JPH0745061B2 - 二重管の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、腐触性流体の原油等を輸送する配管に用い
られる二重管の製造技術の分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は炭素鋼製等の外管とステンレ
ス鋼製等の内管とをリング状のクリアランスを介して相
対的に重層し、内管を内側から水道水等により冷却する
と共に外管を所定のヒーター等によって加熱して内管の
外面に外管の内面を所定に圧接し、その後、大気中等に
て放冷して外管を縮径し、内管を膨径して緊結するよう
にした二重管の製造方法、及び、該製造方法に直接使用
する装置に関する発明であり、特に、外管を全長的に加
熱炉内に所定にセットし、ヒーターにより全体的に平均
に加熱すると共に外管内に相対重層した内管を内部から
水道水等により冷却し、而して、加熱状態の外管に軸方
向に引張り力を付与して一部づつ、或いは、全体的に一
度に加熱による強度低下を介して降伏させ、外管と内管
を圧接し、その後放置することにより外管の縮径と内管
の膨径とにより両者を強く緊結するようにした二重管の
製造方法及び装置に係る発明である。

〈従来の技術〉 周知の如く、配管は単なる流体輸送手段としてばかりで
なく、建築構造物や機械装置の強度部材としても用いら
れ、更には、近時情報伝達手段としても用いられるよう
になり、様々な用途に使用されているが、いづれの場合
も耐久性が強く求められ、特に、始原的な流体輸送配管
等では耐圧性、耐熱性、耐摩耗性、耐触性等の様々な苛
酷な条件に対処出来るような機能が強く求められ、現時
点における材料技術ではこれらの複合する条件を全を満
足する単一材料は実用化されておらず、したがって、構
造が簡単で多機能的に対処し得る二重管が、例えば、外
管を耐熱性、耐圧性に与るようにし、内管を耐触性、耐
摩耗性等に与るようにし、しかも、両者にずれ等が生ぜ
ず一体的に機能し得るような一体接合二重管が求められ
るようになり、在来から、例えば、クラッド法や焼ばめ
法、液圧拡管法等が開発され、近時は出願人の多くの先
願発明、考案に係る所謂熱拡管法等が開発されて実用化
されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、クラッド法は高圧高熱装置が必要であ
り、コスト的に高くつく不利点があり、焼ばめ法では高
い精度が求められるという不都合さがあり、装置が複雑
になる不具合があり、又、液圧拡管法では堅牢な液圧装
置が必要であるという難点があり、熱拡管法では開発途
中上であって圧力のハンディや熱制御が煩瑣で急速な実
用化は直ちに求められないというマイナス点がある。

〈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圧性、
耐触性等の機能を有する二重管製造の問題点を解決すべ
き技術的課題とし、所定長の二重管を全長に亘り簡易な
手段装置によって均一、且つ、高精度の緊結により低コ
ストで得ることが出来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二重管の製造及び装置を
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、管を全体
的に加熱することによりその強度を低下し、軸方向に引
張りを印加すること縮径して降伏する特性を利用し、外
管を所定の加熱炉内にセットしてヒーター等により全長
的に平均して加熱し、一方、外管に相対重層してセット
した内管内には水道水等を流過させることにより所定に
冷却し、そこで、加熱された外管に軸方向の引張りを付
与してその強度が低下していることによって部分的づ
つ、或いは、全体的に縮径させ降伏させてその内面を内
管の外面に圧接させ、内管に圧接した外管は内管を介し
て冷却することによりその強度が上昇して軸方向の伸長
が停止し、このようにして外管の全長が内管に対し圧接
した二重管の素管を得て該素管を加熱炉から開放し、外
管に対する加熱を停止し、内管に対する冷却を停止して
大気中等にて放置することにより内管は昇温膨径し、外
管は冷却縮径し、全体的に緊結された所定の二重管が得
られ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を参照して説明す
れば以下の通りである。一般に鋼管は第８図に示す特性
曲線の様に、横軸に温度ｔを、縦軸に強度ρをとると、
温度が高くなるにつれて強度が急速に低下することが分
っており、したがって、鋼管に加熱作用を付与し軸方向
に引張り力を付与すると、上述強度低下により軸方向伸
長に伴って縮径する特性が得られる。

