(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状部材からメタラジカルボンド（１）を有する多層パイプを製造する方法であって、管状部材が、金属材料の少なくとも１つのアウターパイプ（１０）と、アウターパイプの内側に配置された金属材料の１つのインナーパイプ（２０）とを含み、アウターパイプ（１０）は炭素マンガン鋼合金から成り、インナーパイプ（２０）は耐食性合金から成り、アウターパイプ（１０）の内側表面がインナーパイプ（２０）の外側表面に、少なくともそれらの界面の一部で機械的に接合されており、
製造ラインにおいて、管状部材が同時に加熱および引き抜きされ、ここで、管状部材の各部分は、誘導による加熱に付され、次いで、熱間引き抜きに付されること、および管状部材がその内側に位置するマンドレルと共に引き抜きされることを特徴とし、
管状部材が同時に加熱および引き抜きされる工程は、インナーパイプおよびアウターパイプの材料が混ざる拡散帯にて、アウターパイプ（１０）の内側表面がインナーパイプ（２０）の外側表面にメタラジカルボンドを形成することを含む、多層パイプを製造する方法。
【請求項２】
製造ラインに配置された電磁石コイル（７）を通過する際に、管状部材の各部分が少なくとも９００℃の温度に加熱されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
加熱および引き抜きの工程において、管状部材が少なくとも１つの電磁石コイル（７）の内側を通して引かれ、ここで、管状部材は９５０℃〜１０５０℃の間の温度まで加熱され、および、引き抜きダイ開口部（４）と一直線上に管状部材の内側に配置されたマンドレル（２）を有して、電磁石コイル（７）の出口に連続して配置された引き抜きダイを通して引かれることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
引き抜き工程が、引き抜きダイ（４）とマンドレル（２）との間での管状部材の圧迫により、管状部材の壁の厚さを低減することを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
引き抜き工程の後にさらに、管状部材が冷却に付される温度処理工程を少なくとも１つ含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
熱間引き抜き工程の後に、インナーパイプ（２０）の内側表面およびアウターパイプ（１０）の外側表面の予備的な潤滑工程をオプションとして備える、後続の冷間引き抜き工程を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
引き抜きの後の管状部材の曲げ加工工程を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
多層パイプを製造する際に、相互に取り付けられたパイプに、０．１〜２０％である外径の変形と、０．１〜４０％である壁の厚さの変形と、０．１〜４０％である壁部領域の変形とを生じさせることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの機械的な熱間形成工程によって、少なくとも１つのインナーパイプと、１つのアウターパイプとのメタラジカルボンド（または冶金学的接合）を有する多層パイプを製造するための方法に関する。この手法によって製造されるパイプは、典型的には、高い腐食環境における使用を可能にする耐食性層と、高い機械的強度を有するパイプとを有する。
【背景技術】
【０００２】
メタラジカルボンドを有するパイプ（「クラッドパイプ」としても知られる）のような、および機械的接合を有するパイプ（「ライニングパイプ（またはラインドパイプ）」としても知られる）のような多層パイプと、ならびにそれらを製造する方法とは、近年の産業開発の対象である。該コーティングパイプは、強い機械的応力が存在し得、かつ高い腐食環境であり得る石油産業界において主に使用されている。内部循環流体はパイプへのケミカルアタック（または化学的攻撃）を助長し得るため、耐食性合金の使用が必要とされている。
