JPH08109405A - 耐摩耗性複合管の製造方法 - Google Patents
耐摩耗性複合管の製造方法Info
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- JPH08109405A JPH08109405A JP6275791A JP27579194A JPH08109405A JP H08109405 A JPH08109405 A JP H08109405A JP 6275791 A JP6275791 A JP 6275791A JP 27579194 A JP27579194 A JP 27579194A JP H08109405 A JPH08109405 A JP H08109405A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内側のライニング厚みを自由に制御でき、し
かも従来のように施工にあって割れ等を引き起こすこと
がない耐摩耗性複合管の製造方法を提供する。 【構成】 ステンレス鋼又は炭素鋼からなる管１０の内
側に耐摩耗性高合金粉末１３をカプセルＨＩＰ法によっ
て固相焼結する。
かも従来のように施工にあって割れ等を引き起こすこと
がない耐摩耗性複合管の製造方法を提供する。 【構成】 ステンレス鋼又は炭素鋼からなる管１０の内
側に耐摩耗性高合金粉末１３をカプセルＨＩＰ法によっ
て固相焼結する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粉粒体の輸送等に用い
られる管に適用可能な耐摩耗性複合管の製造方法に関す
る。
られる管に適用可能な耐摩耗性複合管の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】粉粒体を流体（気体又は液体）輸送する
場合には、使用する配管の内面が摩耗するので、内側に
耐摩耗材を配管肉盛溶接（ＰＴＡと言われる）をするこ
とが行われている。この溶接にあっては、ステンレス鋼
又は炭素鋼からなる管の内面にプラズマ溶接トーチを挿
入し、耐摩耗性を有し、更に必要に応じて耐熱性、耐蝕
性を有する高合金材の粉末又は棒状素材をプラズマにて
溶融して、前記管の内面に肉盛している。
場合には、使用する配管の内面が摩耗するので、内側に
耐摩耗材を配管肉盛溶接（ＰＴＡと言われる）をするこ
とが行われている。この溶接にあっては、ステンレス鋼
又は炭素鋼からなる管の内面にプラズマ溶接トーチを挿
入し、耐摩耗性を有し、更に必要に応じて耐熱性、耐蝕
性を有する高合金材の粉末又は棒状素材をプラズマにて
溶融して、前記管の内面に肉盛している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例に係る配管肉盛溶接においては、以下のような問題
点がある。 肉盛溶接に使用するプラズマ溶接トーチを管内に入れ
て溶接を行う必要があり、結果として使用する管が一定
以上の内径を有する必要があり、小径管には適用できな
い。 寿命を長くしようとして、耐摩耗性材料の肉盛厚みを
大きくする場合に多層盛溶接を行う必要があるが、多層
溶接を行う場合の熱応力によって割れを発生したり、あ
るいは層間割れを起こすことが多く、仮に溶接が可能で
あっても予熱あるいは後熱など複雑な熱処理工程を必要
とする。 配管肉盛溶接においては、肉盛しようとする高合金が
一旦溶融するため、極めて高い硬度を有する析出硬化型
超硬材を肉盛溶接することはできない。従って、現在の
技術では肉盛溶接しても割れない範囲の材料を肉盛溶接
しており、結果として硬度が不足し、耐摩耗性が不十分
である。 本発明はかかる問題を解決するためになされたもので、
内側のライニング厚みを自由に制御でき、しかも従来の
ように施工にあって割れ等を引き起こすことがない耐摩
耗性複合管の製造方法を提供することを目的とする。
来例に係る配管肉盛溶接においては、以下のような問題
点がある。 肉盛溶接に使用するプラズマ溶接トーチを管内に入れ
て溶接を行う必要があり、結果として使用する管が一定
以上の内径を有する必要があり、小径管には適用できな
い。 寿命を長くしようとして、耐摩耗性材料の肉盛厚みを
大きくする場合に多層盛溶接を行う必要があるが、多層
溶接を行う場合の熱応力によって割れを発生したり、あ
るいは層間割れを起こすことが多く、仮に溶接が可能で
