JPH1046355A

JPH1046355A - 金属管の表面処理法

Info

Publication number: JPH1046355A
Application number: JP21944396A
Authority: JP
Inventors: Teruo Yoshimasa; 輝男吉政; Hitoshi Hokari; 等穂苅; Kinichi Ito; 欣一伊藤
Original assignee: Tokushu Denkyoku Co Ltd
Current assignee: Tokuden Co Ltd Hyogo
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】苛酷な摩耗環境や腐蝕環境にさらされる金属
管の内外の表面に耐摩耗層や耐腐蝕層等の耐久性金属層
を溶着形成する際に、肉盛層厚を所望の厚さに設定でき
且つ稀釈率が極めて小さい冶金的接合がなされた所定成
分の耐久性金属層を容易確実に形成できる金属管の表面
処理法を提供すること。【解決手段】本発明に係る金属管の表面処理法は、金
属管の１の表面に冶金的接合よりなる耐久性金属層４(1
4)を形成する際に、該金属管１を縦向きに配置し、その
表面に固着剤と混合した粉粒状の耐久性金属材料２(22)
を塗布し、該金属管１の回りに交流電源につながれたコ
イル３を囲設配置して該コイル３に通電すると共に、金
属管１とコイル３の少なくとも一方を金属管１の軸線方
向に移動させることにより、金属管１乃至粉粒状の耐久
性金属材料２を誘導加熱により加熱して該粉粒状の耐久
性金属材料２(22)を溶融し、この溶融した耐久性金属材
料２(22)を加熱された金属管１の表面に溶着して耐久性
金属層４(14)を形成することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属管の表面処理
法に関し、さらに詳しくは、各種産業において摩耗環境
や腐蝕環境にさらされる金属管の内外の表面に優れた耐
久性を付与するための表面処理法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼、セメント等の製造業における原材
料や製品材料等を移送するために、所謂パイプライン設
備を利用して金属管内を通して輸送したり、圧送したり
する場合は、該材料との接蝕部は、どのような形状のも
のであっても、摩耗環境にさらされる。また、化学，石
油化学あるいは水処理、発電などの産業分野において
は、化学反応や多岐にわたる弱酸性雰囲気などによる腐
蝕環境及び高温加熱環境が存在し、金属管の内外面に腐
蝕摩耗、微細割れ、熱損などが発生する危険性が常につ
きまとう。

【０００３】ところで、かゝる摩耗対策あるいは腐蝕対
策としては、一般にクラッディングと言われる対策目的
に応じた特殊な材料を金属管の内面又は外面に機械的、
冶金的に密着あるいは溶着させている。而して、冶金的
接合による溶着手段として従来より最もひろく採用され
ているのが肉盛溶接法であり、耐摩耗層を形成する場
合、溶加材として溶接棒、溶接ワイヤーを使用したアー
ク溶接法が用いられるのが一般的であり、さらに、耐腐
蝕層形成の場合においても、アーク溶接法やガス溶接法
さらにはプラズマ粉体肉盛法により所定の耐腐蝕材料を
溶融、溶着させることが多く、また、一部ステンレスス
チール材料やチタン材料などの市場需要の多いクラッデ
ィングには、爆発接着や圧延圧着法を採用することもあ
るが、クラッディング材料の種類が限られている。

【０００４】また、耐摩耗層の形成にアーク溶接法を用
いると、必然的に溶接入熱により、母材である金属管側
に溶込みを生じて、耐摩耗材料は希釈されることにな
り、各溶接条件による各希釈率によって、化学成分低下
を発生させる問題があり、さらに、耐摩耗肉盛溶接材料
は、一般的に溶接割れ感受性が高く、一パスないし一層
で所定の厚さに肉盛溶接されるべきであり、熱管理上さ
らには施工法上、多層盛は煩雑な作業を必要とし、好ま
しくない。

【０００５】しかしながら、一パス、一層溶接では、そ
の原理上から肉厚が３〜５mmの範囲限定されることが多
く、希釈率の存在および変動により、目標とする耐摩耗
性を安定させることが困難であるのみでなく、必要とさ
れる耐摩耗層も母材である金属管の内外の表面近傍でい
ちじるしく希釈され、加えて３〜５mmの厚さ範囲に限定
されて、より薄い層厚や厚い層厚が必要な場合には極め
て困難であり、煩雑な手段を余儀なくされる。

【０００６】一方、耐腐蝕層の形成に際しては、耐摩耗
層とは異なり、静的腐蝕摩耗や割れ対策のために耐摩耗
層のような層厚は設計上も要求されず、部品によっては
1mmの層厚で満足な場合もある。しかしながら耐腐蝕層
は目標成分の変動誤差範囲が小さく、稀釈層は耐腐蝕層
として加味されず、加えて層の厚み方向にも成分値が変
動する従来肉盛溶接法では設計要求成分層が１〜２mmで
あるにもかかわらず、２〜３層の肉盛溶接によって、５
〜７mmの肉盛層を形成せざるをえず、高価な特殊合金材
料を必要以上に多量に肉盛溶接せねばならず、施工コス
トも大きくならざるをえないといった種々の問題があ
る。

