JP6863158B2 - 管端蓋及びそれを用いた鋼管の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態による管端蓋1の構成を示す分解斜視図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。管端蓋1は、上R座(第1当接部材)30、耐熱性の圧縮コイルばね20(図2)、ばね座21、下R座(第2当接部材)40、連結部材10、及び遮蔽板50を備えている。
次に、この管端蓋1を用いた鋼管の製造方法を説明する。以下、鋼管の製造方法に関する説明では、熱処理の対象となる鋼管を「素管」と呼ぶ。また、「素管」と区別して、熱処理されて製造された鋼管という意味で「鋼管」の用語を用いる。
以下、管端蓋1の効果を説明する。図5は、相変態を生じる一般的な鉄鋼材料の温度−伸び線図である。この鋼は、図5に示すように、室温からAc1点までは温度の上昇に伴い熱膨張するが、Ac1点を超えるとオーステナイト変態によって収縮する(オーステナイト変態収縮)。その後、オーステナイトの線膨張係数で再び膨張して最高温度(Tmax)に到達する。冷却過程ではマルテンサイト変態が開始するまでオーステナイトの状態で過冷されるため、オーステナイトの線膨張係数で収縮し、マルテンサイト変態開始温度Ms(当該材量では300℃前後)に到達すると膨張を開始する(α変態膨張)。
ΔLpipe=αpipe・ΔT・Φ
ΔLbar=αbar・ΔT・Φ
Ci=Φ{(αbar−αpipe)ΔTheat+(1+ΔTheat・αpipe)αpipe・ΔTcool}
ここで、Φは鋼管Pの内径、αbarは連結部材10の線熱膨張係数、αpipeは鋼管の線熱膨張係数、ΔTheatは焼入れ工程における最高加熱温度と室温との差、ΔTcoolは最高加熱温度と鋼管のマルテンサイト変態開始温度との差である。
鋼管の内面冷却の影響を有限要素法(FEM)による数値解析によって調査した。図7は、鋼管の内面の熱伝達率(外面の熱伝達率hに対する比)と鋼管内面の残留引張応力との関係を示すグラフである。図7に示すとおり、内面の熱伝達率が外面の熱伝達率の50%となるとき、最も高い引張応力が発生する。内面の熱伝達率を外面と同等(100%)にすると応力は圧縮になるが、これは鋼管の内面を均一に冷却するという条件での結果である。
実施形態で説明した管端蓋1に準じた構成の管端蓋を作製し、ラボ試験設備を用いて防水性能評価試験を実施した。対象鋼管としてΦ356mm×t21mm×L2000mmの炭素鋼管を使用した。
10 連結部材
11 胴体部
12,13 ボルト
121、131 ゆるみ止めナット
20 圧縮コイルばね
21 ばね座
30 上R座(第1当接部材)
40 下R座(第2当接部材)
50 遮蔽板
51 ボルト
511、512 ナット
52 ガイド
Claims (5)
- 鋼管の管端に取り付ける管端蓋であって、
前記鋼管の内面に接する第1当接部材と、
前記第1当接部材に接して配置される1000℃以上の温度に耐熱可能な圧縮コイルばねと、
前記圧縮コイルばねを収容する有底筒状のばね座と、
前記鋼管の前記第1当接部材が接する面と対向する面に接する第2当接部材と、
前記ばね座と前記第2当接部材とを所定の間隔に保持して連結する連結部材と、
前記連結部材に連結され、前記鋼管の開口部を覆う遮蔽板とを備える、管端蓋。 - 鋼管の管端に取り付ける管端蓋であって、
前記鋼管の内面に接する第1当接部材と、
前記第1当接部材に接して配置されるセラミックス製の圧縮コイルばねと、
前記圧縮コイルばねを収容する有底筒状のばね座と、
前記鋼管の前記第1当接部材が接する面と対向する面に接する第2当接部材と、
前記ばね座と前記第2当接部材とを所定の間隔に保持して連結する連結部材と、
前記連結部材に連結され、前記鋼管の開口部を覆う遮蔽板とを備える、管端蓋。 - 請求項1又は2に記載の管端蓋であって、
前記連結部材は、前記ばね座と前記第2当接部材との間隔を調整できるように構成されている、管端蓋。 - 素管を準備する工程と、
前記素管の管端の少なくとも一方に、請求項1〜3のいずれか一項に記載の管端蓋を取り付ける工程と、
前記管端蓋が取り付けられた素管を焼入れする工程とを備える、鋼管の製造方法。 - 請求項4に記載の鋼管の製造方法であって、
前記管端蓋を取り付ける工程において、前記第1当接部材と前記ばね座との間隙を下記の式で定義される適正初期間隙量Ci以上にする、鋼管の製造方法。
Ci=Φ{(αbar−αpipe)ΔTheat+(1+ΔTheat・αpipe)αpipe・ΔTcool}
ここで、Φは前記素管の内径、αbarは前記連結部材の線熱膨張係数、αpipeは前記素管の線熱膨張係数、ΔTheatは前記焼入れする工程における最高加熱温度と室温との差、ΔTcoolは前記最高加熱温度と前記素管のマルテンサイト変態開始温度との差である。
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JP2017142997A JP6863158B2 (ja) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | 管端蓋及びそれを用いた鋼管の製造方法 |
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