JPH0790269B2

JPH0790269B2 - 複重管の製造方法

Info

Publication number: JPH0790269B2
Application number: JP4206165A
Authority: JP
Inventors: 繁朋松井; 猛山田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1995-10-04
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH0639429A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、腐蝕性流体を搬送す
る耐蝕性二重管やスラリー輸送管の耐摩耗性二重管等の
製造技術の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、市民生活が豊かになると、
各種産業も隆盛になり、該各種産業においては種々の共
役的な技術が広く用いられるようになり、このうち、配
管は流体輸送用は勿論のこと、構造部材用や情報伝達用
の手段等としても極めて広く用いられており、一般配管
は勿論のこと、コネクターやジョイント間の配管等にも
広く用いられており、初期据付けからその耐久性の点よ
り可及的に長期に亘って交換や修理等の手間を要せず、
しかも、低コストで所定の機能が保てる技術が種々研究
開発され、現在においてもさまざまな提案改善がなされ
ている。

【０００３】そして、上述の如く、配管はその規模の大
小を問わず、又、周辺機器装備との取り合いの点から初
期据付け後は容易に交換保守点検整備等のメンテナンス
がし難い等の面から良好な耐久性が強く求められてい
る。

【０００４】例えば、流体輸送用の配管にあっては腐蝕
性流体や環境に対応して耐蝕性が強く求められ、又、ス
ラリー輸送管等には耐摩耗が厳しく求められるが、構造
部材用や情報伝達用配管にあってもまた同様である。

【０００５】而して、配管のみならず、各種のプラント
機器にあっても同様であるが、本来的機能や耐久性の点
から素材材料，材質の研究が盛んであり、上述配管の耐
蝕性や耐摩耗性についても新素材を含めて種々の研究は
なされてはいるものの、現今の段階にあっては１つの材
質で耐蝕性や耐摩耗性，強度，靭性等の全ての条件をク
リアーするものは開発されておらず、しかも、これに対
するニーズはますます強くなる点から、これに対処する
に、外管に強度や靭性を持たせ、内管に耐蝕性や耐摩耗
性を持たせる所謂耐蝕二重管や耐摩耗二重管等の複重管
が開発されて実用に共されており、これらの外管や内管
については本来的な該耐蝕性や耐摩耗性を考慮しなが
も、製造時の溶接性，加工性を考慮して所定の材質のも
のを組み合わせて選択的に用いている。

【０００６】而して、旧来態様の二重管製造方法にあっ
ては所謂クラッド法や焼き嵌め法等が開発されて実用化
されているが、しかしながら、該種旧来技術に基づく二
重管製造法にあっては種々の問題があり、又、新規技術
とのマッチングがうまく出来ず、改良製造技術の開発が
望まれていたが、エネルギー事情等に対処するべく鋭意
研究開発に従事してきた出願人の先願発明である特開昭
５５−１１７５１６号公報発明の所謂熱拡管方法による
耐蝕二重管の新規に実用化可能技術が開発され、又、ス
ラリー輸送管等の耐摩耗性二重管の製造技術としては同
じく出願人の先願発明である特開昭６１−２８３４１４
号公報発明等に示されている所謂環熱縮径法が開発され
て実用に供されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】即ち、耐蝕性二重管の
製造にあっては炭素鋼製外管にステンレス製の内管を相
対重層し、予め外管を所定に加熱し、図５に示す様に、
横軸に径を、縦軸に歪応力をとると、外管の径はイ' 、
これに対し、内管の径をイとし、該内管を内側から水圧
により拡管し、膨径により外管と内管を一体化して同径
ロにし、内管は早期に降伏し、外管は塑性変形し、そこ
で、所定径ハ，ハ' のところで水圧拡管を停止し、外
管、及び、内管を弾性戻りさせ、外管、及び、内管は
ニ，ニ' となり、自然放冷により内管はホに増径し、一
方、外管は縮径してホ' となり、該ホ，ホ' の径差によ
りΔＤの緊結代が得られて確実に耐蝕性緊結二重管が得
られるようにされている。

【０００８】したがって、かかる前者の熱拡管方式の耐
蝕性緊結二重管の製造にあっては外管加熱，内管冷却の
コントロールにより緊結代が確実に得られ、製品精度に
バラツキが出ず、歩留りが良く、信頼性の高い耐蝕性緊
結二重管が得られはするものではある。