【０００７】また、母材が金属管の場合は、図１９及び
図２０に示すように、金属管（イ）を一対の受支ローラ
（ロ）上に横向きに配置し、モータに接続された回転駆
動部材（ハ）により金属管（イ）を回転させながら、金
属管（イ）の内外の表面をトーチ（ニ）を用いてプラズ
マ粉体肉盛溶接法、自動ＴＩＧ溶接法、ＭＩＧ溶接法な
どにより、所定の材料成分の粉末またはフィラーロッド
若しくはワイヤーを送給しながら肉盛溶接を行っている
が、１ｍ程度以上の長さの金属管の場合は、ノズルが振
れて正しく溶接し難い問題があると共に、金属の内面に
施工する場合は内径に下限があり、プラズマ溶接の場合
で約８０mm以上、ＭＩＧ溶接の場合で約１５０mm以上の
径長が必要であって、それ以下では施工できない問題が
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術にみられる種々の問題を解決することを課題として
研究開発されたもので、苛酷な摩耗環境や腐蝕環境にさ
らされる金属管の内外の表面に耐摩耗層や耐腐蝕層等の
耐久性金属層を溶着形成する際に、肉盛層厚を所望の厚
さに設定でき且つ稀釈率が極めて小さい冶金的接合がな
された所定成分の耐久性金属層を容易確実に形成できる
金属管の表面処理法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、そ
の目的を達成するために、本発明は、金属管の内面に冶
金的接合よりなる耐久性金属層を形成する際に、該金属
管を縦向きに配置し、その内面に固着剤と混合した粉粒
状の耐久性金属材料を塗布し、該金属管の回りに交流電
源につながれたコイルを囲設配置して該コイルに通電す
ると共に、金属管とコイルの少なくとも一方を金属管の
軸線方向に移動させることにより、金属管乃至粉粒状の
耐久性金属材料を誘導加熱により加熱して該粉粒状の耐
久性金属材料を溶融し、この溶融した耐久性金属材料を
加熱された金属管の内面に溶着して耐久性金属層を形成
することを特徴とする金属管の表面処理法を提供するも
のである。

【００１０】また、上記の課題を解決し、その目的を達
成するために、本発明は、金属管の内面に冶金的接合よ
りなる耐久性金属層を形成する際に、該金属管を縦向き
に配置し、その内面に固着剤と混合した粉粒状の耐久性
金属材料を塗布した後、該金属管内に、外面に離型材料
を塗布した中子管を挿入し、該金属管の回りに交流電源
につながれたコイルを囲設配置して該コイルに通電する
と共に、金属管とコイルの少なくとも一方を金属管の軸
線方向に移動させることにより、金属管乃至粉粒状の耐
久性金属材料を誘導加熱により加熱して該粉粒状の耐久
性金属材料を溶融し、この溶融した耐久性金属材料を加
熱された金属管の内面に溶着して耐久性金属層を形成す
ることを特徴とする金属管の表面処理法を提供するもの
である。

【００１１】さらに、上記の課題を解決し、その目的を
達成するために、本発明は、金属管の外面に冶金的接合
よりなる耐久性金属層を形成する際に、該金属管を縦向
きに配置し、その外面に固着剤と混合した粉粒状の耐久
性金属材料を塗布し、該金属管の回りに交流電源につな
がれたコイルを囲設配置して該コイルに通電すると共
に、金属管とコイルの少なくとも一方を金属管の軸線方
向に移動させることにより、金属管乃至粉粒状の耐久性
金属材料を誘導加熱により加熱して該粉粒状の耐久性金
属材料を溶融し、この溶融した耐久性金属材料を加熱さ
れた金属管の外面に溶着して耐久性金属層を形成するこ
とを特徴とする金属管の表面処理法を提供するものであ
る。

