JP2013156118A - 溶接配管形状測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動に便利な測定冶具を製作して、製造された配管又は、既設の配管、エルボの外径形状を精度よく容易に測定でき且つ、安価な装置を提供する。
【解決手段】配管の外周面１０ａとに隙間Ｌ１を有したリング内周面１ａ、該リング内周面１ａに対し一定厚みに調整されたリング外周面１ｂを有するリングと、リングの全周に等間隔で且つ、中心に対して対向した位置に法線方向に沿って穿設された複数の測定用孔と、測定用孔間に法線方向に添って穿設され、リングを配管に固定する複数の固定用ネジ孔と、固定用ネジ孔に嵌入してリングを配管に固定する複数の固定ネジと、測定用孔に嵌入して、配管の外周面１０ａとリング内周面１ａとの距離を測定するダイヤルゲージ７とを備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、プレス加工等により成型された板材を溶接により組合された大径配管の外形形状を測定する溶接配管形状測定装置に関する。

陸用ボイラプラント等に使用される大径配管及び、エルボ類においては、一般的にプレス加工等により成型された板材を溶接により組合された配管、エルボ類が使用される。
これらの配管は工場での製品検査の場合、又は、既設の陸用ボイラの配管、エルボ類においては配管内部を流れる流体の圧力が管壁に作用する。流体の圧力により発生する管壁の作用応力は断面形状により異なり、配管の耐久寿命の進行度合いが変化してくる。
配管管理の観点から、非破壊的に寿命予測を行うためには、配管外径の寸法測定による膨出の監視と応力解析による作用応力によるシミュレーション解析が有効である。

鋼管（配管）の寸法形状測定装置の一例として、特開平６−１８５９２４号公報（特許文献１）が開示されている。
特許文献１によると、配管半径方向に向いあって設けられた距離検出器を備え、配管を配管の軸線を中心にして回転させることによって配管の周方向の連続的に得られる距離検出信号と、配管の回転角度を検出するセンサーからの連続的に得られる信号とを演算処理することにより、配管の周方向における任意の位置の径、真円度が測定することができる技術が開示されている。

特開平６−１８５９２４号公報

しかしながら、特許文献１の開示技術は、鋼管（配管）を配管の軸線を中心にして回転させて、距離センサーからの信号を演算処理するもので、測定装置を容易に移動させることができないものであり、既設の配管の外形を測定してボイラプラント等の設置場所での測定ができない装置となっている。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、移動に便利な測定冶具を製作して、製造された配管又は、既設の配管、エルボの外径形状を精度よく容易に測定でき且つ、安価な装置の提供を目的とする。

本発明はかかる課題を解決するため、プレス加工等により形成された板材を溶接によりそれらを組合せた被測定配管の外径形状を測定する溶接配管形状測定装置であって、
前記被測定配管の外周面に対して隙間を有した内周面を有し、該内周面に対し一定厚みに調整された外周面を有するリング部材と、
前記外周面の全周に等間隔で且つ、前記リング部材の中心に対して対向した位置に法線方向に沿って穿設された複数の測定用孔と、
該測定用孔間に前記外周面の周方向に等間隔で法線方向に添って穿設され、前記リング部材を前記被測定配管に固定する複数の固定部材取付孔と、
該固定部材取付孔に嵌入して前記リング部材を前記被測定配管に固定する複数の固定部材と、
前記測定用孔に嵌入して、前記被測定配管外周面と前記リング部材内周面との距離を測定する測定器と、を備えたことを特徴とする。

かかる発明によれば、リング状の測定装置の内周面と被測定配管の外周面との距離（法線方向）を測定することにより、被測定配管の外径形状を精度よく且つ、容易に測定できる。

また、本発明において好ましくは、前記リング部材は円周方向に沿って複数に分割可能に形成されているとよい。

かかる発明によれば、リング部材を円周方向に沿って複数に分割可能に形成されているので、既設の被測定配管を外すことなく、リング部材を被測定配管に外嵌することができ、測定工数の軽減と、被測定配管を使用している設備の稼働効率を低下させないようにすることができる。

また、本発明において好ましくは、前記リング部材の前記外周面には、周方向に沿って略矩形状の凹溝が形成されているとよい。

かかる発明によれば、リング部材の外周面を凹溝構造にすることにより、当該部の剛性を維持し、リング形状の真円度を確保すると共に、重量の軽減により移動の容易化が図れる。

