JPH01133624A - 緊着二層曲管の製造方法 - 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、耐食性、耐摩耗性を必要とする各種配管系に
使用するに好適な二層曲管の製造方法に関し、特に外管
を内管に強く緊着させてなる緊着二層曲管の製造方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

近年、天然ガス、オイルの発掘は腐食性の強い環境の油
井開発が増加し、化学プラントでも高腐食性元素を含む
ラインが急増している。このような配管系では。

従来のように添加元素、熱処理を考慮した炭素鋼の鋼管
等では管の内面からの腐食が激しく、輸送圧力も高くな
っており、破壊上の信頼性はすこぶる低いものであった
。このような背景のもとて高合金鋼、非鉄金属等からな
る管が採用されているが、原材料費が高く問題であった
。

そこで１機械的強度を持った炭素鋼等の外管の内面に、
耐食性の高い金属からなる内管を接合した二層管が使用
されている。この二層管を製造するには、異種の金属を
接合した二層の金属板を丸めて溶接して形成する方法、
外管内に内管を挿入し、圧延することによって外管と内
管とを冶金的に接合させる方法、内管をｔｓ薬等で外管
内面に接合させる方法、外管を加熱し次いで冷却するこ
とにより縮径させ外管を内管に緊着させる方法等がある
。

更に、配管系には直管のみならず、多数の曲管も使用さ
れており、従って二層構造の曲管が望まれているが、従
来はその製造が極めて困難であり、満足すべき製造方法
が開発されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

二層構造の曲管の製造方法として、冶金的に接合した高
合金クラツド鋼管等の直管を、高周波誘導加熱等を利用
して局部的に環状に加熱し、その加熱部分を長さ方向に
移動させながら、その加熱部分に曲げモーメントを付加
して連続的に曲げ加工する方法が考えられるが、この方
決では二層管に局部的に曲げモーメントが付加されなが
ら加熱、冷却の熱履歴が与えられるため、二層管を構成
する膨張係数の異なった二種金属は。

境界層にクラックを生じることが多々あり、実用化され
ていない。

本発明は上記従来技術に基づく二層曲管の製造における
問題点を解決すべく為されたもので、比較的簡単な工程
によって、外管を縮径させ、内管に対して強固に緊着さ
せた緊着二層曲管の製造方法を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、外管と内管とからなる二層曲管を用意し。

該二層曲管の内管内に圧力流体を供給して核内管に内圧
を加え、内管を半径方向外方に変形させ、この状態で、
前記外管を周方向環状に加熱し次いで冷却する環状加熱
冷却を該外管の長さ方向に連続して行うことにより、該
外管の内径を縮径させることを特徴とする緊着二層曲管
の製造方法を要旨とする。

ここで、縮径処理を施す二層曲管としては、二層直管を
曲げ加工して形成したものであっても、或いは別個に曲
げ加工した外管に内管を挿入して作ったものであっても
よい。

以下９本発明を１図面に示す二層曲管の製造を例にとっ
て、詳細に説明する。

第１図は本発明方法によって緊着二層曲管を製造するた
めに使用する装置の一例を示すもので、１は未緊着の二
層曲管であり、第２図に示すように、外管１１と内管１
２とからなる。未緊着の二層曲管１は、外管１１及び内
管１２をそれぞれ、所定の曲率に曲げ加工し、その後そ
の外管１１内に内管１２を挿入することにより作られた
もの、若しくは、外管内に内管を挿入して形成した二層
直管を曲げ加工したものであり、内外管間には不均一な
間［１３が生じている。第１図において、２は二層曲管
１を乗せて回転する回転架台。

３は二層曲管１の両端を回転架台２に固定する管端拘束
装置、４は二層曲管１をその外側から局部的に環状に加
熱し次いで冷却する高周波誘導子からなる均熱コイルで
あり、スプレーノズルを有している。５は均熱コイル４
と接続する高周波トランス、６は内管を半径方向外方に
塑性変形させる内圧を作用させるための水圧装置、７は
二層曲管１の一端に水圧装置６からの圧力水を供給する
接続具、８は二層曲管１の反対端を塞ぐメクラ板、９は
二層曲管１の内部圧力を測定する圧力ゲージ、１０は均
熱コイル４からスプレーされる冷却水である。