【００１２】さらにまた、上記の課題を解決し、その目
的を達成するために、本発明は、金属管の外面に冶金的
接合よりなる耐久性金属層を形成する際に、該金属管を
縦向きに配置し、その外面に固着剤と混合した粉粒状の
耐久性金属材料を塗布すると共に、該金属管の回りに、
上記塗布材料の落流を防止し且つ滑らかな塗布層を形成
するための短管状の金型を嵌装し、更に該金型の外側に
交流電源につながれたコイルを囲設配置して該コイルに
通電すると共に、金属管と、コイルを囲設配置した金型
の少なくとも一方を金属管の軸線方向に移動させつつ、
該金属管をその軸心を中心として回転させることによ
り、金属管乃至粉粒状の耐久性金属材料を誘導加熱によ
り加熱して該粉粒状の耐久性金属材料を溶融し、この溶
融した耐久性金属材料を加熱された金属管の外面に溶着
して耐久性金属層を形成することを特徴とする金属管の
表面処理法を提供するものである。なお、本発明で言う
「粉粒状」とは、「粉体単独のもの」及び「粒体単独の
もの」並びに「粉体と粒体を混合したもの」を指称する
ものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態のい
くつかを添付図面を参照にして説明すれば、図１は本発
明の第１の実施の形態を示しており、摩耗環境にさらさ
れる金属管１を施工現場において昇降自在に縦向きに配
置し、該金属管１の内面にガラス系固着剤と混合した耐
摩耗材料の粉末材料２を所定の厚さに塗布した後、金属
管１の回りの所定の位置に、交流電源につながれたコイ
ル３を囲繞配置して該コイル３に通電すると共に、金属
管１を軸線方向に下降移動させることにより金属管１を
誘導加熱し、該金属管１の熱エネルギーにより上記塗布
粉末材料２を溶融して金属管１の内面に溶着させた後、
金属管１の下降とコイル３への通電をストップすると、
溶着金属は凝固して金属管１の内面に耐摩耗層４が形成
されるものである。なお、円滑に溶着させるために、微
量の造滓剤（スラグ成分）を添加してもよい。

【００１４】上記の耐摩耗層４の形成は、原理的には誘
導加熱された金属管１の内面の熱エネルギーの作用によ
って、通電容量と時間との関係により粉末材料２が溶融
し、金属管１の内面に溶着凝固して行われるものであ
る。

【００１５】次に、上記本発明の第１の実施の形態に対
応する実施例について説明する。（実施例）例えば、鉄鋼、セメント業における諸材料の
移送、圧送用金属管１の内面に耐摩耗層４を、耐摩耗材
料として粉末材料２を使用して溶着形成した場合につい
て、図１に示すような囲繞型のコイル３に、周波数400
ＫＨＺ・30ＫＷの高周波電源をつないで通電処理した実
施例を以下に示す。金属管；ＳＧＰ−100Ａ，外径φ114.3mm,肉厚4.5，長さ
1000mm，下降速度50mm／min 粉末材料；鉄系粉体50％＋タングステンカーバイド
（Ｗ₂Ｃ）50％（粒度−250〜＋60ミクロン) 塗布厚；４mm 高周波発振器条件; コイル負荷電圧：360Ｖ,コイル負荷
電流170Ａ，コイル内径φ130mm 上記の条件により溶着層厚２mmの耐摩耗層４を内面に均
一に備えた、移送、圧送用の耐摩耗金属管が得られた。移送、圧送用の耐摩耗金属管の性能；従来のＳＧＰの
素管に比して約２０倍以上、焼入管に比して約１５倍以
上の耐用命数を有していた。

【００１６】図２は本発明の第２の実施の形態を示して
おり、上記第１の実施の形態と相違しているのは、金属
管１は移動させることなく、コイル３を第１の実施の形
態における金属管１の移動速度と同一速度で、矢印方向
に上昇移動させた点のみであって、その他の実施条件は
第１の実施の形態と同一であり、実施例及び処理後の金
属管の性能も上記実施例１と同一である。したがって、
同一手段には同一符号が付してある。

【００１７】図３は本発明の第３の実施の形態を示して
おり、上記第１、第２の実施の形態と相違しているの
は、金属管１及びコイル３の両方を同時に反対方向に同
一速度で移動させた点であって、この実施の形態では、
金属管１を矢印方向に下降移動させると共に、コイル３
を矢印方向に上昇移動させた点で相違しており、したが
って、次の点でのみ第１の実施の形態における実施例と
相違している。したがって、同一手段には同一符号が付
してある。

【００１８】（実施例）上記第３の実施の形態に対応す
る実施例については、金属管１、粉末材料２、粉末材料
の塗布厚、コイル３の高周波発振器条件、耐摩耗層４の
溶着層厚等は、第１の実施の形態における実施例と同一
であるから、同一手段には同一符号が付してあるが、こ
の実施の形態では、金属管１とコイル３の両方を反対方
向に同時に移動する手段を採用したので、処理時間を約
半分に短縮できる。

【００１９】図４は本発明の第４の実施の形態を示して
おり、この実施の形態では、金属管１の内面に、ガラス
系固着剤と混合した耐摩耗材料としての、直径0.5〜3mm
程度の粉粒混合材料１２を塗布すると共に、金属管１を
回転させながら下降させる手段を採用したものであっ
て、この点において上記各実施の形態と相違している
が、その他の実施条件即ち、金属管１、粉粒混合材料１
２の塗布厚、コイル３の高周波発振器条件、耐摩耗層４
の溶着層厚等は、第１の実施の形態における実施例と同
一であるから、同一手段には同一符号が付してある。

【００２０】この第４の実施の形態において、金属管１
を回転させる手段を採用したのは、金属管１の内面に塗
布する耐摩耗材料が粉末体と粒状体の粉粒混合材料１２
であって、前記の粉末材料２に較べて、その成分によっ
ては流動性が大きく、溶融時に下方に流れ落ちる場合が
あるからであって、金属管１の回転に伴う遠心力によっ
て溶融金属の流れ落ちの防止を計ったものである。

