JP2009257492A - ガス配管の補修方法及びその補修構造 - Google Patents

Abstract

【課題】内圧が負圧とされたガス配管に対して溶接によって補修を行なうにあたり、溶接による配管の破孔を確実に防止可能とする
【解決手段】損傷部３に対して管軸方向の両側に位置し、ガス配管１の全周における残存肉厚が３．２ｍｍ以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材２１を溶接により周設する。損傷部３の管軸方向の両側に周設したリング状部材２１の外周の全周に沿って筒状部材２３を当該損傷部３を跨るように周設する。リング状部材２１の側面、筒状部材２３の内周面並びに配管１の外周面によって包囲された閉空間２８内に不活性ガスを封入する。従来において溶接による補修が困難であった、内圧が負圧とされた配管に対してでも、溶接による補修を施すことが可能となり、これを利用して、損傷部３に対して接触等することなく補修を完了させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、腐食、磨耗等によって管外周面に損傷部が発生したガス配管を補修する方法に関し、特に、コークス炉における配管のように内圧が負圧とされたガス配管を補修するのに好適なガス配管の補修方法とこれに用いられる補修構造に関する。

ガスや水、油等の各種流体を移送するために用いられる配管は、設置後の年数経過に伴い、その内周面や外周面において磨耗や腐食が発生し、これによって配管の肉厚が減肉したり、配管に貫通孔が開口されたりしてしまい、配管に損傷部が形成されることになる。このような損傷部は、腐食環境が劣悪な屋外に設置された配管に発生し易く、配管を固定する固定金具の周囲においては、雨水等が溜まり易いため特に発生し易い。

このような損傷部が形成された配管の補修方法としては、例えば、配管の外径より大きい内径寸法を有する筒状の型枠を利用して配管を補修する方法が提案されている（特許文献１参照。）。この方法においては、補修部周囲の配管全周を覆うように、二つ割又は三つ割等の複数に分割された型枠を取り付け、この型枠内に液状の硬化性樹脂を注入することによって行なわれる。この場合において、複数に分割された型枠は、配管外周に仮固定した後、複数の型枠をゴム等の紐状のパッキングを巻き付けることによって固定される。

また、この他の配管の補修方法としては、例えば、半割筒状の二つのクランプ材を利用する補修方法が提案されている（特許文献２参照。）。この二つのクランプ材は、その軸方向の両側の内周面に半割リング状のシール材が嵌装されており、補修部周囲の配管外周面を覆うように配置した際に、このシール材が配管外周に密着することになる。これによってクランプ材と補修部周囲の配管外周面との間の内部空間の密閉性が確保され、この空間内に対して充填材が充填され、配管内の流体の漏洩等が防止される。

また、この他にも、配管の外周面に対して、その外周面に沿った形状の補強板を当てがい、補強板の周囲を溶接することによって固定し、これによって、配管内部の流体の漏洩を防止する配管の補修方法も提案されている（特許文献３参照。）。
特開平０１−２１０６８８号公報 特開平０７−１５１２９２号公報 特開２００３−８０３９２号公報

ところで、高炉や転炉、コークス炉等においては、副時的な生成物としてコークス炉ガス等の各種ガスが生成される。このコークス炉ガスは、例えば、コークス炉からの流出後に精製することによって、燃料ガスとして再利用することができる。このため、コークス炉から流出するコークス炉ガスは、ガスブロワー等によって炉内からドライメーン、ガス配管を介して吸引してガス精製設備にまで移送している。この場合において、ドライメーンから誘引ブロワーまでの区間におけるガス配管の内圧は、負圧とされていることになる。

ここで、このような負圧環境下のガス配管を補修する際に、上述の特許文献１や特許文献２に記載の開示技術を利用すると、何れの技術も型枠やクランプ材を介してガス配管に対して管外から管内に向けて応力を負荷することになるため、肉厚が減肉されて部材耐力が脆弱化されたガス配管に対して過剰に応力が負荷され、ガス配管の損傷部が更に損壊する恐れがあり、好ましくない。

