JPH11309587A - 金属管の突合せ接合方法および装置 - Google Patents
金属管の突合せ接合方法および装置Info
- Publication number
- JPH11309587A JPH11309587A JP11391298A JP11391298A JPH11309587A JP H11309587 A JPH11309587 A JP H11309587A JP 11391298 A JP11391298 A JP 11391298A JP 11391298 A JP11391298 A JP 11391298A JP H11309587 A JPH11309587 A JP H11309587A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- butt
- heating
- joining
- divided
- 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- Withdrawn
Links
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼管等の金属管同士を液相拡散接合やろう接
により突合せ接合する際、金属管の温度分布を適正化す
ることにより突合せ部開先の形状を制御し、外径および
内径がともに不変で、かつ接合強度の優れた接合部を得
る。 【解決手段】 金属管の加熱帯を管軸方向に分割し、分
割された加熱帯間の間隔ｄを１５〜５０mmとする。加熱
帯を、突合せ部を含まず、あるいは突合せ部を含み、突
合せ部を挟む対称位置に分割する。また金属管を冷却す
ることで、加熱帯を分割する。ワークコイルのコイル
径、あるいは巻密度を、金属管の管軸方向位置によって
変化させた装置。冷却ノズルを設けた装置。 【効果】 油井管の現地施工、あるいは各種土木建設工
事現場での鋼管の接合作業において、接合後の研削等の
作業を要さず、高品質の信頼性の高い接合管が得られ
る。
により突合せ接合する際、金属管の温度分布を適正化す
ることにより突合せ部開先の形状を制御し、外径および
内径がともに不変で、かつ接合強度の優れた接合部を得
る。 【解決手段】 金属管の加熱帯を管軸方向に分割し、分
割された加熱帯間の間隔ｄを１５〜５０mmとする。加熱
帯を、突合せ部を含まず、あるいは突合せ部を含み、突
合せ部を挟む対称位置に分割する。また金属管を冷却す
ることで、加熱帯を分割する。ワークコイルのコイル
径、あるいは巻密度を、金属管の管軸方向位置によって
変化させた装置。冷却ノズルを設けた装置。 【効果】 油井管の現地施工、あるいは各種土木建設工
事現場での鋼管の接合作業において、接合後の研削等の
作業を要さず、高品質の信頼性の高い接合管が得られ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管等の金属管同
士のたがいの端面間にインサート材を介在させて突合
せ、突合せ部を加熱し、インサート材を溶融して接合す
る液相拡散接合やろう接による突合せ接合方法および装
置に関するものである。
士のたがいの端面間にインサート材を介在させて突合
せ、突合せ部を加熱し、インサート材を溶融して接合す
る液相拡散接合やろう接による突合せ接合方法および装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋼管等の金属管同士を長さ方向に突合せ
接合する手段として、液相拡散接合が注目されている。
この方法は、突合せ部のたがいの端面間に非晶質金属箔
からなるインサート材を介在させ、インサート材を溶融
して非晶質相形成金属元素を被接合材中に拡散させるも
のである。非晶質相形成金属元素は拡散しやすく、比較
的短時間の加熱で接合でき、接合強度が優れていること
から、液相拡散接合は油井鋼管の現地施工や、各種土木
建設工事現場などにおいて、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接に
替わる簡易かつ優れた接合手段として普及しはじめてい
る。また、金属管の種類や使用分野によっては、インサ
ート材としてろう材を使用するろう接も行われる。
接合する手段として、液相拡散接合が注目されている。
この方法は、突合せ部のたがいの端面間に非晶質金属箔
からなるインサート材を介在させ、インサート材を溶融
して非晶質相形成金属元素を被接合材中に拡散させるも
のである。非晶質相形成金属元素は拡散しやすく、比較
的短時間の加熱で接合でき、接合強度が優れていること
から、液相拡散接合は油井鋼管の現地施工や、各種土木
建設工事現場などにおいて、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接に
替わる簡易かつ優れた接合手段として普及しはじめてい
る。また、金属管の種類や使用分野によっては、インサ
ート材としてろう材を使用するろう接も行われる。
【０００３】接合すべき金属管の端面は、図１（ａ）の
ように、両金属管１２および１３とも管軸に対して直角
にする場合のほか、図１（ｂ）のように、一方の金属管
１２を凹テーパ１４とし、他方の金属管１３を凸テーパ
１５とする場合もある。前者の場合はインサート材１１
を平板状のリングとし、後者の場合はテーパ角θに合わ
せた形状の円錐台リングとする。
ように、両金属管１２および１３とも管軸に対して直角
にする場合のほか、図１（ｂ）のように、一方の金属管
１２を凹テーパ１４とし、他方の金属管１３を凸テーパ
１５とする場合もある。前者の場合はインサート材１１
を平板状のリングとし、後者の場合はテーパ角θに合わ
せた形状の円錐台リングとする。
【０００４】加熱手段としては、例えば高周波誘導加熱