【００２１】（実施例）上記第４の実施の形態に対応す
る実施例において、既述した各実施の形態における実施
例と相違するのは下記の点であって、その他の点は同一
である。金属管の回転速度； 100〜350回／分粉粒混合材料；鉄系粉体（−250〜＋60ミクロン)30％
＋タングステンカーバイド（0.5〜3mm)70％

【００２２】図５は本発明の第５の実施の形態を示して
おり、この実施の形態では、金属管１の回転はさせるが
下降移動させることなく、金属管１の下降移動に代え
て、該金属管１の回りに囲繞配置したコイル３を、上記
第１、第３、第４の実施の形態における金属管１の下降
速度と同一速度で上昇移動させる手段を採用した点にお
いてのみ上記第４の実施の形態と相違しているものであ
るから、同一手段には同一符号が付してあり、また、こ
の第５の実施の形態における実施例も、上記第４の実施
の形態における実施例と同一である。

【００２３】図６は本発明の第６の実施の形態を示して
おり、上記第４、第５の実施の形態と相違しているの
は、金属管１を回転させながら下降移動させると共に、
コイル３を金属管１の下降速度と同一速度で上昇移動さ
せる手段を採用した点のみであるから、同一手段には同
一符号が付してあり、この第６の実施の形態における実
施例も、上記第４の実施の形態における実施例と同一で
あるが、この実施の形態では、金属管１とコイル３の両
方を反対方向に同時に移動する手段を採用したので、処
理時間を約半分に短縮できる。

【００２４】図７は本発明の第７の実施の形態を示して
おり、この実施の形態では、金属管１の内面に、固着剤
を混合していない耐摩耗材料としての、直径１〜９mm程
度粉末体と粒状体の粉粒混合材料１２を塗布して耐摩耗
層４を溶着形成する際に、第４の実施の形態ように、金
属管１の回転遠心力により、塗布した粉粒混合材料１２
の流れ落ちを防止する手段を採用することなく、金属管
１の内面に上記粉粒混合材料１２を塗布した後、該金属
管１内に、外面に離型材料を塗布した中子管５を挿入
し、第１の実施の形態の場合と同様に、金属管１の回り
の所定の位置に、交流電源につながれたコイル３を囲繞
配置して該コイル３に通電すると共に、金属管１を軸線
方向に下降移動させることにより金属管１を誘導加熱
し、該金属管１の熱エネルギーにより上記の塗布した粉
粒混合材料１２を溶融して金属管１の内面に溶着させた
後、金属管１の下降とコイル３への通電をストップする
と、溶着金属は凝固して金属管１の内面に耐摩耗層４が
形成されるものである。

【００２５】上記第７の実施の形態にしたがえば、金属
管１内に挿入した中子管５の存在により、金属管１に回
転遠心力を付与しなくても、処理中に金属管１の内面に
塗布した粉粒混合材料が流れる落ちるのを効果的に防止
できるものであり、且つ中子管５の外面には離型材料が
塗布してあるので、反復繰返して使用できる利点があ
る。

【００２６】次に、上記第７の実施の形態に対応する実
施例について説明すれば、例えば、鉄鋼、セメント業に
おける諸材料の移送、圧送用金属管１の内面に耐摩耗層
４を、耐摩耗材料として粉粒混合材料１２を使用して溶
着形成した場合について、図７に示すような囲繞型のコ
イル３に、周波数400ＫＨＺ・30ＫＷの高周波電源をつ
ないで通電処理した実施例を以下に示す。金属管；ＳＴＰＧ−90Ａ，スケジュール80,外径φ101.6mm,肉厚8.1mm，長さ600mm，下降速度30mm／min 粉粒混合材料；粉末材料；Ｃo(コバルト)系耐熱高合金（ステライトＮo.6）（粒度80〜300メッシュ) 粒状材料；タングステンカーバイド20％(0.5〜2) 塗布厚； 4mm 中子管；外径φ75mm，肉厚5mm 高周波発振器条件;コイル負荷電圧：360Ｖ,コイル負荷電流170Ａ，コイル内径φ120mm 上記の条件により、溶着層厚４mm厚の耐摩耗層４を内面
に均一に備えた、移送、圧送用の耐摩耗金属管が得られ
た。移送、圧送用の耐摩耗金属管の性能；石炭灰の輸送管に
使用したところ、従来の高クロム鋳鉄管の５倍以上の耐
摩耗、耐用命数が得られ、３年間メンテナンスが不要で
あった。

【００２７】図８は本発明の第８の実施の形態を示して
おり、上記第７の実施の形態と相違しているのは、金属
管１は移動させることなく、コイル３を第７の実施の形
態における金属管１の移動速度と同一速度で、矢印方向
に上昇移動させた点みであって、その他の実施条件は第
７の実施の形態と同一であり、実施例及び処理後の金属
管の性能も上記実施例７と同一である。したがって、同
一手段には同一符号が付してある。