【０００３】
ＤＮＶ  ＯＳ  Ｆ１０１およびＡＰＩ  ５ＬＤ基準が提供する定義に従えば、クラッドパイプは、耐食性内側層を有するアウターパイプから成り、これらの材料の間の接合はメタラジカル（または冶金学的）である。ＤＮＶ  ＯＳ  Ｆ１０１およびＡＰＩ  ５ＬＤ基準が提供する定義に従えば、ライニングパイプは耐食性内側層を有するアウターパイプから成り、これらの材料の間の接合は機械的である。
【０００４】
材料調製工程、任意選択の層工程およびクラッディング（または金属被覆）工程を通常含む、クラッドパイプを製造するためのさまざまな方法が、先行技術に含まれる。大きな製造バッチ用の工業規模で使用される２つの周知の方法は、圧延溶接によるクラッディングおよび肉盛溶接によるクラッディングである。シートの圧延によるクラッディング方法において、２つの異なる材料のシートの圧延は同時に行われており、該方法は、単一のクラッドシートから始まる。このシートは、それから処理、形成および長手方向に溶接され、シームクラッドパイプを生じる。
【０００５】
肉盛溶接によるクラッディング方法において、材料は、あらゆるインナーパイプ表面で、フィレット溶接部（または隅肉溶接部）の蒸着によってつながれる。フィレット溶接部で使用される材料は標準的な耐食性合金である。溶接蒸着方法はクラッドパイプのインナー材料およびアウター材料間のメタラジカルボンドを達成する。
【０００６】
文献ＧＢ２０８５３３０により、インナーパイプとアウターパイプとの間の良好な機械的接合を得るための第１冷間引き抜きを含む、クラッドパイプを製造する手法が開示される。このとき、中間製造物は加熱炉における加熱工程を経ており、ここで２つのパイプが互いに接合される。続いて中間製造物は、加圧（またはプレッシング）または圧延によって最終製造物を成形するために熱間加工工程に付される。本文献において、クラッドパイプを製造する方法にはさらに、冷間引き抜きにおいて接触する表面を調製する工程が含まれる。この工程は接触する表面を研磨によってクリーニングすることから成る。また、この工程は研磨の代わりに接触する表面のショットブラスト含み得る。
【０００７】
インナーパイプとアウターパイプとの間の熱膨張係数の差が大きい文献ＧＢ２０８５３３０によれば、パイプの品質に影響を及ぼし得る接合されたパイプを形成する材料の間の空気の侵入を防ぐために、接合されたパイプの端部は溶接される。通常は、冷間および熱間形成の後に、最終工程の圧延も必要である。
【０００８】
文献ＵＳ３５９８１５６は、インナーパイプとアウターパイプとの間のメタラジカルボンドを実施する、接合金属（またはジョイントメタル）を有するバイメタルチュービングを製造する手法を開示する。該文献に記載される方法において、テーパーマンドレルを用いて、３つの金属層の間の強固な接合を確保するインナーパイプの冷間拡張が実行される。インナーパイプがアウターパイプよりも広がり、それにより接合中間層に大きな圧力をかけるために、このパイプはインナーパイプにより高い膨張率を生じさせるように電磁誘導コイルにより加熱される。この接合層はインナーパイプおよびアウターパイプを融解させることなく融解し、および続いてインナーパイプとアウターパイプの間のメタラジカルボンドを行うように再び固まる。この文献は後続の熱間引き抜き工程を示唆しない。さらに、この文献は冷間引き抜き前の化学的処理の工程および／またはインナーパイプの外側表面およびアウターパイプの内側表面の研磨が実行されることも開示している。しかしながら、この文献は表面粗さおよび接触力を増加させるためのこれら表面のブラスティングを示唆しない。これは２つのパイプを合わせてメタラジカルに接合するクラッドパイプなので、ライニングパイプにおいては重要となる表面粗さおよびパイプ間の接合の機械的強度を増加させる必要がない。これらを増加させなかったとしても、この処理を用いたクラッド製造物の改良は得ることができる。
従来技術において提供される同軸のパイプをクラッディングする方法は常に、準備工程、形成工程またはパイプ間にメタラジカルボンドを生じる溶接材料の蒸着工程、および通常、積層（またはラミネーション）、加圧、圧延、押出しまたは共引き抜きの間の工程である仕上げ工程を含む。
