JPS5969480A - セラミツク二重管及びその製造方法 - 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】 開示技術は耐蝕性二重管の構造と製造技術の分野に属す
る。

而して、この出Ｉ唄の発明は耐蝕耐圧二重管が外Ｗを炭
素鋼専の金属管で内管がセラミックであり、両管が強固
に結合されているものとその製造方法に関する発明であ
り、特に、セラミック内管外側に活性の大きいチタン箔
を添設し、更に該チタンと金属外管との間にはろう材を
介設して高温高圧の拡散溶接によりチタンはセラミック
に拡散し、チタンはろう付を介して金属外管に結合され
るようにしたセラミック二重管とその製造方法に係る発
明である。

周知の如く、石油産業、原子力産業等多くの産業に於て
は腐蝕性流体の処理、輸送には配管が用いられ、その過
程での耐圧、耐熱に加えて耐蝕、耐摩耗性を具備させる
ようにされ、これに合う耐圧耐蝕管が用いられているが
、１つの材料でこれを満たすことが技術的に出来なかっ
たり、コスト伯に引き合わない場合があり、したがって
、耐圧、耐熱性は外管に具備させ、耐蝕、耐摩拝性は内
管に持たせるようにした二重管が採用されている。

而して、これまで一般に外管は炭素鋼等で内省はステン
レス等で、即ち、内外両管とも金属管て作られたものを
用いるようにして来たが、材料科学の進展に伴い、より
耐蝕性に優れ、軽量であり、熱膨張係数が小さく、熱挙
動が少いものが開発実用化されるようになり、そのうち
、セラミックがクローズアップさ４１．て来ている。

この１易合、例えば、第１図に示す様に炭素鋼外管１に
セラミック内管２を嵌装し、二重管３を作るのに焼はめ
等の手段て結合させていたために機械的結合で結合力が
充分でなく、軸づれを生じたり、不均一な圧力分布のた
め割れを起したりする欠点があった。

これに代えて溶射等の手段もあるが、機械的強度が光分
てない不具合があり、又、ろう付けによる冶金的結合を
行うとするとセラミックに対するろうイ」けが確実に行
われ難い難点があった。

この出願の発明の目的は上述在来技術に基つくセラミッ
ク内管結合二東管の問題点を解決すべき技術的課題とし
、セラミック内管を金属外管に冶金的に結合出来るよう
にし、二重管本来の機能は勿論、セラミックの利点をそ
のま５生かすことが出来るようにし、信頼性の高い二重
管を形成することが出来、各種産業における配管利用分
野に益ｒることか出来るようにした１憂れたセラミック
二重管及びその製造方法を提供ぜんとするものである。

上述目的に沿い前記特許請求の範囲を要旨とするこの出
願の発明の構成は上述問題点を解決するためにセラミッ
ク内管を内側に外側に炭素鋼等の外管との間に該セラミ
ック側に箔状、或いは、粉末状のチタンを、又、外管側
に銀等のろう材を介設して素材管とし、該素材管を拡散
浴接装置に七ツ１−シ、高温、高圧を介してチタンはセ
ラミックとろう材に拡散し、ろう材は該チタン箔と金属
外管を接合し、これによりセラミック内管と金属外管は
冶金的に結合され強度も保証され、又、該ろう材が金属
外管とセラミック管との間・２高縣溶融充填するため冷
却後セラミック内管・に圧縮残留応力を印加し、稼動中
割れを防止するように機能し、セラミックの軽量さ、熱
膨張係数の小さＳによる熱挙動の少なさの性能を充分発
揮させ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。

次にこの出願の発明の実施例を第２図以下の図面に従っ
て説明すれは以下の通りである。尚、第１図に示す部分
と同一態様部分については同一符号を利して説明するも
のとする。

まず、第２図に示す様に予め設定径の管状の銀ろう４を
加温拡径して同じく管状の設定径のチタン箔５に相対重
層嵌合し常温状態にしておく。

これに対しておいたものに高温拡径した炭素鋼外管１と
冷却縮径したセラミック内管２を相対重層させて素材管
３′を形成する。

該素材管３′はその後常温状態にすれば機械的に低層す
る。

そこで、第６図に示す様に周知の拡散溶接装置６に該素
材管３′を所定にセツトシ、第４図に示す様に素材管３
′の全表面にパック材７を被覆し、所謂１４１Ｐ接合を
行う。