【００２８】図９は本発明の第９の実施の形態を示して
おり、上記第７、第８の実施の形態と相違しているの
は、金属管１及びコイル３の両方を同時に反対方向に同
一速度で移動させた点であって、この実施の形態では、
金属管１を矢印方向に下降移動させると共に、コイル３
を矢印方向に上昇移動させた点で相違しており、したが
って、次の点でのみ第１の実施の形態における実施例と
相違している。したがって、同一手段には同一符号が付
してある。

【００２９】（実施例）上記第９の実施の形態に対応す
る実施例については、金属管１、粉粒混合材料１２、粉
粒混合材料の塗布厚、コイル３の高周波発振器条件、耐
摩耗層４の溶着層厚等は、第７の実施の形態における実
施例と同一であるから、同一手段には同一符号が付して
あるが、この実施の形態では、金属管１とコイル３の両
方を反対方向に同時に移動する手段を採用したので、処
理時間を約半分に短縮できる。

【００３０】図１０は本発明の第１０の実施の形態を示
しており、腐蝕環境、高加熱環境にさらされる金属管１
を施工現場において昇降自在に縦向きに配置し、該金属
管１の外面にガラス系固着剤と混合した耐腐蝕、耐熱材
料の粉末材料２２を所定の厚さに塗布した後、金属管１
の回りの所定の位置に、交流電源につながれたコイル３
を囲繞配置して該コイル３に通電すると共に、金属管１
を軸線方向に下降移動させることにより金属管１を誘導
加熱し、該金属管１の熱エネルギーにより上記塗布粉末
材料２２を溶融して金属管１の外面に溶着させた後、金
属管１の下降とコイル３への通電をストップすると、溶
着金属は凝固して金属管１の外面に耐腐蝕、耐熱層１４
が形成されるものである。なお、円滑に溶着させるため
に、微量の造滓剤（スラグ成分）を添加してもよい。

【００３１】次に、上記本発明の第１０の実施の形態に
対応する実施例について説明する。（実施例）例えば、化学プラント、発電施設などに使用
されるボイラーチューブ等の金属管１の外面に耐腐蝕、
耐熱層１４を、耐腐蝕、耐熱材料の粉末材料２２を使用
して溶着形成した場合について、図１０に示すような囲
繞型のコイル３に、周波数400ＫＨＺ・30ＫＷの高周波
電源をつないで通電処理した実施例を以下に示す。金属管；ＳＴＢ−340 外径φ42.7mm,肉厚3mm，長さ15
00mm，下降速度50mm／min 粉末材料；Ｎｉ-Ｃｒ-Ｂ-Ｓi-ＷＣ-の合金粉末塗布厚；２mm 高周波発振器条件; コイル負荷電圧：360Ｖ,コイル負荷
電流170Ａ，コイル内径φ70mm 上記の条件により溶着層厚1.5mmの耐腐蝕、耐熱層１４
を外面に均一に備えた、耐腐蝕、耐熱金属管が得られ
た。該金属管の性能；パイプ外面の酸化及び高温ＳＯx等
による腐蝕並びに飛散高温粉塵による摩耗を著しく減少
できた。

【００３２】図１１は本発明の第１１の実施の形態を示
しており、上記第１０の実施の形態と相違しているの
は、金属管１は移動させることなく、コイル３を第１０
の実施の形態における金属管１の移動速度と同一速度
で、矢印方向に上昇移動させた点みであって、その他の
実施条件は第１０の実施の形態と同一であり、実施例及
び処理後の金属管の性能も上記実施例１０と同一であ
る。したがって、同一手段には同一符号が付してある。

【００３３】図１２は本発明の第１２の実施の形態を示
しており、上記第１０、第１１の実施の形態と相違して
いるのは、金属管１及びコイル３の両方を同時に反対方
向に同一速度で移動させた点であって、この実施の形態
では、金属管１を矢印方向に下降移動させると共に、コ
イル３を矢印方向に上昇移動させた点で相違しており、
したがって、次の点でのみ第１０の実施の形態における
実施例と相違している。したがって、同一手段には同一
符号が付してある。

【００３４】（実施例）上記第１２の実施の形態に対応
する実施例については、金属管１、粉末材料２２、粉末
材料の塗布厚、コイル３の高周波発振器条件、耐腐蝕、
耐熱層１４の溶着層厚等は、第１０の実施の形態におけ
る実施例と同一であるから、同一手段には同一符号が付
してあるが、この実施の形態では、金属管１とコイル３
の両方を反対方向に同時に移動する手段を採用したの
で、処理時間を約半分に短縮できる。

【００３５】図１３は本発明の第１３の実施の形態を示
しており、腐蝕環境、高加熱環境にさらされる金属管１
を施工現場において昇降自在に縦向きに配置し、該金属
管１の外面に、固着剤と混合した耐腐蝕、耐熱材料とし
ての直径0.5〜3mm程度の粉末体の粉粒混合材料３２を塗
布して耐腐蝕、耐熱層１４を溶着形成する際に、塗布し
た粉粒混合材料３２が流動性が大きい関係から、溶融時
に下方に流れ落ちるのを防止すると共に、滑らかな塗布
層を形成するために、金属管１の回りに短管状の金型６
を上下動可能に嵌装し、更に該金型６の外側に交流電源
につながれたコイル３を囲繞配置して該コイル３に通電
すると共に、金属管１を軸線方向に下降移動させつつ、
該金属管１をその軸心を中心として回転させることによ
り、金属管１を誘導加熱し、該金属管１の熱エネルギー
により上記塗布粉粒混合材料３２を溶融して金属管１の
外面に溶着させた後、金属管１の下降と回転及びコイル
３への通電をストップすると、溶着金属は凝固して金属
管１の外面に耐腐蝕、耐熱層１４が形成されるものであ
る。

【００３６】次に、上記本発明の第１３の実施の形態に
対応する実施例について説明する。（実施例）例えば、化学プラント、発電施設などに使用
されるボイラーチューブ等の金属管１の外面に耐腐蝕、
耐熱層１４を、耐腐蝕、耐熱材料として粉末体と粒状体
を混合した粉粒混合材料３２を使用して溶着形成した場
合について、図１３に示すような囲繞型コイル３に、周
波数400ＫＨＺ・30ＫＷの高周波電源をつないで通電処
理した実施例を以下に示す。金属管；ＳＴＢ−340，外径φ42.7mm,肉厚3mm，長さ1
000mm，下降速度30mm／min 粉粒混合材料；Ｃｏ-Ｃｒ-Ｗの粉末(80〜280メッシュ)
＋10％ＷＣ(0.5〜1mm）塗布厚；4mm〜5mm 金型；アルミナセラミックス製高周波発振器条件;コイル負荷電圧360Ｖ，コイル負荷電
流170Ａ，コイル内径φ90mm 上記の条件により溶着層厚２mmの耐腐蝕、耐熱層１４を
外面に均一に備えた、耐腐蝕、耐熱金属管が得られた。該金属管の性能；このコーティング金属管は、特に熱
衝撃によるヒートクラックの発生防止及び亀裂発生の防
止に有効であって、ボイラーチューブの冷却水の水洩れ
防止手段として利用できる。

【００３７】図１４は本発明の第１４の実施の形態を示
しており、上記第１３の実施の形態と相違しているの
は、金属管１は回転させるが下降移動させることなく、
金型６とコイル３を第１３の実施の形態における金属管
１の下降速度と同一速度で、矢印方向に上昇移動させた
点のみであって、その他の実施条件は第１３の実施の形
態と同一であり、実施例及び処理後の金属管の性能も上
記実施例１３と同一である。したがって、同一手段には
同一符号が付してある。

【００３８】図１５は本発明の第１５の実施の形態を示
しており、上記第１３、第１４の実施の形態と相違して
いるのは、金属管１を回転させながら金属管１と金型
６、コイル３の両方を同時に反対方向に同一速度で移動
させた点であって、この実施の形態では、金属管１を回
転させながら矢印方向に下降移動させると共に、金型６
とコイル３を矢印方向に上昇移動させた点で相違してお
り、したがって、次の点のみ第１３の実施の形態におけ
る実施例と相違している。したがって、同一手段には同
一符号が付してある。

【００３９】（実施例）上記第１５の実施の形態に対応
する実施例については、金属管１、粉粒混合材料３２、
粉粒混合材料の塗布厚、コイル３の高周波発振器条件、
金型６、耐腐蝕、熱層１４の溶着層厚等は、第１３の実
施の形態における実施例と同一であるから、同一手段に
は同一符号が付してあるが、この実施の形態では、金属
管１と金型６、コイル３の両方を反対方向に同時に移動
する手段を採用したので、処理時間を約半分に短縮でき
る。

【００４０】図１６は本発明の第１６の実施の形態を示
しており、この実施の形態では、金型６の内面と粉粒混
合材料３２からなる耐腐蝕、耐熱層１４との間の間隙
に、金型６の上部から、例えばＭｇＯ−ＳiＯ₂−ＣoＦ₂
−ＭnＯ系のフラックス７を連続的若しくは不連続的に
添加する手段を採用付加した点でのみ上記第１３の実施
の形態と相違しており、その他の点は全く同一である。
したがって、同一手段には同一符号が付してある。の実
施の形態にしたがえば、粉粒混合材料３２からなる耐腐
蝕、耐熱層１４の表面に沿って均一に溶融・凝固後のス
ラグ層８を形成できるので、均一で円滑な表面処理層が
得られる。

