JPH1085954A

JPH1085954A - 金属管の液相拡散接合部構造

Info

Publication number: JPH1085954A
Application number: JP24087996A
Authority: JP
Inventors: Eiji Tsuru; 英司津留; Hiroshi Hasegawa; 泰士長谷川; Yuichi Sato; 有一佐藤; Shigekatsu Ozaki; 茂克尾崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1998-04-07
Anticipated expiration: 2016-09-11
Also published as: JP3650486B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、接合対象の相対する金属管を、直
接または継手筒を介して、接合材を介在させて液相拡散
接合方法により接合する場合に、目違いや段差、軸心の
ずれの発生を簡易な調心手段で極力最小化して、強固な
接合部を安定確保できる、液相拡散接合部構造を提供す
る。【解決手段】接合材を介在させて液相拡散接合する金
属管と端部拡径の金属管、あるいは金属管と継手筒間に
テーパー面による係合面を形成し、接合面を、この係合
面およびまたは金属管の管端面間に形成して、ここに液
相拡散の接合材を介在させる。継手筒を介して接合する
場合、継手筒中央部には環状壁を形成して、この環状壁
に金属管の管端面を衝接し、その衝接面を接合面とする
場合もある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接合対象の相対す
る管を直接または継手筒を介して、液相拡散接合により
接合して得られる金属管の液相拡散接合部構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】金属管の接合方法としては、従来、各種
の溶接方法が一般に適用されているが、近年、溶接方法
に代わって液相拡散接合方法も適用されるようになって
きている。この液相拡散接合方法は、接合しようとする
材料の間に箔、粉末、あるいはメッキ等の形態で被接合
材よりも融点の低い共晶組成を有する合金（非晶質金
属）を介在させて加圧し、挿入合金の液相線直上の温度
に接合部を加熱することによってこの合金を溶融、等温
凝固させる接合法であり、固相接合法の１種と考えられ
ている。

【０００３】この液相拡散接合は、比較的低い面圧で短
時間で強固な接合部が得られるものであり、従来、ステ
ンレス鋼、高ニッケル基合金、耐熱合金鋼またはこれら
と炭素鋼を接合する場合など溶接方法の適用が難しいも
のを対象として広く用いられているものであるが、最近
では一般鋼管を接合対象として適用することも試みられ
ており、金属管を接合対象として適用分野が拡大するこ
とが予想される。

【０００４】この液相拡散接合方法を金属管を接合対象
として適用する場合には、相対する金属管の接合面に接
合材として非晶質金属（箔）を介在させるのが一般的で
あり、液相拡散接合に際しては接合面と非晶質金属箔が
均一に接触し、軸心が平行で一致するように調心する必
要がある。この調心は、一般の溶接方法の場合に比較し
てはるかに高い精度で行われる必要がある。（参考技術
日本機械学会第１回材料、材料加工技術講演会講演
論文５０９「アモルファス接合システム」１９９３
年１１月１９日Ｐ３２９に記載）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、上記のような要
請に応えられる調心手段がなく、調心作業負担が大き
く、また、図８に示すような接合対象の金属管ｐａと金
属管Ｐｂの管端の突き合わせ面において、目違いａや図
９に示すような金属管ｐａと金属Ｐｂの管端の突き合わ
せ面において、軸心ずれｂが生じ、切り欠き効果によ
り、調心精度が十分ではなく、引張軸力、あるいは曲げ
負荷時の接合部強度が低下するという問題や、接合面に
間隙を生じ、十分な接合材による液相の浸透が得られ
ず、強固な接合部が得られないという問題を生じること
があり、金属管を接合対象とした液相拡散接合において
は、液相拡散接合の長所を十分に享受できないことが多
かった。

【０００６】接合面の目違いや管軸のずれを軽減する手
段として、開先形状を工夫する方法もあるが、管の真円
度、偏肉の影響、施工現場での軸合わせの困難さなどか
ら理想的な形状の接合を実現することは難しい。

【０００７】本発明は、金属管を液相拡散接合方法によ
り接合する場合に、目違いや段差、軸心のずれの発生を
簡易な調心手段で極力最小化し、強固な接合部を安定確
保できる、金属管の液相拡散接合構造を提供するもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明は、
継手筒の両側から金属管を挿入して、継手筒と金属管、
または相対する金属管端面同士との間に配した接合材を
液相拡散させて金属管同士を接合した金属管の液相拡散
接合部構造において、端面方向に縮径する外周テーパー
を管端部に設けた金属管と、端面方向に拡径する内周テ
ーパーを該外周テーパーと接するように設けた継手筒と
の間を液相拡散接合面としたことを特徴とする金属管の
液相拡散接合部構造。

