JPS6380917A - 管内面のライニング方法 - 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〕 本発明は、管の内面にライニング層を形成する方法に関
する。

〔従来の技術〕

管の用途、使用条件等により、管の内面には、耐食性、
耐摩耗性等を付与するためのライニング層が形成される
。

管内面のライニング方法としては、ＴＩＧ溶接等により
ライニング材のビードを管内面に形成する溶接肉盛法、
ライニング材を溶射し、その溶滴を管内面に付着堆積さ
せる溶射法、または管を回転させながら、管内にライニ
ング材の溶融物を注入し、遠心力により管内面をその溶
融物で被覆して凝固させる遠心力鋳造法等が知られてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶接肉盛法による場合は、溶接トーチ等の操作の都合上
、また溶射法では溶射ガンの操作の必要上、更に遠心力
鋳造法では、溶融物を鋳込むための鋳込みホッパを管内
に装入する都合上、いずれの方法も、適用対象は大径管
に限定され、小径管の内面にライニング層を形成するこ
とができない。

しかも、溶接肉盛法による場合、層厚の薄いライニング
層を形成しようとすると、ライニング層（ビード）と母
材（管）とが融合・希釈化するので、所定の性質を有す
るライニング層を形成することができない。溶射法では
そのような欠点はない反面、形成されるライニング層が
ポーラスで、管内面との密着力も弱く、剥Ｗｉ　Ｌ易い
欠点がある。

また、遠心力鋳造法では、層厚の薄いライニング層を形
成する場合、鋳込み量が少ないので、管内に鋳込まれた
溶融物が急速に降温・粘稠化してしまう結果、管内面の
全周全長にわたって均一なライニング層を形成すること
ができない。

本発明は、上記実情に鑑み、管径の大小に拘らず、特に
小口径長尺管の内面にも、緻密で、管内面との強固な密
着強度を有し、かつ厚薄任意の層厚を有するライニング
層を形成することのできるライニング方法を提供しよう
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の管内面のライニング方法は、 管の内面形状に相応する外形状に加工された芯金の表面
に、管のライニング層となるライニング材からなる溶射
層を形成し、これを管の内側に嵌装した後、真空加熱炉
内において前記溶射層を加熱溶融し、凝固させた後、炉
外に取出し、芯金を除去することを特徴としている。

本発明方法によれば、まず目的とする管の内面形状に相
応する外形状に加工された芯金を準備し、その表面に、
管内面のライニング層となるべきライニング材を溶射し
て、第１図に示すように、芯金（４）の表面を被覆する
溶射層（２′）を所要の層厚に形成する。

ライニング材は、ライニング層として要求される材料特
性（例えば、耐食性、耐摩耗性等）に応じて、純ニッケ
ル、純モリブデン、Ｃｏ系合金（例えば、ＭＯ：２４〜
３５％、Ｃｒ：４〜２０％、Ｓｉ：５％以下、残部ｃｏ
）、Ｎｉ系自溶性合金（例えば、Ｃｒ：４〜２０％、Ｂ
：１〜４％、Ｓｉ：５％以下、残部Ｎｉ）等の金属、ま
たはアルミナ、ジルコニア、炭化クロム、窒化珪素等の
セラミックと金属の混合物等が使用される。他方、芯金
（４）は最終的には除去されるものであるから、機械加
工が容易で安価な材料を使用すればよい。

ライニング材は、所望により、異種の材料、例えば耐食
性材料と耐摩耗性材料とを併用し、第１図に示すように
、ａ領域に耐食性材料を、ｂ　領域に耐摩耗性材料をそ
れぞれ溶射することもできる。