【０００９】しかしながら、かかる新規な熱拡管方によ
る耐蝕性緊結二重管にあっても、外管加熱のための温度
管理，加熱制御が極めて難しいという不都合さがあり、
しかも、水圧による拡管時間が短く、設定時間内での加
圧拡管のため、単時間で急速に水圧による加圧を行わね
ばならず、又、水圧解放を行わねばならず、したがっ
て、制御管理が難しいという難点があるうえに均一加圧
も加えてアキュームレータ等の設備の管理制御が著しく
複雑、且つ、煩瑣であるという欠点があった。

【００１０】したがって、当然のことながら、イニシャ
ルコストは勿論のこと、ランニングコストも高くなり、
低コストによる大量生産にマッチング出来ないというデ
メリットがあった。

【００１１】一方、後者の環熱縮径法にあっては、例え
ば、外管として高靭性の低炭素鋼を用い、又、内管とし
て高耐摩耗性の高炭素鋼を用い、相対重層して素管と
し、外管外部にリング状の高周波誘導コイル等の環状加
熱装置を配設すると共にその軸方向前後に水道水シャワ
ーリング等の環状冷却装置を配設し、両装置を一体連結
させて素管とのその軸方向に相対移動させることによ
り、環状加熱装置による外管の熱膨脹がその前後の環状
冷却により拘束されて塑性変形し、結果的に外管が内管
を緊結し高耐摩耗性の二重管を得ることが出来るように
されてはいる。

【００１２】そこで、該環熱縮径法では図６に示す様
に、横軸に環状加熱冷却の回数を、縦軸に縮径量をとる
と、二重管素管の外管と内管の間の初期クリアランスを
超えて設計通りの緊結を生ずるには、例えば、５回以上
等の環状加熱冷却処理を行わねばならず、したがって、
二重管素管における外管の内管に対する当接までの処理
回数に加えて当接後の緊結を現出する処理回数は通算８
回以上に上る等、特に、緊結代を充分に得るには複数回
の処理回数、即ち、環状加熱装置，環状冷却装置と素管
との相対移動のパス回数を相当増やさねばならず、これ
による工数増大がコスト高を招き、その間の制御管理が
煩瑣となる不具合があった。

【００１３】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述旧来技術、
及び、従来技術に基づく耐蝕性，耐摩耗性二重管等の複
重管の製造の問題点を解決すべき技術的課題とし、処理
工数が少く、又、制御管理も煩瑣でなく、設備的にも簡
略化が図れ、そのうえ、耐蝕性や耐摩耗性等の本来的機
能は確実に保証され、製品精度も良く、設計通りの施設
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
に益する優れた複重管の製造方法を提供せんとするもの
である。

【００１４】

【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、現段階でも充分な新規
性を有する前述熱拡管方法と環熱縮径方法の複重管製造
技術のメリットをフルに生かし、しかも、両者の効果の
相乗作用を充分に生み出すことが出来るように耐蝕性二
重管や耐摩耗性二重管等の複重管の製造に際し、所定に
外管と内管を相対重層し二重管素管を形成させ、或い
は、更に該素管内部にセラミック製等の中管をも相対重
層するようにし、該二重管素管の外管の外側に高周波誘
導加熱コイル等の環状加熱装置を外装し、二重管素管の
軸方向前後に等間隔等の所定距離を介し水道水のシャワ
ーリング等の環状冷却装置を一対等セットし、或いは、
該二重管素管の内管の内部に環状冷却装置をもセットす
るようにし、該環状加熱装置，環状冷却装置と二重管素
管とを該二重管素管の軸方向に所定速度で相対移動させ
るようにし、而して、二重管素管成形時には外管を常温
にし内管内に冷却水等の加圧による、或いは、機械的な
手段による拡管作用を施して熱拡管技術による内管の降
伏と塑性変形を介して内管の拡管、或いは、内外管の拡
管、及び、縮径により外管と内管の略密着状態の二重管
素管を形成することにより外管の加熱膨脹プロセス等を
省くことが出来、又、アキュームレータ等の設備を省略
し、当然のことながら、管理制御も簡略化され、このよ
うにして得られた二重管素管と環状加熱装置、及び、環
状冷却装置との軸方向相対移動に伴う外管の環熱縮径に
よる自由膨脹を阻止し、塑性変形を介しての全領域にお
ける縮径を現出させ、しかも、相対移動のパス数を、即
ち、環熱縮径処理回数を少くし、全体としての工程を少
くし、確実に緊結複重管を得ることが出来るようにした
技術的手段を講じたものである。

