JP2014119254A - 配管耐圧試験治具および配管耐圧試験方法 - Google Patents

配管耐圧試験治具および配管耐圧試験方法 Download PDF

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Abstract

【課題】配管の被試験部の健全性を単独で確認できるとともに、被試験部を覆うカバー部材と配管との間に装着されるシール部材によるシール効果を高めて、耐圧試験の精度を向上させることができる配管耐圧試験治具および配管耐圧試験方法を提供する。
【解決手段】配管耐圧試験治具は、配管2の継手3との溶接部21を内部の空間Sに配置して覆う二分割されたジャケット1と、ジャケット1の分割面115,125上に位置され配管2が挿通する挿通孔13の内面131と配管2の外周面2cとの間に装着される管状のプラグ4と、プラグ4の端面44を押さえる押さえ部材7と、押さえ部材7を介してプラグ4を空間S側へ押圧する押圧部材としてのボルト81およびナット84と、を備えており、挿通孔13の内面131は、空間Sに向かって縮径するテーパ状に形成されており、プラグ4は、内面131に対応して形成されたテーパ状の外面41を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、配管耐圧試験治具および配管耐圧試験方法に関し、より詳しくは、配管の継手との溶接部等の被試験部の健全性を単独で確認するための配管耐圧試験治具および配管耐圧試験方法に関する。
工場や発電所等の各種プラントにおいて、配管の耐圧試験は、配管の内部に規定の圧力(水圧、空気圧等の流体圧力)を付与し、配管からの内部流体の漏洩の有無を検出することにより、配管の健全性の確認を実施するものである。
配管の耐圧試験は、通常、配管系統の全ラインの施工が完了した時点で実施される。したがって、内部流体の漏洩が検出されて不合格となった場合には、全ラインの圧力を落として水抜き等をした後に、配管の継手との溶接部の再溶接等の不具合箇所の修理を実施し、再度、水張り等をして耐圧試験を実施する必要がある。このため、作業が煩雑であるばかりでなく、工事工程に大きな影響を与えるおそれがあった。
前記した問題を解決する技術として、特開平1−240833号公報(特許文献1)の技術がある。この特許文献1には、「対向する壁(9)に配管シール用のシートリング(12)を介して配管を気密に貫通するための一対の配管貫通部(11)を設けてなる真空チャンバー(1)と、該チャンバー(1)内を負圧に減圧するための減圧装置(18)とを具備し、前記チャンバー(1)は配管の半径方向から該配管外面に着脱するために前記貫通部(11)を境として開閉自在になっていることを特徴とする配管の耐圧試験装置。」(特許請求の範囲第2項参照)と記載され、「全ライン配管施工完了を待たずに完成部品毎に耐圧試験を実施することができる。」(公報第4頁右上欄第17〜18行参照)と記載されている。
特開平1−240833号公報
特許文献1に記載の技術においては、配管シール用のシートリング(シール部材)は、真空チャンバー(カバー部材)に設けられた一対の配管貫通部によって、配管の軸直角方向の両側から押圧される。このため、シール部材に生じる圧縮力は、その円周方向において均一ではなく、圧縮力の低い部分が生じるおそれがある。すなわち、シール部材を押圧する方向を例えば上下方向とすると、シール部材の上下部分は、カバー部材の配管貫通部と配管外面との間に挟まれて押圧力を受けるため、配管の半径方向に大きな圧縮力が生じるが、シール部材の左右部分は、カバー部材の配管貫通部から受ける押圧力が小さいため、配管の半径方向に生じる圧縮力は小さくなる。
また、特許文献1に記載の技術においては、配管貫通部によるシール部材への押圧力は、真空チャンバー(カバー部材)を構成する上部チャンバーと下部チャンバーとをボルトにより結合する際の締結力によって生じる。このため、シール部材への押圧力は、カバー部材全体の剛性バランスによって変動し、結果的に、シール部材に生じる圧縮力の大きさがばらつくおそれがある。
このように、特許文献1に記載の技術では、カバー部材と配管との間に装着されるシール部材を押圧した際に生じる圧縮力が円周方向において均一ではなく、しかも圧縮力の絶対的な大きさがばらつくおそれがあり、シール性能はあまり良好とは言えない。このため、耐圧試験の精度の低下を招くおそれがあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、配管の被試験部の健全性を単独で確認できるとともに、被試験部を覆うカバー部材と配管との間に装着されるシール部材によるシール効果を高めて、耐圧試験の精度を向上させることができる配管耐圧試験治具および配管耐圧試験方法を提供することを課題とする。