〔作用〕

次に、上記装置による縮径動作を説明する。図示のよう
に未緊着の二層曲管１を回転架台２に１曲管の曲がり角
度が狂わないように強固にセットし、その両端に接続具
７及びメクラ板８を固定する。次に、水圧装置６によっ
て二層曲管１内に圧力水を充満させ、且つ内管の曲げ半
径、内径、肉厚等の寸法と材質強度を基に計算した内管
の塑性変形する圧力を付加し、保定する。これによって
、第３図に矢印Ｂで示すように二層曲管１の内管１２に
は半径方向外方の水圧が作用し。

内管１２が塑性変形して外管１１の内面に押付けられる
。

上記の動作と並行して、二層曲管の縮径処理を施すべき
領域の一端に均熱コイル４が位置するように回転架台２
を調整する。次いで、管内に所定の水圧を作用させた後
、均熱コイル４による加熱を開始し、外管１１が熱収縮
により縮径効果が大きくなる所望の温度に上昇させ、ス
プレー冷却を開始すると同時に１回転架台２を矢印入方
向に回転させ、二層曲管１を均熱コイル４に対して移動
させ、外管１１の環状加熱冷却を連続して行う。これに
より、外管１１が局部的に加熱され、且つその加熱部分
が外管１１の長手方向に移動すると共に加熱部分がスプ
レーにより冷却され、外管１２が熱収縮して内管外面に
緊着される。二層曲管の縮径処理を施すべき範囲が均熱
コイル４を通過した後。

処理を終了する。

この場合、二層曲管が大径の場合１回転架台、セツティ
ング治具等の設備が大型化となるため１本出願人が先に
出願した特開昭６１−３７９２３号公報に記載されてい
るように、二層曲管を固定して加熱装置を移動させる。

いわゆる曲管と環状加熱冷却手段を相対的に移動させる
方法でも可能である。

次に、環状加熱冷却による緊着作用を説明する。第３図
に示すように、外管１１の局部的な加熱により外管の加
熱部分は、その前方（第３図左方）の未加熱部と、後方
（第３図右方）のすでに加熱され冷却された部分によっ
て拘束され、圧縮応力を受けて降伏し２局部的に拡径す
る。拡径した部分が引き続いて冷却水１０により冷却さ
れると２引張応力を受けて降伏し２元の径より更に小径
に縮径し、内管１２の外面に緊着する。この時、内管１
２が内部の水圧によって塑性変形して拡径しているため
、外管１１の熱収縮によって。

外管１１は内管１２の外面に強く緊着する。なお、内管
１２も幾分加熱され且つ冷却されるため縮径するが。

内部の水圧によって縮径が拘束されるため、縮径量は少
なく、内外管間の緊着を損なうことはない。

なお、内管に内圧を加えて、内管を半径方向外方に変形
させた後に、内圧を作用させないで、外管を環状加熱冷
却することもできる。この場合、内外管間に間隙が残る
ような大きさの間隙を有していた未緊着二層曲管に対し
て、外管の環状加熱冷却の前に内圧による内管の拡径に
よって間隙を無くしておくことが可能であり、外管１１
と内管１２の緊着を得ることができる。

内管に加わる圧力は１曲げ加工時に偏平となった二層曲
管を真円に戻すよう作用するので、二層曲管の形状が良
好となる。外管１１の環状加熱冷却による熱収縮作用を
終了した後、管内の水圧を解除するが、内管１１は塑性
変形しているので、水圧除去後の収縮は小さく、従って
、内管外面に外管が強く緊着した状態に保たれる。かく
して、外管が内管に強く緊着し、且つ寸法精度のよい緊
着二層曲管が製造される。更に製造された緊着二層曲管
は、外管１１が内管１２を強く締めつけているので、内
管には圧縮残留応力が生じており、耐応力腐食割れ特性
に優れている。

一般的に外管として用いられている炭素鋼管に対する環
状加熱の最適温度は、Ａ、変態点以下の温度とし。

できるだけ熱収縮効果が大きくなる高温側が望ましい。

ＡＢＣ変態点を越える温度では炭素鋼管の成分によって
は焼入の状態となり、マルテンサイト変態をともない外
径が膨張するため、Ａ（３変態点を越える温度は好まし
くない。

本発明に適用しうる二層管の構成は１通常、炭素鋼を外
管とし、内管が合金鋼、非鉄金属等であるが、外管に防
食の目的で合金鋼、非鉄金属等を用い、内管を炭素鋼と
したもの、更には、内外管が同材質の炭素鋼で、内管を
焼入等により硬化させたもの、内管の形状がマイターベ
ンド管のものも含まれる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について説明する。