【００１５】

【実施例】次に、この出願の発明の実施例を図５，図６
を援用し、図面に従って説明すれば以下の通りである。

【００１６】図示態様は石炭液化プラント等に配管され
るスラリー輸送管等の耐摩耗性二重管の製造態様であ
り、所定肉厚の外管１は、例えば、炭素量０．２５％程
度の低炭素鋼等の高靭性の材質のものを用い、一方、同
じく所定肉厚の内管２としては良耐摩耗性の、例えば、
炭素量０．５５％程度の高炭素鋼製のものを用い、予め
所定に焼き入れ硬化処理し、次段の冷却水による液圧拡
管に用いる冷却水と同じ低温状態にして全体的に冷却し
た状態で相対重層し（外管１を内管２に外装したり、内
管２を外管１に内装したり）、図１に示す様に、二重管
素管３とし、その直後、或いは、格納プロセスを経て該
二重管素管３の内管２の両端部に支持体兼栓体４，４'
を水密裡にセットし、一方の栓体４から上記低温状態の
冷却水５を所定の高圧状態で圧入し内管２に対し水圧拡
管を施す。

【００１７】この場合、該内管２の膨径に伴い長さ方向
に縮小が起るが、栓体４，４' の水密裡の軸方向押込み
状態が適宜に常に保たれるように、出願人の多くの発明
考案に開示されている具体的技術がノウハウ的に用いら
れるものである。

【００１８】そして、この場合、外管１については常温
状態で良く、何ら予め加熱状態にしておく必要はない。

【００１９】そして、次の段階として図４に示す様に、
縮径処理によって外管１が内管２を縛り嵌めするプロセ
スにおいて本来的に外管１が単に内管２に対し接合する
ばかりでなく、右半断面図に示す様に、緊結代ΔＤだけ
縮径して緊結されるものである。

【００２０】したがって、まず最初の段階で図５に示す
様に、予め設定温度まで冷却状態にされた内管２の初期
径はイで示され、相対的に外管１の径はイ' で示され、
そこで、当該図５に示す様に、実施例においては内管２
の降伏点が外管１のそれよりは低いように設定されてい
ることから、冷却水５による内管２の拡管により該内管
２は次第に膨径し、遂には当該ロの点で内管２は内側か
ら外管１の内面に当接し一種の密着状態になる。

【００２１】この場合、図５に示す様に、外管１の内面
に接する付近まで内管２が塑性変形を受けるのみでも良
く、又、降伏状態になって塑性変形し、外管１を随伴的
に拡管しても良く、現象的には緊結状態にならなくても
良いものである。

【００２２】そして、二重管素管３が外管１と内管２に
ついて略密着状態になったところで栓体４を介して冷却
水５を除去し外管１と内管２とはハ，ハ' の点からの弾
性戻りと同様な弾性戻り現象を生じ、ニ，ニ' のように
なってわずかながら縮径による緊結代が形成される。

【００２３】この間、従来の熱拡管法に基づく緊結と異
なる冷却水による液圧拡管のタイミングは所定時間内に
決めることはなく、適宜なタイミング設定が出来、した
がって、図示はしないものの拡管設備において大きなア
キュームレータ装置等は何ら必要とせず、又、タイミン
グ制御等も必要ないものである。

【００２４】そして、このように僅かに緊結代を形成さ
れた二重管素管３は、直ちに、或いは、所定の倉庫格納
等を経て次段の環熱縮径処理に適宜に回される。

【００２５】即ち、例えば、製造工場の別工程部位に図
３に示す様に、リング状の高周波誘導加熱コイル等の環
状加熱装置６と、その同軸線上の前後にリング状の水道
水シャワーリング装置の一対の環状冷却装置７，７を適
宜のブラケット８を介し環状加熱装置６と一体的に固設
した熱処理装置９に対し上記略密着状態に拡管処理され
た素管３を同軸的に相対挿入し、一方の環状冷却装置７
が該素管３の最初の管端部位にあるようにセットする。