が採用され、加熱時、図２に示すように、管軸方向に力
Ｐを加えて接合面を加圧する。このとき、図２のよう
に、突合せ部３の開先が外側に開く現象が発生すること
があり、この現象により接合強度の劣化を招いていた。
が採用され、加熱時、図２に示すように、管軸方向に力
Ｐを加えて接合面を加圧する。このとき、図２のよう
に、突合せ部３の開先が外側に開く現象が発生すること
があり、この現象により接合強度の劣化を招いていた。
【０００５】上記のような金属管の突合せ接合における
加熱時の接合部の変形に関し、特開平８−３００１６６
号公報には、昇温過程において赤熱後の突合せ部に、１
０〜５０MPa の圧縮力を付加して開先を塑性変形させる
ことにより、突合せ部の管内径の増大を抑え、管外径を
増大させて増肉し、信頼性の高い接合部を得る方法が提
案されている。
加熱時の接合部の変形に関し、特開平８−３００１６６
号公報には、昇温過程において赤熱後の突合せ部に、１
０〜５０MPa の圧縮力を付加して開先を塑性変形させる
ことにより、突合せ部の管内径の増大を抑え、管外径を
増大させて増肉し、信頼性の高い接合部を得る方法が提
案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平８−３００
１６６号公報の技術によれば、図２のような突合せ部３
の開先が外側に開く現象も改善される。しかし接合部の
管外径が増大すると、例えばパイプルーフで土壌を改質
する際の現地施工においては、鋼管を接合しつつ土中に
押込んでいくので増径部が障害となる。このため接合後
に増径部を研削す作業が必要となる。また接合部の管内
径が、微少ではあっても増大すると、用途によっては、
管内を流れる流体に乱流が生じエロージョン腐食のおそ
れ等も懸念される。
１６６号公報の技術によれば、図２のような突合せ部３
の開先が外側に開く現象も改善される。しかし接合部の
管外径が増大すると、例えばパイプルーフで土壌を改質
する際の現地施工においては、鋼管を接合しつつ土中に
押込んでいくので増径部が障害となる。このため接合後
に増径部を研削す作業が必要となる。また接合部の管内
径が、微少ではあっても増大すると、用途によっては、
管内を流れる流体に乱流が生じエロージョン腐食のおそ
れ等も懸念される。
【０００７】そこで本発明は、鋼管等の金属管同士のた
がいの端面間にインサート材を介在させて突合せ、突合
せ部を加熱し、インサート材を溶融して接合する液相拡
散接合やろう接において、加熱時の金属管の温度分布を
適正化することにより突合せ部開先の形状を制御し、外
径および内径がともに不変で、かつ接合強度の優れた接
合部を得ることを目的とする。
がいの端面間にインサート材を介在させて突合せ、突合
せ部を加熱し、インサート材を溶融して接合する液相拡
散接合やろう接において、加熱時の金属管の温度分布を
適正化することにより突合せ部開先の形状を制御し、外
径および内径がともに不変で、かつ接合強度の優れた接
合部を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１発明法は、金属管同士のたがいの端面間
にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱
し、該インサート材を溶融して接合する方法において、
金属管の加熱帯を管軸方向に分割し、分割された加熱帯
間の間隔ｄを１５〜５０mmとすることを特徴とする金属
管の突合せ接合方法である。そして、前記加熱帯を、前
記突合せ部を含まず、該突合せ部を挟む対称位置に分割
することもでき、また、前記加熱帯を、前記突合せ部を
含み、該突合せ部を挟む対称位置に分割することもでき
る。後者の場合、前記間隔ｄを３０〜５０mmとする。
の本発明の第１発明法は、金属管同士のたがいの端面間
にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱
し、該インサート材を溶融して接合する方法において、
金属管の加熱帯を管軸方向に分割し、分割された加熱帯
間の間隔ｄを１５〜５０mmとすることを特徴とする金属
管の突合せ接合方法である。そして、前記加熱帯を、前
記突合せ部を含まず、該突合せ部を挟む対称位置に分割
することもでき、また、前記加熱帯を、前記突合せ部を
含み、該突合せ部を挟む対称位置に分割することもでき
る。後者の場合、前記間隔ｄを３０〜５０mmとする。
【０００９】第２発明法は、金属管同士のたがいの端面
間にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱
し、該インサート材を溶融して接合する方法において、
金属管を冷却することで、加熱帯を管軸方向に分割する
ことを特徴とする金属管の突合せ接合方法である。
間にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱
し、該インサート材を溶融して接合する方法において、
金属管を冷却することで、加熱帯を管軸方向に分割する
ことを特徴とする金属管の突合せ接合方法である。
【００１０】つぎに、上記目的を達成するための本発明
の第１発明装置は、金属管同士のたがいの端面間にイン
サート材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱するため
のワークコイルのコイル径を、金属管の管軸方向位置に
よって変化させたことを特徴とする金属管の突合せ接合
装置である。第２発明装置は、金属管同士のたがいの端
面間にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加
熱するためのワークコイルの巻密度を、金属管の管軸方
向位置によって変化させたことを特徴とする金属管の突