また、本発明において好ましくは、前記測定用孔近傍には測定位置を表わす符号を付すとよい。

かかる発明によれば、測定結果の整理時に位置の誤認を防止できる。

また、本発明において好ましくは、前記測定用孔には計測器の測定子が前記法線方向に沿って動くように前記計測器を規定位置に設定するガイド部が設けられているとよい。

かかる発明によれば、測定子の移動方向がずれるのを防止して、高精度の測定が容易に可能となる。

また、本発明において好ましくは、前記計測器はダイヤルゲージであって、該ダイヤルゲージの測定子が進退するケースには前記測定用孔への嵌入代を規制する支持台が設けられているとよい。

かかる発明によれば、ダイヤルゲージ測定の基準位置を支持台にて決めることにより、被測定配管外周面とリング内周面との隙間を容易に読取ることができる。
また、支持台の高さ分をリング部材の内周面と外周面との厚さに置き換えることが可能であるが、その場合リング部材の重量が重くなるが、支持台をダイヤルゲージ側に配設することで、装置全体の重量軽減及び、コスト低減が可能となる。

このような構造にすることにより、リング状の測定装置の内周面と被測定配管の外周面との距離（法線方向）を測定することにより、被測定配管の外径形状を精度よく且つ、容易に測定（算出）できる。
更に、リング部材を周方向に分割可能とすることで、既設の被測定配管を外すことなく、リング部材を被測定配管に外嵌することができ、測定工数の軽減と、被測定配管を使用している設備の稼働効率の低下を最小限に抑制できる。

本発明に係る実施形態による全体の概略平面図を示す。 図1のＡ−Ａ矢視図を示す。 図２のＡ部拡大図を示し、ダイヤルゲージ装着状況説明図を示す。 図２のＢ部拡大図を示し、配管とリング固定状況図を示す。 図1のＢ部のリング連結部を分離した状態の斜視図を示す。 本発明に係るダイヤルゲージの斜視図を示す。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明にかかる溶接配管形状測定装置の平面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図を示している。
１はリング部材であるリングを示し、該リング１は、被測定配管１０（以後「配管１０」と略称する）に隙間Ｌ１（変動する）を有して外嵌すると共に、真円度が高精度に形成されたリング内周面１ａと、該リング内周面１ａと半径方向の厚さＬＴが一定に調整されたリング外周面１ｂと、該リング外周面１ｂの幅方向両端部から更に半径方向外方に延在したフランジ部１ｃ，１ｃが形成されている。該リング外周面１ｂとフランジ部１ｃ，１ｃとによって略矩形状の凹部１ｇが形成されている。
これは、測定用の冶具（測定用ゲージ取付具）としての剛性を維持すると共に、軽量化及びコスト（材料費）の低減を図るものである。

そして、リング内周面１ａとリング外周面１ｂとの厚さＬＴ部には、リング１の周方向に沿って固定部材取付孔である固定用ネジ孔２が複数個設けられ、該固定用ネジ孔２には内ネジが法線方向に沿って設けられている。該固定用ネジ孔２には固定部材である固定ネジ９が螺合してリング１と配管１０が固定されるようになっている。本実施形態において、固定用ネジ孔２はリング１の全周にわたり等間隔で６個配設したが、場合によっては、増減が可能である。

また、リング内周面１ａとリング外周面１ｂとの厚さＬＴ部には、リング１の周方向に沿って配管１０の外径とリング内周面１ａとの隙間寸法を測定するための測定用孔３が複数個法線方向に沿って配設されている。
該測定用孔３はリング１の全周にわたり等間隔で偶数個設けられており、夫々はリング１の中心ＣＬに対して対称位置に配設されている。本実施形態において測定用孔３は、２４個設置したが、測定精度を考慮して増減させることが可能である。

そして、フランジ部１ｃの外側面には、夫々の測定用孔３の測定位置を示す符号が付されている。符号は図１に示すように数字または、アルファベット等の識別がつけばいずれでもよい。本実施形態の場合は円の中に数字を配した符号とした。
符号を付すことにより、配管１０側と測定値との位置照合が明確になり易く、正確なデータを得ることができる。
更に、固定用ネジ孔２は隣接する測定用孔３の中間部に設けるようにしてある。これは、固定ネジ９によってリング１を固定する際の反力による影響（リング１の変形）を皆無にするためによい効果を得ることができる。