【０００９】
１つの形成工程のみでの、仕上げ工程なしのクラッドパイプの製造を開示する従来技術の方法はない。加えて、工程の間で１つのベンチから別のベンチへパイプを移動させる必要なく、または方法と製造スピードと労力の負担になる加熱されたパイプの加熱炉の内側から製造ラインへの移動なしで、全段階を単一の製造ラインで実行する可能性を提供する従来技術の方法もない。メタラジカルボンドを有するシームレスの（または継ぎ目のない）多層パイプを開示する従来技術の文献もない。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、少なくとも１つの他の金属材料の（または金属材料でできた）パイプと、アウターパイプの内側に配置された１つの金属材料のインナーパイプとを含む管状部材であって、アウターパイプの内側表面がインナーパイプ外側表面と機械的に接合されている管状部材から、メタラジカルボンドを有する多層パイプを製造するための方法によって達成される。この方法は、製造ラインにおいて、管状部材を加熱すると同時に引き抜きする工程を含み、ここで管状部材の各部分は誘導による加熱に付され、およびその後熱間引き抜きに付される。管状部材はその内側に位置するマンドレルを用いて引き抜きされる。
【００１１】
アウターパイプは炭素マンガン鋼合金から成り、インナーパイプは耐食性合金から成る。製造ラインに配置された電磁石コイルを通過する際、管状部材の各部分が少なくとも９００℃の温度で加熱されることが好ましい。加熱および引き抜きの工程において、管状部材が少なくとも１つの電磁石コイルの内側を通して引っ張られ、ここで管状部材が９５０℃〜１０５０℃の間の温度まで加熱され、および、管の中に引き抜きダイ開口部と一直線上なるように配置されたマンドレルを有する電磁石コイルの出口（ｏｕｔｐｕｔ）に連続して配置された引き抜きダイの内側を通して引っ張られることもまた好ましい。
【００１２】
この引き抜き工程は、引き抜きダイとマンドレルの間で管状部材を圧迫することによって管状部材の壁の厚さを減らすことを含み得る。この方法はさらに、引き抜き工程の後に、管状部材を冷却に付す温度処理工程を少なくとも１つ含み得る。幾何公差および表面仕上げを改良するために、インナーパイプの内側表面およびアウターパイプの外側表面の予備的な潤滑化をオプションとして伴う冷間引き抜きの工程も実行され得る。さらに、引き抜き後の管状部材の曲げ加工の追加工程が実行され得る。
【００１３】
本発明の目的は、メタラジカルボンドと、少なくとも１つの金属材料のアウターパイプと、アウターパイプの内側に配置された１つの金属材料のインナーパイプとを含む、本明細書に記載の方法により製造される多層パイプによって達成される。アウターパイプの内側表面はインナーパイプの外側表面にメタラジカルに接合されている。アウターパイプは炭素マンガン鋼で作られ、インナーパイプは耐食性合金から成る。この金属材料のインナーパイプは、高合金鋼（ｈｉｇｈ  ａｌｌｏｙ  ｓｔｅｅｌ）、ステンレス鋼、ニッケル基合金、チタン基合金、コバルト基合金、銅基合金およびジルコニウム基合金のうち少なくとも１つを含む材料から作られ得る。アウターパイプおよびインナーパイプはシームレスのパイプであることが好ましい。
【００１４】
多層パイプは、アウターパイプとインナーパイプとの間に配置された、金属材料の少なくとも１つの中間層を含み得る。中間層はアウターパイプおよびインナーパイプの融点よりも低い融点を有し得る。中間層はニッケル（Ｎｉ）またはジルコニウム（Ｚｎ）を含み得る。多層パイプは、アウターパイプに外側から配置された追加の外層を含み得る。外層は、アウターパイプの外径よりも大きい内径を有する第２アウターパイプでできており、アウターパイプにメタラジカルに接合されている。外層は、耐食性合金、耐摩耗合金および耐疲労性合金から形成されることが好ましい。多層パイプにおいて、アウターパイプとインナーパイプの間に、最大で１００％メタラジカルボンドが存在し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明はさらに、図面に表わされる１つの実行例に基づいてより詳細に記載される。