【０００９】第二の発明は、金属管の管端部に継手筒を
挿入して、継手筒と金属管、または相対する金属管端面
同士との間に配した接合材を液相拡散させて金属管同士
を接合した金属管の液相拡散接合部構造において、端面
方向に拡径する内周テーパーを管端部に設けた金属管
と、端面方向に縮径する外周テーパーを該内周テーパー
と接するように設けた継手筒との間を液相拡散接合面と
したことを特徴とする金属管の液相拡散接合部構造。

【００１０】第三の発明は、継手筒の両側から金属管を
挿入して、継手筒と金属管との間に配した接合材を液相
拡散させて金属管同士を接合した金属管の液相拡散接合
部構造において、端面方向に縮径する外周テーパーを管
端部に設けた金属管と、端面方向に拡径する内周テーパ
ーを該外周テーパーに接するように設けた継手筒との
間、および／または、継手筒の内側中央部に形成した環
状壁と金属管の管端面との間を液相拡散接合の接合面と
したことを特徴とする金属管の液相拡散接合部構造。

【００１１】第四の発明は、金属管の管端部に継手筒を
挿入して、継手筒と金属管との間に配した接合材を液相
拡散させて金属管同士を接合した金属管の液相拡散接合
部構造において、端面方向に拡径する内周テーパーを管
端部に設けた金属管と、端面方向に縮径する外周テーパ
ーを該内周テーパーと接するように設けた継手筒との
間、および／または、継手筒の外側中央部に形成した環
状壁と金属管の管端面との間を液相拡散接合の接合面と
したことを特徴とする金属管の液相拡散接合部構造。

【００１２】第五の発明は、管端部を拡管した金属管
と、他の管とを接合材を介して液相拡散接合した金属管
の液相拡散接合部構造において、端面方向に縮径する外
周テーパーを管端部に設けた一方の金属管と、端面方向
に拡径する内周テーパーを該外周テーパーに接するよう
に、拡管した管端部に設けた他方の金属管との間を液相
拡散接合の接合面としたことを特徴とする金属管の液相
拡散接合部構造。

【００１３】第六の発明は、第一の発明〜第五の発明の
いずれかにおいて、接合材が非晶質金属であることを特
徴とする液相拡散接合部構造である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、例えば一般鋼やステン
レス鋼、高ニッケル合金等による金属管を液相拡散接合
方法により接合する場合に、目違いや段差、軸心のずれ
の発生を極力最小化して、現場での接合作業で管本体の
引張破断強度以上の強度を有する強固な接合部を安定確
保するためのものであり、接合材を介在させ液相拡散接
合する接合面を、相対する管端部間の管同士または管端
部と継手筒との間に互いに接するようにテーパーを形成
して、調心性を高める金属管の液相拡散接合部構造であ
る。

【００１５】相対する管端部を液相拡散接合により接合
する際の施工上の重要課題は、前記したように相対する
管端部間に目違いや段差、軸心のずれがない状態で、接
合材を介在させ、接合面に間隙がない状態で面圧を負荷
して接合面と接合材の密着性を十分に確保することであ
る。本発明においては、いずれも相対するテーパー面が
干渉を始めるため、特別な調心作業を行わなくても接合
対象の管の調心性を高め、軸心を合わせて、接合面と非
晶質金属の密着性を十分に確保でき、十分な接合強度を
確保することができる。

【００１６】自動調心性を円滑にかつ十分に確保すると
ともに接合強度を十分に確保するためには、接合面を形
成する一方の金属管と他方の金属管（または継手筒）の
端部テーパー面の角度と長さを十分に考慮する必要があ
る。接合面を形成するためのテーパー面については、径
の増減値で表すと、軸方向距離１に対して、直径増減値
が、１／２０〜１／３の範囲になるように選択すること
が望ましい。

【００１７】ここで、１／２０未満では、自動調心効果
が低下すると共に、継手を用いない場合重なり部分が長
くなり過ぎ管全体の長さ損失が大きくなる。１／３度超
では、自立性が失われるとともに心ずれに対しても自動
調心効果が低下する。また、一方の管と他方の管（また
は継手筒）との係合抵抗が大きくなり円滑な係合ができ
なくなるとともに十分な接合面積を確保できず、十分な
接合部強度を確保することができなくなる。

