JPS6262078A - 耐摩耗内張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】 〈産業上の利用分野〉 開示練術は、外管とセラミックス性等の耐摩耗内管を緊
結させた耐摩耗性の二重管の製造技術の分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明はスラリー輸送、空気輸送等に
用いられる配管の耐摩耗性等を向上させるべく、外管と
耐摩耗性の内管とを相対重層ざぜた二重管等の素管を高
周波誘導加熱等の周方向環状加熱手段とその前後段の水
等の冷却手段とを相対的に軸方向移動させて前段の冷却
に続いて周方向環状加熱、及び、後段の冷却を行って外
管により内管をだが締めして嵌合緊結させた耐摩耗性の
二重管とその製造方法に関する発明であり、特に、素管
の外管に対し多数の短円筒状等のセラミックス等の耐摩
耗材のセグメント状等のピースを相互に隣接させて内張
すし、外管に対する環状加熱とその前後段冷却を行うに
際して加熱付与部分の熱膨脹による膨径を周辺の低温部
分が拘束するようにした環状加熱と冷却とにより冷却後
加熱付与部分の径を初期径より小さくする操作を軸方向
連続的に付与して外管が内管をだが締めするようにして
強い緊結の嵌合代が得られている耐摩耗内張二重管とそ
の製造方法に係る発明でおる。

〈従来技術〉 周知の如く、配管は各種産業分野で流体の輸送に広く用
いられているが、これらの配管のうち、例えば、石炭各
種鉱石、セメント等の固形物を水に混合して運７玉スラ
リー輸送管、或は、＄９Ｊ塵、珪砂等粉粒体の空気輸送
管等では、管内面が著しく摩耗され易いという問題がお
る。

この種の配管には通常ガス管のような安価な鋼管が用い
られ、摩耗すると新管と交換したり摩耗部分に当て板を
溶接したりすることによってこれに対処している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、特に耐摩耗性を要求されるような用途の
配管では、高クロム鋳鉄等耐摩耗性の優れた材料より成
る管が使用されることもある。

ところで、一般に、鉄鋼材料の耐＋Ｓ耗性は硬さと良い
相関があり、耐摩耗性の優れた材料は一様に著しく硬い
。

例えば、耐摩耗材料として良く使用される２７Ｑｒ鋳鉄
は、ショア硬ざで８１以上の硬さを有する。

さりながら、一方、硬さが硬くなる程、鉄鋼材料の靭性
は低下する傾向があり、上述した高クロム鋳鉄等の耐摩
耗材料から成る管は衝撃力が加わると破損し易いという
欠点がある。

又、高硬度の耐摩耗材料は溶接性、及び、加工性が共に
著しく悪いため、第一に溶接による本体への７ランジの
取付が不可能である欠点があり、第二に７ランジを一体
形成させた場合にも仕上げ加工や孔開は加工が困難であ
り、第三に補修溶接が困難である等の難点がある。

加えて、製造コストも高い不利点もめる。

このようなことから、鋼管に耐摩耗材料を内張した所謂
クラツド鋼管も使用されるようになってきた。

この種のクラツド鋼管は、通常遠心鋳造法、或は、肉盛
溶接法等により作られており、内張は管本体に対し冶金
的に接合している。

而して、クラツド鋼管は、管の内面が耐摩耗材料によっ
て覆われているため、特に、耐摩耗性を考慮していない
材質の通常の単層鋼管より格段に耐摩耗性が優れている
。

又、管内体は耐摩耗材料を具備する必要がないので、充
分な靭性をもち、溶接性良好な材質のものを採用出来る
。

したがって、耐摩耗材料のみからなる管と異なり、充分
な耐衝撃性能を有し、又、フランジを別体形成して溶接
で取付けることも可能である。

しかしながら、クラツド鋼管では製造手段の如何によら
ず内張に引張応力が残存するため、割れを生じやすい不
都合さがある。

又、一旦割れを生ずると、内張内管を外管が冶金的に接
合しているため、割れが管本体に容易に伝播し貫通割れ
となり易いマイナス点もある。

そこで、実用上充分な靭性を有する外管と耐摩耗性の優
れた内管とを重層した二重管で、両管が冶金的に接合し
ておらず、しかも、おる血圧をもって接触しており、内
管が圧縮応力状態となるようにした自緊二重管の開発が
望まれている。