【００１６】
【図１】図１は、本発明の多層パイプを製造する方法の熱間引き抜き工程の第１態様の略図である。
【図２】図２は、本発明による工程のブロック図である。
【図３】図３は、本発明の多層パイプを製造する方法の熱間引き抜き工程の第２態様の略図である。
【図４】図４は、本発明の方法によって製造される機械的に接合されたパイプ間の界面（またはインターフェース）の、パイプ間の界面における鉄およびニッケル元素の濃度の線図（またはダイアグラム）に関連した像である。
【図５】図５は、本発明の方法によって製造される、メタラジカルボンドを有する引き抜き多層パイプの態様であるパイプ間の界面の、パイプ間の界面における鉄およびニッケル元素の濃度の線図（またはダイアグラム）に関連した像である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（図面の詳細な説明）
図１〜５に示されるように、本発明は、少なくとも１つの金属材料のアウターパイプ１０および１つの金属材料のインナーパイプ２０を含む管状部材から、メタラジカルボンドを有する多層パイプ１を製造する方法に関する。この方法によって製造されるパイプは、インナーパイプ２０でできている内側層に少なくとも部分的にメタラジカルに（ｍｅｔａｌｕｒｇｉｃａｌｌｙ）接合されているアウターパイプ１０でできている、少なくとも１つの外層を含む多層パイプである。管状部材は代わりに、２つを越えるパイプを、他の層と少なくとも部分的にメタラジカルに接合された多層を備える１つのパイプ１を作り出すように含んでもよい。
【００１８】
この方法により製造される多層パイプはクラッドパイプであり得、本発明の方法で製造される多層（ｍｕｌｔｉｐｌａｙｅｒ）パイプを形成する層間の接合がＡＳＴＭ  Ａ５７８およびＡＰＩ  ５ＬＤ基準の最低要件に合致するとき、パイプの表面のいかなる非クラッド領域も、不連続を示す位置を中心とする２２５×２２５ｍｍ２のスキャンされた領域の内側において２５ｍｍの直径を越えない。さらに、パイプは、パイプ端部から１００ｍｍ以内の距離にいかなる非クラッド領域も有すべきではない。本発明によれば、本発明による方法によりアウターパイプ１０とインナーパイプ２０の間に最大で１００％のクラッディングを備えるクラッドパイプを製造することができる。
【００１９】
管状部材を構成するパイプは、シームレスのパイプであることが好ましい。この場合において、本発明による方法で製造される多層パイプもまたシームレスである。本発明の代わりの態様において、アウターパイプ１０はシームレスのパイプであってよく、インナーパイプ２０は溶接されたシームパイプであってよい。
【００２０】
インナーパイプ２０は耐食性合金（ＣＲＡ）から作られることが好ましく、およびはじめに、後にコーティングに類するものを形成するアウターパイプ１０の内側に配置される。インナーパイプは耐摩耗合金（ＷＲＡ）または耐疲労性合金から作られてもよい。典型的には、最終の多層パイプの機械的強度はアウターパイプ１０に起因する。アウターパイプの内側表面１０がインナーパイプの外側表面２０に機械的に接合されることにより、２つのパイプの間に酸素が存在しないこともまた重要である。パイプ間の界面における酸素の存在は、腐食を生じさせ、パイプ間の良好なクラッディングを阻害し得る酸化物の生成を生じ得る。互いに機械的に接合したパイプを含む管状部材をライニングパイプと呼ぶことができる。
【００２１】
パイプ間の機械的接合の形成は、機械的拡張および押し出し、冷間引き抜き、圧延などによる機械的形成工程のような、当該技術分野のいかなる手法によってもなされ得る。パイプ間の機械的接合を形成する工程の前に、互いに機械的に接合されるアウターパイプ１０の内側表面およびインナーパイプ２０の外側表面に、ブラスティング工程が実施されることが好ましい。これら表面は、その粗さを増加させるため、および材料間の接触力を最適化するために、およびそれにより、パイプ間の機械的接合を改良するために、スチールショットを用いてブラスト処理されることが好ましい。ショットがスチールでできているため、パイプの表面の不純物の増加に寄与しないので、ブラスティングにおけるスチールショットの使用は有利である。
