JPS6411877B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粉体又はスラリーの乾式或いは湿式輸
送管等に適する耐摩耗製の、また摩耗時部分的に
取替、補修を容易にした関節状組合せ曲り管に関
する。

〔従来の技術〕

製鉄所、セメント工場、火力発電所、鋳造工場
等で、微粉炭、クリンカー、フライアツシユ、鋳
物砂、土砂等の輸送に空気式輸送法が用いられる
が、該輸送管は屡々輸送媒体によつて激しい摩耗
を受ける。摩耗位置は曲り管の外周内面部が特に
顕著であり、局部的に溝状に浸食され、終にはそ
の部分に開孔を発生し、補修を施したり全体を交
換したりしなければならなくなる。

この種用途の曲り管の摩耗対策として一般的に
行われてきた方法は、軟鋼もしくは炭素鋼製の曲
り管を使用し、当初から開孔を生じることを予想
して曲り管の外側に箱型の補強部材を取付け、そ
の中に予めコンクリートや耐火煉瓦等の耐摩耗製
をもつ材料を充填しておき、使用時曲り管に開孔
を生じても、輸送媒体の洩れをコンクリート層や
煉瓦の厚みで保護し、外部への洩れを防止するも
のであるが、この方法は曲り管の重量が大きくな
り、またパイプの外周内面に開孔を生じると、輸
送媒体の流れが乱流となり、吸引風力の圧力損が
生じたりするので好ましくない。

また、フライアツシユや鋳物砂のように激しい
研削摩耗を与える摩耗媒体の輸送用には曲り管に
例えば高炭素、高クロム鋳鉄やニーハード鋳鉄
（商品名）等の耐摩耗鋳鉄が使用され、特に激し
い摩耗を受ける外周部を肉厚にした偏肉の曲り管
が製造され使用されている。しかし耐摩耗鋳鉄製
でもさして長寿命を与えるものでなく、例えば外
周部の肉厚が80mmの高クロム鋳鉄を使用した曲り
管でフライアツシユを輸送した場合、約４〜６箇
月で開孔を生じた。

この種の耐摩耗鋳鉄は一度開孔すると溶接補修
が困難であり、無理に溶接すると溶接割れを発生
し、破断する危険がある。現在は軟鋼の厚肉鋼板
を開孔部に当て板し周囲を溶接して洩れを防ぐ方
法が採られているが、これも２〜３回繰り返すと
本体に割れを生じ全体を交換しなければならなく
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した空気輸送やサンドポンプによる砂輸送
のようなスラリー輸送の場合、輸送媒体による摩
耗形態はエロージヨンすなわち摩耗位置が局部的
な浸食摩耗を受ける傾向にある。従つて、曲り管
全体の重量の僅か一部が摩耗しただけで補修や交
換を行わなくてはならず、著しく不経済であり、
より長寿命を与える材質と容易に補修が行える構
造をもつ曲り管の開発が必要である。本発明は上
記要請に応え、長寿命であるとともに補修が容易
に行える曲り管の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、Ｒの角度を所要数に分割した節管よ
りなり、該各節管には所要厚の耐摩耗管がライニ
ングされていてこれら各節管はパツキングを介し
て連結し、且つ各節管が取替可能に接続されてい
る曲り管において、少なくとも弯曲部の上手の直
管内径の軸方向延長線が弯曲部と交わる付近の各
節管外周内面の各耐摩耗管前縁がその一つ上手の
耐摩耗管後縁より低く形成されている粉体並びに
スラリーの乾式湿式輸送用の関節状曲り管を要旨
とする。

また、請求項２の本発明は、上記１の関節状曲
り管において、弯曲部の上手の直管内径の軸方向
延長線が弯曲部と交わる付近の各節管の耐摩耗管
の平均内径が、直管部分内径よりも拡大されてい
る粉体並びにスラリーの乾式湿式輸送用の関節状
曲り管を要旨とする。

さらに請求項３の本発明は、請求項１または２
に記載した関節状曲り管において、Ｒの角度を所
要数に分割した節管にライニングされた耐摩耗管
が、各位置に関して異なつた耐摩耗管をもつ材質
で構成されている粉体並びにスラリーの乾式湿式
輸送用の関節状曲り管を要旨とする。

〔作用〕

本発明は上述の如く、輸送媒体の直接衝突の激
しい弯曲部の各節管の耐摩耗管の前縁を一つ上手
の耐摩耗管の後縁より低く構成したので、耐摩耗
管のエツジの欠けの発生やパツキングの摩耗を抑
え耐用命数を延長する作用を有し、また曲り管の
摩耗は通常、外周内面の最も激しく衝突を受ける
部分に生じるが、本発明の関節状の曲り管では、
その部分のみを容易に交換でき、在来の曲り管の
如く困難な部分補修や全体取替えの必要がない。