このような自緊二重管は、クラツド鋼管と同様の利点を
もち、しかも、上述したクラツド鋼管の欠点が解消され
るからである。

ところで、従来の自緊二重管製造技術としては、第一に
焼きばめ法、第二に拡管法、第三に熱拡管法等がおる きりながら、内面耐摩耗自緊二重管の製造方法としては
、これらの方法にはそれぞれ好ましくない点がある。

まず、第一の方法は、外管内径、及び、内管外径に厳し
い加工精度が要求されるが、内面耐摩耗二重管の場合、
内管は加工性の悪い耐摩耗材料であるので、所要の加工
を行うことが非常に難しい。

加えて、この方法では一般に長尺管の嵌合が極めて困難
である。

又、第二、第三の方法ではいずれも内管の塑性拡管が行
われるが、この場合、内管の強度（降伏点）が非常に高
いうえに耐蝕二重管等に比べて内管がやや厚くなるので
、極めて高い拡管圧力が必要となり実際的ではない。

特に、第二の方法では、内管の強度（降伏点）に比べて
外管の強度（降伏点）が高い二重管の場合、内管を塑性
拡管しても弾性戻り差により内外管の間に隙間が生じる
。

かかる点に対処するために、出願人の先願発明である特
願昭６０−１２２６６３号発明においては外管と内管を
相対重層して素管とし、外管の外側に環状ＴＪｒ＋熱手
段を設け、更に、その前後に水シヤワー等の冷却手段を
設けてこれらの手段と素管とを相対的に軸方向に移動さ
せることにより、環状加熱手段で外管を膨径させ、その
前後における冷却手段により膨径を拘束して外管を降伏
させ、冷却収縮により大きな縮径を付与し、外管の内管
に対するだが締めを行って、自緊した二重管を巧みに得
るようにした新規な二重管製造技術を開発した。

一方、近時の材料開発研究により強度が大で耐摩耗性に
も優れた新規な素材゛、例えば、セラミックス等が現出
、量産可能になってきており、管の内面にタイル状のセ
ラミックスを接着剤により張付けたりする技術が開発さ
れている。

さりながら、該種技術では使用配管内部でのセラミック
スピースの剥離が生ずる不具合があり、又、セラミック
ス製の内管を外管に相対重装するにしても技術的にもコ
スト的にも極めて難かしいという不都合さがある。

以上のように、耐摩耗二重管に対する強いニーズがある
にもかかわらず、従来技術では実際問題・　とじて満足
すべき条件を具備した耐摩耗二重管を提供出来なかった
。

この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく二重管製
造９問題点を解決すべき技術的課題とし、外管に対する
セラミックス製等の耐摩耗材をセグメント状、或は、ア
ーチ状の多数のピースとして隣接させ内管となし、これ
を外管に相対遊挿した重層素管の外管に対し周方向環状
加熱、及び、その前後周辺冷却作用を同時併行的に軸方
向に連続的に、例えば、軸方向に相対移動しながら加熱
冷却を付与することにより外管を縮径させて内管を外管
によりたが締めするようにして、各種産業における配管
利用分野に益する優れた耐摩耗内張二重管及びその製造
方法を提供せんとするものである。

く問題点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、前述問題点を解決するために外管と耐摩耗材の多数
のセグメント状、アーチ状等のピースより成る内管を相
対重層して素管となし、該素管の外管を縮径させるに際
し、外管に対する環状の加熱を付与し、周方向環状加熱
手段と冷却手段と素管とを相対的に経時的に軸方向移動
させるようにし、この際、環状加熱手段の前方、及び、
後方に冷却手段を付与することにより、軸方向長さから
みて、加熱部分の前方、及び、後方にて中心方向への径
方向の押え曲げモーメントが長さ方向で連続して作用す
るようにし、外管の加熱部の膨径を周辺冷却部分により
拘束して降伏させ、その後の冷却収縮により初期径より
も縮径するようにして内管をだが締めし、耐摩耗材の各
ピース相互を力学的に強固に相互当接して固定するよう
にした技術的手段を講じたものである。