【００１８】以下に本発明の、各発明について概要を説
明する。図１は、第一の発明による金属管の液相拡散接
合構造例を概念的に示したものである。接合対象の金属
管１ａと１ｂの端部外周には、端面方向に縮径する外周
テーパー１ｔが形成されており、この外周テーパー１ｔ
は、金属管より外径が大径な継手筒２の両側部内周に形
成された端面方向に拡径する内周テーパー２ｔと係合し
ている。ここでは、この係合面を接合面としており、こ
の係合面に液相拡散接合の接合材３ａを介在させてい
る。また、ここでは金属管１ａ，１ｂの管端面も接合面
とするため、継手筒２内で接合材３ｂを介して金属管の
管端面同士を衝接している。

【００１９】この状態で、継手筒２の外側に配設した加
熱装置４により接合面およびその周辺部（以下「接合
部」という。）を加熱しながらクランプ機構５ｃと圧縮
応力付与機構５ｐを備えた押圧装置５で圧縮応力を負荷
して、前記の接合面に介在させた接合材３ａ，３ｂを溶
融して液相拡散接合し、第一の発明の金属管の液相拡散
接合構造を得ることができる。

【００２０】この第一の発明例では、接合面は、金属管
１ａ，１ｂの端部の外周テーパー１ｔと継手筒２の内周
テーパー２ｔ間、金属管１ａ，１ｂの管端面間に形成す
るため、調心が容易で接合面積を大きくすることがで
き、接合部強度を高めることができる。また、金属管１
ａ，１ｂの端部を継手筒２内に挿入する場合、その最終
段階で金属管の管端面が衝接することにより圧縮応力負
荷が過度になることはなく、接合部が変形することはな
い。

【００２１】また、金属管１ａ，１ｂの端部を継手筒２
に圧入後は、接合面である相対するテーパー１ｔと２
ｔ、金属管の管端面同士は圧入荷重を除荷しても面圧が
付与された状態で自立しているため、加熱時にあらたに
面圧を付与する必要がなく加熱作業を著しく簡易にする
ことができる。図１では、金属管１ａ，１ｂの管端面同
士の衝接面は直面になっているが、テーパーとし、自立
したときの金属管１ａ，１ｂの管端面同士の衝接面での
面圧を高めるようにすることもできる。

【００２２】この金属管の液相拡散接合部構造例では、
継手筒２と金属管の管端部間において、接合面がテーパ
ーによって拘束された状態で広い面積で形成されてお
り、継手筒による補強効果が有効に作用する結果、接合
部の剛性が金属管本体部に比べて大きく、圧縮、引張
り、曲げ等の荷重による塑性変形が起こり難く破断強度
の確保が容易である。

【００２３】接合面は、荷重の方向、大きさによって
は、テーパー面あるいは金属管の管端面のみに形成して
も十分な場合もある。主に曲げを被る例えば鋼管杭の接
合においては、鋼管の管端面のみを接合した場合も、テ
ーパー長さを管直径の０．５〜１．０にすることでテー
パー面を接合しない場合も金属管の管端部が継手筒に拘
束されるため、鋼管本体の曲げ強度以上の強度を得るこ
とができる。また、テーパー面での接合材の使用の回避
もでき、コストを削減し、施工性を向上させることがで
きる。

【００２４】図２は、第二の発明の金属管の液相拡散接
合部構造例を示している。上記の第一の発明では、接合
対象の相対する金属管の端部を継手筒内周側で接合材に
より液相拡散接合されているが、第二の発明では、接合
対象の相対する金属管の端部が継手筒外周側で接合材に
より液相拡散接合されている。

【００２５】この液相拡散接合部構造においては、第一
の発明と同様の効果が得られ他、継手筒が金属管の外周
から突出しない効果があり、例えば、地中に打ち込まれ
る鋼管杭や、外径より僅かに大きい空間に挿入されて施
工される金属管などを接合する場合に適用して好適であ
る。

【００２６】この金属管の液相拡散接合部構造例では、
接合対象の金属管６ａと６ｂの端部内周に、端面方向に
拡径する内周テーパー６ｔが形成されており、この内周
テーパー６ｔと、金属管の外径より小径の継手筒７の両
側部外周に形成された端面方向に縮径する外周テーパー
７ｔ間に接合面を形成しており、この接合面に液相拡散
接合の接合材３ａを介在させている。また、ここでは金
属管の管端面も接合面としており、金属管６ａ，６ｂの
管端面は継手筒７の外周で接合材３ｂを介して衝接して
いる。