合せ接合装置である。
の第１発明装置は、金属管同士のたがいの端面間にイン
サート材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱するため
のワークコイルのコイル径を、金属管の管軸方向位置に
よって変化させたことを特徴とする金属管の突合せ接合
装置である。第２発明装置は、金属管同士のたがいの端
面間にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加
熱するためのワークコイルの巻密度を、金属管の管軸方
向位置によって変化させたことを特徴とする金属管の突
合せ接合装置である。
【００１１】第３発明装置は、金属管同士のたがいの端
面間にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加
熱するためのワークコイルの巻線の間に、金属管に向け
て冷却ガスを噴射するためのノズルを、管周方向に少な
くとも１周にわたって設けたことを特徴とする金属管の
突合せ接合装置である。
面間にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加
熱するためのワークコイルの巻線の間に、金属管に向け
て冷却ガスを噴射するためのノズルを、管周方向に少な
くとも１周にわたって設けたことを特徴とする金属管の
突合せ接合装置である。
【００１２】第４発明装置は、金属管同士のたがいの端
面間にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加
熱するためのワークコイルを金属管の管軸方向に分割
し、分割されたワークコイルの間に、金属管に向けて冷
却ガスを噴射するためのノズルを、管周方向に少なくと
も１周にわたって設けたことを特徴とする金属管の突合
せ接合装置である。
面間にインサート材を介在させて突合せ、突合せ部を加
熱するためのワークコイルを金属管の管軸方向に分割
し、分割されたワークコイルの間に、金属管に向けて冷
却ガスを噴射するためのノズルを、管周方向に少なくと
も１周にわたって設けたことを特徴とする金属管の突合
せ接合装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明者は、上記のような加熱時
の突合せ部開先の開きは、突合せ部３における両金属管
管端部の温度勾配による熱膨張差が主因であり、加熱時
に管端部の温度分布を適正に調整することで解決される
ことを明らかにした。液相拡散接合やろう接において
は、加熱はインサート材を溶融するために行い、通常、
突合せ部３を含む両管端部のみを誘導加熱等により加熱
する。このため、突合せ部３が最高温となって管軸方向
に温度勾配が生じ、金属管の熱膨張も突合せ部３が最大
となる。
の突合せ部開先の開きは、突合せ部３における両金属管
管端部の温度勾配による熱膨張差が主因であり、加熱時
に管端部の温度分布を適正に調整することで解決される
ことを明らかにした。液相拡散接合やろう接において
は、加熱はインサート材を溶融するために行い、通常、
突合せ部３を含む両管端部のみを誘導加熱等により加熱
する。このため、突合せ部３が最高温となって管軸方向
に温度勾配が生じ、金属管の熱膨張も突合せ部３が最大
となる。
【００１４】熱膨張は径方向および軸方向に生じ、軸方
向の熱膨張は金属管同士をたがいに押付ける力となるの
で好ましい効果をもたらす。しかし径方向の熱膨張は、
上記温度勾配により、突合せ部３から離れるにしたがっ
て小さく、この熱膨張差により開先が外側に開いてしま
う。すなわち、径方向の熱膨張により管端部には拡管し
ようとする力が働くが、管端から離れた温度上昇の小さ
い部位では熱膨張が小さいので拡管に対する拘束力が作
用し、このため開先が外側に開いてしまう。
向の熱膨張は金属管同士をたがいに押付ける力となるの
で好ましい効果をもたらす。しかし径方向の熱膨張は、
上記温度勾配により、突合せ部３から離れるにしたがっ
て小さく、この熱膨張差により開先が外側に開いてしま
う。すなわち、径方向の熱膨張により管端部には拡管し
ようとする力が働くが、管端から離れた温度上昇の小さ
い部位では熱膨張が小さいので拡管に対する拘束力が作
用し、このため開先が外側に開いてしまう。
【００１５】そこで本発明者らは、突合せ接合の加熱に
際し、金属管の温度分布を適正化することにより突合せ
部開先の形状を制御し、開先の開きを防止することを種
々検討した。その結果、図３および図４に示すように、
金属管の加熱帯２を管軸方向に分割することで開先の開
きを防止することができた。
際し、金属管の温度分布を適正化することにより突合せ
部開先の形状を制御し、開先の開きを防止することを種
々検討した。その結果、図３および図４に示すように、
金属管の加熱帯２を管軸方向に分割することで開先の開
きを防止することができた。
【００１６】第１発明法は、金属管の加熱帯を管軸方向
に分割し、分割された加熱帯間の間隔ｄを１５〜５０mm
とする。図３は、突合せ部３を含まず、突合せ部３を挟
む対称位置に加熱帯２を分割した例であり、図４は、突
合せ部３を含み、突合せ部３を挟む対称位置に加熱帯２
を分割した例である。このように加熱帯２を分割するこ
とによって、図３および図４に例示するグラフのような
温度分布となり、開先の開きを防止することができ、外
径および内径がともに不変で、かつ接合強度の優れた接
合部が得られた。
に分割し、分割された加熱帯間の間隔ｄを１５〜５０mm
とする。図３は、突合せ部３を含まず、突合せ部３を挟
む対称位置に加熱帯２を分割した例であり、図４は、突
合せ部３を含み、突合せ部３を挟む対称位置に加熱帯２
を分割した例である。このように加熱帯２を分割するこ