本実施形態において、リング１は図１に示すように、リング連結部５において上下（図１において）２分割したものを組合せた形状となっており、上側がＡリング１１ａ、下側がＢリング１１ｂとなっている。
リング連結部５は図５に示すように、Ａリング１１ａの分割部端縁の両フランジ部１ｃ，１ｃの幅方向外側にＬ字状の連結Ａフランジ５１が固着（溶接）されている。
連結Ａフランジ５１は、Ｌ字状の一辺５１ｂが両フランジ部１ｃ、１ｃに夫々溶接され、他辺５１ａがフランジ部１ｃから幅方向外方へ夫々突出した形状で固着されている。他辺５１ａには後述するＢリング１１ｂ側に突出した位置決め用のノックピン（圧入）５３と、同じく、Ｂリング１１ｂ側に固着された連結Ｂフランジ５２に設けられたボルト孔を介してボルト５４を螺合するネジ孔（雌ネジ）５１ｃが設けられている。

一方、Ａリング１１ａと対向するＢリング１１ｂの分割部端縁の両フランジ部１ｃ，１ｃの幅方向外側にＬ字状の連結Ｂフランジ５２が連結Ａフランジ５１と対向した位置に固着（溶接）されている。
連結Ｂフランジ５２は、Ｌ字状の一方５２ｂが両フランジ部１ｃに夫々溶接され、他方５２ａがフランジ部１ｃ、１ｃから幅方向外方へ夫々突出した形状で固着されている。
他方５２ａには前記他辺５１ａのノックピン５３と対向した位置に、該ノックピン５３が嵌入するノックピン孔５２ｄと、前記ネジ孔５１ｃ（雌ネジ）に螺合するボルト５４のネジ部（雄ネジ）が挿通する締付用孔５２ｃとが設けられている。
ノックピン５３はＡリング１１ａとＢリング１１ｂとを連結する際に、双方の位置関係を高精度に且つ、容易に組付けるために使用するものである。
そして、Ａリング１１ａの他方の端縁には連結Ｂフランジ５２を取付け、Ｂリング１１ｂの他方の端縁には連結Ａフランジ５１を取付けることにより、Ａリング１１ａとＢリング１１ｂとは同一形状になっており、製造コストの低減が可能となる。

リング１の組付けは、Ａリング１１ａと、Ｂリング１１ｂとで配管１０を囲むように配置し、連結Ａフランジ５１と連結Ｂフランジ５２とを対向した位置に修正する。
連結Ａフランジ５１側のノックピン５３を連結Ｂフランジ５２のノックピン孔５２ｄに嵌入させて、Ａリング１１ａと、Ｂリング１１ｂの相対位置関係を規定通りに位置決めする。その後、ボルト５４を連結Ｂフランジ５２側の締付用孔５２ｃに挿入して、連結Ａフランジ５１のネジ孔５１ｃ（雌ネジ）に螺合させて、Ａリング１１ａと、Ｂリング１１ｂとを連結することによりリング１が形成される。
その後、固定用ネジ孔２（本実施形態では６箇所）に螺合してある固定ネジ９を締め込むことによりリング１が配管１０に固定される。
但し、固定ネジ９を締め込む際は、リング１のリング内周面１ａと配管１０の外周面１０ａとの隙間Ｌ１が略同じになるように調整しながら行うとよい。
隙間Ｌ１が略同じになるように調整すると、隙間Ｌ１の値の範囲が狭くなり、測定値の整理がし易くなる。

図３に図２のＡ部拡大図を示し、当該部にダイヤルゲージ７を装着した状態に基づいて説明する。
図６に測定器であるダイヤルゲージ７の外観斜視図を示す。ダイヤルゲージ７は広く使用されているものである。
ダイヤルゲージ７のケース本体７１から測定子７３が測定子ガイド７１ａ内を進退可能に支持されている。７２はダイヤルゲージ７の目盛り調整用のダイヤル部である。
測定子ガイド７１ａには支持台８がネジ８１にて固定されている。支持台８は、リング１の各測定用孔３にダイヤルゲージ７を挿入する際に、挿入量ＬＧを一定にするためのストッパの作用を行うものである。
更に、各測定用孔３の測定子ガイド７１ａ嵌入する部分には測定子７３がリング１の法線方向に進退するようにするためのガイド部１ｅが形成されている。
この場合のガイド構造は、測定子ガイド７１ａの外径と測定用孔３のとの嵌合隙間を小さくして、測定子７３の軸心と測定用孔３に軸心とを一致させると共に、リング１の外周面１ｂと支持台８との接合面とによって測定子７３の軸線を法線方向に二重にガイドする構造になっている。
また、支持台８の高さＬＨ（法線方向）は、測定子７３の先端部７３ａがリング内周面１ａからリング１の中心方向に突出する突出量Ｌ３がダイヤルゲージ７の測定範囲より若干多めになるように決められている。（一定に保持される）
この時点で、ダイヤルゲージ７の目盛りは０（ゼロ）に調整しておく。
即ち、支持台８の高さＬＨとリング１の半径方向の厚さＬＴとによって決定される。

