JP2011218393A - 配管の突合せ溶接方法及び配管の突合せ溶接部の開先合わせ方法並びにそれらの方法に用いる管端矯正帯 - Google Patents

Abstract

【課題】配管突合せ溶接継手の溶接開先合わせ作業を、容易且つ外径の異なる配管に容易に適用できるようにする。
【解決手段】楕円化した配管１と配管２との突合せ溶接継手部に、管端矯正布３を巻き付け、管端矯正布締付機４にて簡単矯正布３の両端を締付けることで、配管１と配管２の長径部分を縮径する矯正力が太い矢印のように各配管１，２に加えて、配管１と配管２の外径を真円に近く合わされ、その後、管端矯正布３に設けられたスリットより、配管１と配管２との間の溶接開先に溶接を施す。
【選択図】 図２

Description

本発明は、配管の突合せ溶接方法及び配管の突合せ溶接部の開先合わせ方法並びにそれらの方法に用いる管端矯正帯に関するものである。

一般的に配管は真円にはなっておらず、楕円化している。そのような配管と配管とを端部を突き合わせて接続する突合せ溶接においては、配管が楕円化しているために、突き合わされる配管端部の配管の外径が合わず、管端に設けた溶接開先が正確に対面せずに食い違いが発生する。

このような溶接開先の食い違いは、溶接品質に悪影響を及ぼすことから、食い違いを抑えるために、溶接開先合わせ時に治工具を用いて両側の配管の外径を合わせている。

溶接開先合わせ時に治工具を用いて両側の配管の外径を合わせる方法は、図６のように、片方の配管の外面に開先合わせ治具７を溶接にて固定し、押しボルト８を締付けてもう一方の配管を変形させて片方の配管の外径に合わせる様に調整する。このような例は、引用文献４の図５に示されている。

溶接開先合わせ時に用いる他の治工具としては、引用文献１〜４に示すように、両配管の外周囲に配置したフレームから内側に突き出た押さえねじ等の押さえ具を配管の外面に押し当てて配管の外径を矯正する冶工具や、両配管の外周囲に矯正したい外径に一致した半割り状のフレームを強く押し当てて、その半割り状のフレームの曲面に沿って両配管の外径を矯正する工具が示されている。

特開昭５７−１９３２９３号公報 特開昭５４−１６３７４６号公報 特開平７−１８５８７８号公報 特開平１０−６０８４号公報

配管が大きく楕円化しているものや配管の厚さが厚いものほど、大きな矯正力が必要となるが、開先合わせ治具７を用いる方法では管端を矯正させる力に限界があるうえ、配管に直接開先合わせ治具７を溶接して取り付けるため、配管に対し必要のない溶接熱を与えてしまうことや、開先合わせ治具７を撤去する際等に製品を傷つけてしまうことがあるので、品質の観点で使いづらい要素がある上、溶接や溶接部の撤去など、難儀な作業が伴う。

配管の外周囲に配備したフレームから配管の外面に押さえ具を押し当てて矯正する方法では、押さえ具を配管外面へどの程度出没させたら突き合わされる相手側の配管の外径に合わせることができるのか、即ち押さえ具が接触する箇所ごとの押さえ具の出没量の把握について熟練を要する判断が求められるので、難儀な作業を伴う。その上、押さえ具で正確に矯正できるのは押さえ具が配管に接触する箇所に限定され、矯正箇所を増やすべく押さえ具を増やせば、その分難儀な作業を伴う。

また、両配管の外周囲に矯正したい外径に一致した半割り状のフレームを強く押し当てて両配管の外径を矯正する方法にあっては、そのフレームの内径に一致した外径の配管の矯正は可能であるが、その外径を逸脱した大小各外径の配管に対しては矯正ができないので、多種の公称外径の配管を矯正するには、内径が異なる多種のフレームを用意する必要がある。

従って、本発明の目的は、配管突合せ溶接継手の溶接開先合わせ作業を容易にし、且つ外径の異なる配管に容易に対応できる配管の突合せ溶接方法及び配管突合せ溶接継手の開先合わせ方法並びにそれらの方法に用いる管端矯正帯を提供することにある。

本発明は、端部に溶接開先を備えた各配管を、前記端部が対向しあうように配置し、前記各配管の端部に共通の帯を巻きかけ、前記帯を締め付けて前記各配管の前記溶接開先を合わせ、前記帯に設けられたスリットから前記各溶接開先を溶接接合する配管の突合せ溶接方法、及び、端部に溶接開先を備えた各配管を、前記端部が対向しあうように配置し、前記各配管の端部に共通の帯を巻きかけ、前記帯を締め付けて前記各配管の前記溶接開先を合わせる配管突合せ溶接継手の溶接開先合わせ方法、並びに、突合せ溶接する各配管の外面に巻きかけることのできる屈曲性を有する帯であって、前記各配管の突合せ溶接継手の溶接開先幅を覆う帯幅を備え、前記帯幅の幅途中部分には前記帯の長さ方向へ間隔をあけて不連続的に配置されているスリットを備えた配管突合せ溶接継手の溶接開先合わせに用いられる管端矯正帯である。