とによって、図３および図４に例示するグラフのような
温度分布となり、開先の開きを防止することができ、外
径および内径がともに不変で、かつ接合強度の優れた接
合部が得られた。
【００１７】図３および図４の温度分布において、実線
は突合せ部３がインサート材の溶融温度に達するまでの
分布例、破線は溶融温度に達した後の所定時間保持後の
分布例を示し、所定時間保持する間に熱伝導によりほぼ
均一な温度となる。ここで加熱帯２は、図３の例のよう
に突合せ部３を含まない場合は、突合せ部３がインサー
ト材１１の溶融温度の９０％に達するまでの間に６００
℃以上となる領域とし、図４の例のように突合せ部３を
含む場合は、突合せ部３がインサート材１１の溶融温度
に達するまでの間に６００℃以上となる領域とする。こ
の加熱帯２の幅Ｗおよび分割された加熱帯２の間隔ｄは
加熱手段により制御する。
は突合せ部３がインサート材の溶融温度に達するまでの
分布例、破線は溶融温度に達した後の所定時間保持後の
分布例を示し、所定時間保持する間に熱伝導によりほぼ
均一な温度となる。ここで加熱帯２は、図３の例のよう
に突合せ部３を含まない場合は、突合せ部３がインサー
ト材１１の溶融温度の９０％に達するまでの間に６００
℃以上となる領域とし、図４の例のように突合せ部３を
含む場合は、突合せ部３がインサート材１１の溶融温度
に達するまでの間に６００℃以上となる領域とする。こ
の加熱帯２の幅Ｗおよび分割された加熱帯２の間隔ｄは
加熱手段により制御する。
【００１８】加熱手段としては、誘導加熱や直接通電加
熱などが採用ができ、誘導加熱の場合は、例えば図７に
示すようにワークコイル１を管軸方向に分割して配設す
ることにより行うことができる。誘導加熱の場合、金属
管の加熱帯２の幅Ｗは、ワークコイル１の長さよりもや
や長い領域となる。
熱などが採用ができ、誘導加熱の場合は、例えば図７に
示すようにワークコイル１を管軸方向に分割して配設す
ることにより行うことができる。誘導加熱の場合、金属
管の加熱帯２の幅Ｗは、ワークコイル１の長さよりもや
や長い領域となる。
【００１９】図３のように加熱帯２が突合せ部３を含ま
ない場合は、加熱帯２の間の間隔ｄを、管の寸法や材質
に応じて１５mm〜５０mmとする。図４のように加熱帯２
が突合せ部３を含む場合は、管の寸法や材質に応じて、
加熱帯２の幅Ｗを３０mm〜５０mmとする。この場合、加
熱帯２の間の間隔ｄを３０〜１００mmとするのが好まし
い。
ない場合は、加熱帯２の間の間隔ｄを、管の寸法や材質
に応じて１５mm〜５０mmとする。図４のように加熱帯２
が突合せ部３を含む場合は、管の寸法や材質に応じて、
加熱帯２の幅Ｗを３０mm〜５０mmとする。この場合、加
熱帯２の間の間隔ｄを３０〜１００mmとするのが好まし
い。
【００２０】加熱帯３をこのように分割して、金属管の
温度分布を調整することにより、突合せ部３が加熱時の
熱膨張で拡管するとき、図６に示すように、突合せ部３
を含む管端部がほぼ平行に拡管するようになる。したが
って開先が開かず、外径および内径がともに不変の状態
で接合される。接合後は、熱膨張により拡管された接合
部は冷却されて元の管径に戻るので、全長にわたって外
径および内径がともに不変の接合管が得られる。
温度分布を調整することにより、突合せ部３が加熱時の
熱膨張で拡管するとき、図６に示すように、突合せ部３
を含む管端部がほぼ平行に拡管するようになる。したが
って開先が開かず、外径および内径がともに不変の状態
で接合される。接合後は、熱膨張により拡管された接合
部は冷却されて元の管径に戻るので、全長にわたって外
径および内径がともに不変の接合管が得られる。
【００２１】また第２発明法は、加熱中に、金属管を冷
却することで加熱帯３を分割する。冷却は管周方向に配
置した冷却ノズルから空気、窒素ガスあるいは不活性ガ
スなどのガスを噴射することで行うことができる。この
ように冷却することにより、突合せ部３がインサート材
の溶融温度に達した後、所定時間保持後まで、加熱帯３
と加熱帯３の間との温度差ΔＴが、図５のように保たれ
る。このため、接合圧力の作用とあいまって開先の開き
がより良好に防止される。このΔＴは１００〜３００℃
とするのが望ましい。
却することで加熱帯３を分割する。冷却は管周方向に配
置した冷却ノズルから空気、窒素ガスあるいは不活性ガ
スなどのガスを噴射することで行うことができる。この
ように冷却することにより、突合せ部３がインサート材
の溶融温度に達した後、所定時間保持後まで、加熱帯３
と加熱帯３の間との温度差ΔＴが、図５のように保たれ
る。このため、接合圧力の作用とあいまって開先の開き
がより良好に防止される。このΔＴは１００〜３００℃
とするのが望ましい。
【００２２】なお、ろう接の場合はインサート材が溶融
するまで加熱すればよいので保持時間は必要なく、第１
発明法も第２発明法もともに、開先の開き防止に対する
十分な効果が得られるが、液相拡散接合の場合は、イン
サート材が溶融後、含有元素を金属管中に拡散させるた
めの保持時間が必要であり、保持時間中もΔＴが維持で
きる点で第２発明の方が優れている。
するまで加熱すればよいので保持時間は必要なく、第１
発明法も第２発明法もともに、開先の開き防止に対する
十分な効果が得られるが、液相拡散接合の場合は、イン
サート材が溶融後、含有元素を金属管中に拡散させるた
めの保持時間が必要であり、保持時間中もΔＴが維持で
きる点で第２発明の方が優れている。
【００２３】つぎに本発明装置について説明する。第１
発明装置は、図８に示すように、ワークコイル１のコイ
ル径を、金属管の管軸方向位置によって変化させること
で、誘導加熱の程度を変え、加熱帯を分割するものであ
る。図８の例は、ワークコイル１の径が、突合せ部３お
よびその近傍は大であり、その両側は小であるため、金