また、上述の特許文献３に記載の開示技術は、その補修工程において配管に対して溶接を施しているが、配管の内圧が高圧、即ち、正圧とされている。内圧が正圧の配管に対して溶接を施す場合、溶接熱によって管が破孔したとしても、管内の流体が管内から管外に噴出しているため、溶接による火種がこの噴出している流体に着火するのみで、管内に急激に伝達する可能性が少ないと考えられる。しかしながら、内圧が負圧の配管に対して溶接を施す場合、破孔時において、溶接による火種や管周囲の空気が管内に吸入され、管内の流体が揮発性を有していると大規模な爆発事故を招く危険性がある。

このため、内圧が負圧の配管に対して溶接による補修を施す際には、溶接によって配管に破孔を起こさせずに溶接をする必要があるが、配管の内圧が正圧の場合と負圧の場合とで溶接時の熱影響が同様であるか否かは明確にされていなかったため、内圧が負圧のガス配管に対して、溶接を利用して補修を行なう方法は積極的に利用されていなかった。

もちろん、損傷部を有するガス配管そのものを交換することによって、配管を健全なものとする技術の適用も考えられる。しかし、コークス炉の場合、数十基の炉設備が２４時間に亘って同時に稼動しており、ガス配管の交換のためにガス流通を停止しようとすると、数十基の炉設備を同時に停止する必要が生じるため、炉設備の運用上この方法も好ましくなかった。

このため、従来においては、管外からの過剰な圧力や熱を与えることなく配管補修を行なうため、ガス配管外周の損傷部に対してパテのような硬化性充填材を塗布するといった方法を用いていた。しかしながら、例えばガス配管の固定金具周囲に発生した損傷部を補修する場合等は、損傷部の損傷の度合いによっては、硬化性充填材を塗布する際に損傷部そのものが損壊してしまう可能性があり、損傷部そのものに接触することなく補修を行なうことが可能な補修方法が望まれていた。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、内圧が負圧とされたガス配管に対して溶接によって補修を行なうにあたり、溶接による配管の破孔を確実に防止可能なガス配管の補修方法とこれに用いられる補修構造を提供することにある。

本発明者は、上述した課題を解決するために、損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が３．２ｍｍ以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材を周設し、上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材を当該損傷部を跨るように周設し、上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスを封入することを特徴とするガス配管の補修方法を発明した。

即ち、本願請求項１に係るガス配管の補修方法は、内圧が負圧とされたガス配管の外周面に形成された損傷部を補修するガス配管の補修方法において、上記損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が３．２ｍｍ以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材を溶接により周設し、上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材を当該損傷部を跨るように周設し、上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスを封入することを特徴とする。

本願請求項２に係る発明は、本願請求項１に係る発明において、ガス配管の全周における残存肉厚が４．５ｍｍ以上とされた部位に対して、上記リング状部材を溶接により周設することを特徴とする。

本願請求項３に係るガス配管の補修構造は、内圧が負圧とされたガス配管の外周面に形成された損傷部を補修するガス配管の補修構造において、上記損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が３．２ｍｍ以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材が溶接により周設され、上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材が当該損傷部を跨るように周設され、上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスが封入されていることを特徴とする。

本願請求項４に係る発明は、本願請求項３に係る発明において、上記リング状部材は、ガス配管の全周における残存肉厚が４．５ｍｍ以上とされた部位に対して周設されていることを特徴とする。

