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JPH0938734A - ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との接合方法 - Google Patents

ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との接合方法

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Publication number
JPH0938734A
JPH0938734A JP19476095A JP19476095A JPH0938734A JP H0938734 A JPH0938734 A JP H0938734A JP 19476095 A JP19476095 A JP 19476095A JP 19476095 A JP19476095 A JP 19476095A JP H0938734 A JPH0938734 A JP H0938734A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zirconium
tube
stainless steel
inner sleeve
zirconium alloy
Prior art date
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Pending
Application number
JP19476095A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kimoto
寛 木本
Makoto Hayashi
眞琴 林
Hidenori Doge
秀紀 道下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP19476095A priority Critical patent/JPH0938734A/ja
Publication of JPH0938734A publication Critical patent/JPH0938734A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】拡管作業による接合であっても、ステンレス鋼
およびジルコニウム合金がガルバニック腐食あるいはす
き間腐食による損傷が生ずることがなく、接合部の強度
的な信頼性の向上を図ることができるジルコニウム合金
製の管とステンレス鋼管との接合方法を提供する。 【構成】予め内外スリーブを有するステンレス鋼からな
る管状部材を形成しておき、この管状部材の外スリーブ
と内スリーブの間に、前記ジルコニウムあるいはジルコ
ニウム合金製の管の端部を挿入し、前記内スリーブを拡
管させて機械的に接続するようになした管の接合方法に
おいて、前記内スリーブの内面側からローラによる拡管
接続後、この接続部を高温加熱して、ジルコニウムある
いはジルコニウム合金製の管の表面および前記管状部材
の外スリーブと内スリーブの表面にそれぞれ酸化皮膜を
生成させ、その後前記管状部材の反接続側の端部にステ
ンレス鋼製の延長管を溶接により接合するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ジルコニウムあるいは
ジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との接合方法
に係わり、特に両管を接合するに際し、予め内外スリー
ブを有するステンレス鋼からなる管状部材を形成してお
き、この管状部材の外スリーブと内スリーブの間に、ジ
ルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管の端部を挿
入し、前記内スリーブの内面側からローラにより拡管さ
せて機械的に接続するようになしたジルコニウムあるい
はジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との接合方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来一般に採用されているジルコニウム
あるいはジルコニウム合金からなる管と異種金属である
ステンレス鋼管との接続は、溶接による冶金的な接合が
困難であるため、例えば特開平2−127936号公報
あるいは特開平4−197535号公報にも記載されて
いるように、予め内外スリーブを有するステンレス鋼か
らなる管状部材を形成しておき、この管状部材の外スリ
ーブと内スリーブの間に、ジルコニウムあるいはジルコ
ニウム合金製の管の端部を挿入し、そして内スリーブの
内側からローラにより拡管させて機械的に接続するよう
にしているのが普通である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この接合方法である
と、異種金属の管同志であっても両者は充分に接合され
るが、しかし、この接合方法では拡管による接合である
ため、その接合部接触面に部分的にすき間が生じ、水が
存在する湿潤な環境下において両者の腐食電位差により
ガルバニック腐食あるいはすきま腐食を起こしやすい嫌
いがある。
【0004】なお、一般にはこの腐食を防止するため
に、ジルコニウム合金からなる管には、オートクレーブ
処理により表面に緻密な耐食性皮膜が付与されているの
が普通である。しかしながら、圧着あるいはローラ拡管
作業時にジルコニウム合金管の表面の緻密な耐食性皮膜
が、局部的に剥離することにより耐食性が不均一になる
可能性があり、この場合には腐食反応で発生した水素が
耐食性皮膜の剥離部よりジルコニウム合金管に吸収され
るおそれがある。その結果、ジルコニウム合金管は、水
素濃度が増加して脆化することが危惧される。
【0005】このように上記従来技術は、ジルコニウム
合金とステンレス鋼との異種金属接触部において、電気