属管は図３のように加熱帯２が分割されて加熱される。
発明装置は、図８に示すように、ワークコイル１のコイ
ル径を、金属管の管軸方向位置によって変化させること
で、誘導加熱の程度を変え、加熱帯を分割するものであ
る。図８の例は、ワークコイル１の径が、突合せ部３お
よびその近傍は大であり、その両側は小であるため、金
属管は図３のように加熱帯２が分割されて加熱される。
【００２４】第２発明装置は、図９に示すように、ワー
クコイル１の巻線４の巻密度を、金属管の管軸方向位置
によって変化させることで、誘導加熱の程度を変え、加
熱帯を分割するものである。図９の例は、巻線４の巻密
度が、突合せ部３およびその近傍は粗であり、その両側
は密であるため、金属管は図３のように加熱帯２が分割
されて加熱される。
クコイル１の巻線４の巻密度を、金属管の管軸方向位置
によって変化させることで、誘導加熱の程度を変え、加
熱帯を分割するものである。図９の例は、巻線４の巻密
度が、突合せ部３およびその近傍は粗であり、その両側
は密であるため、金属管は図３のように加熱帯２が分割
されて加熱される。
【００２５】第３発明装置は、図１０に示すように、ワ
ークコイル１の巻線４の間にノズル５を設け、ノズル５
から金属管に向けて冷却ガスを噴射することで、加熱帯
を分割するものである。ノズル５は、図１０のＡ−Ａ矢
視を示す図１１のように、管周方向に少なくとも１周に
わたって設け、金属管に空気、窒素、あるいは不活性ガ
スなどのガスを噴射することで、金属管は図３のように
加熱帯２が分割されて加熱される。
ークコイル１の巻線４の間にノズル５を設け、ノズル５
から金属管に向けて冷却ガスを噴射することで、加熱帯
を分割するものである。ノズル５は、図１０のＡ−Ａ矢
視を示す図１１のように、管周方向に少なくとも１周に
わたって設け、金属管に空気、窒素、あるいは不活性ガ
スなどのガスを噴射することで、金属管は図３のように
加熱帯２が分割されて加熱される。
【００２６】第４発明装置は、図１２に示すように、ワ
ークコイル１を金属管の管軸方向に分割し、分割された
ワークコイル１の間に、冷却環６を設け、冷却環６の内
面に形成したノズル５から金属管に向けて冷却ガスを噴
射することで、加熱帯を分割するものである。冷却環６
には、ガス導入口８から空気、窒素、あるいは不活性ガ
スなどのガスを導入し、図１３の例のように空洞７を経
てノズル５から金属管にガスを噴射することにより、金
属管は図３のように加熱帯２が分割されて加熱される。
なお、第１発明装置、第２発明装置、第３発明装置およ
び第４発明装置において、図４のように加熱帯２を３分
割する場合、あるいはそれ以上に分割する場合も、上記
２分割の場合と同様にして分割することができる。
ークコイル１を金属管の管軸方向に分割し、分割された
ワークコイル１の間に、冷却環６を設け、冷却環６の内
面に形成したノズル５から金属管に向けて冷却ガスを噴
射することで、加熱帯を分割するものである。冷却環６
には、ガス導入口８から空気、窒素、あるいは不活性ガ
スなどのガスを導入し、図１３の例のように空洞７を経
てノズル５から金属管にガスを噴射することにより、金
属管は図３のように加熱帯２が分割されて加熱される。
なお、第１発明装置、第２発明装置、第３発明装置およ
び第４発明装置において、図４のように加熱帯２を３分
割する場合、あるいはそれ以上に分割する場合も、上記
２分割の場合と同様にして分割することができる。
【００２７】
【実施例】（１） ＪＩＳ規定のＳＳ４００普通鋼管同
士、およびＳＵＳ４３０ステンレス鋼管同士を、それぞ
れ液相拡散接合により突合せ接合した。管端の開先形状
は図１に示すようなθ＝９０°とし、インサート材１１
には、Ｆｅ−９ｗｔ％Ｓｉ−１．５ｗｔ％Ｂからなる厚
さ２０μｍの非晶質金属箔を使用した。加熱は誘導加熱
により行い、図３に示すように、加熱帯２を突合せ部３
を挟む両側各１箇所、計２箇所に分割し、突合せ部の加
熱温度を１２００℃、該温度での保持時間を５分とし、
保持後はワークコイルの電源を切って放冷した。また突
合せ部３に５MPa の接合応力を付加した。
士、およびＳＵＳ４３０ステンレス鋼管同士を、それぞ
れ液相拡散接合により突合せ接合した。管端の開先形状
は図１に示すようなθ＝９０°とし、インサート材１１
には、Ｆｅ−９ｗｔ％Ｓｉ−１．５ｗｔ％Ｂからなる厚
さ２０μｍの非晶質金属箔を使用した。加熱は誘導加熱
により行い、図３に示すように、加熱帯２を突合せ部３
を挟む両側各１箇所、計２箇所に分割し、突合せ部の加
熱温度を１２００℃、該温度での保持時間を５分とし、
保持後はワークコイルの電源を切って放冷した。また突
合せ部３に５MPa の接合応力を付加した。
【００２８】鋼管の材質、外径Ｄ、肉厚ｔ、および加熱
帯の間隔ｄを変えて接合した後、接合強度を測定し、ま
た開先の開きを顕微鏡観察により測定した。結果を表１
に示す。接合強度は、接合部を管周方向に８分割した各
サンプルについて引張試験を行い、引張り強さの平均値
を、接合前の鋼管の引張り強さに対する比で示した。こ
の接合強度比が０．９以上であれば良好である。
帯の間隔ｄを変えて接合した後、接合強度を測定し、ま
た開先の開きを顕微鏡観察により測定した。結果を表１
に示す。接合強度は、接合部を管周方向に８分割した各
サンプルについて引張試験を行い、引張り強さの平均値
を、接合前の鋼管の引張り強さに対する比で示した。こ
の接合強度比が０．９以上であれば良好である。
【００２９】なおワークコイルは、図８のタイプでは小
径部のコイル内径を管外径＋３０mm、大径部のコイル内
径を管外径＋６０mmとし、図９のタイプではコイル内径
を管外径＋３０mm、各巻線の間隔を密部で１mm、粗部で
２０〜６０mmとした。本発明例はいずれも、接合強度、
