JP2012132527A - 鋼管連結部の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管本体部の一端を縮径加工することによって、連結用差込部が溶接を要せずに、かつ高精度に一体に形成される鋼管連結部の形成方法の提供。
【解決手段】鋼管本体部２２の端部に、これより小径の連結用差込部２４を一体に形成する方法であって、鋼管本体部２２と同径の素材鋼管３１を、その外周より加圧して部分的に縮径加工することにより素材鋼管円周方向に向けた凹溝３３を形成し、しかる後、凹溝３３内位置にて素材鋼管３１を切断することにより、縮径加工された部分を連結用差込部２４とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、主として外殻鋼管の内面にコンクリート層を一体に備えた鋼コンクリート複合管の外殻鋼管として使用する鋼管の端部に、連結用差込部を形成する鋼管連結部の形成方法に関する。

従来、推進工法に使用する鋼コンクリート複合管としては、図８に示すように外殻鋼管１の内面にコンクリート層２をライニングしたものが知られている。コンクリート層２に膨張コンクリートを使用し、外周面の外殻鋼管１によって膨張コンクリートの膨張を拘束させることにより、複合管全体にプレストレスを付与したものが知られている（例えば、特許文献１）。

この種の従来の複合管に使用している外殻鋼管１は、鋼管本体部３の先端部分に、該本体部３より小径の筒状をした連結用差込部４を設けるとともに、後端部分に鋼管本体部３の先端をコンクリート層２の端部より延長させた連結用カラー部５を設けている。そして、一方の複合管のカラー部５内に他方の複合管の連結用差込部４を挿入することによって互いに連結するとともに、連結用差込部４の外周面とカラー部５の内周面との間に止水用パッキン６を介在させ、連結部分の止水性を維持させている。

このように構成される鋼コンクリート複合管における外殻鋼管１は、その連結用カラー部５の外形を鋼管本体部３と同径に形成し、連結用カラー部５内に挿入される連結用差込部４は、連結用カラー部５の内径よりも止水用パッキン６を介在させる分だけ小径に形成されている。

この連結用差込部４の形成は図８に示すように、連結用差込部４を鋼管本体部３とは別に形成しておき、これを段差確保用の中間リング７を介して外殻鋼管本体１の端部内周面に溶接していた。

このような従来の外殻鋼管１は、連結用差込部４を一体化させるために鋼管本体部３の全週にわたって複数回の溶接作業が必要であり、しかもその溶接は止水性をも確保した状態でなされる必要があるため、コスト高となるという問題がある。

この問題を解決するため、図９に示すように、プレス加工によって溶接部７を連結用差込部４より拡径させた差込部用短管８を使用し、これを鋼管本体部３に溶接する方法が提案されている。

特開２００８−１７５３３６号公報

しかし、上述したプレス加工を施した差込部用短管を使用する場合であっても、拡径加工と溶接が必要となり、十分なコスト減とはならないという問題がある。

また、図１０に示すように連結用差込部４と同径の素材鋼管１０を使用し、連結用差込部４部分の長さを残して鋼管本体部３の部分を拡径することも考えられるが、直径が１ｍ以上にもなる素材鋼管を数ｍに亘って圧延による拡径加工しなければならず、そのためには高圧力のロール転圧機が必要となり、コスト高となるという問題がある。

また、図１１に示すように鋼管本体部３と同径の素材鋼管１１を使用し、その端部を縮径する加工によって連結用差込部４を形成する方法も考えられるが、本発明者らの実験によれば、縮径された際に管厚が厚くならずに押し曲げられることとなり、縮径された部分が、円周方向に波打った形状となり好ましくなかった。

更に、図１２（ａ）に示すように素材鋼板１２を段状に形成し、これを図１２（ｂ）に示すように筒状に曲げて両端を溶接することにより一端側に連結用差込部４を備えた鋼管本体部３を形成する方法も考えられるが、本発明者らの実験によれば、この場合に出来上る差込部用筒１３は、図１２（ｂ）中仮線で示すようにその端側が広がった形状となり好ましくなかった。その原因は、段状に形成した素材鋼板１２を筒状に曲げた時、連結用差込部４と鋼管本体部３では筒径が鋼管本体部３に比べて連結用差込部４が小さいにもかかわらず、縮径されないために連結用差込部４の端側が広がった形状になるものである。