〈実施例−構成〉 次に、この出願の発明の実施例を図面に基づいて説明す
れば以下の通りでおる。

図示実施例は、セラミックス製の内管を有するスラリー
輸送管等の耐摩耗内張二重管とその製造態様であり、外
管１には、例えば、炭素ｉ　０．２５％程度の低炭素鋼
等の高靭性のものを用い、又、内管２としては高耐摩耗
性、高硬度を有する、例えば、アルミナ°セラミックス
製の短円筒のセグメント状のピース２’、２’＝・・を
用いて、軸方向相互に隣接して設定長さにし全体冷却し
た状態で外管１と内管２とを適宜に相対遊挿して二重管
素管３としておく。

そこで、まずこの出願の発明の耐摩耗性内張二重管の製
造方法の実施例を第３〜６図で説明すると、上述の如く
して製造した二重管素管３を第２図の矢印に示す様に軸
方向に所定速度で移動させるようにセットし、更に、第
４図に示す様に外管１の外周に環状に加熱手段として、
例えば、高周波誘導加熱装＠４（以下、加熱装置と略称
）をセットすると共に加熱装置４に所定距離離隔して近
接した軸方向前後に、例えば、水通水等の環状のシャワ
ー装置の冷却装置５．５をセットして１ユニットと（）
、二重管素管３を矢印方向に移動させることにより加熱
装置４、及び、冷却装置５１．５の１ユニツトは二重管
素管３に対し相対移動するようにする。

そこで、所定速度で二重管素管３を相対移動させると、
加熱装置４はその前後の冷却装置５．５による外管１の
冷却に対し、加熱による膨径作用を付与するが、このプ
ロセスにおいて、模式的に第３図に示す様に、加熱部分
の両端が冷却部分に。

対して自由端であれば、当該第３図に示す様に、自由に
膨径して周方向に突出するが、実際は加熱部分に対し当
該加熱部分はその両端が冷却部分によって膨径が拘束さ
れて結果的にリング状の湾曲した塑性変形部分が成形さ
れる。このプロセスは内管２の構成要素である各セグメ
ントのリング状ピース２′には無関係に行われる。

そして、二重管素管３が矢印方向に相対移動することに
より、加熱装置４により加熱されて塑性変形した外管１
の部分は加熱部分を通過して冷却手段によって冷却され
ると、第６図に示す様に収縮し逆に初期径より大きく縮
径され、そこで大きな嵌合代が得られて外管１は内管２
（各セグメントのリング状ピース２′）に対し、だが締
め作用を行い緊結されることになる。

そして、この１ユニツトによる作用は外管１の全ての周
方向部分に作用するために、素管３を軸方向連続的に相
対移動することにより外管１の全ての部分が縮径し、素
管３の全長に於いて内管２の全長に亘り縛つばめ状態が
現出され、結果的に第１図に示す様な自緊二重管の耐摩
耗性内張二重管６が形成される。

そして、上述緊結プロセスは内管２の即ち、各セラミッ
クス製のセメントのリング状ピース２′肉厚に係わりな
く行われ、又、軸方向長さに係わらず、金工重管素管３
に於いて形成されるために、更に外管１と内管２の接合
面の精度にもほとんど無関係に行われることになり、内
管２の（各々セグメントのピース２′）肉厚が大で、し
かも、長尺管であるところの耐摩耗性内張二重管６の製
造には極めて効果的である。

上述実施例はセラミックス製の内管２が軸方向多数配列
のセグメントのリング状ピース２′、２′・・・を多数
隣接状態にした態様であるが、第２図に示す様に、周方
向にアーチ状のいわゆる八ツ橋状のピース２’　、２　
’・・・を多数周方向、及び、軸方向に隣接する実施例
も可能であり、いづれにしても外管１による内管２のだ
が締め作用による機械的な相互拘束の断面円形の内管２
を構成することが出来る。

したがって、内管２の周方向、軸方向の圧縮応力が強く
作用し、各ピース２’、２’・・・の相互のシールが強
く働き、作用流体のリークは生じない。

而して、上述実施例において１ユニツトを素管３に対し
て相対移動させた場合、先述した如く、素管３が長尺管
の場合、１ユニツトによる１パスでは実験によると、外
管１の直径が１００φ肉厚４ｔである場合には、１パス
による縮径処理で約０．５Ｍもの縮径が行われる。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るも
のでないことは勿論であり、内管はセラミックス以外に
も特殊テフロン加工性耐摩耗材による内張内管を有する
二重管やその製造や内管に耐蝕性材料を用いた二重管と
その製造方法等種々の態様が採用可能である。

