JPS58167089A - クラツドパイプ製作法 - 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】 本発明は拡散溶接法を用いてクラッドパイプを製作する
方法に係る。

一般の鋼管には炭素鋼管、低合金鋼管およびステンレス
鋼管などの無垢管が多く、用途に応じて使いわけされて
いるが、たとえば管の内面に耐食性が要求され外面には
強度が要求される場合等にはクラッドバイづが多く使用
されている。このクラッドバイづの製作には外管の内面
にステシレス鋼等を肉盛溶接する方法や、爆薬によって
外管と内管を接合する爆着法などがある。しかしこれら
の方法によって製作されたクラッドパイプは品質のバラ
ツ士が大きく、また高コストなどの欠点がある。すなわ
ち肉盛溶接法によるクラッドパイプは異材溶接となるの
で溶接欠陥が生じやすく、また小径で長尺のクラッドバ
イづの製作は非常に困難で、溶接装置も必然的に高精度
なものが必要である。一方爆着法によるクラッドパイプ
は変形ならびに残留応力も大きくかつ高コストである。

そこで本発明者らは、かねて拡散溶接法が接合面の品質
が安定しており、溶融溶接が困難な異材金属の組合せで
も良好な接合ができるなどの利点が多い点に着目し、こ
の溶接法を用い二重管を接合する方法を提案したが（４
１願昭５４−９６６６０）、本発明はそれをさらに改善
する方法である。

すなわち本発明は、金属材料の熱膨張率の差を利用し外
管と内管に加圧力を生じさせ、がっ外管材と内管材画材
の再結晶温度の低い方の再結晶温度以上に加熱して画材
な拡散溶接した後。

熱間または冷間にて押し出しまたは引き抜き加工を捲し
任意の肉厚でかっ長尺のクラッドバイづを製作すること
を特徴とするり５ツドバイづ製作法を提供するものであ
り、したがって本発明方法においては、拡散溶接装置の
大きさに限定されることなく長尺のクラッドパイプが製
作でき、また拡散溶接時に外管と内管が完全に接合して
いなくてもその後の押し出しまたは引き抜き加工により
外管と内管は完全に接合され。

よって接合面表面粗度、溶接加熱温度、保持時間などの
拡散溶接条件が下げられるので、コスト的忙も有利であ
る。

本発明方法を図面に示す実施例を参照して詳細に説明す
る。

通常の拡散溶接は真空中または不活性ガス中で接合材を
適正な温度に加熱、加圧して接合する溶接法である。ク
ラブトバイづ製作に拡散溶接法を採用するには、外管の
外側または内管の内側から均一に加圧する必要があるが
、内管の熱膨張率（α２）が外管の熱膨張率（α、）よ
り大きな場合は第１図に示すように、外管１の中に内管
２を挿入し、真空中または不活性ガス中で外管材と内管
材画材の再結晶温度のうち、低い方の再結晶温度以上に
加熱することにより内管２と外管１には熱膨張率の差に
より加圧力が生じ、拡散溶接３が進行する。その後押し
出しまたは引き抜き加工な施−すことにより任意の肉厚
でしかも長尺のクラッドバイづが製作できる。

一方外管と内管の熱膨張率が第１図の逆の場合、すなわ
ち外管材料の熱膨張率が内管材料の熱膨張率より大ぎい
場合、およびほぼ等しい場合でも、拡散溶接できる方法
が第２図に示す方法である。それは、外管１に内管２を
差し込みさらに内管２の中に外管材料および内管材料の
熱膨張率より大きい耐熱金属丸棒４を挿入する。

そのとき内管の中に差し込む丸棒表面には内管との接合
を防止するため接合防止剤５を塗布する。挿入丸棒４は
半割れ状（必ｌ！に応じ多分割型も可）の（さび型とし
２両端から加圧して内管２に竪固に密着せしめたあと、
丸棒両端開先部を溶接６して固定する。そののち真空中
または不活性ガス中で、外管材料と内管材料画材の再結
晶温度のうち低い方の再結晶温度以上に加熱することに
より、外管１と内管２は拡散溶接３される。次に押し出
しまたは引き抜き加工な捲すことにより、任意の肉厚で
しかも長尺のクラッドバイづが製作できる。