【００２７】この状態で、金属管の管端部の外側に配設
した加熱装置４により接合面およびその周辺部（以下
「接合部」という。）を加熱しながらクランプ機構５ｃ
と圧縮応力付与機構５ｐを備えた押圧装置５（図１参
照）で矢印方向に圧縮応力を負荷して、前記の接合面に
介在させた接合材３ａ，３ｂを溶融させ、金属管６ａと
６ｂの端部を継手筒７を介して液相拡散接合し、第二の
発明の液相拡散接合部構造を得ることができる。

【００２８】図３および図４は第三の発明の液相拡散接
合部構造例を示している。接合対象の金属管１ａと１ｂ
の端部外周には、端面方向に縮径する外周テーパー１ｔ
が形成されており、この外周テーパー１ｔは、金属管よ
り外径が大径の継手筒２の両側部内周に形成された端面
方向に拡径する内周テーパー２ｔと係合している。ここ
では、この係合面を接合面としており、この係合面に液
相拡散接合の接合材３ａを介在させている。

【００２９】また、継手筒２の内周中央部には、環状壁
２ｗが形成されており、金属管１ａ，１ｂの管端面はこ
の環状壁２ｗの側面に衝接している。ここでは、この衝
接面も接合面としており、この衝接面に液相拡散接合の
接合材３ｂを介在させている。この状態で、継手筒２の
外側に配設した加熱装置４により接合面およびその周辺
部（以下「接合部」という。）を加熱しながらクランプ
機構５ｃと圧縮応力付与機構５ｐを備えた押圧装置５で
矢印方向に圧縮応力を負荷して、前記の接合面に介在さ
せた接合材３ａ，３ｂを溶融させ、金属管１ａと１ｂの
端部を継手筒２を介して液相拡散接合し、第三の発明の
金属管の液相拡散接合構造を得ることができる。

【００３０】この金属管の液相拡散接合構造例では、接
合面は、金属管１ａ，１ｂの端部の外周テーパー１ｔと
継手筒２の内周テーパー２ｔ間、金属管１ａ，１ｂの管
端面と継手筒２の環状壁２ｗの間に形成されるため、調
心が容易で接合面積を大きくすることができ、接合部強
度を高めることができる。また、金属管１ａ，１ｂの端
部を継手筒２内に挿入する場合、その最終段階で管端面
が環状壁２ｗの側面に衝接することにより圧縮応力負荷
が過度になることはなく、接合部が変形することはな
い。

【００３１】また、金属管１ａ，１ｂの端部を継手筒２
に圧入後は、接合面である相対するテーパー１ｔと２
ｔ、金属管の管端面と環状壁は圧入荷重を除荷しても面
圧が付与された状態で自立しているため、加熱時にあら
たに面圧を付与する必要がなく加熱作業を著しく簡易に
することができる。

【００３２】図３では、金属管１ａ，１ｂの端面と環状
壁２ｗの衝接面は直面になっているが、図４では、金属
管１ａ，１ｂの管端面をテーパー形状とし、このテーパ
ーに衝接する環状壁２ｗの形状を楔状にして、衝接面を
テーパー形状とし、自立したときの金属管１ａ，１ｂの
管端面と環状壁２ｗとの衝接面での面圧を高めるように
している。

【００３３】この金属管の液相拡散接合部構造例では、
継手筒２と金属管の管端部間において、接合面が管端部
のテーパーと環状壁２ｗによって拘束された状態で広い
面積で形成されており、継手筒による補強効果が有効に
作用する結果、接合部の剛性が管本体部に比べて大き
く、圧縮、引張り、曲げ等の荷重による塑性変形が起こ
りにくい。接合面は、荷重の方向、大きさによっては、
管端部と継手筒とのテーパー面あるいは環状壁２ｗとの
衝接面のみに形成しても十分な場合もある。

【００３４】主に曲げを被る例えば鋼管杭の接合におい
ては、環状壁２ｗと管端面との衝接面のみを接合する場
合も有り得るが、この場合、テーパー長さを管直径の
０．５〜１．０にすることでテーパー面を結合しなくて
も管端部が継手筒に拘束されるため、管体曲げ強度以上
の接合強度を得ることができる。この設計により、管端
部のテーパー面での接合材の使用を回避でき、コストを
削減し、施工性を向上させることができる。

【００３５】図５および図６は、第四の発明の液相拡散
接合部構造例を示している。上記の第三の発明では、接
合対象の相対する金属管の端部を金属管より外径が大径
の継手筒内周側で接合材により液相拡散接合している
が、第四の発明では、接合対象の相対する金属管の端部
に金属管より外径が小径の継手筒を挿入し、金属管と継
手筒との間に配した接合材により液相拡散接合してい
る。