又、対象は直管のみならず、ベント管等の曲管等に対し
ても適応出来るものである。

尚、この出願の発明は従来態様の線状加熱や冷却手段を
移動方向に付与する手段によるところの周方向増径縮径
手段と異なり、あくまで、加熱された外管の環状部分の
膨径が隣接冷却部分により拘束され、加熱部分が冷却後
縮径することにより、縮径されて、例えば、二重管の製
造時に外管が内管に対し緊結するようにしたものであり
、その自緊メカニズムは全く異なるものである。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的にスラリー輸送
管等の耐［♀純性内張二重管において、外管の内面に溶
接緊結される耐摩耗性内張管が短管状のセグメントやア
ーチ状の多数のピースによって力学的に相互に緊結され
て当接されるために長尺管の製造が困難なセラミックス
等の内張管が相当長尺に形成することが出来るという優
れた効果が秦され、しかも、相対重層の内外管の初期重
装が容易に行えるという優れた効果が秦される。

又、各ピースが外管のだが締めによって緊結されるため
に力学的に安定し、稼動中の剥離等が生じないという優
れた効果もある。

更に、各ピースが外管によるだが締めにより圧縮応力を
受は耐蝕性が向上すると共に各ピース間のシール性が良
くなり作動流体のリークが生ぜず、耐久性が向上すると
いう優れた効果が秦される。

而して、耐摩耗性内張二重管等の製造に際し外管を縮径
させることが出来、水圧拡管法等による場合のように外
管と内管との降伏点差に基づく弾性戻り差により隙間が
生ずる虞がなく、自緊二重管としては極めて精度が高い
配管が得られる優れた効果が秦され、又、拡管圧に必要
な強大な圧力等も要らず、製造に際する動力費が安くて
すみ低コストで製造出来る効果がある。

又、従来の焼きばめ等とは異なり、外管と内管の接合面
の精度もそれほど大きく要求されず、したがって、上述
の如く長尺管等も自由に製造出来るという優れた効果が
秦される。

又、内管がセラミックスの如き高度の耐摩耗性であり、
外管が高靭性であるような場合にも何等設計の自由度が
拘束されずに縮径出来、したがって、外管と内管の材料
選択も自由であるという効果が奏される。

更に、周方向は勿論、長さ方向においても均一な嵌合代
が得られて精度の高い二重管が得られるという優れた効
果が奏される。

したがって、二重管の長さに拘束されず、設計の自由度
が高まり、自在な二重管の製造が出来るという効果が奏
される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の実施例の概略説明図であり、第
１図は１実施例の１部切截概略説明図、第２図は他の実
施例の第１図相当斜視図、第３図は外管と内管の相対重
層時の部分断面側面図、第４図は加熱による押え曲げモ
ーメント付与メカニズムの部分断面図、第５図は冷却に
よる押え曲げモーメントを介しての縮径メカニズムの斜
視図、第６図は縮径して自緊した二重管の断面図である
。 １・・・外管、　　２・・・内管、 ２’　、２’ピース、　　３・・・素管、４・・・加熱
装置、　　５・・・冷却装置６．６′・・・耐摩耗内張
二重管 第１　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外管内面に耐摩耗材を内張した二重管において、
   外管内面に多数の耐摩耗材のピースが相隣って当接した
   状態でたが締めされて内張管を形成して緊結されている
   ことを特徴とする耐摩耗内張二重管。
2. （２）外管に多数の耐摩耗機材のピースで内張内管を成
   して相対的に重層により素管とし該外管に対し周方向の
   環状加熱とその周辺の冷却を同時併行的に付与し、加熱
   部の熱膨脹をその前後両側の低温部により拘束して膨径
   を抑え、その後該加熱部を冷却により収縮させ、その部
   分の直径が初期径より小さくなるようにし、而して素管
   と加熱冷却手段とを軸方向に相対移動させて加熱部の全
   長に亙り冷却後の外管の直径が初期径より小さくなるよ
   うにしたことを特徴とする耐摩耗内張二重管の製造方法
   。