第１図に示したよ５に、内管材の熱膨張率が外管材のそ
れより大きい場合は、拡散溶接温度に加熱し適正時間保
持することにより、外管と内管には熱膨張率の差により
加圧力が生じ拡散溶接される。その後押し出しまたは引
き抜き加工を施へすことにより任意の肉厚、長大のクラ
ッドバイづが製作される。また、第２図に示したように
、内管材の熱膨張率が外管材のそれより小さい場合およ
び等しい場合には、内管の中に挿入した耐熱材料の丸棒
の熱膨張により内管が押し拡げられ外管と密着し、つい
には加圧力が生じ拡散溶接される。その後押し出しまた
は引き抜きにより第１図の場合と同様に長尺のクラッド
パイプが製作できる。また拡散溶接後の押し出しまたは
引き抜き加工を熱間で実施することにより、前工程の拡
散溶接条件を通常よりも下げることができる。すなわち
拡散溶接時に完全に接合されていなくても熱間で押し出
しまたは引き抜き加工を晦すことにより、接合は完全と
なり接合強度も大幅に向上する。このことは、拡散溶接
も良好にするための条件であるところの表面粗度、加熱
温度、保持時間などを緩和することができ、大幅なコス
ト低減にも役立つ。また拡散溶接後押し出しまたは引き
抜き加工を捲篭すので、拡散溶接時の品物は比較的短い
もので厚肉のものを拡散溶接しておけば長尺のクラッド
パイプができる。言い換えれば小型の拡散溶接装置と押
し出しまたは引き抜き加工装置により、長尺のクラッド
バイづが製作できるので設備投資の面でも有利である。

以下に具体例を説明する。

具体例１；外管が炭素鋼、内管がオーステナイト系ステ
ンレス鋼のクラッドパイプ製作例（内管の方が熱膨張重
大）。

外管の炭素鋼８８４１は外径１７０ｍ、内径１１４、ｍ
、長さ４００翼鳳とし、内管のステンレス鋼５ＵＳ３０
８Ｌは外径１１３．９ｍ、内径９０菖１長さ４００ｉｎ
とし、外管と内管の間隙は０．１關／直径とした。外管
の内面、内管の外面はアセトン脱脂を施し、外管の中に
内管を挿入した。次に５×１０−コＴｏｒｒの雰囲気で
１０００°Ｃに加熱し。

２時間の加熱保持を行ない２．内管のステンレス鋼の熱
膨張により外管と内管には加圧力が生じ拡散溶接が進行
する。そののち室温に降温し。

再び加熱し、熱間マシネスマシづうＪＥル方式にて、外
径１０１．６１１．内径、８５．４ｍのクラブトバイづ
とした後、引き抜き加工にて外径８９．　Ｉ　Ｑ　。

内径７８．１ｍｓ長さ約４．５　ｍの長尺クラッドバイ
づを製作した。接合部の強度は２０’９ｆ／ｍ”以上の
せん断強度を示し良好なりラッドバイづであった。

具体例２；外管が低合金鋼、内径がチタン材のクラッド
バイづ製作例（内管の方が熱膨張率小）。

低合金鋼とチタンの熱膨張率はチタンの方がと 小さいのでチタン１内管とする場合は第２図に示した方
法で拡散溶接を行なった。すなわち低合金鋼およびチタ
ンよりも熱膨張率の大きい耐熱ステンレス鋼の半割れテ
ーパ付丸棒を内管の中に挿入して拡散連接を行なった。

外管の低合金鋼は外径８０−２内径５０ｍ、長さ４００
ｍとし、内管のチタン管は外径４９９ｍ、内径３０帽長
さ４００■と゛し、外管と内管の間隙ｉ’！　０．１１
Ｉｌ／直径とした。また耐熱ステシレス鋼丸棒ヲマ外径
２９．９ｍ、長さ５００ｍとした。内管（チタン管）の
表面には１０μｍの２０ムメツ＋を怖し外管に挿入し、
内管の中には表面に接合防止剤を均一に塗布した耐熱ス
テシしス鋼丸棒を挿入し２両端開先部を溶接した。その
後５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒの雰囲気で９５０°０に加熱し
２時間の保持後室源に降温し内管の中の耐熱ステンレス
鋼丸棒を抜き出した。以上の手順により接合されたクラ
ッドパイプをさらに５段毎の引き抜き加工を施し、外径
２７．２Ｗ、内径１９．４ｍｓ長；？々ｍのクラッドパ
イプを製作した。製作されたクラッドバイづの超音波探
傷検査および断面調査を行ない、良好に接合しているこ
とを確認した。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明方法の実施態様の説明図で
、各図における（１）は内管の外管への挿入前、（２）
は挿入後である。 １：外管、２：内管、５：拡散溶接部。 ＝４′Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属材料の熱膨張率の差を利用し外管と内管に加圧力を
   生じさせかつ外管材と内管材画材の再結晶温度の低い方
   の再結晶温度以上に加熱して画材を拡散溶接した後、熱
   間または冷間にて押し出しまたは引き抜き加工を捲し任
   意の肉厚でかつ長尺のクラッドバイづを製作することを
   特徴とするクラッドパイプ製作法。