また、目的とする管が高温ないしは熱衝撃をうける用途
に使用されるものである場合には、必要に応じて、その
ライニング材として、熱膨張係数の異なる２種以上の材
料を用い、これを熱膨張係数の順に溶射し、芯金（４）
の表面に複数層の溶射層を形成することにより、熱膨張
係数の勾配を有するライニング層を形成することができ
る。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（インバー）を用いる場合
、その熱膨張係数（α）は、Ｎｉ含有量：２５〜３６ａ
　ｔ％の範囲において、ｌＸｌ０−６から１６Ｘ１０−
ｈ／’Ｃと、広範囲に恒って変化するので、Ｎｉ含有量
の異なる２種以上のＦｅ−Ｎｉ合金を併用することによ
り、任意の熱膨張係数の勾配を有するライニング層を形
成することができる。また、金属とセラミックとの混合
物をライニング材として使用する場合にも、セラミック
の配合割合によって熱膨張係数を変えることができるの
で、この場合にも、セラミック配合量の調整により、熱
膨張係数の勾配をもたせたライニング層を形成すること
ができる。

更に、芯金を外層材である管の内部に嵌装した後に行わ
れる溶射層の加熱溶融工程において、ライニング層とな
る溶射層（２’）と芯金（４）との界面とが溶着し、ま
たは芯金成分の拡散により溶射層（２′）が汚染される
ような場合には、これを防止するために、第２図に示す
ように、芯金（４）に、まず下地層（３）として、アル
ミナ等のセラミックの溶射層を設け、その上にライニン
グ材の溶射層（２′）を積層形成するとよい。その下地
層（３）は、芯金（４）を除去する際に、芯金と共に除
去される。

なお、その場合、溶射したままの下地層（３）の上にラ
イニング材を溶射したのでは、下地層（３）の表面の凹
凸がライニング層の内面に転写されるので、下地層（３
）の表面を所要の粗度に研磨したうえ、ライニング材を
溶射するようにするとよい。

こうすれば、芯金と共に下地層を抜き取ることが容易に
なり、また抜き取り後のライニング層表面の研磨加工を
省略することもできる。

叙上のように、芯金（４）表面にライニング材を溶射し
た後、第３図に示すように、外層材である管（１）を嵌
め込み、底部に底板（５）を取付けたうえ、真空加熱炉
（７）内に立設する。真空加熱炉（７）内において、加
熱源（７１）により溶射層（２′）を全周全長に恒って
均一に加熱溶融し、凝固させた後、炉外に取出し、芯金
（４）を除去する。芯金（４）の除去は機械加工により
行うことができるが、セラミックの下地層（３）を設け
ている場合には、引き抜きにより下地層と共に除去する
こともできる。

芯金（４）を除去したのち、必要に応じ、外層材（１）
およびライニング層（２）の表面を機械加工することに
より、第４図に示すように、外層材（１）の内面がライ
ニング層（２）で被覆された管が得られる。

〔作用〕

本発明は、管内面に直接ライニング層を形成するのでな
く、芯金（４）表面にライニング材を溶射し、これに管
を嵌め込み、溶射層（２′）を加熱溶融し凝固させるこ
とにより管内面に接合させることとしているので、大径
管はむろんのこと、小径管の内面にも容易にライニング
層を形成することができる。むろん、そのライニング層
の厚さは、ン容射層（２′）の層厚により厚薄任意に調
節することができる。なお、芯金（４）表面にライニン
グ材を溶射する方法に代え、芯金（４）を外層材（１）
に嵌め込み、両者の隙間に粉末状のライニング材を充填
して加熱溶融する方法も考えられるが、層厚の薄いライ
ニング層を形成する場合、芯金（４）と外層材（１）と
の隙間にライニング材の粉末を均一に充填することがで
きないが、本発明ではそのような問題はなく、層厚の薄
いライニング層も容易に形成することができる。