開先の開きとも良好であり、かつ外径、肉厚ともに不変
の接合部が得られた。比較例はいずれも接合強度が不足
し、開先の開きが認められた。
径部のコイル内径を管外径＋３０mm、大径部のコイル内
径を管外径＋６０mmとし、図９のタイプではコイル内径
を管外径＋３０mm、各巻線の間隔を密部で１mm、粗部で
２０〜６０mmとした。本発明例はいずれも、接合強度、
開先の開きとも良好であり、かつ外径、肉厚ともに不変
の接合部が得られた。比較例はいずれも接合強度が不足
し、開先の開きが認められた。
【００３０】
【表１】
【００３１】（２） 上記（１）と同様の材料につい
て、同様の開先形状で、同様のインサート材を使用し
て、誘導加熱により、図４に示すように、加熱帯２を突
合せ部３と、突合せ部３を挟む両側各１箇所、計３箇所
に分割した。加熱温度、保持時間および接合応力は、上
記（１）と同様である。鋼管の材質および寸法と、加熱
帯の間隔ｄを変えて接合した後、（１）と同様に接合強
度および開先の開きを測定した結果を表２に示す。
て、同様の開先形状で、同様のインサート材を使用し
て、誘導加熱により、図４に示すように、加熱帯２を突
合せ部３と、突合せ部３を挟む両側各１箇所、計３箇所
に分割した。加熱温度、保持時間および接合応力は、上
記（１）と同様である。鋼管の材質および寸法と、加熱
帯の間隔ｄを変えて接合した後、（１）と同様に接合強
度および開先の開きを測定した結果を表２に示す。
【００３２】なおワークコイルは、図８のようにコイル
径を変化させたもので、図４の加熱帯２の部位を小径、
その間の部位を大径とした。寸法は上記（１）と同様で
ある。本発明例はいずれも、接合強度、開先の開きとも
良好であり、かつ外径、肉厚ともに不変の接合部が得ら
れた。比較例はいずれも接合強度が不足し、開先の開き
が認められた。
径を変化させたもので、図４の加熱帯２の部位を小径、
その間の部位を大径とした。寸法は上記（１）と同様で
ある。本発明例はいずれも、接合強度、開先の開きとも
良好であり、かつ外径、肉厚ともに不変の接合部が得ら
れた。比較例はいずれも接合強度が不足し、開先の開き
が認められた。
【００３３】
【表２】
【００３４】（３） 本発明例として、図１０および図
１２に示す装置により，ＪＩＳ規定のＳＴＫ４００、外
径２６４．４mm、肉厚１７．８mmの普通鋼管同士を、液
相拡散接合により突合せ接合した。開先形状、インサー
ト材、加熱温度、保持時間および接合応力は、上記
（１）と同様である。
１２に示す装置により，ＪＩＳ規定のＳＴＫ４００、外
径２６４．４mm、肉厚１７．８mmの普通鋼管同士を、液
相拡散接合により突合せ接合した。開先形状、インサー
ト材、加熱温度、保持時間および接合応力は、上記
（１）と同様である。
【００３５】図１０の装置においては、ワークコイル１
の管軸方向長さ８０mmで、ノズル５を図１１のように管
周方向に１２本等間隔に配設した。図１２の装置におい
ては、分割されたワークコイル１の管軸方向長さを４０
mm、分割部に管軸方向長さ２０mmの冷却環６を配し、冷
却環６には図１３のように、スリット状のノズル５を千
鳥配置にした。スリットの幅は２mm、長さは１０mmであ
る。両例とも、ノズル５から冷却ガスとして窒素ガスを
７ｍ/secの流速で噴射した。突合せ部３が１２００℃に
達したときのΔＴは１５０℃であり、保持時間５分の
間、このΔＴは維持された。
の管軸方向長さ８０mmで、ノズル５を図１１のように管
周方向に１２本等間隔に配設した。図１２の装置におい
ては、分割されたワークコイル１の管軸方向長さを４０
mm、分割部に管軸方向長さ２０mmの冷却環６を配し、冷
却環６には図１３のように、スリット状のノズル５を千
鳥配置にした。スリットの幅は２mm、長さは１０mmであ
る。両例とも、ノズル５から冷却ガスとして窒素ガスを
７ｍ/secの流速で噴射した。突合せ部３が１２００℃に
達したときのΔＴは１５０℃であり、保持時間５分の
間、このΔＴは維持された。
【００３６】比較例として、管軸方向長さ８０mmのワー
クコイル１を使用し、冷却ガスを噴射せず、その他条件
は上記本発明例と同様にして液相拡散接合を行った。本
発明例は、両例とも接合強度比は０．９５以上、開先の
開きは０．１mm以下の極めて良好な結果であり、かつ外
径、肉厚ともに不変の接合部が得られた。比較例は接合
強度比が０．９未満、開先の開きは０．２mm以上であっ
た。
クコイル１を使用し、冷却ガスを噴射せず、その他条件
は上記本発明例と同様にして液相拡散接合を行った。本
発明例は、両例とも接合強度比は０．９５以上、開先の
開きは０．１mm以下の極めて良好な結果であり、かつ外
径、肉厚ともに不変の接合部が得られた。比較例は接合
強度比が０．９未満、開先の開きは０．２mm以上であっ
た。
【００３７】
【発明の効果】本発明法により、鋼管等の金属管同士の
たがいの端面間にインサート材を介在させて突合せ、突
合せ部を加熱し、インサート材を溶融して液相拡散接合
やろう接を行うと、加熱時の金属管の温度分布が適正化
され、突合せ部開先の開きを防止でき、外径および内径
がともに不変で、かつ接合強度の優れた接合部が安定し
て得られる。また本発明装置は簡単な構成で、取扱いが
容易である。したがって、油井管の現地施工、あるいは
各種土木建設工事現場での鋼管の接合作業において、接
合後の研削等の作業を要さず、高品質の信頼性の高い接
合管が得られる。
たがいの端面間にインサート材を介在させて突合せ、突
合せ部を加熱し、インサート材を溶融して液相拡散接合
やろう接を行うと、加熱時の金属管の温度分布が適正化
され、突合せ部開先の開きを防止でき、外径および内径
がともに不変で、かつ接合強度の優れた接合部が安定し
て得られる。また本発明装置は簡単な構成で、取扱いが