そこで、この出願の発明においてはこの特性を利用して
外管に対する加熱付与による強度低下を介し軸方向引張
り力付与により縮径して内管に当接させ、その際内管か
ら外管に対し冷却作用を付与して強度低下を停止させ、
軸方向伸長を阻止し、次に、大気中等で放置することに
より内管の膨径と外管の縮径により両者の緊結状態を確
実に付与するようにするものであり、まず、原理的実施
例を第４〜７図の態様によって説明すると、第４図に示
す様に、炭素鋼製外管１とステンレス鋼製内管２と所定
のリング状間隙を介して相対重層し、加熱炉３内にほぼ
全長的に収納し内管２内を水道水等により冷却作用を付
与し、外管１に対しては加熱炉内の図示しないヒーター
等により全長的に平均して所定温度に加熱すると共に軸
方向に引張り力Ｐを印加することにより、外管１は上述
第８図に示した様に、加熱による強度低下を起こしてい
るため、容易に軸方向に伸長し、部分的に順に、或い
は、全長的に（第５図に示す態様では部分的な順番で）
縮径し、降伏して外管１の内面が内管２の外面に当接
し、そこで、当接した部分５は内管２の冷却により伝熱
的に冷却され、第８図に示す様に降温と共に再び強度が
回復して軸方向への伸長は停止され、部分的にはその部
分が引張り付与により伸長し、縮径して降伏し、外管１
の内面が内管２の内面に当接し、この現象が全長的に生
じて第６図に示す様に、外管１の内面は内管２の外面に
全長的に圧接されて二重管の素管６に形成され、そこ
で、内管２の内部冷却を開放すると共に外管１に対する
加熱を停止して加熱炉３から素管６を開放して大気中で
放置することにより内管２は昇温膨径し、又、外管１は
冷却縮径して全長的に平均した緊結が得られて二重管７
を製造することが一発処理で行うことが出来る。

而して、上述原理的な実施例に沿う具現可能な実施例を
第１〜３図によって説明すると、８はこの出願の発明の
要旨の１つの中心を成す二重管７の製造装置であり、所
定サイズのドラム型の加熱炉３の両側端中心部には第３
図に示す様に、互いに径方向に摺動自在にオーバーラッ
プする断熱リング９、９′を有するシールリング10、11
が弾性ゴム12を介して炭素鋼製の外管１に対する軸方向
摺動を許容する熱シール13を形成している。

又、第２図に示す様に、外管１の外端部に対するフラン
ジ状のコッタ14に対するねじリング15には外側にスプラ
インを形成された引張りリング16の外側にピニオン17が
設けられて加熱炉３の外端に固設されたモータ18のピニ
オン19に係合し、該モータ18の正転により引張りリング
16により外管１を外方に向けて軸方向に沿って引張り作
用を与え、所定の伸長を付与するようにして引張り付与
装置20を形成している。

したがって、当該実施例においては加熱炉３内にセット
された炭素鋼製の外管１は引張り付与装置20、20により
両端部で互いに逆方向の軸方向に沿う引張り力を印加さ
れるようにされている。

又、加熱炉３内に於いては外管１の全長、且つ、全周を
均一に加熱するヒーター21が設けられてターミナル22を
介して電源23に接続されて加熱装置24を形成している。

而して、前述態様の実施例同様に外管１の内部に所定の
リング状間隙を介してステンレス製の内管２が相対重層
するようにされており、その両端のキャップ25、25には
冷却水としての水道水を循環させる通路26が熱交換器2
7、循環ポンプ28を直列に有して冷却装置29を構成して
いる。

上述二重管の製造装置８において、炭素鋼製の外管１と
ステンレス製の内管２と所定のリング状の間隙を介して
相対重層し、外管１を加熱炉３内のシール13を介して貫
装し、内管２のキャップ25、25を循環通路26に接続し、
循環ポンプ28とヒーター21を電源23によて稼動状態にす
ると、内管２は流過する水道水により冷却され、外管１
は全体的に加熱装置24により所定に加熱されると共にモ
ータ18、18によりピニオン19、19、引張りリング16、16
を介して逆方向軸方向に内管２の引張り力Ｐを印加され
る。

したがって、第８図の特性、及び、第４〜７図に示した
原理実施例同様に外管１は加熱装置24による加熱昇温に
よりその強度が低下されるために引張り力Ｐの印加によ
り軸方向に伸長し始め、これに伴って縮径し、第５図同
様に所定部位から、或いは、全体的に縮径して降伏し、
当該部分の外管１の内面は内管２の外面に圧接され、直
ちに冷却れている内管２により伝熱的に冷却作用を受
け、第８図に示す様に降温に伴う強度回復が図られ、軸
方向伸長と縮径が停止される。