本発明を適用した配管の補修方法によって、従来において溶接による補修が困難であった、内圧が負圧とされた配管に対してでも、破孔を生じさせることなく溶接による補修を施すことが可能となり、これを利用して、損傷部３に対して接触等することなく補修を完了させることができる。特に、閉空間２８を形成しているリング状部材２１、筒状部材２３並びに配管１は、溶接することによって互いに接合されているため、閉空間をシーリング材やパッキン等によって形成した場合と比較して閉空間２８内の密閉性が良好に保たれており、これに伴い、その内部に封入された不活性ガスの漏洩を確実に防止可能となる。このような不活性ガスを封入した閉空間に配置される損傷部は、腐食が非常に進行しにくく、パテのような硬化性充填材を塗布して補修を施した場合と比較して、耐腐食性能が大きく向上していることになる。また、本発明を適用した配管の補修方法によれば、配管１の切断等することなく補修が完了するため、配管内のガス流通を停止することなく補修を確実に行なうことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、外周面に損傷部が形成されたコークス炉のガス配管を補修するためのガス配管の補修方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の適用の対象となる配管１が設置されているコークス炉５の概略配管図である。コークス炉５においては、複数の炭化室を有する炉本体５１と、炉本体５１内の各炭化室内で発生したコークス炉ガスを炉本体５１単位で収集するドライメーン５３とが複数組に亘って設置されている。各ドライメーン５３によって収集されたコークス炉ガスは、配管１のガス移送経路の途中に設置されたガスブロワー５７によって吸引された後、ガス精製設備５９に対して圧送されて、燃料ガスとして使用可能となる。ドライメーン５３とガスブロワー５７との間のガス移送経路においては、通常、コークス炉ガスを冷却するためのプライマリクーラー５５が設置されている。

配管１は、コークス炉５における各種設備の内壁、外壁の天井壁、側壁、床壁に対して、図２に示すような配管固定具７によって固定されている。この配管固定具７は、床壁に設置され、配管１をその下部から支持固定する架台１０としての態様の他に、各種設備の側壁、天井壁に設置され、配管１をその側壁、天井壁に固定する態様によって具体化されるものである。この配管固定具７は、配管１を各種設備の外壁等に固定可能なものであれば、特にその構成を問うものではない。

本発明の適用の対象となる配管１は、その内圧が負圧とされたものである。コークス炉５においては、ドライメーン５３からガスブロワー５７までの範囲に設置された配管が、その内部の圧力が負圧とされている。この区間における配管１内の圧力は、一般には、−６．８６４５〜−３．９２２７ｋＰａ（−７００〜−４００ｍｍＡｑ）とされている。

このような区間に設置された配管１は、配管１周囲の腐食性のあるガス雰囲気や、プライマリクーラー５５においてコークス炉ガスの冷却に用いられる海水等の影響によって、特に腐食が発生し易い環境下にある。特に、配管１と配管固定具７とが接触している部位は、水滴等が溜まり易く、そこから腐食が顕著に発生してしまう。以下、図２に示すような、架台１０としての配管固定具７によって支持固定されている配管に対して補修を行う場合を例に、配管の補修方法について説明する。

配管１は、コークス炉ガスのような流体を移送するために用いられる中空断面の管体である。この配管１の全肉厚は、後述のように配管１の何れかの部位における全周の残存肉厚として３．２ｍｍ以上必要とされるため、少なくとも３．２ｍｍ以上の全肉厚を有する配管が対象となる。

図２に示すように、配管１は、配管１を下部から支持するための架台１０によって支持固定されている。架台１０は、配管１を載置可能なテーパ形状が上辺に形成された受け部１１と、受け部１１を床壁９上で支持する脚部１３と、受け部１１上で支持された配管１が左右方向に抜け落ちるのを防止し、受け部１１上に固定するためのバンド部１５とから構成されている。バンド部１５は、その内周面において配管１と当接可能なテーパ形状が形成されている。受け部１１上に載置された配管１は、受け部１１の径方向両端部に設けられた突出部１１aに対して、バンド部１５の径方向両端部に設けられた突出部１５aを当接させた状態で、両突出部１１ａ、１５ａをボルト結合することによって、受け部１１上で支持固定されている。

この架台１０上に支持されている配管１の受け部１１やバンド部１５近傍においては、腐食が特に発生し易くなっており、図２に示すような損傷部３が形成されることがある。この損傷部３は、配管の外周面や内周面が腐食、磨耗等によって減肉されたり、孔が開口されたりした配管の一部のことをいう。