化学的に電位差を生じていずれかの金属が犠牲陽極とな
りアノード溶解して腐食損傷を生じ、かつ、発生した水
素が耐食性皮膜の剥離部よりジルコニウム合金管に吸収
され易く、ジルコニウム合金管が脆化する問題があっ
た。
【0006】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、このように異種金属,すなわちジ
ルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との拡管作業に
よる接合であっても、ステンレス鋼およびジルコニウム
合金がガルバニック腐食あるいはすき間腐食による損傷
が生ずることがなく、接合部の強度的な信頼性の向上を
図ることができるジルコニウム合金製の管とステンレス
鋼管との接合方法を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ジル
コニウムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレス
鋼管とを接合するに際し、予め内外スリーブを有するス
テンレス鋼からなる管状部材を形成しておき、この管状
部材の外スリーブと内スリーブの間に、前記ジルコニウ
ムあるいはジルコニウム合金製の管の端部を挿入し、前
記内スリーブの内面側からローラにより拡管させて機械
的に接続するようになしたジルコニウムあるいはジルコ
ニウム合金製の管とステンレス鋼管との接合方法におい
て、前記内スリーブの内面側からローラによる拡管接続
後、この接続部を高温加熱して、ジルコニウムあるいは
ジルコニウム合金製の管の表面および前記管状部材の外
スリーブと内スリーブの表面にそれぞれ酸化皮膜を生成
させ、その後、前記管状部材の反接続側の端部にステン
レス鋼製の延長管を溶接により接合するようにし所期の
目的を達成するようにしたものである。
【0008】
【作用】すなわちこのような接合方法であると、圧着あ
るいは拡管による機械的接合作業で局部的に剥離したジ
ルコニウムあるいはジルコニウム合金の緻密で安定な高
温酸化皮膜の修復が行われ、かつ、ステンレス鋼スリー
ブの表面にも高温加熱処理により酸化皮膜が形成され、
これら酸化皮膜の存在により顕著な耐食性を有するとと
もに電気的絶縁性をもつので、ジルコニウムおよびジル
コニウム合金とステンレス鋼との異種金属接触面におい
て、腐食電位差によるガルバニック腐食およびすきま腐
食の抑制に効果がある。
【0009】したがって、管内を高温水が流れる場合、
異種金属接蝕面での腐食反応による水素の発生を抑制す
ることができ、ジルコニウムおよびジルコニウム合金の
水素吸収による脆化を防止することができるのである。
【0010】
【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。ジルコニウム合金,例えばジルコニウム−
ニオブ合金管の端部にステンレス鋼製の内外スリーブを
接続するまでの手順は、従来と同様に行われる。図3
は、ジルコニウム−ニオブ合金からなる管1とステンレ
ス鋼からなる外スリーブ2および内スリーブ3のロール
ドジョイント加工による接続前の状況を示している。
【0011】ジルコニウム−ニオブ合金管1の外径は、
ステンレス鋼製の外スリーブ2の内径より少し小さく、
かつ、ステンレス鋼製の内スリーブ3の突起部の外径
は、ジルコニウム−ニオブ合金管1の内径より少し小さ
い。なお、外スリーブ2の内面には溝が設けられてい
る。また、ジルコニウム−ニオブ合金管1の表面にはオ
ートクレーブ処理により緻密な耐食性酸化皮膜があらか
じめ付与されている。
【0012】外スリーブ2と内スリーブ3の間にジルコ
ニウム−ニオブ合金管1を挿入した後に、ロールドジョ
イント加工を行うためのローラ4、マンドレル5および
フレームからなるロールドジョイント加工用工具を内ス
リーブ3内に挿入する。マンドレル5を回転させながら
押し込むことによって、ローラ4が内スリーブ3の内面
を回転しながら押し広げていく。
【0013】この拡管作業によりジルコニウム−ニオブ
合金管1がステンレス鋼製の外スリーブ2と内スリーブ
3とでサンドイッチされた状態で機械的な結合により密
着接合され、かつ、十分な気密性能および機械的な強度
を有する構造を得ることができる。この場合、拡管作業
中にジルコニウム−ニオブ合金管1の内表面に内スリー
ブ3が押し付けられるので、ジルコニウム−ニオブ合金
管1内表面の緻密な耐食性酸化皮膜が局部的に剥離する
ことが避けられない。
【0014】そこで、本発明では、拡管接合後に図1あ
るいは図2に示す方法によりジルコニウム−ニオブ合金
管およびスリーブの表面に高温酸化皮膜を付与させる。
図1は、拡管接続後、内スリーブ3の内面側に加熱ヒー
タ7を有する加熱治具8を挿入して大気中で高温加熱
し、ジルコニウム−ニオブ合金管1およびステンレス鋼
からなる外スリーブ2と内スリーブ3の表面にそれぞれ
高温酸化皮膜を生成させる。
【0015】図2は、拡管接続後、内スリーブ3の内面
側および外スリーブ2の外表面側に加熱ヒータ7が接近
するようにした加熱治具8を挿入して大気中で同時に高
温加熱し、ジルコニウム−ニオブ合金管1およびステン
レス鋼からなる外スリーブ2と内スリーブ3の表面にそ
れぞれ高温酸化皮膜を生成させる。
【0016】加熱温度は、ジルコニウム−ニオブ合金管
1およびステンレス鋼からなる外スリーブ2と内スリー
ブ3の表面が673K(400℃)以上および773K
(500℃)未満になるようにするのが最適である。こ
の温度範囲であれば加熱時間は1時間でも効果を得るこ
とができる。773K(500℃)以上の高温にすると
ジルコニウム−ニオブ合金管の強度低下をもたらすので
注意する必要がある。
【0017】このような作業を行った後、従来技術と同
じ方法で図4に示すように内スリーブ3の端部に同一の
ステンレス鋼からなる延長管6を溶接により接合する。
【0018】このようにして接合された管を、接合後に
接合部のみを切り出して、561K(288℃),7.