【００２６】そして、環熱縮径処理を行うが、該環熱縮
径処理については図７以下により説明する。

【００２７】即ち、まず図７に示す様に、熱処理装置９
に同心的に挿入セットされた二重管素管３に対し、該熱
処理装置９を稼動状態にし、高周波誘導加熱コイル６に
通電して加熱状態にすると共に環状冷却装置７，７にシ
ャワーリングを作動させ、図８の白矢印に示す様に、二
重管素管３側を熱処理装置９に対し相対的に軸方向側へ
引き抜くようにし（或いは、押し込むように作動さ
せ）、環状加熱装置６は素管３の外管１に対しリング状
の加熱を与え、又、その前後において環状冷却装置７，
７は冷却水のシャワーリングを行い冷却作用を施す。

【００２８】当該環熱縮径プロセスにおいて上述した如
く、環状加熱装置６が対応する二重管素管３の外管１に
リング状の加熱作用を施すことにより該加熱部分は膨径
しようとし、この場合、当該加熱部分が自由端であれ
ば、図１０の広い幅の加熱部分に示す様に、自由に膨径
するが、図９に示す様に、膨径部分の両端部に於いては
各環状冷却装置７により冷却作用が施されていることに
より、自由膨径は阻止され押え曲げモーメントＭが作用
し、結果的に図８に示す様に、半径方向の塑性変形部分
が形成され、二重管素管３が図上矢印に示す様に、軸方
向に相対移動することにより上述現象は軸方向に連続し
て現れ、図１１に示す様に、縮径部１１が連続的に形成
されて内管２に対し外管１が縛り嵌め状態を現出し、緊
結状態が現出され、該内管２には圧縮応力が形成される
ことになり、該内管２の耐摩耗性、及び、耐蝕性は確実
に具備されることになる。

【００２９】そして、図１２に示す様に、二重管素管３
を一方端から他方端にまで熱処理装置９に対し相対移動
させることにより緊結部１１は該二重管素管３の全領域
に形成され、縮径された耐摩耗性複重管３' が形成され
る。

【００３０】そして、図６に示す様に、上述環熱縮径処
理は回数が多ければ多いほど緊結量は大きくなり、緊結
代は増大し、確実な緊結二重管が形成されるが、当該実
施例においては前述した如く、初段の熱拡管法において
二重管素管３の外管１、及び、内管２の略密着状態が在
来態様の如く、大きな緊結代ΔＤを有せず、当該略密着
状態にされていることから環熱縮径処理開始時に既に外
管１と内管２が密着、或いは、僅かな緊結状態にあるこ
とから、当該図６に示す初期クリアランスの消失した状
態が環熱縮径処理のスタート状態にあることになって環
熱縮径処理、即ち、熱処理装置９と二重管素管３の相対
移動回数，パス数は少く、したがって、環状加熱装置６
や環状冷却装置７，７の制御管理等は少くて済み、した
がって、処理が簡易となるものである。

【００３１】そのため、動力費，水道費，人件費等の削
減が著しく促進されるものである。

【００３２】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、二重管
素管３の形成時に該素管３の内管２の外側に、更に、セ
ラミックス製等の他の中管を相対重層させて次段の環熱
縮径処理に供する等種々の態様が採用可能である。

【００３３】又、内管や中管について高耐摩耗性のもの
ばかりでなく、高耐蝕性のものにすることも勿論出来る
ものである。

【００３４】そして、拡管手段については液圧拡管ばか
りでなく、複段割のマンドレル等による機械的拡管も出
来るものである。

【００３５】又、複重管の内部のみのみならず、外側が
耐蝕性や耐摩耗性等の環境にある場合にはそれに応じる
処理を採用することが出来ることは勿論のことである。

【００３６】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に良耐蝕性や高耐摩耗性の二重管等の複重管を製造する
に際し、管の嵌め合い公差に関する機械的成形加工等を
せずに確実な緊結代を得ることが出来る段階で充分に新
規である熱拡管法、及び、環熱縮径法のメリットを相互
にフルに生かすのみならず、両者の優れた効果を組み合
わせて相乗効果を有するものとし、信頼性が高く、設計
通りの機能が発揮され、製品歩留りが良く、低コスト化
が図れる複重管の製造が可能となる優れた効果が奏され
る。

