JPS607591B2 - クラツドパイプ製作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は拡散溶接によるクラッドパイプ製作における改
良法に関する。

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、、用途に応じて使い分けされ
ているが、管の内面に耐食性が要求され、外面は強度を
要求される場合などには、いわゆるクラツドパィプが多
く使用されている。

このクラッドパィプの製作には第１図に示すように炭素
鋼管等の外管２の内側にステンレス鋼等１を肉盛溶接す
る方法や、第２図に示すように爆薬によって外管２と内
管１を嫁着面３を介して接合する嫁着法などが従来、用
いられている。しかし、肉盛溶接法によるクラツドパィ
プは異材溶接となるので溶接欠陥を生じ易く、また小径
で長尺のクラツドパィプの製作は非常に困難で溶接装置
も必然的に高精度のものが必要となるし、一方、爆着法
によるクラッドパィプは変形、残留応力が大きく、また
製作時の爆音が公害問題となるなど、従来法では品質上
、価格上、環境上の問題があった。一方、真空または不
活性ガス中で接合材を適正な温度に加熱、加圧して接合
する拡散溶接法をクラッドパィプの製作に適用する方法
も既に提案されているが（例えば袴開昭５０一１３９０
４８号公報参照）、これらの方法は熱膨張率Ｑが内管Ｑ
，の方が外管Ｑ２ より大きいとき（Ｑ，＞は２）にの
み可能なもので内管の方が外管よりも小さいとき（Ｑ．
＜Ｑ２）は接合が不可能である。たとえば外管材料が炭
素鋼、内管材料がステンレス鋼などの組合せで熱膨張率
が外管より内管の方が大きい場合には、拡散溶接温度（
例えば８５０〜１０００ｑｏ）に加熱すれば第３図に示
すように内管１は外管２に接触し加圧されて拡散溶接が
進行するが、この方法では内管の熱膨張率が外管のそれ
より小さいときは接合が不可能である。本発明は外管と
内管の熱風彰張率がどのような関係にあるときでも（Ｑ
，＞Ｑ２、Ｑ・＝Ｑ２・Ｑ，くＱ２）、拡散溶接による
クラッドパィプの製，作を可能にしたもので、内管の内
側に、内、外管の熱膨張率より大きな熱膨張率をもち、
半割れまたは多分割したテーパを付けた金属丸榛を挿入
して加熱するところに特徴を有するものである。

本発明を更に第４図を用いて詳細に説明する。外管２に
内管１を差し込み、更に内管１の中に、外管材料および
内管材料の熱楓諺張率より大きい熱膨張率の耐熱金属丸
棒３を挿入し、両端から加圧して内管に堅固に密着せし
めたあと両端開先部４を溶接５して固定し、拡散溶接温
度に加熱すれば耐熱金属丸棒３は熱膨張し、内管１を押
し拡げ、外管２と接触し加圧力が生じ、外管２と内管１
は拡散溶接が進行する。その際、挿入丸棒をテーパ付の
くさび形状とすることによって、■両端より力を加えれ
ばテーパになっているので容易にすべりこんでいくため
内管内側への挿入が極めて容易であり、■したがって挿
入丸棒は内管に強固に密着しうる、■丸榛両端に関先４
を設けてあり、これを溶接５すると強固に密着した状態
で固定でき、■拡散溶接終了時には溶接部を切断すると
テーパになっているので端部をハンマで軽くたたくなど
簡単に離脱できるという作用効果を示すものである。

また外管２には第５図に示すように空気抜き穴７を設け
、外管と内管の間隙中の空気（接合部に空気が残留する
と接合不可能となる）を完全に除去するようにする。

このようにしておくと不活性ガス中で拡散溶接を施工す
る場合でも、空気抜き穴を設けているので不活性ガスと
空気の置換は容易となり、接合部に空気が残留すること
なく高品質の接合部が得られる。更に必要に応じて内管
材料の外側表面にメッキ等の表面処理を施こすことによ
り、直接接合では脆弱な金属間化合物の生成を防止し健
全な接合部を得ると共に、十分な接合強度が得られる。
なお第４図に示すように内管の中に挿入する耐熱金属丸
棒には接合防止剤６を塗布しているので内管と耐熱金属
丸棒が接合することはなく、更に分割され耐熱金属丸棒
の分割面にも接合防止剤６が塗布されているので、溶薮
後、室温まで冷却すれば耐熱金属丸棒は容易にとり出せ
る。本発明のクラッド製作法における加圧力は第４図に
示したように、内管に挿入した耐熱金属丸棒の熱膨張に
より内管を押し拡げ、外管と密着させることにより生じ
る。

したがって加圧力は全面に均一に働き、外管と内管の接
合部は高品質なものとなり接合強度も充分得られる。ま
た加圧力の調整は、内管に差し込む耐熱金属丸棒の材質
を変え、その熱膨張率の大小によって調整する方法や、
内管と外管の間隙、または内管と耐熱金属丸榛との間隙
量を変化させることによって容易に調整できる。例えば
加圧力を小さくする場合は、内管に差し込む耐熱金属丸
榛は熱膨張率の小さい金属を選定したり、内管と外管の
間隙や内管と耐熱金属丸棒の間隙量を大きくし拡散溶接
温度直前で内管と外管が接触するようにしておけば小さ
な加圧力を得ることができる。逆に加圧力を大きくする
場合は熱風酸張率の大きい耐熱金属丸棒を使用したり間
隙量を小さくすればよい。また第５図に示したように外
管に空気穴を設けているので拡散溶接に有害な空気は完
全に除去され、高品質の接合部が得られる。

更に内管と外管の組合せによっては内管材料の外側表面
にメッキ等の表面処理を施すので、直接接合では脆弱な
相が生成する材料の組合せでもメッキ材質の選定により
健全な接合部が得られる。

このメッキ材料は内管と外管の組合せ如何によって選定
されるが、一般にはクロム、ニッケルなどが用いられる
。以上のように、本発明方法で得られるクラッドパィプ
は従釆の方法によるものに比し、品質、コスト両面で著
しく優れている。

実施例 炭素鋼−チタン クラツドパイプ 熱膨張率が炭素鋼より小さいチタンを内管とし、炭素鋼
を外管とするクラツドパイプを次のようにして製作した
。

炭素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する。

管および棒の形状寸法は第６図に示すように外管の炭素
鋼管２は外径１３２側、板厚２６側、長さ５００側とし
、２０の空気抜き穴７を有し、内管のチタン管１は外径
９９．劫協、板厚３肌、長さ５０仇吻とし、外管と内管
の間隙は０．１側／直径とし、耐熱ステンレス鋼丸棒３
は外径９３．９吻、長さ６０仇舷とした。外管の内側、
内管の外側は機械仕上げの後アセトン脱脂を充分施し、
外管には４個の空気抜き穴を設け、内管の外側表面には
クロムメッキを施して、内管と外管を組立てた。また耐
熱ステンレス鋼丸棒の表面及びテーパ部には暖合防止剤
６（商品名：ルーピーェヌ５０２６）を均一に塗布し、
内管に挿入後、両端関先を溶接した。続いて真空度５×
１０‐５Ｔｏｎ、加熱温度９５０ｑｏ、保持時間２時間
で拡散溶接を行った。拡散溶接終了後、冷却し、両端熔
懐部を切断してステンレス丸棒を抜き出し、超音波探傷
検査および断面調査を行い、炭素鋼とチタンが良好に接
合していることを確認した。内管、外管の寸法を変化さ
せたものおよび第１表に示す材質の組合せクラツドパィ
プも製作したが、全て良好なクラツドパイプが製作され
ることを確認した。

第 １ 表 第１表は内管材料の熱膨張率Ｑ，が外管材料のそれＱ２
より小さい（Ｑ．＜ば２）場合であるが、逆に内管材料
の熱岬諺張率Ｑ，が外管材料のそれＱ２ より大きい（
Ｑ，＞Ｑ２）場合でも、空気抜き穴の存在、メッキの施
工によりすぐれたクラッドパィプを製作しうろことはい
うまでもない。

即ち空気穴がないときは超音波探傷で非接合部が発生し
易く、特にクラツドパィプ長さが長くなる程、空気抜き
が困難になる。これは第１表の内、外管組合せが逆の例
に限らず、例えば内管がステンレス鋼、外管が炭素鋼の
場合でも全く同じことがいえる。また当然ながらメッキ
の施工で脆い金属間化合物の生成が阻止され、良好な継
手を得ることができるのはいうまでもなく、本発明では
内管材料の熱膨張率が外管材料のそれより大きいときに
おいても、その欠点を解消しすぐれた継手品質を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は従来のクラッドパイプ製
作法を示す図面であり、第４図、第５図および第６図は
本発明のクラッドパィプ製作法を示す図面である。 オー図 矛２図 オ３図 矛ム図 氷５図 矛６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属材料の熱膨張によって内管を押し拡げ内管と外
   管に加圧力を発生させ内管と外管を拡散溶接で接合する
   クラツドパイプ製作方法において、内管材料の熱膨張率
   α＿１および外管材料の熱膨張率α＿２より大きい熱膨
   張率を有する半割れ又は多分割したテーパ付の金属丸棒
   を内管に挿入し、かつ外管に空気抜き穴を設けて、拡散
   溶接を行なうことを特徴とするクラツドパイプ製造法。