あっても予熱あるいは後熱など複雑な熱処理工程を必要
とする。 配管肉盛溶接においては、肉盛しようとする高合金が
一旦溶融するため、極めて高い硬度を有する析出硬化型
超硬材を肉盛溶接することはできない。従って、現在の
技術では肉盛溶接しても割れない範囲の材料を肉盛溶接
しており、結果として硬度が不足し、耐摩耗性が不十分
である。 本発明はかかる問題を解決するためになされたもので、
内側のライニング厚みを自由に制御でき、しかも従来の
ように施工にあって割れ等を引き起こすことがない耐摩
耗性複合管の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の耐摩耗性複合管の製造方法は、ステンレス鋼又は
炭素鋼からなる管の内側に耐摩耗性高合金粉末をカプセ
ルＨＩＰ（熱間等方圧加圧）法によって固相焼結してい
る。ここで、前記耐摩耗性高合金粉末としては、例えば
耐熱・耐摩耗性を有するコバルト基合金（例えば、ステ
ライト）を用いるのが好ましいが、その他の耐摩耗性を
有する高合金粉末であっても本発明は適用可能である。
記載の耐摩耗性複合管の製造方法は、ステンレス鋼又は
炭素鋼からなる管の内側に耐摩耗性高合金粉末をカプセ
ルＨＩＰ（熱間等方圧加圧）法によって固相焼結してい
る。ここで、前記耐摩耗性高合金粉末としては、例えば
耐熱・耐摩耗性を有するコバルト基合金（例えば、ステ
ライト）を用いるのが好ましいが、その他の耐摩耗性を
有する高合金粉末であっても本発明は適用可能である。
【０００５】
【作用】請求項１記載の耐摩耗性複合管の製造方法にお
いては、微細結晶粒及び微細析出物を有する高合金粉末
を溶融することなくＨＩＰ法による固相焼結を行うこと
によって、微細析出物を多数有する素材が管内側に得ら
れ、これによって肉盛された金属の高合金化及び高硬度
化を図ることができる。更に、これら固相焼結素材は溶
融組織に比べて析出物を微細にし、粒界での析出を抑制
しているため、強度、靱性等の機械的特性も大幅に改善
できる。また、ＨＩＰ法によって材料の融点より低い温
度で、しかも異種間材料部分も略均等に昇温されるの
で、異種材料間に起こる熱膨張率差から発生する熱応力
を低減できる。そして、ＨＩＰ法によって固相接合され
るので、管内面に肉盛される厚みは自由にコントロール
でき、更にこの部分は均質組織となる。なお、これら固
相焼結肉盛した複合管は６００℃以上の高温で曲げるこ
とが可能で、ベンド管等としても使用できる。
いては、微細結晶粒及び微細析出物を有する高合金粉末
を溶融することなくＨＩＰ法による固相焼結を行うこと
によって、微細析出物を多数有する素材が管内側に得ら
れ、これによって肉盛された金属の高合金化及び高硬度
化を図ることができる。更に、これら固相焼結素材は溶
融組織に比べて析出物を微細にし、粒界での析出を抑制
しているため、強度、靱性等の機械的特性も大幅に改善
できる。また、ＨＩＰ法によって材料の融点より低い温
度で、しかも異種間材料部分も略均等に昇温されるの
で、異種材料間に起こる熱膨張率差から発生する熱応力
を低減できる。そして、ＨＩＰ法によって固相接合され
るので、管内面に肉盛される厚みは自由にコントロール
でき、更にこの部分は均質組織となる。なお、これら固
相焼結肉盛した複合管は６００℃以上の高温で曲げるこ
とが可能で、ベンド管等としても使用できる。
【０００６】
【実施例】続いて、本発明を具体化した実施例につき説
明し、本発明の理解に供する。ここに、図１は本発明の
一実施例に係る耐摩耗性複合管の製造方法の説明図、図
２は本発明の一実施例に係る耐摩耗性複合管の肉盛部と
従来法による耐摩耗性複合管の肉盛部の顕微鏡写真、図
３は本発明の実施例に係る耐摩耗性複合管と従来例に係
る耐摩耗性複合管の摩耗度の比較を示すグラフ、図４は
他の製造方法を示す説明図である。
明し、本発明の理解に供する。ここに、図１は本発明の
一実施例に係る耐摩耗性複合管の製造方法の説明図、図
２は本発明の一実施例に係る耐摩耗性複合管の肉盛部と
従来法による耐摩耗性複合管の肉盛部の顕微鏡写真、図
３は本発明の実施例に係る耐摩耗性複合管と従来例に係
る耐摩耗性複合管の摩耗度の比較を示すグラフ、図４は
他の製造方法を示す説明図である。
【０００７】図１に示すように内面に肉盛をしようとす
るステンレス鋼あるいは炭素鋼からなる管１０の、一端
（即ち、下端）を塞いで内部に中子１１を入れる。この