容易である。したがって、油井管の現地施工、あるいは
各種土木建設工事現場での鋼管の接合作業において、接
合後の研削等の作業を要さず、高品質の信頼性の高い接
合管が得られる。
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の対象とする突合
せ接合の例を示す斜視図である。
せ接合の例を示す斜視図である。
【図２】本発明の対象とする突合せ接合における開先の
開きの例を示す断面図である。
開きの例を示す断面図である。
【図３】本発明法における金属管の突合せ部を含む断面
図の例およびその温度分布を示すグラフの例である。
図の例およびその温度分布を示すグラフの例である。
【図４】本発明法における金属管の突合せ部を含む断面
図の別の例およびその温度分布を示すグラフの別の例で
ある。
図の別の例およびその温度分布を示すグラフの別の例で
ある。
【図５】本発明法における金属管の温度分布を示すグラ
フの別の例である。
フの別の例である。
【図６】本発明法における金属管の突合せ部を含む断面
図の例である。
図の例である。
【図７】本発明法において使用することのできるワーク
コイルの例を示す断面図である。
コイルの例を示す断面図である。
【図８】本発明の第１発明装置の例を示す断面図であ
る。
る。
【図９】本発明の第２発明装置の例を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】本発明の第３発明装置の例を示す断面図であ
る。
る。
【図１１】本発明の第３発明装置の例を示し、図１０の
Ａ−Ａ矢視断面図である。
Ａ−Ａ矢視断面図である。
【図１２】本発明の第４発明装置の例を示す断面図であ
る。
る。
【図１３】本発明の第４発明装置の例を示す一部切り欠
き斜視図である。
き斜視図である。
１…ワークコイル ２…加熱帯 ３…突合せ部 ４…巻線 ５…ノズル ６…冷却環 ７…空洞 ８…ガス導入口 １１…インサート材 １２，１３…金属管 １４…凹テーパ １５…凸テーパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｂ２３Ｋ 9/028 Ｂ２３Ｋ 9/028 Ｂ
Claims (8)
- 【請求項１】 金属管同士のたがいの端面間にインサー
ト材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱し、該インサ
ート材を溶融して接合する方法において、金属管の加熱
帯を管軸方向に分割し、分割された加熱帯間の間隔ｄを
１５〜５０mmとすることを特徴とする金属管の突合せ接
合方法。 - 【請求項２】 前記加熱帯を、前記突合せ部を含まず、
該突合せ部を挟む対称位置に分割することを特徴とする
請求項１記載の金属管の突合せ接合方法。 - 【請求項３】 前記加熱帯を、前記突合せ部を含み、該
突合せ部を挟む対称位置に分割し、前記間隔ｄを３０〜
５０mmとすることを特徴とする請求項１記載の金属管の
突合せ接合方法。 - 【請求項４】 金属管同士のたがいの端面間にインサー
ト材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱し、該インサ
ート材を溶融して接合する方法において、金属管を冷却
することで、加熱帯を管軸方向に分割することを特徴と
する金属管の突合せ接合方法。 - 【請求項５】 金属管同士のたがいの端面間にインサー
ト材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱するためのワ
ークコイルのコイル径を、金属管の管軸方向位置によっ
て変化させたことを特徴とする金属管の突合せ接合装
置。 - 【請求項６】 金属管同士のたがいの端面間にインサー
ト材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱するためのワ
ークコイルの巻密度を、金属管の管軸方向位置によって
変化させたことを特徴とする金属管の突合せ接合装置。 - 【請求項７】 金属管同士のたがいの端面間にインサー
ト材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱するためのワ
ークコイルの巻線の間に、金属管に向けて冷却ガスを噴
射するためのノズルを、管周方向に少なくとも１周にわ
たって設けたことを特徴とする金属管の突合せ接合装
置。 - 【請求項８】 金属管同士のたがいの端面間にインサー
ト材を介在させて突合せ、突合せ部を加熱するためのワ
ークコイルを金属管の管軸方向に分割し、分割されたワ
ークコイルの間に、金属管に向けて冷却ガスを噴射する
ためのノズルを、管周方向に少なくとも１周にわたって
設けたことを特徴とする金属管の突合せ接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11391298A JPH11309587A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 金属管の突合せ接合方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11391298A JPH11309587A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 金属管の突合せ接合方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11309587A true JPH11309587A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14624311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11391298A Withdrawn JPH11309587A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 金属管の突合せ接合方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11309587A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009138811A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Smc Corp | 流体圧機器の製造方法及び流体圧機器 |