本発明はこのような従来の問題に鑑み、鋼管本体部の一端を縮径加工することによって、連結用差込部が溶接を要せずに、かつ高精度に一体に形成される鋼管連結部の形成方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、初期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、鋼管本体部の端部に、該鋼管本体部より小径の連結用差込部を一体に形成する方法であって、前記鋼管本体部と同径の素材鋼管を、その外周より加圧して部分的に縮径加工することにより素材鋼管円周方向に向けた凹溝を形成し、しかる後、該凹溝内位置にて前記素材鋼管を切断することにより、前記縮径加工された部分を連結用差込部とする鋼管連結部の形成方法にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記凹溝の形成は、前記素材鋼管を回転させつつその外周に加圧成形ローラを押し当てることにより形成することにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記凹溝の形成は、前記素材鋼管の内周面に転接する受けローラと、該素材鋼管の外周面に添接する加圧成形ローラを使用し、該加圧成形ローラには前記縮径加工により形成される凹溝の断面形状に対応した形状の凸条部を備えるとともに、前記受けローラに前記凸条部に対応する形状の受け用凹部を一体に備え、前記該両ローラ間に前記素材鋼管の板厚部分を挟みつつ回転させることにより前記凹溝を形成することにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１〜３の何れか１の請求項の構成に加え、前記凹溝を、前記素材鋼管の一端部分の、該素材鋼管の先端部を残した位置に形成し、該凹溝の前記素材鋼管の先端部に近い側の凹溝内にて該素材鋼管を切断することにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、１〜３の何れか１の請求項の構成に加え、前記凹溝を、その両側に前記鋼管本体部となる部分を残して形成し、該凹溝の中央部分を切断することにある。

本発明においては、鋼管本体部の端部に、該鋼管本体部より小径の連結用差込部を一体に形成する際に、前記鋼管本体部と同径の素材鋼管を、その外周より加圧して部分的に縮径加工することにより素材鋼管円周方向に向けた凹溝を形成する。これにより、縮径した際に管厚が厚くならなくとも、凹溝として長さが長くなる分だけ厚みが相殺され、円周方向に波打つ事がなくなる。しかる後、該凹溝内位置にて前記素材鋼管を切断することにより、前記縮径加工された部分を連結用差込部とするようにしたことにより、凹溝底面を連結用差込部の外周面形状とする加工が、容易で高精度に形成され、前記切断後に端面の処理加工を施すのみで、所望の形状及び精度の連結用差込部が低コストで容易に形成できる。

本発明においては、前記凹溝の形成は、前記素材鋼管を回転させつつその外周に加圧成形ローラを押し当てることにより形成することにより、より簡単な装置で、例えば直径が数ｍもの太径外殻鋼管における連結用差込部の形成ができる。

本発明においては、前記凹溝の形成は、前記素材鋼管の内周面に転接する受けローラと、該素材鋼管の外周面に添接する加圧成形ローラを使用し、該加圧成形ローラには前記縮径加工により形成される凹溝の断面形状に対応した形状の凸条部を備えるとともに、前記受けローラに前記凸条部に対応する形状の受け用凹部を一体に備え、前記該両ローラ間に前記素材鋼管の板厚部分を挟みつつ回転させることにより前記凹溝を形成することにより簡単な装置で、例えば直径が数ｍもの太径外殻鋼管における連結用差込部の形成ができる。

本発明においては、前記凹溝を、前記素材鋼管の一端部分の、該素材鋼管の先端部を残した位置に形成し、該凹溝の前記素材鋼管の先端部に近い側の凹溝内にて該素材鋼管を切断することにより、素材鋼管の長さが製造する外殻鋼管に近い長さでよく、小型の装置によって形成が可能となる。

本発明においては、前記凹溝を、その両側に前記鋼管本体部となる部分を残して形成し、該凹溝の中央部分を切断することにより、複数の外殻鋼管の連結用差込部の形成が、共通の工程にて可能となり、製造工程が簡略化されるとともに、材料の無駄がなくなり低コストとなる。