中子１１はセラミックス等肉盛される合金粉末と接合し
にくいものを使用するのが好ましいが、炭素鋼等肉盛用
合金粉末と接合するものであってもＨＩＰ処理後機械加
工によって除去すればよい。この中子１１の挿入にあっ
ては、均一な厚みの肉盛層を形成するために偏心防止リ
ング１２を入れる。この偏心防止リング１２は周囲に適
当に孔が形成され、上部から高合金粉末を投入できるよ
うになっている。
るステンレス鋼あるいは炭素鋼からなる管１０の、一端
（即ち、下端）を塞いで内部に中子１１を入れる。この
中子１１はセラミックス等肉盛される合金粉末と接合し
にくいものを使用するのが好ましいが、炭素鋼等肉盛用
合金粉末と接合するものであってもＨＩＰ処理後機械加
工によって除去すればよい。この中子１１の挿入にあっ
ては、均一な厚みの肉盛層を形成するために偏心防止リ
ング１２を入れる。この偏心防止リング１２は周囲に適
当に孔が形成され、上部から高合金粉末を投入できるよ
うになっている。
【０００８】この状態で中子１１と管１０との間に、高
合金粉末１３（例えば、ステライト粉末）を充填する。
この場合充填密度が低いと粉末部の変形が大きく肉盛厚
みが制御しにくくなるので、適当に振動を与えながら徐
々に充填するのが好ましい。高合金粉末１３の充填を終
えた後に、管１０の上部にステンレス製の蓋１４を被せ
て周囲の密封溶接を行う（これによってカプセル化す
る）。この状態でカプセル１７の排気口１５を真空ポン
プに繋いで脱気を行い、例えば１０-5ｔｏｒｒ以下の真
空にして、排気口１５を圧着させることにより完全に密
封し、この状態でＨＩＰ処理を行う。このＨＩＰ処理の
条件は温度が約１０００〜１２００℃、圧力が１０００
〜１５００気圧程度、処理時間が１〜４時間程度であ
る。
合金粉末１３（例えば、ステライト粉末）を充填する。
この場合充填密度が低いと粉末部の変形が大きく肉盛厚
みが制御しにくくなるので、適当に振動を与えながら徐
々に充填するのが好ましい。高合金粉末１３の充填を終
えた後に、管１０の上部にステンレス製の蓋１４を被せ
て周囲の密封溶接を行う（これによってカプセル化す
る）。この状態でカプセル１７の排気口１５を真空ポン
プに繋いで脱気を行い、例えば１０-5ｔｏｒｒ以下の真
空にして、排気口１５を圧着させることにより完全に密
封し、この状態でＨＩＰ処理を行う。このＨＩＰ処理の
条件は温度が約１０００〜１２００℃、圧力が１０００
〜１５００気圧程度、処理時間が１〜４時間程度であ
る。
【０００９】以上の処理によって高合金粉末１３は、管
１０に拡散接合すると共に相互の粉末を拡散接合して、
管１０の内面に高合金粉末１３が肉盛されたことにな
る。以上のＨＩＰ処理によって肉盛された管１０と、従
来法によるＰＴＡ処理によって肉盛された管の内面の硬
度を表１に示す。
１０に拡散接合すると共に相互の粉末を拡散接合して、
管１０の内面に高合金粉末１３が肉盛されたことにな
る。以上のＨＩＰ処理によって肉盛された管１０と、従
来法によるＰＴＡ処理によって肉盛された管の内面の硬
度を表１に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】表１に示すように、ステライト＃１相当の
高合金粉末はＰＴＡ処理では割れが発生して肉盛が不可
能であったが、本実施例方法によっては可能であった。
前記実施例の材料を用い、ＨＩＰ処理によって肉盛さ
れた組織を図２（Ａ）に示し、ＰＴＡ処理によって肉盛
された組織を図３（Ｂ）に示す。図２からも明らかなよ
うに、ＨＩＰ処理を行った場合には急冷されることによ
り、結晶粒が微細化したアトマイズ粉末同士が結合し
て、溶接した場合に比べて組織の微細化が図られている
ことが分かる。また、図３には、本発明の実施例方法に
よって製造された耐摩耗性複合管と、従来方法によって
製造された耐摩耗性複合管の摩耗テストを行った結果を
示すが、図に示すように本発明の実施例の耐摩耗性複合
管が優れていることが分かる。
高合金粉末はＰＴＡ処理では割れが発生して肉盛が不可
能であったが、本実施例方法によっては可能であった。
前記実施例の材料を用い、ＨＩＰ処理によって肉盛さ
れた組織を図２（Ａ）に示し、ＰＴＡ処理によって肉盛
された組織を図３（Ｂ）に示す。図２からも明らかなよ
うに、ＨＩＰ処理を行った場合には急冷されることによ
り、結晶粒が微細化したアトマイズ粉末同士が結合し
て、溶接した場合に比べて組織の微細化が図られている