本発明によれば、突合せた溶接される各配管の各端部にまたがって、管端矯正のための帯を巻いて管端部を締付けることによって、管端の外径を矯正する力を帯に接する配管外周囲にいきわたらせることができるので、溶接開先を合わせる作業を容易にし、且つ帯の長さを限度に外径の異なる配管に容易に対応できる。

本発明の実施例にして、開先合わせ装置を配管に装着した状態の全体構成図である。 本発明の実施例にして、（ａ）図は図１の装置で管端矯正帯を締付はじめている状態の配管断面方向から見た概念図、（ｂ）図はその締付の後の状態の配管断面方向から見た概念図である。 本発明の実施例における管端矯正帯の締付による管端矯正開始直後の溶接開先部の概念図である。 本発明の実施例にして、管端矯正帯の締付による管端矯正後の溶接開先部の概念図である。 本発明の実施例にして、管端矯正後に施工された最初の溶接層の状態を示す溶接開先部の断面図である。 従来技術での開先合わせ方法を解説する図にして、（ａ）図は配管に装着された矯正冶具を示す図、（ｂ）図は（ａ）図の開先合わせ治具の拡大斜視図である。

本発明の実施例では、図２のように楕円化して長径方向が角度にして９０度のずれが有る状態で外径が合っていない２つの配管の溶接開先部を突き合わせて溶接する例を解説している。

本発明の実施例では、図３，図４のように内径側にて一部Ｉ開先とされた概ねＶ字開先の溶接開先を配管１，２の管端部端面に施工してある。突合せ溶接はその溶接開先内に溶着金属を盛ることによって溶接継手を作って各配管１，２の管端を溶接接合するものである。

本実施例では、両方の配管１，２の両管端部を同時に巻きつけることのできる幅を持った帯である管端矯正布３を両管端部に巻きつけ、その管端矯正布３を両管端部に締付けることで、図２や図３中に太い矢印で示すように配管１の外径を補正する力が外径を他の配管の外径に合わせる方向の力である矯正力として、相対的に半径方向へ突き出た側の一方の配管の部分に集中して加えられ、その矯正力は縮径方向に作用して両方の配管１，２の外径を合わせることができる。

管端矯正布３には溶接開先幅を余裕を持って超える幅を持たせているため、配管との接触面積が広く、配管表面を傷つけるものでない。また、管端矯正布３は、例えば引張強度１５０ＧＰａ以上とも言われている強い引張強さをもったカーボンナノチューブの繊維を単独或いは他の繊維に混紡して編むことによって帯状の布として作成される。このようなカーボンナノチューブの繊維を用いた布は特開平７−１３８８３８号公報「発明の名称：カーボンナノチューブを用いた織布とシート」にも利用用途と共に開示されている。

このような管端矯正布３の幅方向（配管の長さ方向）の中央部分には、溶接装置のトーチ先端が溶接開先内に入る大きさのスリット５が管端矯正布３の帯の長さ方向（配管の周方向）に間隔をあけて不連続な配置で複数箇所に開口してある。各スリットは、図１，図５のように、溶接開先に沿って配管周方向に断続的に開口し、その開口位置から溶接開先が外周囲から望めるように両配管１，２に管端矯正布３が巻きつけられている。

管端矯正布３の布地は、カーボンナノチューブの繊維に代えて、ピアノ線を編み込んだものであっても良い。そのほかにも、布地の引張強度を必要とする矯正力を発生させるために必要な強度にまで向上する補強の機能があればどのような繊維を採用しても良いし、繊維による編み物のほかに、フレキシブルな金属帯（バンド）にスリット５を設けて管端矯正布３に代えて用いても良い。

管端矯正布３は、配管の楕円化の程度が大きくても、それを矯正するだけの力を配管に伝達して与えることができる機能を発揮できればよいから、管端矯正布３は布製に限らずその機能を満足するものを選択して使用してよい。

管端矯正布３を配管１，２に締め付ける管端矯正布締付機４は、配管１，２に巻きつけた管端矯正布３の両端を電動式ギヤドモータで回転駆動される巻取りドラム乃至は巻取り軸に巻き込んで引張力を管端矯正布３に加えるものであり、その引張力が既述のように、図２，図３にて矢印で示した外径を合わせる力、即ち矯正力として配管に作用する。

管端矯正布締付機４は、管端矯正布３の両端部を、電動式ギヤドモータで回転駆動される回転物に取り付けて、同方向にねじるようにして絞って締め上げるようにして、管端矯正布３に引張力を加えるようにしても良い。

管端矯正布３に引張力を加える原動機は、電動モータでも油圧モータであっても良く、さらにはモータである必要も無く、油圧や空圧などの圧力を利用したピストンシリンダ装置で管端矯正布３の両端を引張するようにしても良い。

いずれの場合も、管端矯正布３に引張力を加えた際に、管端矯正布締付機４に反力が加わる構成の場合は、その反力を受け止めることができるように考慮する。

本発明の実施例では、管端矯正布３として、カーボンナノチューブ，ピアノ線やワイヤなど、引張強さの強い繊維や線材を編みこんだ布に、スリット５を設けたものを使用している。管端矯正布３は、配管１と配管２を付き合わせた溶接継手部、即ち管端部に、この管端矯正布３のスリット５から開先部が見えるように配管１，２に巻き付けて用いられる。