【００３６】この液相拡散接合部構造においては、第三
の発明と同様の効果が得られ他、継手筒が管の外径を拡
大しない効果があり、例えば、地中に打ち込まれる金属
管杭や、外径より僅かに大きい空間に挿入されて施工さ
れる金属管などを接合する場合に適用して好適である。

【００３７】この液相拡散接合部構造では、接合対象の
金属管６ａと６ｂの端部内周に、端面方向に拡径する内
周テーパー６ｔが形成されており、この内周テーパー
は、金属管より外径が小径の継手筒７の両側部外周に形
成された端面側に縮径する外周テーパー７ｔと係合して
いる。ここでは、この係合面を接合面としており、この
係合面に液相拡散接合の接合材３ａを介在させている。

【００３８】また、継手筒７の外周中央部には、金属管
６ａ，６ｂの管端面が衝接するように環状壁７ｗを形成
している。ここでは、この衝接面も接合面としており、
この衝接面に液相拡散接合の接合材３ｂを介在させてい
る。

【００３９】図６では、金属管６ａ，６ｂの管端面がテ
ーパー形状に形成され、この管端面のテーパー面と係合
する環状壁２ｗの形状を楔状にして、衝接面をテーパー
形状とし、自立したときの金属管６ａ，６ｂの管端面と
環状壁７ｗとの衝接面での面圧を高めるようにしてい
る。

【００４０】この状態で、金属管の管端部の外側に配設
した加熱装置４により接合面およびその周辺部（以下
「接合部」という。）を加熱しながらクランプ機構５ｃ
と圧縮応力付与機構５ｐを備えた押圧装置５（図１〜図
３参照）で圧縮応力を負荷して、前記の接合面に介在さ
せた接合材３ａ，３ｂを溶融させ、管６ａと６ｂの端部
を継手筒７を介して液相拡散接合し、第四の発明の液相
拡散接合部構造を得ることができる。

【００４１】図７は、第五の発明の液相拡散接合部構造
例を示している。この拡散接合構造例においては、接合
対象の金属管を直接に液相拡散接合するものであり、調
心が容易で接合面積を大きくできるため、接合部強度を
確保することができ、また、継手筒を省略して接合コス
トを低減することができる。

【００４２】この液相拡散接合部構造では、一方の金属
管８の端部外周に端面方向に縮径する外周テーパー８ｔ
を形成し、他方の金属管９の端部を拡管してこの拡管部
内周に端面方向に拡径する内周テーパー９ｔを形成し、
一方の金属管８の外周テーパー８ｔと他方の金属管９の
内周テーパー９ｔ間を接合面としており、ここに液相拡
散接合の接合材３を介在させている。

【００４３】この状態で、金属管の管端部の外側に配設
した加熱装置４により接合部を加熱しながらクランプ機
構５ｃと圧縮応力付与機構５ｐを備えた押圧装置５（図
１〜図３参照）で圧縮応力を負荷して、前記の接合面に
介在させた接合材である非晶質金属３を溶融させ、金属
管８と（端部拡管）金属管９を直接に液相拡散接合し、
第五の発明の液相拡散接合部構造を得ることができる。

【００４４】この発明では、同径の金属管を接合する場
合では、前記テーパー面効果を得るために、一方の金属
管８の端部と係合する他方の金属管９の端部を拡管する
が、この拡管量は、拡管によってテーパー９ｔを形成す
る場合には、拡管部端の内径が、一方の管の外径に近い
所まで拡管されている必要がある。

【００４５】この場合には、拡管部端と一方の金属管の
外周面間に管の厚みに近い段差を生じる。この段差量は
規制される場合が多く、許容の範囲になるように拡管部
外周面を研削加工する場合が多いが段差量が小さ過ぎる
と、ここでの強度が低下するので、この段差は通常、外
径の数％の範囲内で残存させる場合が多い。

【００４６】拡管した後に拡管部内面に、例えば研削加
工によってテーパー面を形成する場合には、拡管部端で
の拡管量は、拡管によってテーパー９ｔを形成する場合
に対して、その１／３〜１／２程度に減少させることが
できる。なお、拡管部は径が大きくなり、強度低下の懸
念がある場合はこの拡管部を増肉することも有効であ
る。

【００４７】この液相拡散接合部構造例では、他方の金
属管９の端部は拡管されており、この端部外周面（点線
表示）と一方の金属管８の外周面との段差が大きくなる
ので、端部９ｐを研削加工してこの段差を小さくしてい
る。