図３は、このような架台１０上に支持されている配管１に対して、本発明の補修方法を施した後の状態を示す図である。

補修後において損傷部３が形成されている配管１には、その損傷部３を補修する構造体としての中空ボックス体３１が取り付けられる。中空ボックス体３１は、損傷部３に対して管軸方向の両側に位置する所定の部位の全周に沿って溶接により周設されたリング状部材２１と、損傷部３を跨るようにして、損傷部３の管軸方向の両側に周設したリング状部材２１の外周の全周に沿って周設された筒状部材２３とから構成される。なお、リング状部材２１が取り付けられる配管１の所定の部位とは、後述の条件に基づいて定まるものであり、以下この所定の部位を取付部４１という。

リング状部材２１は、図４（a）に示すように、管軸方向に向けて所定の厚みを有し、半割リング状の形状からなる二つの分割リング状部材２２によって構成されている。各分割リング状部材２２の内周面２２ａは、周設しようとする配管１の取付部４１の外周面４１ａに沿って当接可能な形状に形成されている。各分割リング状部材２２は、配管１の取付部４１の外周面４１ａに沿って配置した場合に、一つのリング状部材２１となるように、一つのリング形状を複数個に亘って径方向に分割した形状で構成されており、その分割個数は特に問わない。このリング状部材２１は、配管１に対して溶接可能となるように鋼材によって構成されるものである。

筒状部材２３は、図４（ｂ）に示すように、管軸方向に向けて所定の長さを有し、半割筒状の形状からなる上部分割筒状部材２４と、半割筒状の形状を更に管軸方向に向けて分割した形状からなる下部分割筒状部材２５によって構成されている。上部分割筒状部材２４や下部分割筒状部材２５は、鋼板を屈曲等して成形されるものである。上部分割筒状部材２４、下部分割筒状部材２５の内周面２４ａ、２５ａは、周設しようとする分割リング状部材２２の外周面２２ｂに沿って当接可能な形状に形成されている。上部分割筒状部材２４、下部分割筒状部材２５は、分割リング状部材２２の外周面２２ｂに沿って配置した場合に、一つの筒状部材２３となるように、一つの筒形状を複数個に亘って径方向に分割した形状で構成されており、その分割個数は、特に問わない。

リング状部材２１は、配管１の取付部４１の外周面４１ａに対して部分溶け込み溶接又は隅肉溶接によって接合されており、筒状部材２３は、リング状部材２１の外周面に対して部分溶け込み溶接、隅肉溶接に限らず、完全溶け込み溶接によっても接合される。

下部分割筒状部材２５には、分割リング状部材２２の外周面２２ｂに沿って配置した場合に、架台１０の脚部１３を露出可能となるように、その一部において径方向に沿って開口された切欠２６が形成されている。

損傷部３を含むその周囲の配管１と、架台１０の受け部１１やバンド部１５、脚部１３の上部は、リング状部材２１の側壁、筒状部材２３の内周面並びに損傷部３近傍の配管１外周面によって包囲された閉空間２８内に配置されるようになっており、リング状部材２１及び筒状部材２３がなす中空ボックス体３１によって覆われるようになっている。

筒状部材２３には、その一部において、閉空間２８内に気体等を流出入可能な挿通管２７が設けられており、この挿通管２７の一端側の開口は、蓋部材２９によって閉塞されている。

次に、本発明を適用した配管の補修方法において最も重要となる溶接条件について説明する。

本願発明者は、内圧が負圧とされた配管に対して溶接をするにあたり、配管の破孔を確実に防止可能となるような溶接条件について鋭意研究を重ねた結果、配管の残存肉厚が３．２ｍｍ以上とされた部位であれば、溶接時においても破孔を生じず、更に、溶接対象の二部材間の溶け込み具合が良好な溶接が可能であることを見出した。また、本願発明者は、内圧が負圧とされた配管に対して溶接をする場合において、配管の残存肉厚の下限値が４．５ｍｍ以上であれば、溶接時に生じる熱歪みや残留応力による悪影響が配管の内周面近傍にまで及ぶのを低減させることができ、補修作業後における損傷部３近傍の配管１の強度、信頼性を十分に確保できることを見出した。