【００２２】
本発明の製造物の例によるライニングパイプ１を構成するアウターパイプ１０とインナーパイプ２０との間の機械的接合を図４に示した。図４には、パイプ間の接合の界面の（エッチング処理を行っていない）横断面顕微鏡像が含まれ、ここでアウターパイプ１０は左側により暗いグレイの色調で示され、インナーパイプ２０は右側により明るいグレイの色調で示される。ある部分（上の小さい方のボックスに対応する）のパイプ間の界面が、その下の線図において両方のパイプの材料の濃度で示される。この線図は該界面の拡大版であり、図中、縦座標軸は各元素の質量％濃度を表わし、横座標は界面と垂直な方向におけるライニングパイプ中の位置を表わす。この線図はライニングパイプにおける鉄（Ｆｅ）元素およびニッケル（Ｎｉ）元素の、パイプ間の界面領域のＸ方向における濃度を示している。本発明の１つの態様によればアウターパイプ１０の主成分の１つである鉄の濃度が実線で表わされ、破線は界面領域におけるニッケルの濃度を表わす。ここで、ニッケルは本発明の態様によるインナーパイプ２０の主要な元素である。鉄およびニッケル濃度の急激な変化が、パイプ間の界面領域を表わす場所と同じグラフの場所で生じる。このことは２つのパイプの材料間に目立った拡散がなかったことを意味し、そのためそれらの間にはクラッディングでない機械的接合のみが存在し、メタラジカルボンドが存在しないことがわかる。
【００２３】
図２は本発明による方法の好適な態様のフローチャートを示す。パイプの機械的接合後かつ熱間引き抜き前に、本発明の方法は、後にマンドレル２に接するインナーパイプ２０の内側表面と、後の熱間引き抜き工程のあいだに引き抜きダイ４に接するアウターパイプ１０の外側表面との潤滑化の工程を含むことが好ましい。潤滑化は引き抜き工程のあいだに実施されてもよい。潤滑剤（または潤滑油）１１の流れを図１および３に示した。潤滑剤の注入は、引き抜きダイと管状部材との接触およびマンドレルと管状部材との接触から生じる摩擦を低減するために効果的である。ここで使用される潤滑剤１１は水とグラファイトの混合物に基づくものであるか、またはｈｅｘ−α−ＢＮのような任意の高温プロセスのための潤滑剤であることが好ましい。潤滑剤は、パイプの表面の化学組成を改変しないという利点を有する。
【００２４】
本発明による方法において、アウターパイプ１０とインナーパイプ２０との間にメタラジカルボンドを形成するために、少なくとも１つの熱間引き抜き工程２２が実行され、パイプの加熱および引き抜きの工程が同時に、同一の製造ラインで実施される。そのため、管状部材の各部分は、同一の製造ラインで誘導加熱に付され、および続いて熱間引き抜きに付される。引き抜きは管状部材の内側に配置されたマンドレル２２を用いて行われる。熱間引き抜き工程は、０．１〜５．０ｍ／ｍｉｎの間で変わる速さかつ８００〜１３００℃の間で変わる温度で１〜５回実施されることが好ましい。
【００２５】
引き抜きダイ開口部４は管状部材よりも小さい直径を有しているため、引き抜きの前に、環状部材を通して引っ張るために、管状部材はパイプ端部の外径を減らすように成形するポインティング工程に付されることが好ましく、これにより、はじめの部分で引き抜きダイ開口部４を通して引っ張ることができる。本発明の好適な態様において、管状部材の末端は、ラインまたは加熱炉において加熱され、および次に引き抜きダイを通して牽引するために必要な直径およびサイズになるように成形される。ポインティングは冷間鍛造によって行われてもよい。
【００２６】
熱間引き抜きを実施するための加熱工程において、管状部材は製造ラインに配置された少なくとも１つの電磁石コイル７の内側を通って引っ張られ、それにより、各パイプ部分がコイルを通り過ぎる際にジュール効果による誘導によって加熱される。パイプの形状、製造される長さ、使用される材料、低減の程度などに依存して、コイルの外側の最低温度は９００℃であることが、および好ましくは９５０℃〜１０５０℃の範囲にあることが好ましい。