【００４８】上記した本発明の各実施例で用いる加熱装
置（手段）４としては、各種考えられるが、接合部を簡
易に均一加熱できる誘導加熱装置、通電加熱装置、電熱
ヒーター等の電気加熱装置が適性が高く、継手筒の外周
側に配設するのが一般的と言えるが、継手筒内に内蔵さ
せたり、継手筒自体を発熱体として用いてもよい。

【００４９】加熱温度は、接合材が溶融し、接合対象の
管の特性が低下しない範囲で、金属管の材質、接合材の
種類、接合部に要求される特性等を考慮して選択する
が、通常の場合は９００〜１２００℃である。

【００５０】接合部での圧縮応力負荷は通常の場合１〜
１００ＭＰａ（メガパスカル）で十分であり、そのため
の押圧置５は、クランプ機構５ｃと圧縮応力付与機構５
ｐを備えた簡易な構造のものを用いて十分である。継手
筒は、接合部の補強を兼ねるものであり、接合対象の金
属管の強度と同等以上の強度を有し、金属管と液相拡散
接合して十分な接合強度を確保できる金属で形成するこ
とが好ましい。

【００５１】また、本発明における接合は液相拡散接合
であるため、接合材としては、均一で安定した液相拡散
性を有する例えばＦｅ系、Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｔｉ系の非晶
質金属（箔）が好適である。なお、本発明でいう拡散接
合とは、液相拡散が５０％以上である液相拡散接合を意
味し、拡散ろう付け接合を含むものである。

【００５２】

【実施例】本発明の各発明の実施結果と評価結果につい
て、表１〜表５に基づいて説明する。この実施例では、
外径２６７mm、肉厚９．３mmの鋼管（材質、ＳＴＫ４０
０）を接合対象とし、非晶質金属箔を接合材とする液相
拡散接合を実施し、得られた接合部について、引張破断
試験を実施し、その破断強度（kN）について評価した。
接合材としては、Ｂ：８wt％、Ｓｉ：１０wt％、Ｖ：１
２wt％、Ｆｅ：残部の成分の非晶質金属箔を用いた。な
お、各表の接合面テーパーの数値は、軸線に平行な距離
１に対する径の増・減分値で示したものである。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】

【表３】

【００５６】

【表４】

【００５７】

【表５】

【００５８】

【表６】

【００５９】（１）表１は、第一の発明の実施例を示し
たものである。サンプルNo．１〜３は図１に示すような
内周面にテーパーを有する継手筒を用い、その内周テー
パー面と鋼管の外周テーパー面の係合面と、鋼管の管端
面間の衝接面を接合面として液相拡散接合した場合のも
のであり、表１のサンプルNo．４は継手筒の内周テーパ
ーと管の外周テーパーの係合面のみを接合面として液相
拡散接合した場合のものである。

【００６０】また、表１のサンプルNo．５は、図１に示
すような内周面にテーパーを有する継手筒を用い、鋼管
の管端面間の衝接面のみを接合面として液相拡散接合し
た比較例である。これら第一の発明の実施例での接合部
破断強度（kN）は３３８０〜３３９０と、鋼管本体より
高い強度の十分に満足できる接合部が得られた。また、
管端面のみの接合では、管体以上の強度は得られなかっ
た。

【００６１】（２）表２は、第二の発明の実施例を示し
たものである。サンプルNo．１〜３は図２に示すような
外周面にテーパーを有する継手筒を用い、その外周テー
パーと鋼管の内周テーパーの係合面、鋼管の管端面間の
衝接面を接合面として液相拡散接合した場合のものであ
り、表２のサンプルNo．４は図２に示すような外周面に
テーパーを有する継手筒を用い、その外周テーパーと鋼
管の外周テーパー面の係合面のみを接合面として液相拡
散接合した場合のものである。

【００６２】また、表２のサンプルNo．５は、図２に示
すような内周面にテーパーを有する継手筒を用い、鋼管
の管端面間の衝接面のみを接合面として液相拡散接合し
た比較例である。これら第二の発明の実施例での接合部
破断強度（kN）は３３３０〜３３８０と、管体より高い
強度の十分に満足できる接合部が得られた。これに対し
て、管端面のみの接合では、管体以上の強度は得られな
かった。

【００６３】（３）表３は、第三の発明の実施例を示し
たものである。サンプルNo．１〜５は図３に示すような
内周面にテーパー面と環状壁を有する継手筒を用い、そ
の内周テーパーと鋼管の外周テーパーの係合面、継手管
の内側中央部に形成した環状壁面と鋼管の管端面間との
衝接面を接合面として液相拡散接合した場合のものであ
り、表３のサンプルNo．６は継手筒の内周テーパーと鋼
管の外周テーパーの係合面のみを接合面として液相拡散
接合した場合のものである。

