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JPH11309586A - 金属管の接合方法及びその方法において用いられる金属円筒継手 - Google Patents

金属管の接合方法及びその方法において用いられる金属円筒継手

Info

Publication number
JPH11309586A
JPH11309586A JP11499098A JP11499098A JPH11309586A JP H11309586 A JPH11309586 A JP H11309586A JP 11499098 A JP11499098 A JP 11499098A JP 11499098 A JP11499098 A JP 11499098A JP H11309586 A JPH11309586 A JP H11309586A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
joining
joint
insert material
metal tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP11499098A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigekatsu Ozaki
茂克 尾崎
Yuichi Sato
有一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP11499098A priority Critical patent/JPH11309586A/ja
Publication of JPH11309586A publication Critical patent/JPH11309586A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属管を液相拡散接合により接合する場合
に、接合時に接合面が半径方向外側に向かって開かず、
インサート材を接合面に確実に充填できる金属管の接合
方法及び金属円筒継手を提供する。 【解決手段】 金属管と金属管との突き合わせ部にイン
サート材を配し、インサート材を溶融・凝固させて金属
管と金属管とを接合する方法において、金属管と金属管
との突き合わせ部に、該突き合わせ部をまたぐように金
属円筒継手を配置し、金属円筒継手の内周面と突き合わ
せ部における金属管の外周面との間にインサート材を配
することを特徴とする金属管の接合方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属管の突き合わ
せ部にインサート材を配し、金属管と金属管とを液相拡
散接合する金属管の接合方法及び金属円筒継手に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】金属管の接合方法としては、従来、各種
の溶接方法が一般に適用されているが、近年、溶接に代
わって液相拡散接合の適用に検討されている。この液相
拡散接合は、接合しようとする材料の間に被接合材より
も融点の低いインサート材を配して加圧し、インサート
材の液相線直上の温度に接合部を加熱することによっ
て、このインサート材を溶融・等温凝固させる接合方法
であって、被接合材と同等の接合強度を有するものであ
る。この液相拡散接合方法においては、インサート材と
して一般に薄い非晶質合金箔が用いられるため、接合面
が溶融したインサート材で充填されるように、接合が終
了するまでインサート材を介して接合面を隙間なく接触
させることが重要で、インサート材を介してなるべく接
合面を近接させるとより理想的な接合が行われ、接合強
度が強固なものとなる。しかし、接合中に接合面に隙間
が生じると、溶融したインサート材が接合面間に充填さ
れず、一部が未接合となり被接合材よりも強度が低下
し、引張試験を行うと液相拡散接合を行った接合部かに
破断する。
【0003】液相拡散接合による金属管の接合で、引張
試験時に接合部から破断せず被接合材で破断するように
強固な接合を実現する方法として、祷開平4−7577
3号公報には、接合すべき2本の金属管の端部接合面を
インロウ型に加工して嵌め合わせるようにし、それらの
間にインサート材を挿入して接合する方法が開示されて
いる。
【0004】
【発明が解決しとうとする課題】しかしながら、特開平
4−75773号公報の方法で接合を行うと、図4に示
すように加熱前では、接合する2本の鋼管1は嵌め合わ
されて外側端面31a,31b同士、内側端面32a,
32b同士及び、外周面33と内周面34とがインサー
ト材6の厚さに応じた間隙35を保っているが、液相拡
散接合を行うために接合部を加圧、加熱すると、高温状
態で金属管に加圧力が付与されることになり、図5に示
すように加圧力及び熱膨張により端部接合面が半径方向
外側に向かって変形し、外側端面、内側端面及び外周面
と内周面の間にはインサート材の厚みより大きい間隙3
6a,36b,36cが生じ、溶融したインサート材が
間隙に充填されず、未接合部分が生じ、接合強度が低下
する。本発明は、このような問題を解決し、簡易な方法
で接合時に接合面が半径方向外側に向かって開かず、イ
ンサート材を接合面に確実に充填できる金属管の接合方
法及び金属円筒継手を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、液相拡散接合
を用いて金属管を接合する方法及び金属円筒継手に関す
るものであって、その要旨とするところは以下の通りで
ある。 (1) 金属管と金属管との突き合わせ部にインサート
材を配し、インサート材を溶融・凝固させて金属管と金
属管とを接合する方法において、金属管と金属管との突
き合わせ部に、該突き合わせ部をまたぐように金属円筒
継手を配置し、金属円筒継手の内周面と突き合わせ部に
おける金属管の外周面との間にインサート材を配するこ
とを特徴とする金属管の接合方法。
【0006】(2) 接合方法として液相拡散接合を用
いることを特徴とする前記(1)記載の金属管の接合方
法。
【0007】(3) 金属管よりも熱膨張率が小さい金
属円筒継手を用いることを特徴とする前記(1)又は
(2)記載の金属管の接合方法。
【0008】(4) 金属円筒継手若しくは金属管の少
なくとも一方に予めインサート材を貼り付けたものを用
いることを特徴とする前記(1)、(2)又は(3)記
載の金属管の接合方法。
【0009】(5) 内径が接合する金属管端部の外径
よりもわずかに大きい金属円筒継手であって、その内周
面にインサート材が貼り付けられていることを特徴とす
る前記(1)、(2)、(3)又は(4)記載の方法に
おいて用いられる金属円筒継手。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、金属管を液相拡散接合
する場合に、簡易な方法でありながら、接合面が半径方
向外側に向かって開かず、かつインサート材を接合面に
確実に充填させるため、金属円筒継手(以下、単に「継
手」と称す)を用いて金属管端部の外周面と継手とを接
合することに特徴を有している。ここで言うインサート
材とは、液相拡散接合を行う際の非晶質合金箔や粉末や
メッキ物等を指している。
【0011】以下に本発明を図面に基づいて説明する。
図1(a)は金属管として鋼管を用いた場合の接合方法
を模式的に示した断面図である。図1において鋼管1a