【００２７】
次に、熱い管状部材は、同一の製造ラインの電磁石コイル７の出口（ｏｕｔｐｕｔ）に連続して配置された引き抜きダイ４を通して引っ張られる。管状部材が引き抜きダイ４を通過するとき、マンドレル２は、管状部材の内側に、引き抜きダイ開口部４と一直線上に配置される。
【００２８】
引き抜き工程において、管状部材の壁の厚さは、引き抜きダイ４とマンドレル２との間の管状部材の圧迫により低減され得る。得るべき最終製造物の機能にあわせて、管状部材の圧迫パラメーターおよび最終パイプの厚さが調整され得る。必要であれば、本発明による方法において、パイプが所望の寸法に至るように、１つを越えるの冷間または熱間引き抜き工程が実施され得る。
【００２９】
本発明の好適な態様において、図１に示される引き抜き台の上で、管状部材が電磁石コイル７と、引き抜きダイ４と、管状部材の内側に配置された連接棒（またはコネクティングロッド）３に固定されるマンドレル２とを通過するように、熱間引き抜き工程が実施される。ここで、管状部材の端部は車輪（ｃａｒ）によって図１に示される矢印Ｆの方向に引かれる。マンドレル２は、管状部材がマンドレル２と引き抜きダイ４との間を通るように、引き抜きダイ開口部の内側に配置される。図１および３において示されるように、引き抜き装置はその構成部分間の水流１２によって冷却され得る。
【００３０】
パイプの加熱のための電磁誘導コイルの使用は、加熱の間のパイプの温度の確実な均一化を可能にするために、および、ベンチスピードおよびコイルの出力（または電力）のような補正されるべき他の方法パラメーターの動的制御を可能にするために有利である。さらに、引き抜き工程と同時に実行されるこのコイルを用いた加熱は、他の加熱手段により得られるものよりも大きい加熱速度（または加熱率）を提供する。この大きな加熱速度は、通常の加熱のあいだ、材料が長時間高温に曝された場合に生じ得る粒成長を防ぐ。
【００３１】
本発明で成される誘導による加熱の別の利点は、電磁誘導コイルはラインに容易に組み込むことができることであり、およびコイルは可動であるため、熱いパイプを取り扱う（またはハンドリングする）必要がなくなることである。このことは安全性に直接の影響を与え、および加熱炉から製造ラインまでパイプを運ぶ必要がなくなることにより、パイプ製造の速度を増加させさえする。さらに、誘導による加熱によれば、加熱炉におけるパイプの加熱のために燃料ガスを燃焼させる必要もなくなる。
【００３２】
熱間引き抜きのあと、特定の形式を有する曲がったパイプの製造のために必要なときは、パイプは少なくとも１つの曲げ加工の工程に付され得る。
【００３３】
本発明による方法は、加熱および熱間引き抜きの工程の後に、材料特性の調整の目的で加熱処理工程をさらに含み得る。加熱処理工程は、多層パイプ１の、調整される必要がある機械的特性およびメタラジカル特性に依存する。材料のなかには、製造工程のあいだ、それらの機械的特性、メタラジカル特性および腐食特性の一部を失い得るものもある。この追加の熱処理はそのため、例えばパイプ１０および２０がＸ６５スチールおよびＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）でできているときに、パイプの機械的特性、メタラジカル特性および腐食特性を元に戻すために実施され得る。本発明の好適な態様では、加熱処理工程において、多層パイプは、パイプの機械的特性、メタラジカル特性および腐食特性の調整に寄与する、冷却工程、焼き入れ（またはクエンチング）工程および焼き戻し（またはテンパリング）工程に付される。
【００３４】
図３は本発明の態様を図式的に示す。ここではパイプの冷却装置８が引き抜きダイ４の出口（ｏｕｔｐｕｔ）と直列に配置される。冷却の態様は得るべき多層パイプの最終パラメーターに基づいて決まる。
【００３５】