【００６４】また、表３のサンプルNo．７は図３に示す
ような内周面にテーパーと環状壁を有する継手筒を用
い、その環状壁面（テーパー面）と鋼管の管端面（テー
パー面）の衝接面のみを接合面として接合した比較例で
ある。表３のサンプルNo．８は図４に示すような内周面
にテーパーと環状壁を有する継手筒を用い、その内周テ
ーパーと鋼管の外周テーパーの係合面、継手管の内側中
央部に形成した環状壁面（テーパー面）と鋼管の管端面
（テーパー面）の衝接面を接合面として液相拡散接合し
た場合のものであり、表３のサンプルNo．９は継手筒の
内周テーパーと鋼管の外周テーパーの係合面のみを接合
面として液相拡散接合した場合のものである。

【００６５】また、表３のサンプルNo．１０は図４に示
すような内周面にテーパー面と継手管の内側中央部に形
成した環状壁を有する継手筒を用い、その環状壁面（テ
ーパー面）と鋼管の管端面（テーパー面）の衝接面のみ
を接合面として液相拡散接合した比較例である。これら
第三の発明の実施例では、破断強度（kN）は３３７０〜
３４００と、管体より高い強度の十分に満足できる接合
部が得られた。

【００６６】（４）表４は、第四の発明の実施例を示し
たものである。サンプルNo．１〜３は図５に示すような
外周面にテーパー面と外側中央部に環状壁を有する継手
筒を用い、その外周テーパーと鋼管の内周テーパーの係
合面、環状壁面と鋼管の管端面の衝接面を接合面として
液相拡散接合した場合のものであり、表４のサンプルN
o．４は、その外周テーパー面と鋼管の内周テーパー面
の係合面のみを接合面として接合した場合のものであ
る。

【００６７】また、表４のサンプルNo．５は図５に示す
ような内周面にテーパーと環状壁を有する継手筒を用
い、その環状壁面（テーパー面）と鋼管の管端面（テー
パー面）の衝接面のみを接合面として接合した比較例で
ある。表４のサンプルNo．６は図６に示すような内周面
にテーパーと外側中央部に環状壁を有する継手筒を用
い、その外周テーパーと鋼管の内周テーパーの係合面、
環状壁面と鋼管の管端面の衝接面を接合面として液相拡
散接合した場合のものであり、表４のサンプルNo．７
は、その外周テーパーと鋼管の内周テーパーの係合面の
みを接合面として液相拡散接合した場合のものである。

【００６８】また、表４のサンプルNo．８は図６に示す
ような内周にテーパー面と環状壁を有する継手筒を用
い、その環状壁面（テーパー面）と鋼管の管端面（テー
パー面）の衝接面のみを接合面として液相拡散接合した
比較例である。これら第四の発明の実施例では破断強度
（kN）は３３６０〜３３９０と、管体より高い強度の十
分に満足できる接合部が得られた。

【００６９】（５）表５は、第三の発明と第四の発明の
実施例において、継手筒の環状壁と管の端面の衝接面の
みを接合面として接合した場合の鋼管の曲げ試験結果を
示したものである。表５のサンプルNo．１，２は図３に
示すような第三の発明の実施例であり、表５のサンプル
No．３，４は図５に示すような第四の発明の実施例であ
る。いずれも継手筒の環状壁と鋼管の管端面の衝接面の
みを接合面として液相拡散接合しているが、鋼管の管端
部の外周テーパーと継手筒の内周テーパーとの係合面の
長さを鋼管の直径の０．５〜１．０倍にすることにより
鋼管本体以上の曲げ強度を有する接合部が得られた。

【００７０】（６）表６は、第五の発明の実施例を示し
たものである。サンプルNo．１〜４は図７に示すよう
に、一方の金属管の外周テーパーと、他方の金属管の拡
管部内周テーパーとを接合した場合のものであり、破断
強度（kN）は３３５０〜３３９０と、鋼管本体より高い
強度の十分に満足できる接合部が得られた。

【００７１】なお、本発明は、上記の例に限定されるも
のではなく、炭素鋼の他、ステンレス鋼、その他の合金
鋼からなる金属管を接合対象とする液相拡散接合にも適
用できるものであり、液相拡散接合条件（加熱温度、圧
縮応力負荷、接合面形状等）、スリーブ、加熱装置、押
圧装置等の接合装置構成等については、接合対象管の材
質および特性、接合材の材質、要求される接合部特性等
に応じて、本発明の範囲内で変更されるものである。