また、上述の耐摩耗管の前後縁に順次段差を設
けるほか、弯曲部で順次平均内径を拡大し、次い
で縮径してゆくようにするものでは、輸送媒体の
流速が最も摩耗を与える曲り部分で遅くなり、衝
突応力が緩和され、欠けや摩耗の進行が一層弱め
られる。

さらに、これらの関節状曲り管で、各位置に関
して異なつた耐摩耗度をもつ耐摩耗管を使用した
ものでは、適切な耐摩耗材の組合せにより、全面
均一な速度で摩耗を進行させ、局部摩耗により生
じる乱流現象を防止できる。

〔実施例〕

第１図は90゜の本発明の曲り管の一例を示す斜
視図、第２図はその中心で切断した断面図であ
る。

１Ａ〜１ＧはＲの角度を所要数、図示例では７
つに分割した各節管、２は節管内側にライニング
された耐摩耗管で、各節管１Ａ〜１Ｇはパツキン
グ３を介して連結し、関節状曲り管を形成する。

節管１は易溶接鋼材、各種鋳鉄、アルミ合金、
FRP、各種樹脂等で製造される。図示例はSC46
の鋳鋼で鋳造により製造した。

各節管を曲り管に組立てるには各節管の接続面
にパツキング３を介在させるが、パツキングには
石綿パツキング、樹脂、ゴムパツキング等がある
が通常液体パツキング剤を使用するのが好都合で
各接続面にこれを塗布してから組みたててゆく。
また、石綿パツキングに液体パツキングを含浸せ
しめたものを使用する場合もある。

組立てた各節管を取替え可能に固定するには
種々の方法があるが、第１図、第２図に示した例
は溶接法によつた。すなわち、曲り管の外側と内
側の弯曲線に沿つてフラツトバー材４，４当てが
い、隅肉溶接５，５により節管を固定した。この
方法は易溶接材製の小径曲り管の場合等に推奨で
きる方法で、各節管の部分交換は容易である。第
１図のフラツトパー材４，４を使用せずに、各節
管の接合線に沿つて適当間隔にスポツト溶接して
もよい。第１図の６は節管組立時の位置合せマー
キングで、凹条でも凸条でもよい。

大径曲り管や、溶接不可能材製の節管等の場合
には、第３図、第４図に示す如くに、例えば時計
の12時、３時、６時、９時の節管の位置にフラン
ジ７を設け、各節管１の接続部にパツキングを介
在させて組立て、相対向するフランジ同志をボル
トで締めつける方法等がある。この場合、相対向
するフランジの一方はバカ孔とし、他方はネジ孔
としてボルトで締め込む、フランジは勿論、全周
フランジとしてもよい。

耐摩耗管２の材質は、各種超硬合金、耐摩耗鋳
造合金あるいはセラミツク、レンガ、耐火物、ガ
ラス、溶着金属等が用いられる。耐摩耗管２は節
管１と接続部で融合し合つていてもよく、また接
着あるいは全く分離していてもよい。例えばセラ
ミツク管の場合、接着剤で節管と接着していても
よく。螺子山で螺着してもよい。また単に節管の
内部に挿入しておくだけでもよい。但し節管１と
耐摩耗管２とは余り間〓を生じない方が好まし
い。

節管１Ａ，１Ｂ……は適当な角度、例えば5゜、
10゜等に分割された角度をもち、分割角度が小さ
い程組合せた場合、円周に近似してゆき、流体の
流れが円滑になる。

粉体、スラリー輸送用曲り管の如く、コーク
ス、クリンカー、フライアツシユのように激しい
研削摩耗を与える輸送媒体の場合、摩耗媒体と高
速で接触する耐摩耗管２は非常に硬質でしかもか
なりの肉厚をもたせておかなければ長期寿命を確
保できない。前述したような超硬材料は非常に高
硬度であるが、少しの衝撃を受けても欠けを発生
し易い欠点がある。特に面で衝撃を受ける場合は
別として、角ばつたエツジ部に衝撃を受けると容
易に欠けを発生する。セラミツクの場合は特に欠
けを発生し易い。

曲り管が輸送媒体により受ける摩耗は前述の如
くエロージヨン摩耗に相当する。エロージヨン摩
耗状況下では輸送媒体の投入角度により耐摩耗管
２の摩耗度が異なり、一般に投入角度が30゜付近
で最大摩耗を生じる。

伊東裕光著「摩耗とハードフエイシング ６・
３項エロージヨン」によると、「噴射角が小さい
と研磨剤粒子は試料面を滑るのみで粒子のもつエ
ネルギーの消費が少なく、従つて切削作用も僅少
である。しかし角度が大きくなるに従つて粒子は
試料面に対して切削作用を行うようになる。角度
が30゜の場合、粒子のエネルギーが最も有効に切
削に使われる。30゜を越すとエネルギーの一部は
初期切削に使われるが、残りは粒子および試料の
変形、溶融に使われる。この変形、溶融は摩耗量
に直接現れないため、角度30゜を越すと摩耗量は
逐次減少する。」曲り管の場合これと近似の状況
が発生し、輸送媒体流れ方向上手の直管内径の軸
方向延長線が交わる付近の弯曲部節管、第２図で
言えば、１Ａ〜１Ｅ節管の外周内面にあたる耐摩
耗管内面、それも直管に対して30゜の角度に近い
面ほど最も激しく摩耗を受け、特にこれらの部分
の各耐摩耗管の前縁が流れに露出している場合、
直接衝突切削摩耗を受けるため欠けを発生し易く
なる。エロージヨン摩耗の場合、一たん耐摩耗管
２のエツジに欠けを発生すると、その部分のみが
更に一層深く浸食され、終には大きな局部摩耗に
進展する。取替可能な各節管１をパツキングを介
在させて曲り管に形づくる場合、各節管の継ぎ目
が不連続になり、継ぎ目の耐摩耗管前縁が直接摩
耗媒体の衝突にさらされ、衝突を繰り返し受ける
うちにエツジ欠けを発生し、その部分から深く摩
耗が進行する惧れがある。従つて関節状曲り管の
製造の際は、継ぎ部分の処置が耐摩耗性の向上の
重要なフアクターになる。

本発明は輸送媒体の輸送方向にむかつて耐摩耗
管２の各エツジを同一面とはせず、第２図に示す
如くに、弯曲部の輸送媒体が直接衝突する付近の
節管（第２図では１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ）外周
内側の各耐摩耗管前縁をその一つ上手の耐摩耗管
後縁より低く形成した。この場合は第５図に示す
如く、下手の耐摩耗管前縁（円内）が流れの衝突
に曝されず、摩耗輸送は平面を滑るだけで衝突応
力が少なくエツジの欠けを発生し難い。

耐摩耗管後縁と前縁との段差は通常、１〜２mm
で充分であるが、特に節管の継目に生じる間〓よ
り大きい寸法の段差を設けることにより、エツジ
の欠けを防止できるとともに節管と節管との間〓
のパツキング材の摩耗防止にも著しい効果があ
る。この段差を設ける際、耐摩耗管の厚みは一定
として節管１の肉厚を薄くしてゆく方が耐久性が
得られる。また曲り管の内周側は外周側のように
直接輸送媒体の衝突を受けないので摩耗も少なく
耐摩耗管に段差を設ける必要はなく、同一面に構
成して差支えない。また前記段差は第１図の例で
説明すれば、節管１Ｅまで設け、それ以降の節管
では同一面として徐々に元の内径寸法に戻るよう
に節管の後縁側肉厚を増加させている。

上述の耐摩耗管の前後縁に順次段差を設ける場
合、弯曲部で順次平均内径を拡大し次いで縮径し
てゆくようにすることにより、輸送媒体の流速が
最も摩耗を与える曲り部分で遅くなり、衝突応力
が緩和され、欠けや摩耗の進行が一層弱められ
る。

勿論、弯曲部で順次内径を拡大してゆくように
はせず、各節管の耐摩耗管の前縁を一つ上手の耐
摩耗管の後縁より低く構成するだけで、弯曲部全
体では各部の平均内径が直管部分内径と等しくな
るよう構成してもよいが、この場合は流速の変化
は生じない。

曲り管の摩耗は上述の如く、各位置によつて異
なるが、本発明の関節状曲り管では、各位置に関
して異なつた耐摩耗度をもつライナー材（耐摩耗
管）が使用できる。例えば第１図で節管１Ｃ，１
Ｄが最も激しい摩耗を受けるので、この部分の耐
摩耗管にはセラミツク材や超硬合金等を使用し、
１Ａ，１Ｂ，１Ｅ，１Ｆには高クロム鋳鉄材を耐
摩耗管に使用し、１Ｇは内径を合わすために径を
絞つているので衝突がまた激しくなるからセラミ
ツク材や超硬合金等を使用する等、適切な耐摩耗
材の組合せで全面均一な速度で摩耗を進行させ、
調整することができ、局部摩耗により生じる乱流
現象を防止できる。

なお、節管の単一角度を2.5゜、5゜、10゜等、数種
類を準備しておくことによつて、45゜、90゜、135゜
や22.5゜等の多くの曲り角度をもつ曲り管を自由
に且つ容易につくり出せる。

次に本発明の関節状曲り管の一例について従来
の関節状曲り管と耐摩耗性試験を行なつた。

すなわち、研磨剤カーボランダムを、ポンプ輸
送する鋼管の90゜曲り管で炭素鋼製、内径143φ、
肉厚11mmのものを比較例No.１とし、 同じくＣ：2.7％、Cr：27％の高クロム鋳鉄製、
内径143φ、内周部肉厚11mm、外周部肉厚16mmの
ものを比較例No.２とし、第２図に示す本発明の曲
り管と比較した。

上記本発明の曲り管は節管１をSC46鋳鋼で製
作し、耐摩耗管２は次のようにして形成した。す
なわち節管１の内側に水冷銅鋳枠を偏心させて設
置し、節管と円形銅鋳枠との間に間〓を輸送し其
処に、Ｃ：5.5％、Cr：22％、Nb：７％の高炭
素、高クロム、ニオプ系炭化物硬化金属のワイヤ
を使用してエレクトロガス溶着し、単層で厚肉溶
着金属を形成した。耐摩耗管２の厚みは内周部で
約10mm、外周部で約20mmで節管１材のSC46と接
続部で融合し合つた。なお耐摩耗管の硬度は
HRC60〜63を得た。

またＡ節管の耐摩耗管の後縁とＢ節管の耐摩耗
管の前縁、Ｂ節管の耐摩耗管の後縁とＣ節管の耐
摩耗管の前縁、Ｃ節管の耐摩耗管の後縁とＤ節管
の耐摩耗管前縁、及びＤ節管の耐摩耗管の後縁と
Ｅ節管の耐摩耗管の前縁のそれぞれの間に２mmの
段差を設けた。

〔発明の効果〕

以上により、前記フライアツシユよりも遥かに
研削性の大きい研磨材カーボランダムのポンプ輸
送の比較試験を行つた結果、比較例No.１は５日、
比較例No.２は30日使用後それぞれ穿孔した。これ
に対して本発明の曲り管は約120日の使用に耐え
た。その後で摩耗状況を観察したところ、節管１
Ｃ，１Ｄが特に著しい摩耗を受けていたので新し
い節管とこの部分を取替え再度使用に供したとこ
ろ90日の使用に耐えた。

取り外した節管１Ｃ，１Ｄは溶接肉盛りにより
補修し、再使用できるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例である関節状曲り管の斜
視図、第２図は第１図のフラツトバー材を取り外
した縦断した断面図、第３図は本発明の他の一例
である関節状曲り管を構成する節管の一つの正面
図。第４図は同節管の側面図。第５図は耐摩耗管
の前縁を一つ上手の耐摩耗管の後縁より低く形成
した場合の輸送媒体の流れとの関係の説明図であ
る。 １：節管、２：耐摩耗管、３：パツキング、
４：フラツトバー、５：隅肉溶接、６：位置合せ
マーキング、７：フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｒの角度を所要数に分割した節管よりなり、
   該各節管には所要厚の耐摩耗管がライニングされ
   ていてこれら各節管はパツキングを介して連続
   し、且つ各節管が取替可能に接続され、少なくと
   も上手の直管内径の軸方向延長線が弯曲部と交わ
   る付近の各節管外周内面の各耐摩耗管前縁がその
   一つ上手の耐摩耗管後縁より低く形成されている
   ことを特徴とする粉体並びにスラリーの乾式湿式
   輸送用の関節状曲り管。 ２ 請求項１の関節状曲り管において弯曲部の上
   手の直管内径の軸方向延長線が弯曲部と交わる付
   近の各節管の耐摩耗管の平均内径が、直管部分内
   径よりも拡大されていることを特徴とする粉体並
   びにスラリーの乾式湿式輸送用の関節状曲り管。 ３ 請求項１または２の関節状曲り管において、
   Ｒの角度を所要数に分割した節管にライニングさ
   れた耐摩耗管が、各位置に関して異なつた耐摩耗
   度をもつ材質で構成されていることを特徴とする
   粉体並びにスラリーの乾式湿式輸送用の関節状曲
   り管。