本発明方法により形成した連結用差込部を有する外殻鋼管を使用した鋼コンクリート複合管の一例を示す部分縦断面図である。 図１に示す外殻鋼管の連結用差込部の形成工程を示す断面図である。 本発明方法における鋼管素材に対する凹溝形成のための装置を示す側面図である。 図１に示す外殻鋼管の端面処理部の加工工程を示す説明図である。 本願発明方法の他の実施例の工程の一部を示す説明図である。 本願発明方法の更に他の実施例の工程の一部を示す説明図である。 本発明方法を差込部用短管の形成に実施した例を示す縦断面図である。 従来の連結用差込部を有する外殻鋼管を使用した鋼コンクリート複合管の一例を示す部分縦断面図である。 従来の鋼コンクリート複合管の連結用差込部の他の例を示す半断面図である。 本発明方法に対する比較例を示す説明図である。 本発明方法に対する他の比較例を示す説明図である。 本発明方法に対する更に他の比較例を示す説明図である。

次に本発明の実施の形態を、図面に示した鋼コンクリート複合管に用いる外殻鋼管の連結用差込部の形成に実施した例に基づいて説明する。

図１は、鋼コンクリート複合管を示しており、本発明方法により形成した連結用差込部を有する円筒形の外殻鋼管を使用しているものである。図中符号２０は、本発明方法によって製造される外殻鋼管であり、２１は外殻鋼管２０の内面に打設した膨張コンクリートからなるコンクリート層である。

外殻鋼管２０は、全長にわたってほぼ等径の円筒状をした鋼管本体部２２と、その後端側に形成されたカラー部２３と、先端側に一体に形成された該鋼管本体部２２の内径より小径の連結用差込部２４とから構成されている。

カラー部２３の根元部分内にはドーナツ板状のカラー側端面補強プレート２５が溶接されている。コンクリート層２１は、このカラー側端面補強プレート２５の内面まで打設されており、これより後端側がカラー部２３となっている。

連結用差込部２４は、テーパ部２７を介して鋼管本体部の先端側に一体に備えられており、この連結用差込部の先端は、内向きのフランジ状に形成された端面処理部２８が一体に備えられている。

次に、この鋼コンクリート複合管に使用されている外殻鋼管２１における連結用差込部形成方法の一例について説明する。

図２（ａ）に示すように、鋼管本体部２２と同径に形成した等径筒状の素材鋼管３１を使用する。この素材鋼管３１の先端部に、図２（ｂ）に示すように一端側先端部に切取代３２を残し、外面側から内面側に加圧する縮径加工によってして凹溝３３を形成する。この凹溝３３は、その溝底面の幅ａが、前述した連結用差込部２４の長さＬより、前記端面処理部２８のフランジ状の幅ｂ及び後述する切断代α分だけ長く形成する。

次いで、図２（ｃ）に示すように、凹溝３３の素材鋼管先端部側溝底部分より切断する。これによって鋼管本体部２２の端部にテーパ部２７を介して連続した配置に連結用差込部２４を形成される。

しかる後、連結用差込部２４の先端を内向きに曲げ加工してすることにより図２（ｄ）に示すように端面処理部２８を形成する。

上述した図２（ｂ）の凹溝３３の形成工程は、例えばローラによる圧延加工機が使用でき、図３に示すように、素材鋼管３１の内周面に転接する受けローラ３５と、該素材鋼管３１の外周面に添接する加圧成形ローラ３６を使用する。

加圧成形ローラ３６には前記縮径加工により形成される凹溝３３の断面形状に対応した形状の凸型部３７を有するものを使用するとともに、前記受けローラ３５には、前記凸型部３７に対応する形状の受け用凹部３８を有するものを使用する。

この両ローラ３５、３４の間に素材鋼管の肉厚部分を挟み、受けローラ３５にて支持させながら加圧成形ローラ３６を受けローラ３５側に接近させて冷間圧延により凹溝３３を形成する。

この凹溝３３内における素材鋼管の切断は、通常の回転カッターによる切断機を使用することができる。

図２（ｄ）に示す端面処理部２８の形成は、例えば図４（ａ）（ｂ）に示すように連結用差込部２４の先端部外周を斜め内側に曲げ加工する斜め加圧ローラ４０と、テーパ状に過去された先端部を軸方向に加圧する直角加圧ローラ４１とを有する内向きフランジ形成機が使用できる。