そこで、内管２の外面に当接していない外管１の部分は
依然として軸方向引張り力Ｐが作用するために軸方向に
伸長すると共に縮径して降伏して内管２の外面に圧接し
て強度回復と軸方向伸長が停止され、以下同様にして経
時的に外管１は内管２に全体的に圧接されて軸方向伸長
が停止し、そこで、内管２内の冷却の水道水を排除する
と共に加熱装置24の加熱を停止し、外管１の内管２に対
する圧接状態の二重管素管を加熱炉３から取り出して空
中に於いて放置状態にして自然放冷すると、外管１は加
熱開放と自然冷却により更に縮径し、内管２は冷却開放
による昇温によって増径し、両者相俟って外管１と内管
２とは全体的に大きな嵌合代を得て緊結し、確実な緊結
状態の二重管７を得ることが出来る。

尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るもの
でないことは勿論であり、例えば、外管と内管のサイズ
は加熱炉の許容する限り所望に選択可能であり、外管と
内管についてはその種類は耐摩耗性、耐触性、耐圧性、
耐熱性等種々選択自在であり、又、素材も金属管のみな
らず、特に、内管についてはセラミックス製等の管や樹
脂製の管に対しても適用可能であり、予め設定温度の低
温状態に冷却されておれば中実体に対しても適用可能で
ある。

このようにして、外管１と内管２を、そして、その工程
も加熱炉に外管１と内管２を相対重層した管体を貫装す
るだけで良い。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るも
のではないことは勿論であり、例えば、反復した重層態
様をとることにより三重管以上の複重管の製造をも対象
とすることが出来る等種々の態様が採用可能である。

そして、設計変更的には製造装置に於いては内管の外管
に相対重層した外管を丸ごと端部から端部に至るまで加
熱炉内にセットして製造を行うことも出来る。

又、外管に対する引張り力付与装置は、上述スクリュウ
ねじ方式に代えて油圧ジャッキ方式にすることも勿論可
能である。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、耐触性、耐摩耗性、耐
熱性、耐圧性等の複雑な苛酷な条件を満足する二重管の
製造において、外管と内管を相対重層した管体を加熱炉
内に貫装させ、内管を冷却し、外管を加熱した状態で該
外管に軸方向の引張りを付与することにより管体の特性
として加熱により強度低下を介して軸方向の伸長が起こ
り、これに伴い縮径して降伏し、内管の外面に外管の内
面が圧接し、そこで、内管により伝熱作用を介して冷却
がなされ、降温により直ちに強度が回復して軸方向伸長
が停止され、内管に圧接されていない外管の部分は上述
同様に引張りにより縮径降伏した内管の外面に当接し、
このプロセスを介して一発で外管は内管に圧接され、そ
こで、内管の冷却を停止すると共に外管に対する加熱を
停止し、空中での自然放置状態等により低温化すること
により外管は冷却されて更に縮径し、内管は昇温増径し
て両者が確実に全長的に緊結された二重管を得ることが
出来るという優れた効果が奏される。

したがって、装置的には加熱炉を１つ用いてその冷却装
置と加熱装置、及び、引張り装置を有するだけで１工程
で緊結二重管を得ることが出来るという効果がある。

したがって、技術的にも、設備的にも操作がし易く、コ
ストダウンを図れるという効果がある。

又、二重管は全長的に一発工程で緊結されるために、全
体的な緊結精度が均一に向上するために、製品精度に対
する信頼度も高くなるという利点がある。

又、外管の両端部に予めフランジ継手等を形成しておく
ことにより、該フランジ継手に対する圧接力付与がし易
くなるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の実施例の説明図であり、第１図
は製造装置の概略断面図、第２図は引張り付与装置の部
分拡大断面図、第３図はシール装置の部分拡大断面図、
第４〜７図が原理的実施例の態様であり、第４図は加熱
炉内セットの外管と内管の相対重層管の設置断面図、第
５図は加熱外管に対する引張り力付与による外管の内管
に対する部分的圧接の断面図、第６図は加熱炉内に於け
る内管に対する外管の圧接した素管の断面図、第７図は
二重管の断面図、第８図は温度と管の強度との特性グラ
フ図である。 １…外管、２…内管、７…二重管、８…製造装置、３…
加熱炉、20…引張り力付与装置、29…冷却装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−117726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−212016（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外管と内管を相対重層し内管を冷却すると
   共に外管を加熱して該内管に圧接し、次いで放置して緊
   結するようにした二重管の製造方法において、冷却した
   内管に対して外管を全体的に均一加熱すると共に加熱−
   強度曲線に沿って軸方向に引張り力を付与し、降伏させ
   て内管に対し全体的に圧接し、次いで内外管を放置して
   両管を緊結させるようにすることを特徴とする二重管の
   製造方法。
2. 【請求項２】内管に対する外管の緊結接合を行う二重管
   の製造装置において、外管に対する加熱炉に該外管に対
   する引張り力付与装置と内管全体に対する冷却装置とが
   付設されていることを特徴とする二重管の製造装置。