8MPaの高温水中に3230時間浸漬後、内スリーブ
2と外スリーブ3にサンドイッチされていた部分のジル
コニウム−ニオブ合金管1の水素濃度増加量を調べた。
その結果が図5に示されている。この図において横軸は
拡管接続後の高温加熱温度である。加熱保持時間は、1
時間である。縦軸の無次元化水素濃度増加量は、種々の
温度で高温加熱処理したものの水素濃度増加量を高温加
熱処理をしなかった場合の水素濃度増加量で割った相対
的な値である。
【0019】673K(400℃)以上および773K
(500℃)未満で高温加熱した本実施例のジルコニウ
ム−ニオブ合金管の水素濃度増加量は、高温加熱しない
従来技術の約40%とかなり低い。本実施例によれば、
ジルコニウム−ニオブ合金管と異種金属であるステンレ
ス鋼からなる内スリーブの接触部は、両者の高温酸化皮
膜により顕著な耐食性を有するとともに電気的絶縁性を
もつので、ガルバニック腐食およびすきま腐食が抑制さ
れる効果がある。
【0020】したがって、管内を高温水が流れる場合、
異種金属接蝕部での腐食反応による水素の発生を抑制す
ることができ、ジルコニウムおよびジルコニウム合金の
水素吸収による脆化を防止することができる。また、加
熱温度が673K(400℃)以上であると接合部内の
ジルコニウム−ニオブ合金管の残留応力もかなり除去さ
れるので、遅れ割れに対する健全性を向上させる効果も
ある。したがって、ロールドジョイント加工による接合
部の強度的な信頼性を向上させることができる。
【0021】このようにこの接合方法であると、ジルコ
ニウムおよびジルコニウム合金管とステンレス鋼の異種
金属接合部が200℃から350℃の高温水に曝露され
る場合,ステンレス鋼とジルコニウムおよびジルコニウ
ム合金圧力管がガルバニック腐食およびすきま腐食によ
り生じる損傷を抑制する効果がある。残留応力も除去さ
れるので、遅れ割れに対する健全性を向上させる効果も
ある。
【0022】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との拡管
作業による接合であっても、ステンレス鋼およびジルコ
ニウム合金がガルバニック腐食あるいはすき間腐食によ
る損傷が生ずることがなく、接合部の強度的な信頼性の
向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接合方法の一実施例を説明するための
管接合部の縦断側面図。
【図2】本発明の接合方法の他の実施例を説明するため
の管接合部の縦断側面図。
【図3】従来のロールドジョイント方法による管接合を
説明するための管接合部の縦断側面図。
【図4】従来技術による延長管の接続方法を説明するた
めの管接合部の縦断側面図。
【図5】本発明によるジルコニウム−ニオブ合金管の水
素濃度増加量に及ぼす加熱温度の影響を示す特性図。
【符号の説明】
1…ジルコニウム合金管、2…外スリーブ、3…内スリ
ーブ、4…ローラ、5…マンドレル、6…延長管、7…
加熱ヒータ、8…加熱治具。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジルコニウムあるいはジルコニウム合金
    製の管とステンレス鋼管とを接合するに際し、予め内外
    スリーブを有するステンレス鋼からなる管状部材を形成
    しておき、この管状部材の外スリーブと内スリーブの間
    に、前記ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管
    の端部を挿入し、前記内スリーブの内面側からローラに
    より拡管させて機械的に接続するようになしたジルコニ
    ウムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管
    との接合方法において、 前記内スリーブの内面側からローラによる拡管接続後、
    この接続部を高温加熱して、ジルコニウムあるいはジル
    コニウム合金製の管の表面および前記管状部材の外スリ
    ーブと内スリーブの表面にそれぞれ酸化皮膜を生成さ
    せ、その後、前記管状部材の反接続側の端部にステンレ
    ス鋼製の延長管を溶接により接合するようにしたことを
    特徴とするジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の
    管とステンレス鋼管との接合方法。
  2. 【請求項2】 ジルコニウムあるいはジルコニウム合金
    製の管とステンレス鋼管とを接合するに際し、予め内外
    スリーブを有するステンレス鋼からなる管状部材を形成
    しておき、この管状部材の外スリーブと内スリーブの間
    に、前記ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管
    の端部を挿入し、前記内スリーブの内面側からローラに
    より拡管させて機械的に接続するようになしたジルコニ
    ウムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管
    との接合方法において、 前記内スリーブの内面側からローラによる拡管接続後、
    この接続部を前記内スリーブの内面側から高温加熱し
    て、ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管の表
    面および前記管状部材の外スリーブと内スリーブの表面
    にそれぞれ高温酸化皮膜を生成させ、その後、前記管状
    部材の反接続側の端部にステンレス鋼製の延長管を溶接
    により接合するようにしたことを特徴とするジルコニウ
    ムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管と