【００７２】

【発明の効果】本発明の液相拡散接合部構造において
は、接合対象の金属管を管同士または継手筒を介して加
熱、圧縮して液相拡散接合する場合の接合面を互いに接
するテーパー面（環状壁面）とし、目違いや段差、軸心
のずれの発生を防止して広い接合面に介在させた接合材
を均一に密着させ、強固な接合部を安定確保することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属管の液相拡散接合部構造例（第一
の発明例）と用いる装置例を概念的に示す側断面説明
図。

【図２】本発明の金属管の液相拡散接合部構造例（第二
の発明例）を概念的に示す側断面説明図。

【図３】本発明の金属管の液相拡散接合部構造例（第三
の発明の第１例）を概念的に示す側断面説明図。

【図４】本発明の金属管の液相拡散接合部構造例（第三
の発明の第２例）を概念的に示す側断面説明図。

【図５】本発明の金属管の液相拡散接合部構造例（第四
の発明の第１例）を概念的に示す側断面説明図。

【図６】本発明の金属管の液相拡散接合部構造例（第四
の発明の第２例）を概念的に示す側断面説明図。

【図７】本発明の金属管の液相拡散接合部構造例（第五
の発明例）を概念的に示す側断面説明図。

【図８】金属管と金属管の接合面における目違いの状態
を示す側断面説明図。

【図９】金属管と金属管の接合面における軸心ずれの状
態を示す側断面説明図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ金属管１ｔ外周テーパー面２継手筒２ｔ内周テーパー面２ｗ環状壁３，３ａ，３ｂ接合材（非晶質金属箔）４加熱装置５押圧装置５ｃクランプ機構５ｐ圧縮応力付与機構６ａ，６ｂ金属管６ｔ内周テーパー面７継手筒７ｔ外周テーパー面７ｗ環状壁８金属管８ｔ外周テーパー面９（端部拡管）金属管９ｔ内周テーパー面９ｐ端部（切削加工部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾崎茂克千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】継手筒の両側から金属管を挿入して、継
手筒と金属管、または相対する金属管端面同士との間に
配した接合材を液相拡散させて金属管同士を接合した金
属管の液相拡散接合部構造において、端面方向に縮径す
る外周テーパーを管端部に設けた金属管と、端面方向に
拡径する内周テーパーを該外周テーパーと接するように
設けた継手筒との間を液相拡散接合面としたことを特徴
とする金属管の液相拡散接合部構造。
【請求項２】金属管の管端部に継手筒を挿入して、継
手筒と金属管、または相対する金属管端面同士との間に
配した接合材を液相拡散させて金属管同士を接合した金
属管の液相拡散接合部構造において、端面方向に拡径す
る内周テーパーを管端部に設けた金属管と、端面方向に
縮径する外周テーパーを該内周テーパーと接するように
設けた継手筒との間を液相拡散接合面としたことを特徴
とする金属管の液相拡散接合部構造。
【請求項３】継手筒の両側から金属管を挿入して、継
手筒と金属管との間に配した接合材を液相拡散させて金
属管同士を接合した金属管の液相拡散接合部構造におい
て、端面方向に縮径する外周テーパーを管端部に設けた
金属管と、端面方向に拡径する内周テーパーを該外周テ
ーパーに接するように設けた継手筒との間、および／ま
たは、継手筒の内側中央部に形成した環状壁と金属管の
管端面との間を液相拡散接合の接合面としたことを特徴
とする金属管の液相拡散接合部構造。
【請求項４】金属管の管端部に継手筒を挿入して、継
手筒と金属管との間に配した接合材を液相拡散させて金
属管同士を接合した金属管の液相拡散接合部構造におい
て、端面方向に拡径する内周テーパーを管端部に設けた
金属管と、端面方向に縮径する外周テーパーを該内周テ
ーパーと接するように設けた継手筒との間、および／ま
たは、継手筒の外側中央部に形成した環状壁と金属管の
管端面との間を液相拡散接合の接合面としたことを特徴
とする金属管の液相拡散接合部構造。
【請求項５】管端部を拡管した金属管と、他の管とを
接合材を介して液相拡散接合した金属管の液相拡散接合
部構造において、端面方向に縮径する外周テーパーを管
端部に設けた一方の金属管と、端面方向に拡径する内周
テーパーを該外周テーパーに接するように、拡管した管
端部に設けた他方の金属管との間を液相拡散接合の接合
面としたことを特徴とする金属管の液相拡散接合部構
造。
【請求項６】接合材が非晶質金属であることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載の液相拡散接合部構
造。