従って、本発明における溶接条件として、配管の残存肉厚は、その下限値として３．２ｍｍ以上であることを必要とする。また、配管の残存肉厚の下限値は、上述のように、４．５ｍｍ以上であれば一層好ましい。また、配管の残存肉厚の上限値は、特に限定するものではないが、配管１の損傷部３から管軸方向に離間するにつれて腐食の程度が軽くなる場合が多く、配管の残存肉厚を厚く設定するほど損傷部３の管軸方向両側に取り付けられるリング状部材２１間の間隔が広くなり、これに伴って筒状部材２３の管軸方向の長さが長くなる。このため、筒状部材２３の部材コストの高騰、筒状部材２３の取り付け作業性の低下を招くことになるため、配管の残存肉厚の上限値は、５ｍｍ以下とすることが好ましい。

なお、ここでいう配管の残存肉厚とは、超音波探傷法、渦流探傷法等に基づく板厚測定装置によって測定される、腐食によって減肉されていない管の厚みのことをいう。ここでいう板厚測定装置とは、主として接触子と装置本体とを備えており、接触子から配管に超音波信号や渦電流を流し、腐食の有無や腐食部の形状等によって変化する測定信号をこの接触子によって受信し、得られた測定信号を装置本体で処理して配管の残存肉厚を表示する装置のことをいう。この配管の残存肉厚を測定する装置、方法は、公知の配管の残存肉厚を測定可能な装置、方法であれば特に限定するものではない。

また、溶接に際して溶接棒に通電される電流値は、特に限定するものではないが、例えば、１００〜２００Ａとなる。また、溶接に際して用いられる溶接棒の直径は、特に限定するものではないが、例えば、２〜５ｍｍ（φ）となる。配管の残存肉厚、電流値、溶接棒の直径をこれらの範囲内にしつつ、配管１の全周に沿ってリング状部材２１を溶接により周設すれば、一層確実に破孔を防ぎつつ溶接が可能となる。

次に、本発明を適用した配管の補修方法の作業工程について説明する。なお、説明の簡略化のために、架台１０を省略した配管１に対して補修を行う場合を例にとって説明する。

まず、上述の板厚測定装置によって、損傷部３近傍の配管の全周における配管肉厚を測定する。測定は、損傷部３が形成されている近傍の配管全周からまず行い、配管の全周の残存肉厚が３．２ｍｍ未満であった場合は、損傷部３から管軸方向に向けて離間する方向に測定箇所を変更し、配管の全周の残存肉厚が３．２ｍｍ以上の部位が測定されるまで行なう。そして、配管の全周の残存肉厚が３．２ｍｍ以上とされた部位を、分割リング状部材２２を取り付ける取付部４１とする。

次に、図５に示すように、損傷部３から管軸方向の両側に位置する取付部４１に対して、その外周面の全周に沿ってリング状部材２１（分割リング状部材２２）の内周面を溶接により周設する。この場合において、取付部４１の外周面の全周に沿って溶接線Wが位置するように溶接することになる。この場合において、損傷部３に近接するにつれて配管の全周の残存肉厚が薄くなるため、溶接による破孔を防止し、安全性を向上させる観点から、図５（ａ）に示すような、リング状部材２１（分割リング状部材２２）の外側側面２２ｄ、内側側面２２ｅのうち、損傷部３から離間する側に位置する外側側面２２ｄから溶接を施すことが望ましい。また、二つの分割リング状部材２２の径方向の両端部２２ｃは、互いに突き合せたうえで、溶接により接合する。

次に、図６に示すように、損傷部３を跨るように、損傷部３の管軸方向の両側に位置するリング状部材２１に対して、その外周面の全周に沿って筒状部材２３（上部分割筒状部材２４、下部分割筒状部材２５）を溶接により周設する。この場合において、リング状部材２１の外周面の全周に沿って溶接線４５が位置することになる。また、二つの分割筒状部材２４、２５の径方向の両端部２４ｃ、２５ｃは、互いに突き合わせたうえで、溶接により接合する。

この場合において、リング状部材２１の側壁、筒状部材２３の内周面並びに損傷３近傍の配管１外周面によって包囲された閉空間２８内に不活性ガスを挿通管２７から流入させながら、溶接施工をするのが好ましい。これによって、溶接時に高温となる中空ボックス体３１内面側の溶接部の酸化の防止を図りつつ溶接をおこなうことが可能となる。