二層直管を用意し、これに曲げ加工を施すことによって
、下記の供試二層曲管を作製した。

供試二層曲管：■　形状 外径　２７３１■ 肉厚　外管６璽１．内管３龍 ■　材質 外管　ＡＰｌ、５Ｌ　　Ｘ７０ 内管　５ＵＳ３１６Ｌ ■　曲管曲げ半径 ３Ｄ（Ｄは外管外径） ■　曲げ加工法 イ）冷間曲げ 口）高周波曲げ この供試二層曲管の内外管の間隙（ｕ）、内管の円周方
向の圧縮残留応力（ｋｇ／ｖｍ”）を測定した結果を第
１表に示す。なお、測定場所Ｃ，Ｎ、　Ｔ、　Ｎ’　は
第４図（Ａ）、　　（Ｂ）に示す位置である。

次に、上記の冷間曲げによって作製した供試二層曲管を
使用して、以下に示す環状加熱冷却による縮径処理を行
った。

縮径処理外管温度ニア００℃ 縮径処理スピード：１ｍｍ／Ｓ 縮径条件：　　■　内圧付加なし、縮径処理３回（比較
例■） ■　内圧付加なし、縮径処理６回 （比較例■） ■　内圧５０ｋｇ／ｒｃ＋Ｊ、縮径処理１回（本発明例
） この縮径処理によって得られた緊着二層曲管について、
内外管の間隙（１）、内管の円周方向の圧縮残留応力（
ｋｇ／ｍ”）を測定して、第１表の結果を得た。

なお、測定場所Ｃ，Ｎ、　Ｔ、　Ｎ’　は第４図（Ａ）
。

ＣＢ）に示す位置である。

第１表から明らかなように、内圧を５０ｋｇ／−付加し
ながら７００℃で、縮径処理を行う（本発明例）と。

間隙は全くなくなり、また内管の残留応力測定結果も約
１０ｋｇ／ｍ”の圧縮残留応力を示した。

これに対し、内圧を付加しないで外管縮径処理だけのも
の（比較例１．　　ｎ）では２回数を追うごとに外径が
縮まり間隙は少なくなるが、接合までには至らないで外
管の形状、特に偏平度が大きくなり１曲管として使用で
きる品質ではなかった。なお、あらかじめ内圧を５０に
＋ｒ／ａ！付加して内管を外管と密着させた後、内圧を
付加しないで縮径処理を行ったところ（本発明例）、こ
の場合にも間隙はなく１強固に緊着された。

また、上記は冷間曲げによって作成した二層曲管の例で
あるが、高周波的げによって作成した二層曲管の場合も
同様の結果が得られた。

〔発明の効果］ 以上に説明したように１本発明は、未緊着二層曲管の内
管に内圧を加えて塑性変形させ、拡径させた状態で、外
管に環状加熱冷却による縮径作用を加えるものであるの
で、外管の熱収縮による縮径量が内外管間の間隙より小
さくても、内管外面に外管を強固に緊着させることがで
き、内管、外管間に不均一な間隙を有する二層曲管から
、より強固な密着度を持ち、内管に圧縮残留応力を具備
した緊着二層曲管の製造が可能となり、安全性及びコス
ト削減に寄与するという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に用いる装置の一例を示す概
略平面図、第２図は未緊着二層曲管の一部を示す断面図
、第３図は本発明方法による環状加熱冷却縮径処理中の
二層曲管の断面図、第４図（Ａ）、　　（Ｂ）は縮径処
理後の緊着二層曲管の測定位置を示すもので。 （Ａ）は平面図、　（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 １−二層曲管、２一回転架台、３−管端拘束装置。 ４−・均熱コイル、５−高周波トランス、６・・・水圧
装置。 ７・−接続具、８−メクラ板、９−圧力ゲージ、１０′
・・冷却水、１１・−外管、１２−内管、１３−間隙。 代理人　弁理士　乗　松　恭　三 １−　　二層曲ス こＹ／２畷　　　　　矛３１躍 （Ａ） 方４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外管と内管とからなる二層曲管を用意し、該二層曲管の
   内管内に圧力流体を供給して該内管に内圧を加え、内管
   を半径方向外方に変形させ、この状態で、前記外管を周
   方向環状に加熱し次いで冷却する環状加熱冷却を該外管
   の長さ方向に連続して行うことにより、該外管の内径を
   縮径させることを特徴とする緊着二層曲管の製造方法。