而して、該拡散溶接において、チタン箔５はその活性機
能により容易にセラミック内管２に拡散浴接していき、
父、ろう材４の方へも拡散していく。

一方、銀ろう材４は高温により溶融して炭素鋼外管１に
溶着すると共にチタン箔５にも溶融していき、結果的に
セラミック内管２へのチタン拡散を介して炭素鋼外管１
とセラミック内管２は溶融金属８を介して冶金的に結合
さ６れる。

そして、拡散溶接が終了し、瀧度が低下していくと外管
１と浴融金属８は縮径してセラミック内管に所定の圧縮
応ノコを印加する。

蓋し、セラミック内管２の熱膨張係数は小さいから縮径
の程度は小さいからである。

そして、拡散溶接が終了すれは両端を適宜に切断して第
５図に示す様にセラミック二重管３〃を得る０ 上述の如く製造したセラミック二重管３〃を、例えは、
油井管等に利用すれは、耐蝕性はセラミック内管２によ
り充分溝たされ、耐圧性は炭素鋼外管１により充分機能
され、又、上述圧縮残留応力により縁ＵＣＰのみりれは
防止され、セラミックによる熱膨張係数の小なることに
より熱挙動は少ない。

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、例えは、金属外管、ろう材に
他の材質を用いることが出来る等種々の態様が採用可能
である。

又、第６，７図に示す実施例の様に内外管１，２の熱膨
張差を考慮して十分なろう材を用い、ろう付する方法も
可能である。

以上先述のこの出願の発明によれは、セラミック内管が
金属外管に対しチタンの活性を介して冶金的に結合され
ているために全盲的に強固に結合されていることにｌＪ
、す、輔づれ等が起こらず、クラック等が発生しない信
頼性の高い稼動が行える１憂れた効果が奏される。

又、ろう材はチタンと金属外管を冶金的に結合するのみ
ならす、チタンの拡散溶接後金属外管とセラミック内管
との間を充填し、冷却後セラミック内管に圧縮応力を印
ａｏ　するため稼動中の割れを生ずることがない優れた
効果が奏される。

したがって、セラミックの軽量、小熱膨張係数の利点が
生かされ、上述効果に相乗して熱挙動が少く、そのため
、管の信頼性が高く、施工、運搬がし易い利点がある。

而して、このセラミック管の製造において、セラミック
内置外側に予めチタン・２凸を添接し、その外側に金属
外管に対してろう材を介装するようにして拡散溶接を行
うようにしたことにより、本来ろう材がセラミック内管
に浴着し雌いのが、チタンの活性を介してチタンがセラ
ミックに拡散し、又、ろう材にも拡散し、結果的にろう
材がセラミック内管と金属外管を冶金的に結合さぜるこ
とか出来る優れた効果が奏される。

しかも、これらの結合が拡散溶接により一挙に行える効
果もある。

【図面の簡単な説明】

渠１図は従来態様によるセラミック二重管の部分断面図
、第２図以下はこの出願の発明の詳細な説明図であり、
第２図は素材管の６説明部分析而図、第６図は拡散１容
接説明部分断面図、第４図は第５図部分拡大断面図、第
５図はセラミック二重看断面図であり、第６，７図は他
の実施例の１析面図である。 １・・外管、　　　　　　　２・・・セラミック内管、
３″・・・セラミック二重管、　　８・・・冶金結合（
溶融金属）、５・・・チタン（？？３）、　　　　４・
・・ろう材第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属外管にセラミック内管が結合されているセラ
   ミック二重管において、該金属外管とセラミック内管と
   の間に冶金結合が形成され、而して該セラミック内管に
   対してチタンが結合材として用いられていることを特徴
   とするセラミック二重管。
2. （２）金属外管にセラミック内管を冶金的に結合して二
   重管を得るようにした製造方法において、該金、嘴外管
   内にろう材を介してチタン層を添接させ、該チタン層内
   にセラミック内管を重層させ、これらの重合状、態で加
   熱処理を行い該チタンを結合材としてセラミック内管と
   金属外管を冶金的に結合させるようにしたことを特徴と
   するセラミック二車管製造方法。