〔実施例〕

Ｘ１炎上 芯金（ＳＳ４１製、外径：１０φ、長さ：１５０７！。

Ｈ）の表面に、下地層としてアルミナセラミック（Ａ６
ｚＯｉ）を溶射し、表面を研磨したうえで、ライニング
材として、Ｎｉ系自溶性合金（Ｃｒ：１４％、Ｂ：３％
、Ｓｉ：４．３％、Ｃ：０，７％、残部Ｎｉ）を溶射し
、その溶射層の表面を研磨したのち、これを外層材であ
る３４５Ｃ炭素鋼製円管（外径：３２φ、内径１２φ、
長さ：１５０ｊ２　、龍）の内部に嵌装した（クリアラ
ンス：０．１ｍｍ以下）。その底部に底板を取付けた後
、第３図に示すように真空加熱炉（７）内に立設し、溶
射層（２′）を加熱溶融し、ついで凝固させた。凝固完
了後、炉外に取出し、芯金（４）を下地層（３）と共に
除去し、外層材（１）およびライニング層（２）の表面
に機械加工を加えて、外径：３０φ、内径：１２φ、長
さ：１５０ｊ！、ライニング層厚：ＩＮの管を得た。ラ
イニング層は、緻密であり、管内面と強固に接合してい
ることが認められた。

去施■１ 芯金（ＳＳ４１製、外径：１０φ、長さ：１５０Ａ　。

龍）の表面に、ライニング材として、前記実施例１で使
用したＮｉ系自溶性合金の粉末と炭化タングステン（Ｗ
Ｃ）粉末との混合物であって、ＷＣ粉末の配合割合の異
なる３種の混合粉末を、ＷＣ粉未配合量の多い順に溶射
積層した。その溶射層の最外表面を研磨したのち、外層
材である３４５Ｃ炭素鋼製円管に嵌め込み、溶射層の加
熱温度を１１００℃とし、前記実施例１と同じようにラ
イニング層を存する管を製造した。但し、ライニング層
厚は１１ｍであり、各層の熱膨張係数（α）は次のとお
りである。

外層（３４５Ｃ炭素鋼製円管）： α−１４Ｘ１０−６／”ｃ ライニング層（Ｎｉ系自溶性合金＋ＷＣ）：第１層（Ｗ
Ｃ２０％） α−１２ｘｌＯ−６／”ｃ 第２層（ＷＣＩＯ％） α＝１３ｘｌＯ−ｂ／℃ 第３層（ＷＣ５％） α−１３，５Ｘ　１０−６／　’Ｃ なお、ライニング層は緻密で、管内面と強固に接合して
いることも確認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、管径の大小に拘らず、小径・長尺の管
の内面に対しても、厚薄任意のライニング層を形成する
ことができる。そのライニング層は緻密であり、かつ管
内面と強固に接合している。

また、Ｎ厚方向に熱膨張係数の勾配をもたせることも容
易である。従って、本発明方法は、耐食・耐摩耗性等を
必要とする用途、高温・熱衝撃が加わる条件で使用され
る各種のシリンダやパイプ類のライニング法として有用
である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明方法の実施例の断面説明図であ
る。 １：外層材（管）、２ニライニング層、２′ニライニン
グ材溶射層、３：下地層、４：芯金、５：底板、７：真
空加熱炉、７１：加熱源。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）管の内面形状に相応する外形状に加工された芯金
   の表面に、管の内面のライニング層となるライニング材
   からなる溶射層を形成し、これを外層材である管の内側
   に嵌装した後、真空加熱炉内において前記溶射層を加熱
   溶融し、凝固させたのち、真空加熱炉から取出し、芯金
   を除去することを特徴とする管内面のライニング方法。
2. （２）熱膨張係数の異なる２種以上のライニング材を、
   その熱膨張係数の順に芯金の表面に溶射して複数層の溶
   射層を積層形成することを特徴とする上記第１項に記載
   の管内面のライニング方法。
3. （３）芯金の表面にライニング材を溶射するに先立って
   、下地層としてセラミック溶射層を形成することを特徴
   とする上記第１項または第２項に記載の管内面のライニ
   ング方法。