の端面2は管軸に垂直に加工されている。この鋼管1a
の端部外周面3よりも挿入するインサート材の厚みだけ
大きい内径を有した継手4aを、接合する片方の鋼管1
aの端部外周面3にはめ込み、もう片方の鋼管1aの端
部外周面3を継手に挿入して鋼管外周面3にはめ込み、
もう片方の鋼管1aの端部外周面3を継手に挿入して鋼
管の端面2同士を突き合わせる。
【0012】この時、端部外周面3と継手内周面5の間
にはインサート材6が挿入されている。この状態で鋼管
1aの両側に所定の加圧力を与え、所定の温度に加熱を
行うと、インサート材のみが溶融し、鋼管の端部外周面
3と継手内周面5の間に溶融したインサート材が充填さ
れ液相拡散接合がおこる。また、継手4aが鋼管1aの
外周面3にあることから、接合時の加圧力及び熱膨張に
より端部接合面が半径方向外側に向かって変形しても、
継手が変形を抑制することになり間隙にインサート材を
充填でき、また、変形することで継手に近接することに
なるため接合する端部外周面と継手内周面との間隙は小
さくなり、より強固な接合となる。従って、引張試験を
行っても接合部から破断することはない。
【0013】本発明では、図1(b)に示すように、突
き合わされ、相対する鋼管端面2の間にもインサート材
を挿入して接合することもできる。この場合、液相拡散
接合される接合面積が大きくなり、接合強度をさらに向
上させることができる。
【0014】本発明に用いる継手は金属管の強度以上の
材質で、金属管の端部外周面に対しわずかに大きい内径
として金属管との間にインサート材を挿入できる間隙を
有していれば良く、材質及び構造については特に限定し
ないが、継手と金属管の間隙は1mm以下とすることが好
ましい。
【0015】また、本発明では、金属管の熱膨張係数よ
りも小さい熱膨張係数の継手を用いることが望ましい。
金属管の熱膨張に対して継手の熱膨張による変形が小さ
くなるため、接合時に金属管が半径方向外側に向かって
開く変形をより抑制できるからである。
【0016】そして、継手は接合部に対して両側に対称
となるように設置されることが好ましく、接合時の加圧
力による変形抑制の観点から金属管と継手は並行である
ことが好ましい。
【0017】本発明においては、図1に示す例の他に、
図2,3に示すように方法も含まれる。図2,3は共に
金属管として鋼管を用いた場合の接合方法を模式的に示
した断面図である。図2では、接合する鋼管1bの外径
よりも小さく鋼管1bの内径よりも大きい内径を有した
継手4bと、鋼管1bの端面2a,2bが管軸に垂直
で、この継手4bの内径よりインサート材の厚み分だけ
小さくなるとうに加工した鋼管1bを用いている。この
ように加工を行うことで突き合わせた時の鋼管の端部外
周面3の長さを一定とできるため安定した接合品質が得
られることになる。
【0018】また、図3では、接合する鋼管1cの外径
と継手4cの外径が等しく、鋼管1cの端部外周面3の
外径が、継手4cの肉厚に相当する厚みとインサート材
の厚みを合わせた分だけ小さく加工した鋼管1cと継手
4cを用いている。このようにすれば、鋼管の外径に突
出部分が許されない場合等には効果的である。
【0019】図2,3に示す例も、突き合わされ、相対
する鋼管端面2a,2bの間にもインサート材を挿入し
て接合することもできる。
【0020】本発明によれば、継手を用いているため、
接合対象の鋼管の端部接合面を、継手の内周面をガイド
面として作用させながら挿入して突き合わせることによ
り簡易に調心(目違いや段差、軸心のずれを修正するこ
とを総称して以下「調心」という)作用が得られるた
め、従来の現場作業時での鋼管突き合わせ作業と比較し
て調心が簡易となり接合時間の短縮、コスト削減につな
がる。さらに、予めインサート材が貼付された鋼管もし
くは継手の少なくとも一方を用いることで、接合現場で
のインサート材挿入作業やインサート材挿入忘れ等も無
くなり接合時間短縮、接合品質の安定等が実現できる。
【0021】
【実施例】本発明法により鋼管同士を液相拡散接合し
た。鋼管はJIS G 3444に規定されるSTK4
00、外径264.4mm、内径228.8mm、肉厚1
7.8mmである。両鋼管1dの接合部は、図6に示すよ
うに鋼管の端面2a,2bは管軸に垂直で、鋼管1dの
外径と継手の外径が等しくなるように加工した。継手4
dは接合する鋼管1dと同じ材質で外径264.4mm、
内径246.8mm、、肉厚8.8mm、長さ10mmで、鋼
管の端部外周面3と継手内周面5との間隙が0.1mmと
なるよう加工した。インサート材は、Fe−9wt%S
i−1.5wt%Bからなる組成の非晶質合金箔を用い
た。このインサート材6を、継手4dの内周面5に、予
めインサート材が溶融する前にガス化する樹脂を用いて
貼り付けた。また、鋼管1dの端面2a,2bにも端面
形状に沿ったリング状のインサート材6a,6bを貼り
付けた。いずれもインサート材厚さは約0.1mmであ
る。
【0022】この継手4dを一方の鋼管に挿入した後、
残りの鋼管1dを挿入し、鋼管の端面2a,2b同士を
突き合わせた。この時、継手4bはガイドとして作用し
たので、容易に調心が可能であった。この状態で5MP
aの圧力を加え、高周波誘導加熱で接合部を加熱した。
加熱時の昇温速度は5℃/秒であり、1200℃に到達
後、5分保定し電源を切って冷却した。
【0023】比較のために、図4に示すインロウ型に加
工した鋼管で液相拡散接合を行った。比較例では、本発
明例と同じ鋼管を用い、外周面33と内周面34の長さ
を10mm、外端面31aの厚みを8.8mm外周面と内周
面との間隙を0.1mmとなるよう加工した。用いたイン
サート材の厚さは本発明例と同様に0.1mmで、接合条
件も本発明例と同様に5MPaの圧力で、1200℃に
加熱し、5分間保持した後に冷却した。
【0024】冷却後、接合部をほぼ中央とする引張試験
片を採取し、引張試験を行った。その結果、本発明例で
はすべての試験片について母材破断であった。一方、比
較例ではすべて接合部から破断しており、部分的に未接
合部分が生じていた試験片もあった。
【0025】
【発明の効果】本発明法の液相拡散接合により金属管を
接合すれば、接合が確実で高い強度の接合部が得られ
る。また、鋼管付き合わせ時に調心作用が働くため、現
場での突き合わせ作業が容場で作業効率が向上する。さ
らに、予めインサート材を貼り付けた継手もしくは金属
管の少なくとも一方を用いれば現場でのインサート材の
取り扱いもなくなるため接合作用がより容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の一例を示す模式図(側断面図)
である。 (b)本発明の他の一例を示す模式図(側断面図)であ
る。
【図2】本発明例の他の一例を示す模式図(側断面図)
である。
【図3】本発明例の他の一例を示す模式図(側断面図)
である。
【図4】本発明の比較例を示す模式図(側断面図)であ
る。
【図5】本発明の比較例の変形を示す模式図である。
【図6】本発明の実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
1,1a,1b,1c,1d…鋼管 2,2a、2b…端面 3…端部外周面 4a,4b,4c,4d…継手 5…内周面 6,6a,6b…インサート材 31a,31b…外側端面 32a,32b…内側端面 33…外周面 34…内周面 35…間隙 36a,36b,36c…接合時の間隙