| JP2014107091A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Chubu Electric Power Co Inc | 誘導加熱装置 |
| JP2021191585A (ja) * | 2020-06-05 | 2021-12-16 | 大成建設株式会社 | 管体変位計測システム、管体変位計測治具、管体変位計測方法 |
| WO2023286829A1 (ja) * | 2021-07-16 | 2023-01-19 | 日本発條株式会社 | 誘導加熱装置と、スタビライザの加熱方法 |
-
1998
- 1998-04-23 JP JP11391298A patent/JPH11309587A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009138811A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Smc Corp | 流体圧機器の製造方法及び流体圧機器 |
| JP4640551B2 (ja) * | 2007-12-04 | 2011-03-02 | Ｓｍｃ株式会社 | 流体圧機器の製造方法 |
| JP2014107091A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Chubu Electric Power Co Inc | 誘導加熱装置 |
| JP2021191585A (ja) * | 2020-06-05 | 2021-12-16 | 大成建設株式会社 | 管体変位計測システム、管体変位計測治具、管体変位計測方法 |
| WO2023286829A1 (ja) * | 2021-07-16 | 2023-01-19 | 日本発條株式会社 | 誘導加熱装置と、スタビライザの加熱方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2488470C2 (ru) | Способ соединения трубных досок и труб при изготовлении теплообменника и теплообменник | |
| US2646995A (en) | Brazed joint with backing ring | |
| KR20000036060A (ko) | 단시간 열처리법을 사용한 경화성 강의 빔용접 방법 | |
| US4669650A (en) | Method for joining tubular parts of metal by forge/diffusion welding | |
| JPH11309587A (ja) | 金属管の突合せ接合方法および装置 | |
| JP3072244B2 (ja) | 管の突き合わせ接合方法 | |
| JP2007000895A (ja) | 液相拡散接合方法 | |
| JPH10296433A (ja) | アルミニウムパイプの高周波ろう付方法 | |
| JP2015058465A (ja) | 溶接配管の製造方法、および溶接配管 | |
| JPS5829617A (ja) | 架橋ポリエチレンパイプの溶接方法 | |
| JPH11309588A (ja) | 金属管の突合せ接合における加熱方法 | |
| JPH10296432A (ja) | 高周波ろう付方法 | |
| JP3694365B2 (ja) | 誘導加熱拡散接合方法 | |
| KR20000006309A (ko) | 다중권취된스테인리스강관 | |
| JPS5941425A (ja) | 中空体の残留応力改善方法 | |
| JPH09182979A (ja) | アルミニウム管と銅管との接合方法 | |
| JPH07317984A (ja) | 管と継手の接合方法、及び配管用管 | |
| US20200316666A1 (en) | System and method for connecting metal workpieces | |
| JPH106036A (ja) | 液相拡散接合による管の接合方法 | |
| JPH1085954A (ja) | 金属管の液相拡散接合部構造 | |
| RU2237561C1 (ru) | Разделка труб из разнородных сталей под диффузионную сварку | |
| JP2010247194A (ja) | 金属管の接合方法 | |
| JP3650487B2 (ja) | 金属管または金属棒の突合せ接合方法 | |
| WO2023021945A1 (ja) | 固相接合方法、固相接合継手、固相接合構造体及び固相接合装置 | |
| JPS61147980A (ja) | 通電加熱圧接方法及びその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |