JPH0576396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、腐食環境下において使用される積層
金属管の製造方法に関する。

〔従来技術〕

例えば、内側が腐食環境に晒されるサワーガス
の輸送管、外側が腐食環境に晒される海底に敷設
されるラインパイプ等、近年、高強度を有すると
共に、耐食性に優れた管の需要が増加する傾向に
ある。耐食性に優れた管として、例えばステンレ
ス鋼管等の高合金鋼製の管があるが、クロム、ニ
ツケル等を多量に含有するため高価であり、長距
離に亘るラインパイプにこれを用いる場合、経済
性に問題がある。そこで、高強度であると共に廉
価な低合金鋼製の管の内側又は外側に、高合金鋼
製の管を積層してなる積層金属管が実用化されて
いる。

このような積層金属管の製造方法として種々の
発明がなされており、例えば、特開昭55−117515
号公報、特開昭55−117516号公報、及び特開昭57
−85684号公報に開示されている方法は、いずれ
も、加熱されて膨脹している外管に冷却されて収
縮している内管を挿通せしめた後、内管を拡管せ
しめて両者を圧着させ、次いで内、外管の加熱、
冷却を停止し、外管を収縮させると共に、内管を
膨脹させて、両者を接合する方法であり、特開昭
55−117515号及び55−117516号においては、内管
に封入した冷却水の圧力を高めて拡管力を得てお
り、特開昭57−85684号においては、内管の内部
に爆発を生ぜしめて拡管力を得ている。

また、特開昭57−11717号公報及び特開昭57−
11718号公報に開示されている方法は、外周面に
金属箔を巻回せしめた内管を外管に内挿した後、
これを冷間抽伸して両者を密着させ、次いで所定
温度に加熱して内管と外管とを接合し、更にプレ
ス方式により製管加工する方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが前者の方法は、前述の手順により内管
と外管との間に所定の締め代を与えて、両者を機
械的に緊着させる方法であり、両者間に冶金的な
接合状態が得られないため、周囲温度の変化等の
外的要因によつて両者の接合が弛緩する虞がある
上、内管に冷却水を封入する工程に多大の時間を
要し、製管能率が低いという難点があつた。

一方後者の方法においては、冷間抽伸後の加熱
により、内管と外管とは、両者間に介在する金属
箔を介して冶金的に接合されるが、金属箔の巻付
け作業を自動化することが困難であり、これに多
大の工数を要する上、他にも多くの工程を要する
ため、製管能率が低いという難点があつた。

また、両方法共に、長寸の積層金属管を製造す
ることが困難であるという難点がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、良好な冶金的接合がなされた積層管を、高能
率にて連続的に製造可能な積層管の製造方法を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る積層金属管の製造方法は、金属製
の内管にこれと異なる金属製の外管を被着してな
る積層金属管の製造方法において、内管となる金
属の帯板と外管となる金属の帯板とを、夫々の一
面を互いに対向させて同方向に送給し、両者の幅
方向端面、及び対向面の一方又は両方にアモルフ
アス金属の層を形成した後、両者を厚さ方向に積
層し、この積層体を、内管となる金属の帯板を内
側とする円筒状に成形し、内管となる金属の帯板
及び外管となる金属の帯板の端面を電縫溶接して
管体となし、次いで該管体を、前記アモルフアス
金属の融点以上、前記両金属の融点以下に加熱す
ることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、異種金属の２枚の帯板が、
両者間にアモルフアス金属の層を介在させると共
に、両者の幅方向端面にアモルフアス金属の層を
形成させた状態で積層され、円筒状に成形された
後端面を電縫溶接されて２重管となり、次いで行
なわれる加熱により、内管と外管とが、前記アモ
ルフアス金属の層を介して冶金的に接合される。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて
詳述する。第１図は本発明に係る積層金属管の製
造方法（以下本発明方法という）の実施状態を示
す模式図である。

図において、１は内管とする金属の帯板、２は
外管とする金属の帯板である。例えば、内管とす
る金属は、オーステナイト系ステンレス鋼、オー
ステナイト・フエライト２相系ステンレス鋼、イ
ンコネル等、製造すべき積層管の用途に応じた耐
食性を有する高合金鋼であり、また、外管とする
金属は、製造すべき積層管の使用環境において十
分な強度を有する低合金鋼である。

帯板１と帯板２とは、略同幅であり、コイル状
に巻回された状態で供給され、各別のピンチロー
ル３，４の回転により、幅方向に整合された状態
で、夫々の長手方向に同速度にて引出され、更に
上下一対の積層ロール５間に共に挾持され、帯板
１を上として上下に積層されて積層体６となり、
積層ロール５の回転により長手方向に搬送される
ようになつている。ピンチロール３，４の配設位
置と積層ロール５の配設位置との間には、アモル
フアス金属を粉末溶射する溶射ノズル７が、帯板
２の上面に対向させて、幅方向に複数個並設して
あると共に、帯板１，２の幅方向両端面に夫々対
向させて各１個配設してあり、前記各面には、積
層ロール５による帯板１，２の積層に先立つて、
夫々の溶射ノズル７から粉末溶射されるアモルフ
アス金属の層が形成されるようになつている。

前記積層体６は、これの搬送方向に並設された
各複数対のブレークダウンロール８０及びサイド
ロール８１（各１対のみ図示）からなる成形ロー
ル群８により、上下又は左右から挾持され、帯板
１を内側とする断面Ｕ字形に成形され、更に積層
体６の搬送方向下流側に配設された複数のフイン
パスロール９，９……により、円筒状に成形さ
れ、幅方向両端部がわずかな間隙を介して対向せ
しめられたオープンパイプとなる。

フインパスロール９，９……間には、積層体６
の周囲を囲繞する態様にて加熱部１０が配設して
あり、オープンパイプに成形された積層体６は、
該加熱部１０において所定温度にまで加熱される
ようになつている。第２図は、加熱部１０におけ
る加熱前の積層体６の横断面図、第３図は同じく
加熱後の積層体６の横断面図である。外管となる
帯板１と内管となる帯板２の幅が略等しい場合、
加熱前の積層体６は、第２図に示す如き断面形状
となり、帯板１の幅方向両端面１ａ，１ｂ間の対
向間隔が、帯板２の幅方向両端面２ａ，２ｂ間の
対向間隔よりも広くなる。加熱部１０における加
熱は、外側となる帯板１を熱膨脹させ、第３図に
示す如く、前記両対向間隔を等しくし、後述する
電縫溶接の段階において、帯板１と帯板２とが同
時的に突合わされるように行われるものであり、
これによる加熱温度は、帯板１，２の熱膨脹係数
を考慮して決定する。

積層板６の搬送方向に対し、フインパスロール
９の下流側には、加熱コイル１１が、オープンパ
イプ状をなす積層体６の周囲に巻回された態様に
て配設してあり、加熱コイル１１の更に下流側に
は、左右一対の鼓形をなすスクイズロール１２，
１２が配設してある。加熱部１０にて加熱された
積層体６は、加熱コイル１１に通流せしめられる
高周波電流に応じてこれに誘起される誘導電流の
通流に伴つて、これに生じる抵抗熱により、端面
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ近傍が集中的に更に加熱
され、次いでスクイズロール１２，１２間に挾持
され、これらにより左右から加えられる所定の押
圧力により、端面１ａ，２ａと端面１ｂ，２ｂと
が夫々突合されて圧接され、第４図に示す如く、
帯板１からなる内管１３ａと帯板２からなる外管
１３ｂとにて構成された管体１３となつて送出さ
れる。加熱コイル１１における加熱温度は、溶射
ノズル７からの粉末溶射により帯板１，２の端面
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに形成されたアモルフア
ス金属の層が主として溶融するか、又はアモルフ
アス金属の層のみを溶融するように、帯板１，２
に比較して低融点である前記アモルフアス金属の
融点を若干超える温度とし、更にスクイズロール
１２，１２における加圧力は、管体１３の接合部
に過大な盛上がり部が生じないように、低いアプ
セツト量を与えるべく決定する。第５図は、望ま
しくない接合状態を呈する接合部近傍の拡大横断
面図である。このように大きい盛上がり部が生じ
ている管体１３においては、後の仕上げ工程に
て、図中に破線にて示す如く内面及び外面の仕上
げが行われた場合に、内面側の盛上がり部１３ｃ
の除去により、帯板１からなる内管１３ａに比較
して耐食性に劣る帯板２からなる外管１３ｂの一
部が内面に露出することがあり、管体１３は低ア
プセツトにて接合せしめることが必要である。帯
板１，２の端面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂにおける
アモルフアス金属の層は、低アプセツト溶接によ
る接合強度の不足を補うべく形成されるものであ
り、管体１３の接合部においては、加熱コイル１
１における加熱により溶融する前記アモルフアス
金属の層を介しての接合状態が得られるから、該
接合部は、低アプセツト溶接によつても十分な接
合強度を有する。

このようにして形成された管体１３は、スクイ
ズロール１２，１２の上流側に配設された加熱部
１４に送り込まれ、該加熱部１４内を通過する間
に所定の温度にまで加熱され、加熱部１４から送
出された後の更なる搬送中に冷却され、内管１３
ａの外面と、外管１３ｂの内面とが、両者間に介
在するアモルフアス金属の層を介して冶金的に接
合された積層管１５となる。加熱部１４における
加熱温度は、内管１３ａと外管１３ｂとの間に強
固な冶金的接合状態を実現するため、前記アモル
フアス金属の融点以上とし、またこの加熱により
内管１３ａ又は外管１３ｂにおける強度及び靭性
の劣化を生ぜしめないために、内管１３ａとなる
帯板１の融点及び外管１３ｂとなる帯板２の融点
のいずれをも超えない温度とする。

なお本実施例においては、溶射ノズル７，７…
…からの粉末溶射によりアモルフアス金属の層を
形成する構成としたが、これに限るものではな
く、例えば、アモルフアス金属の箔を被着せしめ
ることにより層形成を行う構成としてもよい。

また本実施例においては、帯板２の上面にアモ
ルフアス金属の層を形成しているが、可能であれ
ば帯板１の下面に層を形成してもよく、また両者
に形成してもよい、更に本実施例においては、帯
板１，２の幅方向両端面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ
にアモルフアス金属の層を形成しているが、端面
１ａ，１ｂのいずれか一方、及び端面２ａ，２ｂ
のいずれか一方に該層を形成してもよい。

更に本実施例においては、内管１３ａとなる帯
板１に耐食性に優れた金属を用い、外管１３ｂと
なる帯板２に高強度であると共に廉価な金属を用
いているが、これらは逆である場合においても本
発明方法が適用可能であることは言うまでもな
い。

最後に本発明方法による積層管の製造例につい
て説明する。

（製造例 １） 内管用の帯板１として、0.02C−0.43Si−
0.98Mn−13.01Ni−17.30Cr−2.21Mo（数値はいず
れも重量％）なる含有成分を有し、残部が実質的
にFeからなる高合金鋼（JIS SUS 316L）製であ
り、厚さが１mmの帯板を用い、また外管用の帯板
２として、0.17C−0.26Si−1.27Mn−0.013P−
0.004S（数値は重量％）なる含有成分を有し、残
部が実質的にFeでなる低合金鋼製であり、厚さ
が３mmの帯板を用いて、帯板２の上面及び帯板
１，２の端面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに、18.7Cr
−9.75Si−0.1C（数値は重量％）なる含有成分を
有するニツケル系のアモルフアス金属（融点1170
〜1200℃）製の箔（厚さ40μｍ）を、隙間なく被
着せしめてアモルフアス金属の層を形成し、加熱
コイル１１における加熱温度を1250℃とし、スク
イズロール１２，１２により0.5mmのアプセツト
を与え、更に加熱部１４における加熱温度を1210
℃とし、加熱後に平均冷却速度15℃／secにて冷
却して、呼び径38mmの積層管１５を製造した。

この積層管１５に対し、密着偏平試験を行つた
結果、接合部における割れの発生、及び内管１３
ａと外管１３ｂとの界面における剥離の発生は共
に観察されず、良好な冶金的接合状態が得られて
いることが確認された。

また、JIS Ｚ−2201に規定された11号試験片を
作成し、該試験片に対して引張り試験を行つた結
果、58.3Kg／mm²なる引張強さを有することが確認
され、また破断部は十分に絞られていると共に、
接合部に破断線が進展していないこと、及び内管
１３ａと外管１３ｂとの界面に剥離が生じていな
いことが観察された。

また、加熱コイル１１における加熱温度を、前
記アモルフアス金属の融点よりも低い1100℃と
し、他の条件は同様として積層管１５を製造した
結果、端面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂにおけるアモ
ルフアス金属層の溶融が不十分であり、接合部に
おける良好な接合状態が得られないことが確認さ
れた。

更に、加熱部１４における加熱温度を1100℃及
び1450℃とし、他の条件は同様として製造した積
層管１５に対し、前述の密着偏平試験及び引張試
験を行つた。前者の場合、密着偏平試験の結果、
内管１３ａと外管１３ｂとの間の界面における剥
離の発生が観察され、十分な接合が得られていな
いことが明らかとなり、引張強さは57.6Kg／mm²で
あつた。また後者の場合、密着偏平試験の結果、
前記界面における剥離の発生と共に、接合部にお
ける割れの発生が観察され、引張強度は88.3Kg／
mm²であり、過剰な加熱により脆さが生じることが
明らかとなつた。

（製造例 ２） 内管用の帯板１として、0.01C−0.40Si−
0.41Mn−0.012P−0.001S−1.70Cu−40.52Ni−
20.06Cr−3.00Mo（数値はいずれも重量％）なる
含有成分を有し、残部がFeからなる高合金鋼
（Alloy825）製であり、厚さが３mmの帯板を用
い、一方外管用の帯板２として、0.08C−0.17Si
−1.54Mn−0.008P−0.002S（数値は重量％）なる
含有成分を有し、残部が実質的にFeからなる低
合金鋼製であり、厚さが９mmの帯板を用いて、帯
板２の上面及び帯板１，２の端面１ａ，１ｂ，２
ａ，２ｂに、9P（数値は重量％）なる含有成分を
有し、残部がニツケルであるニツケル系のアモル
フアス金属（融点890〜920℃）の粉末を、75μｍ
の厚さに溶射せしめてアモルフアス金属の層を形
成し、加熱コイル１１における加熱温度を980℃
とし、スクイズロール１２，１２により略０mmの
アプセツトを与え、更に加熱部１４における加熱
温度を950℃とし、加熱後に平均冷却速度27℃／
secにて冷却して呼び径16インチの積層管１５を
製造した。

この積層管１５に対し、JIS Ｚ−2201に規定さ
れた14B号試験片を、試験片の幅方向中央に接合
部が位置するように作成し、該試験片に対し引張
試験を行つた結果、接合部への破断線の進展、及
び内管１３ａと外管１３ｂとの間の界面における
剥離の発生は共に観察されず、破断部において十
分な絞りが生じた状態で破断が発生することが確
認され、引張強さは63.7Kg／mm²であつた。

また、JIS Ｇ−0601に従う表裏方向及び幅方向
への曲げ試験、及び剪断強度試験を行つた結果、
前者の試験においては、接合部における割れの発
生及び前記界面における剥離の発生は共に観察さ
れず、曲げに対する十分な耐久性を有することが
明らかとなり、また後者の試験により、接合部に
おいて38Kg／mm²、界面において27Kg／mm²なる剪断
強度が測定され、十分な剪断強度を有することが
確認された。

（製造例 ３） 製造例１で示した厚さ３mmｔの内管用合金鋼と
厚さ９mmｔの外管用低合金鋼を用いて18.7Cr−
9.75Si−0.1Cなる含有成分を有するNi系のアモル
フアス金属（融点1170〜1200℃）製の粉末を75μ
ｍの厚さに帯板２の上面及び帯板１，２の端面１
ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに溶射せしめてアモルフア
ス金属の層を形成し、加熱コイル１１にて母材端
部を溶融せしめるまで熱し、スクイズロール１
２，１２によつて0.5mmのアプセツトを与え、通
常の電縫溶接を行い、更に加熱部１４における加
熱温度を1250℃とし、加熱後に平均冷却速度15
℃／secにて冷却し、呼び径16インチの積層管を
製造した。

この積層管に対し、JIS−Ｚ−2201に規定され
た14B号試験片を突合せ部がセンターとなるよう
に作成し、該試験に対して引張試験を行つた結
果、内管１３ａと外管１３ｂとの間の界面におけ
る剥離の発生は観察されなかつたが、接合部への
破断線の進展が15本の試験片の内、１本あつた。
しかしそれらの引張強さは平均値で59.6Kgｆ／mm²
であり、十分な強さを有することが確認できた。

また、JIS−Ｇ−0601に従う表裏方向及び幅方
向への曲げ試験、及び剪断強度試験を行つた結
果、前者の試験においては接合部における破断及
び界面での剥離の発生は共になく、曲げに対する
十分な耐久性を有していることが明らかとなり、
また後者の試験により界面において33Kgｆ／mm²な
る剪断強度が測定され、十分な剪断強度を有する
ことが確認された。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明方法によれば、異な
る種類の金属製の帯板が積層され、共に円筒状に
成形され、両者の端面が該端面に形成されたアモ
ルフアス金属の層を介して溶接され、更に加熱さ
れて、両者間に介在させたアモルフアス金属の層
を介して冶金的に接合されて積層金属管が製造さ
れるから、高能率にて連続的に積層金属管を製造
することが可能であり、長寸の積層金属管を容易
に得ることができる等、本発明は優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図、
第２図及び第３図は成形工程の中途における積層
体の横断面図、第４図は電縫溶接後における管体
の横断面図、第５図は望ましくない接合状態を示
す接合部近傍の拡大横断面図である。 １，２……帯板、６……積層体、７……溶射ノ
ズル、１０……加熱部、１１……加熱コイル、１
３……管体、１３ａ……内管、１３ｂ……外管、
１４……加熱部、１５……積層管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属製の内管にこれと異なる金属製の外管を
   被着してなる積層金属管の製造方法において、 内管となる金属の帯板と外管となる金属の帯板
   とを、夫々の一面を互いに対向させて同方向に送
   給し、両者の幅方向端面、及び対向面の一方又は
   両方にアモルフアス金属の層を形成した後、両者
   を厚さ方向に積層し、この積層体を、内管となる
   金属の帯板を内側とする円筒状に成形し、内管と
   なる金属の帯板及び外管となる金属の帯板の端面
   を電縫溶接して管体となし、次いで該管体を、前
   記アモルフアス金属の融点以上、前記両金属の融
   点以下に加熱することを特徴とする積層金属管の
   製造方法。