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属管と金属管との突き合わせ部にイン
    サート材を配し、インサート材を溶融・凝固させて金属
    管と金属管とを接合する方法において、金属管と金属管
    との突き合わせ部に、該突き合わせ部をまたぐように金
    属円筒継手を配置し、金属円筒継手の内周面と突き合わ
    せ部における金属管の外周面との間にインサート材を配
    することを特徴とする金属管の接合方法。
  2. 【請求項2】 接合方法として液相拡散接合を用いるこ
    とを特徴とする請求項1記載の金属管の接合方法。
  3. 【請求項3】 金属管よりも熱膨張率が小さい金属円筒
    継手を用いることを特徴とする請求項1又は2記載の金
    属管の接合方法。
  4. 【請求項4】 金属円筒継手若しくは金属管の少なくと
    も一方に予めインサート材を貼り付けたものを用いるこ
    とを特徴とする請求項1、2又は3記載の金属管の接合
    方法。
  5. 【請求項5】 内径が接合する金属管端部の外径よりも
    わずかに大きい金属円筒継手であって、その内周面にイ
    ンサート材が貼り付けられていることを特徴とする請求
    項1、2、3又は4記載の方法において用いられる金属
    円筒継手。
JP11499098A 1998-04-24 1998-04-24 金属管の接合方法及びその方法において用いられる金属円筒継手 Withdrawn JPH11309586A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002219594A (ja) * 2001-01-19 2002-08-06 Japan Steel & Tube Constr Co Ltd 大気中接合方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002219594A (ja) * 2001-01-19 2002-08-06 Japan Steel & Tube Constr Co Ltd 大気中接合方法

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