    の接合方法。
  3. 【請求項3】 前記接続部を高温加熱するに際し、前記
    管状部材の内スリーブの内側に加熱体を挿入して加熱す
    るようにした請求項1あるいは2記載のジルコニウムあ
    るいはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との接
    合方法。
  4. 【請求項4】 前記ジルコニウムあるいはジルコニウム
    合金製の管の表面および前記管状部材の外スリーブと内
    スリーブの表面にそれぞれ高温酸化皮膜を生成させるに
    際し、前記ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の
    管および前記管状部材の内スリーブの表面が、673K
    (400℃)以上および773K(500℃)未満とな
    るように加熱してなる請求項1、2あるいは3記載のジ
    ルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレ
    ス鋼管との接合方法。
  5. 【請求項5】 ジルコニウムあるいはジルコニウム合金
    製の管とステンレス鋼管とを接合するに際し、予め内外
    スリーブを有するステンレス鋼からなる管状部材を形成
    しておき、この管状部材の外スリーブと内スリーブの間
    に、前記ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管
    の端部を挿入し、前記内スリーブの内面側からローラに
    より拡管させて機械的に接続するようになしたジルコニ
    ウムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管
    との接合方法において、 前記内スリーブの内面側からローラによる拡管接続後、
    この接続部を前記内スリーブの内面側および外スリーブ
    の外表面側に加熱体を挿入して同時に高温加熱して、ジ
    ルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管の表面およ
    び前記管状部材の外スリーブと内スリーブの表面にそれ
    ぞれ高温酸化皮膜を生成させ、その後、前記管状部材の
    反接続側の端部にステンレス鋼製の延長管を溶接により
    接合するようにしたことを特徴とするジルコニウムある
    いはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との接合
    方法。
  6. 【請求項6】 前記ジルコニウムあるいはジルコニウム
    合金製の管の表面および前記管状部材の外スリーブと内
    スリーブの表面にそれぞれ高温酸化皮膜を生成させるに
    際し、前記ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の
    管および前記管状部材の内スリーブの表面が、673K
    (400℃)以上および773K(500℃)未満とな
    るように加熱してなる請求項5記載のジルコニウムある
    いはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との接合
    方法。
  7. 【請求項7】 ジルコニウムあるいはジルコニウム合金
    製の管とステンレス鋼管とを接合するに際し、予め内外
    スリーブを有するステンレス鋼からなる管状部材を形成
    しておき、この管状部材の外スリーブと内スリーブの間
    に、前記ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管
    の端部を挿入し、前記内スリーブの内面側からローラに
    より拡管させて機械的に接続するようになしたジルコニ
    ウムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管
    との接合方法において、 前記内スリーブの内側からローラにより拡管して両管を
    機械的に接続した後、高温大気中で接合部のジルコニウ
    ムあるいはジルコニウム合金からなる管の表面に安定な
    高温酸化皮膜を付け、かつ、ステンレス鋼からなる内ス
    リーブおよび外スリーブの内外表面にも高温大気中で高
    温酸化皮膜を付与させ、高温酸化皮膜の付与後に内スリ
    ーブあるいは外スリーブの端部に同じステンレス鋼から
    なる延長管を溶接によって接続するようにしたことを特
    徴とするジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管
    とステンレス鋼管との接合方法。
JP19476095A 1995-07-31 1995-07-31 ジルコニウムあるいはジルコニウム合金製の管とステンレス鋼管との接合方法 Pending JPH0938734A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103920753A (zh) * 2014-05-04 2014-07-16 辽宁银捷装备科技股份有限公司 一种锆合金管材高精度矫直方法
CN106735759A (zh) * 2017-01-07 2017-05-31 衢州普雷特过滤器材有限公司 不锈钢圆柱状折波滤网防氧化焊接设备
CN118577714A (zh) * 2024-08-06 2024-09-03 江苏昌力科技发展有限公司 一种内孔涨形用工装

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