上述した実施例では、素材鋼管３１の端部に凹溝３３を形成することによって連結用差込部２４を形成する場合を示しているが、この他、図５（ａ）に示すように、外殻鋼管２１の２本分の長さの素材鋼管５０を使用し、その中央部分に前述と同様に連結用差込部を形成するための凹溝５１を素材鋼管３１の表面から加圧することによる縮径加工によって形成し、図５（ｂ）に示すように、凹溝５１の中央部分を切断することによって、素材鋼管５０の両端側を鋼管本体部２２とし、その一端に連結用差込部２４を一体に形成し、前述と同様、図４に示すように内向きフランジ状の端面処理部２８を形成するようにしてもよい。

この場合凹溝５１の幅を、２つ連結用差込部２４及び端面処理部２８の長さより長く形成する。

更に、図６に示すように、外殻鋼管２１の３本分以上の長さの素材鋼管５２を使用し、所望の位置に、素材鋼管３１の表面から加圧することによる縮径加工によって凹溝５１を形成し、その凹溝５１の中央部分及び凹溝５１，５１間の中央部分にて素材鋼管５１を切断することによって各鋼管本体部２２の一端に連結用差込部２４をそれぞれ一体に形成するようにしてもよい。

この場合の凹溝５１を形成する縮径加工は、上述の他図には示してないが、素材鋼管を回転させ、その外周面に縮径用加圧ローラを押し当てつつ、両者を素材鋼管軸方向に相対移動させることによっても形成することができる。

また、上述の実施例では、鋼管本体部を一体に構成する素材鋼管を使用しているが、図７に示すように鋼管本体部を構成する素材鋼管に対して溶接する差込部用短管５５の連結用差込部２４の形成にも適用することができ、この場合には鋼管本体部用の素材鋼管５６に溶接して鋼管本体部の端部を構成する溶接用筒部５７と同径の素材鋼管を使用し、これに前述した凹溝３３又は５１を形成することによって連結用差込部２４を一体に形成することができる。

２０ 外殻鋼管
２１ コンクリート層
２２ 鋼管本体部
２３ カラー部２３
２４ 連結用差込部
２５ カラー側端面補強プレート
２６ パッキンずれ止め用凸条
２７ テーパ部
２８ 端面処理部
３１ 素材鋼管
３２ 切取代
３３ 凹溝
３５ 受けローラ
３６ 加圧成形ローラ
３７ 凸型部
３８ 受け用凹部
４０ 斜め加圧ローラ
４１ 直角加圧ローラ
５０ 素材鋼管
５１ 凹溝
５５ 差込部用短管
５６ 素材鋼管
５７ 溶接用筒部

Claims (5)

1. 鋼管本体部の端部に、該鋼管本体部より小径の連結用差込部を一体に形成する鋼管連結部の形成方法であって、
   前記鋼管本体部と同径の素材鋼管を、その外周より加圧して部分的に縮径加工することにより素材鋼管円周方向に向けた凹溝を形成し、
   しかる後、該凹溝内位置にて前記素材鋼管を切断することにより、前記縮径加工された部分を連結用差込部とすることを特徴としてなる鋼管連結部の形成方法。
2. 前記凹溝の形成は、前記素材鋼管を回転させつつその外周に加圧成形ローラを押し当てることにより形成する請求項１に記載の鋼管連結部の形成方法。
3. 前記凹溝の形成は、前記素材鋼管の内周面に転接する受けローラと、該素材鋼管の外周面に添接する加圧成形ローラを使用し、該加圧成形ローラには前記縮径加工により形成される凹溝の断面形状に対応した形状の凸条部を備えるとともに、前記受けローラに前記凸条部に対応する形状の受け用凹部を一体に備え、
   前記該両ローラ間に前記素材鋼管の板厚部分を挟みつつ回転させることにより前記凹溝を形成する請求項２に記載の鋼管連結部の形成方法。
4. 前記凹溝を、前記素材鋼管の一端部分の、該素材鋼管の先端部を残した位置に形成し、該凹溝の前記素材鋼管の先端部に近い側の凹溝内にて該素材鋼管を切断する請求項１〜３の何れか１に記載の鋼管連結部の形成方法。
5. 前記凹溝を、その両側に前記鋼管本体部となる部分を残して形成し、該凹溝の中央部分を切断する請求項１〜３に記載の鋼管連結部の形成方法。

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