JPS61283414A - 耐摩耗二重管の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、スラリー輸送配管、空気輸送配管等に用い
る耐摩耗二重管の製造技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は低炭素鋼管等の高靭性外管に
対し、高炭素鋼管等の高硬度内管を内装させて重層させ
た後機械的、或は、熱的手段により嵌合代を介して自緊
させるようにした耐摩耗二重管の製造方法に関する発明
であり、特に、上記低炭素鋼管等の降伏点が低く高靭性
を有する外管に対し逆に焼入状態では降伏点が高く、高
硬度の材料よりなる高炭素鋼管等の内管を焼鈍状態にし
て内装重層させ、塑性変径拡径、或は、縮径を付与する
ことにより内外管を密着させ、その状態で少くとも内管
を焼入させることにより、内管を硬化させて耐摩耗性を
付与すると共にマルテンサイト変態による膨張により、
内管を増径して両管をｌｉＮ合緊着させ、更には焼入に
より内管の降伏点を上昇させたうえで少くとも外管の弾
性限度以上に内外両管を一体的に縮径させてその弾性戻
り差を利用して大きな嵌合代を得て、自緊させるように
した耐摩耗二重管の製造方法に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、配管は流体輸送等に広く利用されており、
そのうち、例えば、スラリー輸送或いは粉粒体の空気輸
送等に供される配管には内面に十分な耐摩耗性を具備さ
せておく必要がある。

しかしながら、配管用の鉄ｔＪＡ材料は一般に硬さを高
めて耐摩耗性を向上させると靭性が低下し、管が衝撃的
な力によって破壊し易くなる傾向があり、実用上の見地
からは単層の鋼管では付与し得る耐摩耗性にはおのずか
ら限度がある。

これに対処するに鋼管に耐摩耗性材料を内張した所謂複
合機能を有する管が用いられるようになってきている。

該種複合機能管の製造には、管内面に硬化肉盛を施す方
法や遠心鋳造法により耐摩耗性材料を内張する方法が用
いられてぎたが、製造過程で内張に引張残留応力を住し
るため、外力が印加されると割れを生じやすく、又、内
張が管と冶金的に接合しているため一旦割れを生じると
貫通亀裂になり易いという欠点があった。

これに対し、外管に内管を相対重層して、内管に液体圧
力等を印加して機械的に拡管し、或いは、焼きばめ式に
加熱膨張した外管に内管を嵌装した後冷却して外管に緊
結する所謂緊着二重管製造方法もあるが、耐摩耗性材料
よりなる内管は一般に著しく高強度、低靭性であるため
、前者の方法を採用するのは困難であり、又、厳しい合
わせ精度の必要とされる後者の方法では長尺管の製作に
は向かない難点があり、事実上採用不可能であった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 使方、出願人の先願発明である特開昭５７−１５２３２
６号公報発明に示されている如く、適宜の相対重層を介
して外管に内管を嵌合し、マルテンサイト変態による内
管の膨張を介して外管と内管を緊結する優れた二重管製
造方法がある。

ざりながら、この先願発明では内管として加工誘起マル
テンサイ１〜を生じる材質のものを配管材に用い、加工
誘起マルテンサイト変態に際しての変態膨張により内外
管を緊結させるため、特に耐摩耗性の優れた材料を内管
とする二重管の製造には適さないという不都合さがあっ
た。

この発明の目的は上述従来技術に基づく出願人の先願発
明のマルテンサイト変態膨張を介しての外管と内管の緊
結による二重管製造方法に伴う問題点を解決すべき技術
的課題とし、外管と内管の緊結に充分な嵌合代を持たせ
、内管に充分な圧縮残留応力を付与して割れが生じない
ようにし、しかも、少い製造工程で簡単な装置により製
造コストを安くす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製造方法
を提供せ／υとするものである。

この出願の発明の目的は、満足すべき条件の耐摩耗配管
が望まれているのにも係わらず、上述従来技術ではこれ
に対処出来ないという問題点を解決すべき技術的課題と
し、高靭性外管と高硬度内管とを重層し、内管のアルテ
ンサイド変態に伴う膨張、或は、内外管の降伏熱差に基
づく弾性戻り７差を利用して嵌合応力を導入し、高靭性
外管が高硬度ではあるが、低靭性の内管をだが締めする
にうにして、全体として十分な靭性を有するようにして
各種産業おける配管利用分野に益する優れた耐摩耗二重
管の製造方法を提供ぜんとするものである。