冷却は例えば、高い温度を維持するため、および長い時間をかけて拡散させるために耐熱材料で覆われたベンチにおいて、および、アウターパイプの機械的強度を増加させるために強制対流冷却を促進する工業用送風機を使用することでなされ得、方法が制限されることを防ぐ。冷却は、単に、大気または材料の特性を調整するための任意の他の冷却手段であってもよい。
【００３６】
冷間引き抜きの工程は、幾何公差および表面仕上げを改良するために、熱間引き抜きの後に実施されてもよい。冷間引き抜きが実施されるならば、インナーパイプの内側表面およびアウターパイプの外側表面の予備的な潤滑化が実行されてもよい。実行されなければ、熱間引き抜き工程で残存したグラファイトが摩擦を減らすための潤滑剤となり得る。
【００３７】
重要なことには、従来技術の方法と異なり、引き抜きの後にいかなる追加の続く圧延工程も必要でない。図５には、例示的な本発明の製造物の、メタラジカルボンドが形成されている最終の多層パイプ１の、多層パイプ間の接合の界面の横断面顕微鏡像が含まれる。ここでアウターパイプ１０は左側により暗いグレイの色調で示され、インナーパイプ２０は右側により明るいグレイの色調で示される。インナーパイプとアウターパイプの間の界面であって、パイプのそれらの部分にメタラジカルボンドが形成されている界面はほとんど消えている。ある部分（上の小さい方のボックスに対応する）におけるパイプ間の界面は、その下の線図において両方のパイプの材料の濃度で示される。この線図は該界面の拡大版であり、縦座標軸は各元素の質量％濃度を表わし、横座標は多層パイプの内側の位置を表わす。図４のように、この線図は鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）元素の、メタラジカルボンドが形成されているパイプ間の界面領域のＸ方向における濃度を示している。本発明の１つの態様によれば、実線はアウターパイプ１０を代表する鉄の濃度を表わし、破線はインナーパイプ２０を代表するニッケルの濃度に対応する。鉄およびニッケルの濃度の変化はなだらかであり、それにより拡散帯が提供されることに留意されたい。ここでは、上記２つの元素が、およびそれにより、インナーパイプの材料とアウターパイプの材料とが混ざる。このことは、メタラジカルボンドが存在し、それがパイプ間のクラッディングであることを意味する。より広く、より均一な拡散帯が、よりよいクラッディングにつながる。
【００３８】
また、パイプの冷却の後、クラッディングが生じたことを確認するために、パイプ間のメタラジカルボンドの検証（または確認）工程が実施され得る。確認は、全てのアウターパイプおよびインナーパイプがくっ付いた状態を維持しているかどうか確認するために、パイプの一部を例えば９０°おきに切断することによる破壊的なものであってよい。超音波試験、微細構造の分析、界面の横断面分析、ＳＥＭ／ＥＤＸまたはＧＤＯＥＳ試験などを用いた検査によれば、本発明による方法によって製造されたパイプの少なくとも一部でメタラジカルクラッドが得られたかどうか調べるための確認は非破壊的でもあり得る。
【００３９】
本発明による方法は、引き抜き装置以外の製造装置の中でパイプまたはインナーパイプおよびアウターパイプを移動させる必要が全く無いため、従来技術の方法と比較した場合、よりはるかに高い性能を有する。また、方法の単純さおよび工程の数の低減の観点から、大量の多層パイプを短期間で製造することが可能であり、その製造力は１００ｍ／ｈを越えると目される。
【００４０】
本発明は、本明細書に記載の方法によって製造されるメタラジカルボンドを有し、少なくともインナーパイプ２０から形成される内側層にメタラジカルに接合されるアウターパイプ１０から形成される外層を含む多層パイプにも関する。代わりに、多層パイプはパイプ１０の外側及び内側の表面に少なくとも部分的にメタラジカルボンドを有する多層を含み得る。このことは、最終の多層パイプへの機械的強度の提供に影響し得る。これらの層はアウターパイプ１０の外側に配置され、本明細書に記載の熱間引き抜き方法に付されるシームレスのパイプから作られることが好ましい。インナーパイプ２０およびアウターパイプ１０は、製造される多層パイプが表面に継ぎ目を有さないように、シームレスであることが好ましい。
【００４１】