次に、図７に示すように、閉空間２８内に不活性ガスを挿通管２７から流入させて、挿通管２７に蓋部材２９を嵌め込んで閉塞させ、閉空間２８内に不活性ガスを封入させる。これによって、損傷部３の腐食の発生、進行を防止することが可能となる。なお、不活性ガスは、Ｎ₂，Ｈｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ等の何れか一種または二種以上を混合してなるガスによって具体化される。

このように、本発明を適用した配管の補修方法によって、従来において溶接による補修が困難であった、内圧が負圧とされた配管に対してでも、破孔を生じさせることなく溶接による補修を施すことが可能となり、これを利用して、損傷部３に対して接触等することなく補修を完了させることができる。特に、閉空間２８を形成しているリング状部材２１、筒状部材２３並びに配管１は、溶接することによって互いに接合されているため、閉空間をシーリング材やパッキン等によって形成した場合と比較して閉空間２８内の密閉性が良好に保たれており、これに伴い、その内部に封入された不活性ガスの漏洩を確実に防止可能となる。このような不活性ガスを封入した閉空間に配置される損傷部は、腐食が非常に進行しにくく、パテのような硬化性充填材を塗布して補修を施した場合と比較して、耐腐食性能が大きく向上していることになる。

また、本発明を適用した配管の補修方法によれば、配管１の切断等することなく補修が完了するため、配管１内のガス流通を停止することなく補修を確実に行なうことができる。

なお、補修後においては、適宜、中空ボックス体３１の外面に塗装等を施したり、防食被覆を設けるようにしてもよい。また、損傷部３に対してガス移送経路の下流側では、ガス検知器等の管内の酸素濃度を監視する手段によって、管内の酸素濃度が１％以下の条件下で上記補修工程が行われるようにして、作業の安全性を高めるようにしてもよい。

また、筒状部材２３をリング状部材２１に対して溶接接合する前において、架台１０のバンド部１５や受け部１１近傍における配管１外周面の損傷がひどく、その一部において孔が開口されている場合には、パテ等の硬化性充填材を損傷部３に塗布して、開口を塞ぐようにしてもよい。

また、図３に示すように、筒状部材２３の取り付けに際して、下部分割筒状部材２５の切欠２６内に嵌まるように配置される架台１０の脚部１３は、閉空間２８内の密閉性を確保するために、その切欠２６近傍の下部分割筒状部材２５に溶接により接合されることになる。

因みに、本発明の適用の対象となる配管１は、コークス炉に設置されている配管１のみに限定するものではなく、例えば、高炉、転炉等のプラント設備をはじめとして、様々な設備内外に設置されるものであり、その設置される箇所は、屋内、屋外を問わない。

また、配管１の補修時に配管１に対して取り付けられる中空ボックス体３１は、図８（ａ）〜（ｅ）に示すように、直線状の配管１Ａの他に、曲線状の配管１Ｂ、テーパ形状の配管１Ｃ、フランジ部近傍の配管１Ｄ、分枝管が設けられた配管１Ｅ等のように種々の形状の配管に対して適用できる。特に、テーパ形状の配管１Ｃやフランジ部近傍の配管１Ｄに対して筒状部材２３を取り付ける場合、配管の外周面の形状と略相似形状の分割筒状部材を取り付けるようにして、補修後において中空ボックス体３１が占有する空間体積を低減させ、省スペース性に寄与するようにしてもよい。

以下、本発明の効果を実施例により詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。本実施例においては、引張強度が４００ＭＰａ級の鋼板によって、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すような、一面側が開口された立方体状のボックス体６１と、ボックス体の開口縁に溶接等により固着された試験鋼板６２とにより、内部に閉空間６３を有するような試験体６０を形成した。なお、図９（ａ）は、試験体６０の正面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＤ−Ｄ線断面図を示している。