〈問題点を解決するための手段・作用〉上）ホ目的に沿
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、前述問題点を解決するために、低い降伏点であっ
て高靭性を有する材料からなる外管と、逆に高い降伏点
と高硬度を有する材料からなる内管とを該内管を焼鈍状
態にして拡管、又は、縮管Ｊる場合にはその応力歪曲線
が両者共にほぼ近似し、したがって、弾性戻り差がなく
密着可能である性質を利用して相対重層後の外管と内管
の密着状態を現出し、その後、少くとも内管に対し焼入
を行うことにより内情の硬度を高めると共にマルテンサ
イト変態を伴う膨径により大ぎな嵌合代を得て内外管が
緊結されるようにし、更に、外管の弾性限度以上に内外
管を縮径することにより、弾性戻り差を利用して両管を
より強固に緊着嵌合させることが出来るようにした技術
的手段を講じたちのである。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を図面に従って説明すれ
ば以下の通りである。

先ず、この出願の原理的根拠を説明するが＾炭素鋼材料
は急速冷却によるマルテンサイト変態を行うようにする
とその金属組成により硬度が急速に高まると共に膨張す
るものがあり、例えば、９００℃〜１００℃までの冷却
を１０４〜１０ｓｅｃで行うと炭素量０゜２５％程度の
低炭素鋼ではその硬度はビッカース硬さで１４０〜１８
０程度で著しい硬度や降伏点の上昇は見られないのに比
し、炭素量０．５５％程度の高炭素鋼では４００〜８０
０程度まで硬度が上がり、降伏点も著しく上昇すると共
にいく分膨張することが分かつている。

そこで、このような低炭素鋼等の降伏点が低く高靭性を
有する管を外管として高炭素鋼等の高い降伏点と高硬度
の管を内管として使用づる場合にその焼入による内管の
増径により外管と内管に大きな嵌合代を得させて緊着さ
せることが出来、同時に少くとも内管を焼入し、高硬度
を付与し、一方、外管は高靭性を具備していることによ
り内管をだが締めして実用的な高硬度二市管を得ること
が出来るようにするものである。

次に、この出願の発明の１実施例を説明すると、焼入状
態では高い降伏点と高硬度を有寸る高炭素鋼製の内管と
低い降伏点、及び、高靭性を有する低炭素鋼製の外管を
用い、該外管と内管の径差をＲ＋　として該内管を焼鈍
状態にして外管に相対重層し、第４図に示す様に外管１
の外側からダイス３により該外管１、及び、内管２に対
し縮径作用を行って両管を矢印の方に引出ずと、両者は
塑性変形して縮径されるが、該第１図に示す様に内管２
が焼鈍されていることにより、外管、及び、内管の応力
歪曲線はほぼ近似して弾性戻り差はなく、したがって、
外管１は点線で示すイ、口、へのカーブをたどり、一方
、内情にはイ′　、口′、ハ′の経路をたどり、（口′
からハ及びハ′にかけてのグラフは実際には重なってい
るが図示の関係１僅かにずらして示しである。）ダイス
３通過後の縮径作用停止による増径過程では外管１はハ
、二の経路を、又、内管２は八′、二′の経路をとり、
両者の径差Ｒ２はほぼＯになり、したがって、内情を予
め焼鈍しておくことにより外管と内管には第１段階とし
て密着した素材二重管４とすることができる。

而して、このようにしで得られた素材二重管４に対し、
例えば、内側から高周波誘導加熱手段により内管２に対
して焼入を付与すると、前述厚地理論により内管２に対
しては高硬度が付与され、且つ、降伏点が上昇して増径
し、高硬度内管２との間に嵌合代が得られて両管は緊着
することになる。

而して、この出願の発明においては上述ダイス３の作用
等により第二次的に両管に対し縮径作用を与え、この場
合外管１の弾性限度以上に縮径させると第２図に示す様
に外管１はイ、口、ハ、内管はイ′、八′をたどり、ダ
イスにス・ノする相対通過後縮径作用が開放されて両管
が増径するが上記径Ｒ２′　（実質的にＯにされている
が）はＲ２の大きな嵌合代を得て緊結され、したがって
、内管に対する外管のだが締め効果は飛躍的に増大する
。

尚、ΔＲはダイス３による縮径量である。

尚、内情の弾性限度以上に縮径作用するブ］コセスは、
第３図に示す様に、更に有効であるが、この場合、該内
情に亀裂等の破屓が生じないように制御することが必要
である。