このようにして共通の管端矯正布３を各配管１，２の管端部に巻きかけ、配管１，２の管端部に巻いた管端矯正布３の両端を、管端矯正布締付機４で絞るように捻って管端矯正布３を配管１，２に締付ける。

管端矯正布３を締付けることで、図３のように、それぞれの配管１，２が楕円化して外径が合っていない箇所において、管端矯正布３が片方の配管１の外面に片当たりし、配管１の外径を縮径する方向に矯正する力が付加され、図４のように各配管１，２の外径が合わされ、溶接開先の合せ作業が成される。

溶接開先の合せ作業後は、配管１，２の管端部の外径が合った状態で、図５のように、スリット５の隙間より配管１，２間の溶接開先部を溶接して、溶着金属による初層溶接部を生成する。スリット５から外れた部位の溶接開先は管端矯正布３を各配管１，２から外した後に溶接する。

次に、初層溶接部よりも外側の溶接開先部分で溶接を行って、溶接開先内に溶着金属を多層に盛ることにより、各配管１，２の突合せ溶接継手を作る。

配管１，２の外径が本実施例よりも小さい径の場合には、管端矯正布締付機４に管端矯正布３を引き込んで小径配管に巻き付けフィットさせる。

逆に、配管１，２の外径が本実施例よりも大きな径の場合には、管端矯正布締付機４に予め引き込んであった管端矯正布締付機４を引き出して大径配管に巻き付けフィットさせる。

管端矯正布締付機４を管端矯正布締付機４から引き出しても対応できない場合には、別に用意したより長尺な管端矯正布３を管端矯正布締付機４に装着して用いる。

このようにして、配管１，２の外径の変化に対して簡単に対応できる。また、配管１，２の間で相対的に外側へ突出した部位に管端矯正布３が強く接触して矯正力をその相対的に突出した部位に自動的に付加するので、どの部位をどれくらい押し当て部材で押し戻すかの判断や知識などの熟練度合いを要せず、配管を内側へ変形させて潰さないように注意する程度でよい。

本発明は、配管の突合せ溶接における溶接開先合せに利用することができる。

１，２ 配管
３ 管端矯正布
４ 管端矯正布締付機
５ スリット
６ 初層溶接部

Claims (8)

1. 端部に溶接開先を備えた各配管を、前記端部が対向しあうように配置し、前記各配管の端部に共通の帯を巻きかけ、前記帯を締め付けて前記各配管の前記溶接開先を合わせ、前記帯に設けられたスリットから前記各溶接開先を溶接接合する配管の突合せ溶接方法。
2. 請求項１において、前記帯として、前記各配管の外面に巻きかけることのできる屈曲性を有する帯であって、前記各配管間の溶接開先幅を覆う帯幅を備え、前記帯幅の幅途中部分には前記帯の長さ方向へ間隔をあけて不連続的に配置されている前記スリットを備えたものを用い、
   前記溶接開先を前記スリットから臨むことのできる配置で前記帯を前記配管に巻きかけることを特徴とした配管の突合せ溶接方法。
3. 請求項２において、前記帯は、カーボンナノチューブの繊維又はピアノ線又はワイヤを編み込んで製作したものを用いることを特徴とした配管の突合せ溶接方法。
4. 端部に溶接開先を備えた各配管を、前記端部が対向しあうように配置し、前記各配管の端部に共通の帯を巻きかけ、前記帯を締め付けて前記各配管の前記溶接開先を合わせる配管の突合せ溶接部の溶接開先合わせ方法。
5. 請求項４において、前記帯として、前記各配管の外面に巻きかけることのできる屈曲性を有する帯であって、前記各配管間の溶接開先幅を覆う帯幅を備え、前記帯幅の幅途中部分には前記帯の長さ方向へ間隔をあけて不連続的に配置されているスリットを備えたものを用い、
   前記溶接開先を前記スリットから臨むことのできる配置で前記帯を前記配管に巻きかけることを特徴とした配管の突合せ溶接部の溶接開先合わせ方法。
6. 請求項５において、前記帯は、カーボンナノチューブの繊維又はピアノ線又はワイヤを編み込んで製作したものを用いることを特徴とした配管の突合せ溶接部の溶接開先合わせ方法。
7. 突合せ溶接する各配管の外面に巻きかけることのできる屈曲性を有する帯であって、前記各配管の突合せ溶接継手の溶接開先幅を覆う帯幅を備え、前記帯幅の幅途中部分には前記帯の長さ方向へ間隔をあけて不連続的に配置されているスリットを備えた配管突合せ溶接継手の溶接開先合わせに用いられる管端矯正帯。
8. 請求項７において、前記帯は、カーボンナノチューブの繊維又はピアノ線又はワイヤを編み込んで製作したものであることを特徴とした配管突合せ溶接継手の溶接開先合わせに用いられる管端矯正帯。

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