このボックス体６１の前面６１aにはガラス窓６５を設けるとともに、ボックス体６１の両側面６１ｃに対しては、ボックス体６１と試験鋼板６２とによって囲まれた閉空間６３にガスの流出入を可能とする挿通管６７を設けた。一方の挿通管６７を介して窒素ガスを流入させるとともに、他方の挿通管６７からボックス体６１内の気体を吸入し、ボックス体６１の内圧が−７ｋＰａとなるよう調整した。

試験鋼板６２は、１．６ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲の種々の板厚のものを用いた。試験鋼板６２の表面６２ａに対しては、図９（ｂ）に示すように、試験鋼板６２と同一の材質からなる被溶接鋼板６９を重ね合わせ、試験鋼板６２と被溶接鋼板６９とを隅肉溶接により溶接接合した。

試験鋼板６２の板厚、溶接棒の直径、溶接時に通電した電流値各種条件については、下記表１に示すような条件下にて溶接を行なった。そして、その結果を、表１に示すように、破孔の有無、裏面発光の有無によって評価した。なお、ここでいう試験鋼板６２の板厚は、上記のリング状部材２１が溶接により周設されることになる配管の残存肉厚に対応している。また、「破孔の有無」とは、溶接によって試験鋼板６２に形成される破孔の有無のことを示し、破孔が形成されることによってガラス窓６５に溶接スラッジが付着した場合を×とし、貫通孔が形成されず、ガラス窓に溶接スラッジが付着しなかった場合を○とした。また、「裏面発光の有無」とは、溶接によって試験鋼板６２の裏面６２ｂに発生する発光の有無のことを示し、溶接時において試験鋼板６２の裏面６２ｂに発光が生じているのが、ガラス窓６５から目視により確認された場合を×、確認されない場合を○とした。

上記表１に示すように、サンプルＮｏ．Ａ１、Ｎｏ．Ａ２の条件下においては、板厚が本発明の要件を満足していないため、溶接時に試験鋼板６２が破孔してしまった。これに対して、サンプルＮｏ．Ａ３〜Ｎｏ．Ａ１０の条件下においては、板厚が本発明の要件を満足しているため、溶接時に試験鋼板６２が破孔することがなかった。これによって、内圧が負圧とされた配管に対してでも、本発明を適用することによって、破孔を生じさせることなく溶接を行なうことが可能となることが確認された。

また、上記の表１に示すように、サンプルＮｏ．Ａ１〜Ｎｏ．Ａ５の条件下においては、裏面発光が確認され、サンプルＮｏ．Ａ６〜Ｎｏ．Ａ１０の条件下においては、裏面発光が確認されなかった。裏面発光が確認される場合は、溶接時において、試験鋼板６２の裏面６２ｂにまで発光するほど高温の熱が溶接により伝達されており、溶接時に生じる熱歪みや残留応力による悪影響が試験鋼板６２の裏面６２ｂにまで及んでいると考えられる。このため、溶接作業後における溶接部近傍の試験鋼板の強度、信頼性を確保する観点からは、試験鋼板６２の板厚を４．５ｍｍ以上とすることが望ましいことが確認された。

次に、内圧が負圧とされたガス配管に対して、実際に本発明を適用して補修を施した実施例について説明する。

補修の対象としては、二種類のガス配管１を選定した。一方のガス配管１の寸法は、直径２０００ｍｍ、全肉厚１２ｍｍであり、他方のガス配管１の寸法は直径１５００ｍｍ、全肉厚１０ｍｍである。何れのガス配管１も、その内圧が−６５０ｍｍＡｑとされており、更に何れも引張強度が４００ＭＰａ級の鋼板から構成されている。

リング状部材２１は、図４（ａ）に示すような、半割リング状の形状からなる二つの分割リング状部材２２を用いた。分割リング状部材の高さＨ１は６５ｍｍであり、厚みは８ｍｍであり、径方向の幅Ｗ１は４００ｍｍである。筒状部材２３は、分割リング状部材２２が配管に取り付けられた後に、各分割リング状部材２２の外周面２２ｂに沿って配置される一枚の鋼板から構成され、管軸方向の長さが４５０ｍｍであり、厚みは８ｍｍである。また、分割リング状部材２２、筒状部材２３の何れも引張強度が４００ＭＰａ級の鋼板から構成されている。