更に、内外管単層前に予め内管を焼入しておぎ外管と内
管を相対遊挿させた状態から一挙に外管と内管に縮径作
用を行っても同−作用効果が得られる。

但し、この場合には、内外管を密着させるための縮径と
両管一体で少くとも外管の弾性限度以上に塑性変形させ
るための縮径とを連続的に加える必要があり、縮径量は
両者の和となるように制御する必要がある。

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、外管に対し内管を焼
鈍状態で相対重層して両者の応力歪曲線がほぼ近似して
弾性戻り差がないことの利用による密着に際しては上述
実施例の縮径操作以外にも塑性拡径を行うようにしても
良く、又、雨間密着後の二次縮径に際しての内管に対す
る焼入は外管との一体焼入でも良く種々の態様が採用可
能である。

〈発明の効果〉 以上この出願の発明によれば、基本的に耐摩耗二重管の
製造において従来の鋳鋼法や遠心鋳造法による高価な製
造方法によらず、低コストで耐摩耗二重管が出来、外管
による内管のだが締めにより結果的に二重管全体に高い
耐摩耗を付与させることが出来、又、全体としての高靭
性も得られるという優れた効果が奏され、外管と内管の
材料選択にも大きな自由度が得られ、それにより、例え
ば、外管のユニット配管端部に於けるフランジ溶接接合
が出来、該フランジに対する加工性が何等阻害されず、
したがって、ユニット管の製造がし易いという優れた効
果が秦される。

又、外管と内管とが自緊状態であるために、内管に貫通
欠陥が生じても管全体として内外管が冶金的に接合して
いす、又、外管が高靭性であるために貫通欠陥が生じ難
く、二重管の機能が終始保持されやすいという優れた効
果が奏される。

又、長尺管製造に際してもダイス等による縮径は長さに
関係なく行えるために長尺管の製造がし易いという優れ
た効果があり、液圧拡管法等による内管の肉厚に拘束さ
れないという自由さがあり、拡管等の際にも大きな圧力
を必要とせず動力費も節減され結果的に低コストが図れ
るという効果も奏される。

而して、外管に低い降伏点の材料の管を用いることによ
り、又、内管に焼入状態では高い降伏点を有する管を用
いたことにより、初期外管に対する内管の相対重層時に
該内管を焼鈍状態にすることで両者の応力歪曲線をほぼ
近似させて弾性戻り差をなくすことが出来、そのため、
両管の密着を可能にすることが出来、二次的な縮径の際
に内情に対する焼入付与を介してマルテン勺イ１〜変態
時の内管の高硬度付与と共にその膨張をより効果的に利
用することによって嵌合代を大ぎくし、強く自緊を得る
ことが出来る優れた効果が秦される。

又、内管に高硬度の材料を用いることにより、配管自体
に極めて高い耐摩耗を付与することが出来る効果があり
、又、外管に対し高靭性の材料を用いることにより内管
に対するだが締め効果がフルに発揮され、又、不測にし
て内管に貫通欠陥等が発生しても外管まで達せずに管全
体の機能を終始維持することができるという優れた効果
が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の詳細な説明図であり、第１図は
外管に対する内管の相対重層時の密着嵌合の説明グラフ
図、第２．３図は二次縮径時の外管と内管の嵌合代付与
の説明グラフ図、第４図は二次縮径時の縮径手段断面図
である。 １・・・外管、２・・・内管、 ４・・・二重管 第１図　　　　第２図 第３図　　　　第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高靭性外管と高硬度内管とを重層自緊させるよう
   にした耐摩耗二重管の製造方法において、低降伏点であ
   って高靭性の材料より成る外管に焼入状態では高降伏点
   を有する高硬度の材料より成る内管を焼鈍状態で重層し
   て変径させ両管を密着させた後少くとも内管を焼入させ
   て両管を自緊させるようにしたことを特徴とする耐摩耗
   二重管の製造方法。
2. （２）高靭性外管と高硬度内管とを重層させた後自緊さ
   せるようにした耐摩耗二重管の製造方法において、低降
   伏点であって高靭性の材料より成る外管に焼入状態では
   高降伏点を有する高硬度の材料より成る内管を焼鈍状態
   で重層して変径させ両管を密着させた後少くとも内管を
   焼入させた後少くとも外管の弾性限度以上に両管を縮径
   させて自緊させるようにしたことを特徴とする耐摩耗二
   重管の製造方法。