ことが分かる。また、図３には、本発明の実施例方法に
よって製造された耐摩耗性複合管と、従来方法によって
製造された耐摩耗性複合管の摩耗テストを行った結果を
示すが、図に示すように本発明の実施例の耐摩耗性複合
管が優れていることが分かる。
【００１２】図４には、本発明の他の実施例に係る耐摩
耗性複合管の製造方法を示すが、中子を用いないで管１
０の内側に薄いステンレス管１６が配置され、これによ
って密封したカプセル１７が形成されている。この場
合、ステンレス管１６は内側の肉盛部分に接合される
が、耐摩耗管として使用する場合には特に除去する必要
はない。従って、種々実験をした結果から本発明方法に
よって製造された耐摩耗性複合管と従来のＰＴＡ法によ
って製造された耐摩耗性複合管を比較した結果を表２に
示すが、本発明の実施例に係る耐摩耗性複合管の方が、
優れた耐摩耗性を有し、施工に制限がないことが分か
る。
耗性複合管の製造方法を示すが、中子を用いないで管１
０の内側に薄いステンレス管１６が配置され、これによ
って密封したカプセル１７が形成されている。この場
合、ステンレス管１６は内側の肉盛部分に接合される
が、耐摩耗管として使用する場合には特に除去する必要
はない。従って、種々実験をした結果から本発明方法に
よって製造された耐摩耗性複合管と従来のＰＴＡ法によ
って製造された耐摩耗性複合管を比較した結果を表２に
示すが、本発明の実施例に係る耐摩耗性複合管の方が、
優れた耐摩耗性を有し、施工に制限がないことが分か
る。
【００１３】
【表２】
【００１４】
【発明の効果】請求項１記載の耐摩耗性複合管は、以上
の説明からも明らかなように、ステンレス鋼又は炭素鋼
からなる管の内側に耐摩耗性高合金粉末をカプセルＨＩ
Ｐ法によって固相焼結したので、同一の材料を肉盛した
場合でも、従来の溶接肉盛に比較して組織が微細とな
り、硬くて耐摩耗性に優れた管となる。更に、溶接トー
チを用いないので、小径管でも本発明方法は適用可能で
あり、肉盛厚さも特に制限がない。
の説明からも明らかなように、ステンレス鋼又は炭素鋼
からなる管の内側に耐摩耗性高合金粉末をカプセルＨＩ
Ｐ法によって固相焼結したので、同一の材料を肉盛した
場合でも、従来の溶接肉盛に比較して組織が微細とな
り、硬くて耐摩耗性に優れた管となる。更に、溶接トー
チを用いないので、小径管でも本発明方法は適用可能で
あり、肉盛厚さも特に制限がない。
【図１】本発明の一実施例に係る耐摩耗性複合管の製造
方法の説明図である。
方法の説明図である。
【図２】本発明の一実施例に係る耐摩耗性複合管の肉盛
部の組織（Ａ）と従来法による耐摩耗性複合管の肉盛部
の組織（Ｂ）の顕微鏡写真である。
部の組織（Ａ）と従来法による耐摩耗性複合管の肉盛部
の組織（Ｂ）の顕微鏡写真である。
【図３】本発明の実施例に係る耐摩耗性複合管と従来例
に係る耐摩耗性複合管の摩耗度の比較を示すグラフであ
る。
に係る耐摩耗性複合管の摩耗度の比較を示すグラフであ
る。
【図４】他の製造方法を示す説明図である。
１０ 管 １１ 中子 １２ 偏心防止リング １３ 高合金粉末 １４ 蓋 １５ 排気口 １６ ステンレス管 １７ カプセル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋 真司 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社機械・プラント事業部内 (72)発明者 大黒 隆彦 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内
Claims (1)
- 【請求項１】 ステンレス鋼又は炭素鋼からなる管の内
側に耐摩耗性高合金粉末をカプセルＨＩＰ法によって固
