）となる様に熱間総型成形によりＴ字状に成形し、
   中央枝管（７１）の先端を切断し、該枝管の開口及び両
   端の開口を成形治具（６）を通して所定の寸法に仕上げ
   てクラッドＴ字管を製造する方法。 ［２］外管（２）と、該管に偏心して余裕のある状態に
   嵌めた補助管（２０）との間に金属粉末（３０）を充填
   し、これを熱間静水圧圧縮加工を行なって偏肉した厚肉
   部（１０）を有すクラッド管（１）を形成し、該クラッ
   ド管（１）を厚肉部（１０）が中央枝管（７１）となる
   様に熱間総型成形によってＴ字状に成形し、中央枝管（
   ７１）の先端を切断し、該枝管の開口及び両端の開口を
   成形治具（６）を通して所定の寸法に仕上げてクラッド
   Ｔ字管を製造する方法。