【００４１】図１７及び図１８は夫々本発明の第１７及
び第１８の実施の形態を示しており、前記第１４及び第
１５の実施の形態に、上記第１６の実施の形態と同様に
フラックスを添加する手段を採用付加した点でのみ第１
４及び第１５の実施の形態と相違しており、その他の点
は全く同一である。したがって、同一手段には同一記号
が付してある。

【００４２】なお、上記各実施の形態乃至実施例におい
て、金属管の内外の表面に形成する耐久性金属層（耐摩
耗，耐腐蝕層）の層厚は、0.1〜5mmの範囲が好ましく、
その理由は下記に基づく。層厚が0.1mmよりも薄い場合
は、ロー付け、溶射という従来技術でも対応できるし、
経済的にも能率的にも本発明と変らないので余り意味が
なく、また、0.1mmよりも薄い層厚で粉粒金属材料を塗
布管理することは事実上困難である。また、層厚が5mm
よりも厚い場合は、粉粒金属材料を均一に溶解、溶着さ
せるために、大きな誘導加熱エネルギーが必要であっ
て、加熱の増大により金属管自体が過熱され、材質劣化
をもたらす危険性がある。

【００４３】以上、本発明の主要な実施の形態及び実施
例について説明したが、本発明は、これらのものに限定
されるものではなく、発明の目的を達成でき且つ発明の
要旨を逸脱しない範囲内で種々の設計変更が可能であ
り、これらのものも総て本発明に包含されるべきもので
ある。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、上記の処理方法にしたがって
金属管の内外の表面に耐久性金属層を形成するものであ
るから、次のような優れた効果を奏する。

【００４５】（１）苛酷な摩耗環境や腐蝕環境にさら
される金属管の内外の表面に耐摩耗層や耐腐蝕層等の耐
久性金属層を溶着形成するに際に、肉盛層厚を所望の厚
さに設定でき且つ稀釈率が極めて小さい冶金的接合がな
された所定成分の耐久性金属層を容易確実に形成でき
る。

【００４６】（２）金属管を縦向きに配置し、該金属
管及び若しくは該金属管の回りに囲繞配設したコイルを
上下方向に移動させつつ、且つ又は金属管を回転させつ
つ表面処理する手段を採用したので、金属管を横向きに
配置して表面処理を行なっていた既述の従来技術に較べ
てスペース的に優利であると共に、格段に長尺の金属管
の表面処理に適用でき、表面処理の能率及び精度を著し
く向上できる。

【００４７】（３）既述したの従来技術のように金属
管の内径の下限が著しく制限されることなく、格段に小
径の金属管の内面処理にも容易確実に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の簡略説明図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態の簡略説明図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施の形態の簡略説明図であ
る。