【００３７】そして、外管と内管を相対重層し内管に対
する水圧拡管等により該内管を拡管して外管に緊結状態
ではなく略密着状態に一体化し、その際、外管を常温状
態で内管をして内側から略密着状態にし、弾性戻りによ
り二重管素管とし、後段の環熱縮径処理に供するために
前段の熱拡管における内管の拡管に際し、水圧拡管等の
タイミングが温度差を有した状態の間にのみ供されなく
ても済むために、水圧拡管等の水圧印加に時間的制限が
なく、したがって、拡管の自由度が大きくなるという優
れた効果が奏される。

【００３８】又、このように水圧拡管等を行うに時間的
自由があるために、集中的な高圧水圧印加のためのアキ
ュームレータ等大がかりな設備を必要とせず、設備的な
点からもコストダウンが図れ、更に、その管理制御が煩
瑣とならずにすむという効果もある。

【００３９】又、熱拡管法において外管加熱手段を必要
としないことから、該外管加熱設備が必要でないばかり
でなく、温度管理制御等も不要となり、この点からもコ
ストダウンが図れ、工数削減が図れて工程管理がし易く
なるという利点がある。

【００４０】そして、後段の環熱縮径により二重管素管
に対する外側からの縮径作用を施すに際し、その立ち上
がり時点において既に該二重管素管が略緊密状態に外管
と内管の一体化が図られているために、初期クリアラン
スを前提とする環熱縮径処理回数が少く、それだけ、工
数が少く、制御管理がし易くなることは勿論のこと、低
コスト化が図れ、製品管理が良く、又、精度も向上する
という優れた効果が奏される。

【００４１】そして、適用対象は良耐蝕性二重管のみば
かりでなく、高耐摩耗性二重管等の複重管も対象と出来
る。

【００４２】そして、複重管の成形加工上の自由度も出
来、設計がし易くなるという効果もある。

【００４３】このため、現時点でも充分に有する熱拡管
方法と環熱縮径方法の相互の利点をフルに生かしつつ
も、更に、上述の如く熱拡管における液圧付与設備や外
管加熱設備の省略、そして、アキュームレータ設備の不
要、そして、環熱縮径処理の工数削減等相乗効果も大き
い利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の素管成形プロセス
の概略斜視図である。

【図２】同、素管成形プロセスの縦断面図である。

【図３】環熱縮径処理システムの概略斜視図である。

【図４】素管の模式半断面図である。

【図５】熱拡管法のプロセス概略グラフ図である。

【図６】環熱縮径処理の特性グラフ図である。

【図７】素管の熱処理装置へのセット部分縦断面図であ
る。

【図８】環熱縮径処理の一般縦断面図である。

【図９】環熱縮径処理における加熱部の環熱付与模式斜
視図である。

【図１０】環熱縮径における加熱部の拘束部分縦断面図
である。

【図１１】環熱縮径処理における縮径部分縦断面図であ
る。

【図１２】二重管素管の成形プロセスの部分縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１外管２内管３二重管素管３' 複重管６環状加熱装置７環状冷却装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外管に内管を相対重層し該内管の拡管によ
り内外管を一体化して二重管素管とし該二重管素管に内
外の少くとも外側から熱変化を付与し縮径させて緊結す
るようにする複重管の製造方法において、上記外管の常
温状態で内管の拡管を介して該内管と外管と緊結状態で
はない略密着状態の素管とし、その後該素管の外管に対
し環状加熱と該環状加熱の素管軸方向前後の少くとも一
方にて環状冷却を付与し、これらの環状加熱と環状冷却
の軸方向の連続的相対移動を行うようにすることを特徴
とする複重管の製造方法。
【請求項２】上記環状加熱と環状冷却を軸方向一定間隔
で行うようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の複重管の製造方法。
【請求項３】上記素管の拡管を内管に対する冷水加圧に
よって行うようにすることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の複重管の製造方法。
【請求項４】上記素管の拡管を内管に対する機械的拡径
で行うようにすることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の複重管の製造方法。
【請求項５】上記内外の素管を略密着後、外管に対し、
環状加熱と該環状加熱の素管軸方向前後の少くとも一方
にて環状冷却を付与し、縮径させる工程において、該素
管の内管を冷却状態に維持することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の複重管の製造方法。