相焼結することを特徴とする耐摩耗性複合管の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6275791A JPH08109405A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 耐摩耗性複合管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6275791A JPH08109405A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 耐摩耗性複合管の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08109405A true JPH08109405A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17560468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6275791A Pending JPH08109405A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 耐摩耗性複合管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08109405A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998020177A1 (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-14 | Thixomat, Inc. | Powder metallurgy, cobalt-based articles having high resistance to wear and corrosion in semi-solid metals |
| KR100442586B1 (ko) * | 2001-02-16 | 2004-08-02 | 김선호 | 복합이중파이프 및 복합이중파이프의 가압성형장치 |
| CN104226870A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-12-24 | 北京有色金属研究总院 | 一种用于铝-不锈钢复合管的热等静压成型的包套方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02194107A (ja) * | 1989-01-21 | 1990-07-31 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 複合合金シリンダの製造方法 |
| JPH03230875A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-14 | Kubota Corp | クラッド管継手の製造方法 |
| JPH04185414A (ja) * | 1990-11-20 | 1992-07-02 | Hitachi Metals Ltd | 耐食耐摩耗性焼結合金からなるライニング層を有する複合シリンダ |
| JPH06136409A (ja) * | 1992-10-28 | 1994-05-17 | Kobe Steel Ltd | 複合シリンダの製造方法 |
-
1994
- 1994-10-13 JP JP6275791A patent/JPH08109405A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02194107A (ja) * | 1989-01-21 | 1990-07-31 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 複合合金シリンダの製造方法 |
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| JPH06136409A (ja) * | 1992-10-28 | 1994-05-17 | Kobe Steel Ltd | 複合シリンダの製造方法 |
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| KR100442586B1 (ko) * | 2001-02-16 | 2004-08-02 | 김선호 | 복합이중파이프 및 복합이중파이프의 가압성형장치 |
| CN104226870A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-12-24 | 北京有色金属研究总院 | 一种用于铝-不锈钢复合管的热等静压成型的包套方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000111 |