典型的には機械的強度を提供するアウターパイプ１０は炭素マンガン鋼合金から成り、インナーパイプ２０は、耐腐食性合金、耐摩耗性合金または耐疲労性合金から成る。
本発明の１つの態様によれば、アウターパイプ１０は以下の化学組成を有し得る：
Ｃ≦０．３０
Ｍｎ≦１．４０
Ｐ≦０．０３０
Ｓ≦０．０３０
Ｃｕ≦０．５
Ｃｒ≦０．５
Ｎｉ≦０．５
Ｍｏ≦０．１５
Ｎｂ＋Ｖ＋Ｔｉ≦０．１５
および本発明による方法の前後の機械的特性は以下のとおりである（ＹＳ＝降伏強度、ＵＴＳ＝引張強度）：
３６０ＭＰａ＜ＹＳ＜８３０ＭＰａ
４５５ＭＰａ＜ＵＴＳ＜９３５ＭＰａ
最小伸長εｍｉｎ＝１５％
インナーパイプ２０である耐食性合金のための腐食環境は、国際標準ＮＡＣＥ  ＭＲ０１７５の環境レベルＩ-ＶＩＩに対応する。
【００４２】
上述したように、耐食性合金（ＣＲＡ）または耐摩耗合金（ＷＲＡ）または耐疲労性合金である他のパイプをアウターパイプに適用し、追加の外層を構成することができる。インナーパイプ２０および／または外部のクラッディングのために使用されるパイプは、炭素鋼、低合金鋼、高合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金、チタン基合金、コバルト基合金、銅基合金、スズ基合金、ジルコニウム基合金およびＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）の少なくとも１つを含む材料で作られ得る。
【００４３】
代わりの態様において、熱間引き抜きの前の本発明の管状部材は、アウターパイプ１０とインナーパイプ２０との間の界面に、少なくとも１つの金属材料の中間層を有する。この金属材料の中間層は、パイプ間にメタラジカルボンドを確保するために必須の構成部分ではないが、アウターパイプ１０およびインナーパイプ２０を構成する金属材料の融点よりも低い融点を有し得る。そのため、熱間引き抜きを有するこの方法の態様においてパイプは、示された温度範囲である９５０〜１０５０℃を大きく下回る温度まで加熱すればよい。金属材料の中間層は、材料間の相互作用（または界面）を結果として弱め得る、有害な状態（またはフェーズ）の形成を避けるために、アウターパイプ１０およびインナーパイプ２０の金属材料との親和性を有する材料から形成されてもよい。
中間層は、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｎ）または他の金属または金属合金から成ってよい。
【００４４】
この方法によって製造される多層パイプは、上記のように、多層パイプを形成する層間の接合がＡＳＴＭ  Ａ５７８およびＡＰＩ  ５ＬＤ基準の最低要件に合致するとき、クラッドパイプである。本発明によれば、クラッドパイプは、アウターパイプ１０とインナーパイプ２０との間で最大で１００％のクラッディングを達成し得る。
本発明の方法によって製造される多層パイプの寸法は、その用途に依存する。本発明の１つの態様によれば、パイプは５０．８０ｍｍ＜Ｄｅｘｔ＜３５５，６ｍｍにわたる外経Ｄｅｘｔと、５．０ｍｍ＜ＷＴ＜３０．０ｍｍにわたる壁の厚さＷＴとを有し得る。ここで、ラインパイプ用途用の耐食性合金（ＣＲＡ）のパイプの壁の厚さの最小値ＣＲＡ−ＷＴｍｉｎは２．５０ｍｍである。
【００４５】
本発明による製造方法の前に、最初に組み合わせられたパイプと比較した、最終のパイプの総変形値は以下の通りである：
外径の変形：０．１〜２０％
壁の厚さの変形：０．１〜４０％
壁部領域変形：０．１〜４０％
上記の例は好適な態様を表わすものであるが、本発明の範囲には、他の考えられるバリエーションも包含されると解されるべきであり、本発明の範囲は、考えられる全ての同等物を含む添付の特許請求の範囲の意義によってのみ制限されるものであると解されるべきである。
【図１】
0006558588.tif 000002
【図２】
0006558588.tif 000003
【図３】
0006558588.tif 000004
【図４】
0006558588.tif 000005
【図５】
0006558588.tif 000006