測定結果の出し方を図３に基づいて説明する。
ダイヤルゲージ７を測定用孔３に支持台８が外周面１ｂに当接するまで挿入する。測定子７３の先端部７３ａは配管１０の外周面１０ａに当接して、測定子ガイド７１ａ内に測定子量Ｌ２だけ後退する。
リング内周面１ａからの突出量Ｌ３は一定に保持されているので、リング内周面１ａと配管１０の外周面１０ａとの隙間Ｌ１＝Ｌ３−Ｌ２となる。
この作業を、全ての測定用孔３について実施する。
測定用孔３は偶数子で且つ、夫々の測定用孔３はリング１の中心ＣＬに対して対象に配置されている。従って、符号５の隙間Ｌ１（＝Ｌ５説明上符号を変える）と、その対称位置符号１７のＬ１（＝Ｌ１７説明上符号を変える）とから配管１０の当該部の外径ＬＰ＝ＬＲ−（Ｌ５＋Ｌ１７）として求めることができる。
このようにして、配管１０の経年変径量（膨出量）を求めて、この結果から配管の寿命をシミュレーション解析によって推定することができる。
尚、本実施形態では、計測器としてダイヤルゲージを使用したが、測定子が測定用孔を介して、リングの法線方向に挿入できるようにしてあれば、マイクロメータ式、又は、ノギスの後部を利用しても測定ができる。

このような構造にすることにより、リング１の形状を分割可能にし且つ、リング外周面１ｂの断面形状を矩形状の凹部１ｇにすることにより、持運び（移動）及び、軽量化による取扱性が向上する。
また、分割可能にしたので、既設の陸用ボイラプラントにおける配管（大径パイプ）の耐久寿命の推定データ取得に対しても、配管が設置状態のままで計測が可能となり、計測作業の短縮化による設備の稼働率向上、工数低減によるコスト低減ができる。

プレス加工等により成型された板材を溶接により組合された大径配管の外形形状を測定する溶接配管形状測定装置として提供できる。

１ リング（リング部材）
１ａ リング内周面（内周面）
１ｂ リング外周面（外周面）
１ｃ フランジ部
１ｅ ガイド部
１ｇ 凹溝（矩形状の凹溝）
２ 固定用ネジ孔（固定部材取付孔）
３ 測定用孔
５ リング連結部
７ ダイヤルゲージ（測定器）
８ 支持台
９ 固定ネジ（固定部材）
１０ 配管（被測定配管）
１１ａ Ａリング
１１ｂ Ｂリング
５１ 連結フランジＡ
５２ 連結フランジＢ
７３ 測定子
Ｌ１ 隙間（被測定配管外周面とリング部材内周面との距離）
Ｌ２ 測定子量
Ｌ３ 測定子先端突出量
ＬＰ パイプ外径
ＬＲ リング内径

Claims (6)

1. プレス加工等により形成された板材を溶接によりそれらを組合せた被測定配管の外径形状を測定する溶接配管形状測定装置であって、
   前記被測定配管の外周面に対して隙間を有した内周面を有し、該内周面に対し一定厚みに調整された外周面を有するリング部材と、
   前記外周面の全周に等間隔で且つ、前記リング部材の中心に対して対向した位置に法線方向に沿って穿設された複数の測定用孔と、
   該測定用孔間に前記外周面の周方向に等間隔で法線方向に添って穿設され、前記リング部材を前記被測定配管に固定する複数の固定部材取付孔と、
   該固定部材取付孔に嵌入して前記リング部材を前記被測定配管に固定する複数の固定部材と、
   前記測定用孔に嵌入して、前記被測定配管外周面と前記リング部材内周面との距離を測定する測定器と、を備えたことを特徴とする溶接配管形状測定装置。
2. 前記リング部材は円周方向に沿って複数に分割可能に形成されていることを特徴とする請求項１記載の溶接配管形状測定装置。
3. 前記リング部材の前記外周面には、周方向に沿って略矩形状の凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２いずれかに記載の溶接配管形状測定装置。
4. 前記測定用孔近傍には測定位置を表わす符号を付したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接配管形状測定装置。
5. 前記測定用孔には計測器の測定子が前記法線方向に沿って動くように前記計測器を規定位置に設定するガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の溶接配管形状測定装置。
6. 前記計測器はダイヤルゲージであって、該ダイヤルゲージの測定子が進退するケースには前記測定用孔への嵌入代を規制する支持台が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の溶接配管形状測定装置。

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