補修時においては、まず、損傷部３近傍の配管の全周における残存肉厚を、超音波探傷法に基づく板厚測定装置によって測定した。これによって、配管の全周の残存肉厚が５ｍｍの位置を検出し、この位置に対して、配管の全周に沿って分割リング状部材２２を溶接により周設した。分割リング状部材２２を取り付けるにあたって、溶接棒の直径は３．２ｍｍとし、電流値は１００Ａとした。なお、損傷部３の両側に位置する分割リング状部材２２の間の間隔は、４５０ｍｍとなった。

次に、損傷部３の管軸方向の両側に位置するリング状部材２１に対して、その外周面の全周に沿って筒状部材２３を溶接により周設した。筒状部材２３を分割リング状部材２２に取り付けるに当たって、溶接棒の直径は４．０ｍｍとし、電流値は１７０Ａとした。

次に、リング状部材２１の側壁、筒状部材２３の内周面並びに配管１の外周面によって包囲された閉空間２８内にＮ_２ガスを封入した。

このような条件下で損傷部３の補修を行ったところ、配管１の破孔が生じることなく、作業全工程が完了した。これにより、内圧が負圧とされた配管に対して、本発明の補修方法を適用した場合に、破孔を生じさせることなく補修作業を完了させることが可能であることが確認された。

本発明の適用の対象となる配管が設置されているコークス炉の概略配管図である。 本発明の適用の対象となる配管の一例を示す図であり、（ａ）はその側面図を、（ｂ）は（ａ）の正面図である。 配管に対して補修を施した後の状態を示す図であり、（ａ）はその側面図を（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 配管の補修時に用いられる分割リング状部材と分割筒状部材との構成を示す斜視図である。 補修時において分割リング状部材を配管に取り付ける状態を示す図であり、（ａ）はその側面図を、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 補修時において分割筒状部材をリング状部材に取り付ける状態を示す図であり、（ａ）はその一部切欠側面図を、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 補修時においてリング状部材等がなす閉空間内に不活性ガスを封入する状態を示す一部切欠側面図である。 本発明の適用の対象となる配管の形状の例を示す側面図である。 実施例における試験条件について説明するための図である。

符号の説明

１ 配管
３ 損傷部
５ コークス炉
７ 配管固定具
９ 床壁
１０ 架台
１１ 受け部
１３ 脚部
１５ バンド部
２１ リング状部材
２２ 分割リング状部材
２３ 筒状部材
２４ 上部分割筒状部材
２５ 下部分割筒状部材
２６ 切欠
２７ 挿通管
２８ 閉空間
２９ 蓋部材
３１ 中空ボックス体
４１ 取付部
５１ 炉本体
５３ ドライメーン
５５ プライマリクーラー
５７ ガスブロワー
６１ ボックス体（実施例）
６２ 試験鋼板
６３ 閉空間
６５ ガラス窓
６７ 挿通管
６９ 被溶接鋼板
Ｗ 溶接線

Claims (4)

1. 内圧が負圧とされたガス配管の外周面に形成された損傷部を補修するガス配管の補修方法において、
   上記損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が３．２ｍｍ以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材を溶接により周設し、
   上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材を当該損傷部を跨るように周設し、
   上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスを封入すること
   を特徴とするガス配管の補修方法。
2. ガス配管の全周における残存肉厚が４．５ｍｍ以上とされた部位に対して、上記リング状部材を溶接により周設すること
   を特徴とする請求項１に記載のガス配管の補修方法。
3. 内圧が負圧とされたガス配管の外周面に形成された損傷部を補修するガス配管の補修構造において、
   上記損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が３．２ｍｍ以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材が溶接により周設され、
   上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材が当該損傷部を跨るように周設され、
   上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスが封入されていること
   を特徴とするガス配管の補修構造。
4. 上記リング状部材は、ガス配管の全周における残存肉厚が４．５ｍｍ以上とされた部位に対して周設されていること
   を特徴とする請求項３に記載のガス配管の補修構造。

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