【図４】本発明の第４の実施の形態の簡略説明図であ
る。

【図５】本発明の第５の実施の形態の簡略説明図であ
る。

【図６】本発明の第６の実施の形態の簡略説明図であ
る。

【図７】本発明の第７の実施の形態の簡略説明図であ
る。

【図８】本発明の第８の実施の形態の簡略説明図であ
る。

【図９】本発明の第９の実施の形態の簡略説明図であ
る。

【図１０】本発明の第１０の実施の形態の簡略説明図で
ある。

【図１１】本発明の第１１の実施の形態の簡略説明図で
ある。

【図１２】本発明の第１２の実施の形態の簡略説明図で
ある。

【図１３】本発明の第１３の実施の形態の簡略説明図で
ある。

【図１４】本発明の第１４の実施の形態の簡略説明図で
ある。

【図１５】本発明の第１５の実施の形態の簡略説明図で
ある。

【図１６】本発明の第１６の実施の形態の簡略説明図で
ある。

【図１７】本発明の第１７の実施の形態の簡略説明図で
ある。

【図１８】本発明の第１８の実施の形態の簡略説明図で
ある。

【図１９】従来の金属管の内面肉盛処理法の１例を示す
簡略説明図である。

【図２０】従来の金属管の外面肉盛処理法の１例を示す
簡略説明図である。

【符号の説明】

１金属管２粉末材料３コイル４耐摩耗層５中子管６金型７フラックス８スラグ層１２粉粒混合材料１４耐腐蝕、耐熱層２２粉末材料３２粉粒混合材料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属管の内面に冶金的接合よりなる耐久
性金属層を形成する際に、該金属管を縦向きに配置し、
その内面に固着剤と混合した粉粒状の耐久性金属材料を
塗布し、該金属管の回りに交流電源につながれたコイル
を囲設配置して該コイルに通電すると共に、金属管とコ
イルの少なくとも一方を金属管の軸線方向に移動させる
ことにより、金属管乃至粉粒状の耐久性金属材料を誘導
加熱により加熱して該粉粒状の耐久性金属材料を溶融
し、この溶融した耐久性金属材料を加熱された金属管の
内面に溶着して耐久性金属層を形成することを特徴とす
る金属管の表面処理法。
【請求項２】金属管及びコイルの双方を反対方向に移
動させる請求項１に記載の金属管の表面処理法。
【請求項３】金属管を回転させる請求項１又は２に記
載の金属管の表面処理法。
【請求項４】粉粒状の耐久性金属材料に耐摩耗材料を
用いて、金属管の内面に耐摩耗層を形成することを特徴
とする請求項１、２、３のいづれか一に記載の金属管の
表面処理法。
【請求項５】粉粒状の耐久性金属材料に耐腐蝕材料を
用いて、金属管の内面に耐腐蝕層を形成することを特徴
とする請求項１、２、３のいづれか一に記載の金属管の
表面処理法。
【請求項６】金属管の内面に冶金的接合よりなる耐久
性金属層を形成する際に、該金属管を縦向きに配置し、
その内面に固着剤と混合した粉粒状の耐久性金属材料を
塗布した後、該金属管内に、外面に離型材料を塗布した
中子管を挿入し、該金属管の回りに交流電源につながれ
たコイルを囲設配置して該コイルに通電すると共に、金
属管とコイルの少なくとも一方を金属管の軸線方向に移
動させることにより、金属管乃至粉粒状の耐久性金属材
料を誘導加熱により加熱して該粉粒状の耐久性金属材料
を溶融し、この溶融した耐久性金属材料を加熱された金
属管の内面に溶着して耐久性金属層を形成することを特
徴とする金属管の表面処理法。
【請求項７】金属管及びコイルの双方を反対方向に移
動させる請求項６に記載の金属管の表面処理法。
【請求項８】粉粒状の耐久性金属材料に耐摩耗材料を
用いて、金属管の内面に耐摩耗層を形成することを特徴
とする請求項６又は７に記載の金属管の表面処理法。
【請求項９】粉粒状の耐久性金属材料に耐腐蝕材料を
用いて、金属管の内面に耐腐蝕層を形成することを特徴
とする請求項６又は７に記載の金属管の表面処理法。
【請求項１０】金属管の外面に冶金的接合よりなる耐
久性金属層を形成する際に、該金属管を縦向きに配置
し、その外面に固着剤と混合した粉粒状の耐久性金属材
料を塗布し、該金属管の回りに交流電源につながれたコ
イルを囲設配置して該コイルに通電すると共に、金属管
とコイルの少なくとも一方を金属管の軸線方向に移動さ
せることにより、金属管乃至粉粒状の耐久性金属材料を
誘導加熱により加熱して該粉粒状の耐久性金属材料を溶
融し、この溶融した耐久性金属材料を加熱された金属管
の外面に溶着して耐久性金属層を形成することを特徴と
する金属管の表面処理法。
【請求項１１】金属管及びコイルの双方を反対方向に
移動させる請求項１０に記載の金属管の表面処理法。
【請求項１２】粉粒状の耐久性金属材料に耐摩耗材料
を用いて、金属管の外面に耐摩耗層を形成することを特
徴とする請求項１０又は１１に記載の金属管の表面処理
法。
【請求項１３】粉粒状の耐久性金属材料に耐腐蝕材料
を用いて、金属管の外面に耐腐蝕層を形成することを特
徴とする請求項１０又は１１に記載の金属管の表面処理
法。
【請求項１４】金属管の外面に冶金的接合よりなる耐
久性金属層を形成する際に、該金属管を縦向きに配置
し、その外面に固着剤と混合した粉粒状の耐久性金属材
料を塗布すると共に、該金属管の回りに、上記塗布材料
の落流を防止し且つ滑らかな塗布層を形成するための短
管状の金型を嵌装し、更に該金型の外側に交流電源につ
ながれたコイルを囲設配置して該コイルに通電すると共
に、金属管と、コイルを囲設配置した金型の少なくとも
一方を金属管の軸線方向に移動させつつ、該金属管をそ
の軸心を中心として回転させることにより、金属管乃至
粉粒状の耐久性金属材料を誘導加熱により加熱して該粉
粒状の耐久性金属材料を溶融し、この溶融した耐久性金
属材料を加熱された金属管の外面に溶着して耐久性金属
層を形成することを特徴とする金属管の表面処理法。
【請求項１５】耐久性金属材料の塗布層と金型内面の
間隙に、金型の上部からフラックスを適宜に添加させつ
つ、金属管と、コイルを囲設配置した金型の少なくとも
一方の軸線方向への移動と金属管の回転を行う請求項１
４に記載の金属管の表面処理法。
【請求項１６】金属管及びコイルを囲設した金型の双
方を反対方向に移動させる請求項１４又は１５に記載の
金属管の表面処理法。
【請求項１７】粉粒状の耐久性金属材料に耐摩耗材料
を用いて、金属管の外面に耐摩耗層を形成することを特
徴とする請求項１４、１５、１６のいづれか一に記載の
金属管の表面処理法。
【請求項１８】粉粒状の耐久性金属材料に耐腐蝕材料
を用いて、金属管の外面に耐腐蝕層を形成することを特
徴とする請求項１４、１５、１６のいづれか一に記載の
金属管の表面処理法。