前記した課題を解決するため、本発明に係る配管耐圧試験治具は、配管の被試験部を内部の空間に配置して覆う二分割されたカバー部材と、前記カバー部材の分割面上に位置され前記配管が挿通する挿通孔の内面と前記配管の外周面との間に装着される管状のシール部材と、前記シール部材の前記空間と反対側の端面を押さえる押さえ部材と、前記押さえ部材を介して前記シール部材を前記配管の軸方向に沿って前記空間側へ押圧する押圧部材と、を備え、前記挿通孔の前記内面は、前記空間に向かって縮径するテーパ状に形成されており、前記シール部材は、前記内面に対応して形成されたテーパ状の外面を有することを特徴とする。
また、本発明に係る配管耐圧試験方法は、二分割されたカバー部材により配管の被試験部を内部の空間に配置して覆う段階と、前記カバー部材の分割面上に位置され前記配管が挿通する挿通孔の前記空間に向かって縮径するテーパ状に形成された内面と前記配管の外周面との間に、前記内面に対応して形成されたテーパ状の外面を有する管状のシール部材を装着する段階と、前記シール部材の前記空間と反対側の端面を前記配管の軸方向に沿って前記空間側へ押圧する段階と、前記空間内を所定の圧力に設定する段階と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、配管の被試験部の健全性を単独で確認できるとともに、被試験部を覆うカバー部材と配管との間に装着されるシール部材によるシール効果を高めて、耐圧試験の精度を向上させることができる配管耐圧試験治具および配管耐圧試験方法を提供できる。
本発明の一実施形態に係る配管耐圧試験治具を配管とともに示す分解斜視図である。 図1に示される配管耐圧試験治具を配管に取り付けた状態の斜視図である。 配管の継手との溶接部を示す拡大断面図である。 図1に示されるシール部材としてのプラグを示す拡大側面図である。 図1の矢印A方向から見た要部を示す図である。 プラグ周辺の縦断面図である。 本発明の他の実施形態に係る配管耐圧試験治具の押さえ部材周辺を示す分解斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る配管耐圧試験治具の押さえ部材周辺を示す分解斜視図である。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材または相当する部材間には同一の参照符号を付し、重複した説明を省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
図1は、本発明の一実施形態に係る配管耐圧試験治具を配管とともに示す分解斜視図である。図2は、図1に示される配管耐圧試験治具を配管2に取り付けた状態の斜視図である。図3は、配管2の継手3との溶接部21を示す拡大断面図である。図4は図1に示されるシール部材としてのプラグ4を示す拡大側面図である。図5は、図1の矢印A方向から見た要部を示す図である。
図1及び図2に示すように、本発明の一実施形態に係る配管耐圧試験治具は、配管系統の全ラインの施工が完了する前に、配管2の例えば継手3との溶接部(被試験部)21の健全性(気密性、水密性)を単独で確認するためのものである。
配管2は、第1配管部2aと第2配管部2bとを備えている。第1配管部2aと第2配管部2bとは、継手3の内面に両開口端側からそれぞれ挿入された後、例えばスミ肉溶が施され、溶接部21が形成されて接続されている(図3参照)。なお、第1配管部2aおよび第2配管部2bの少なくとも一方が、さらに延長されていたり、別の配管と接続されていたりしてもよい。
配管耐圧試験治具は、配管2の継手3との溶接部21を、内部の空間S(図6も参照)に配置して覆う二分割されたカバー部材としてのジャケット1を備えている。ジャケット1は、上カバー11と下カバー12とを有している。
上カバー11には、分割面115を有する水平フランジ111が設けられており、水平フランジ111には、ボルト85が挿通される複数の貫通孔112が形成されている。下カバー12には、分割面125を有する水平フランジ121が設けられており、水平フランジ121には、ボルト85が挿通される複数の貫通孔122が形成されている。図1中の符号9は、水平フランジ111の分割面115と水平フランジ121の分割面125との間に装着されるジャケットシール用のパッキンを示す。パッキン9には、ボルト85が挿通される複数の貫通孔91が形成されている。
また、上カバー11における配管2の軸方向両側には、鉛直フランジ113が設けられており、鉛直フランジ113には、ボルト81が挿通される複数の貫通孔114が形成されている。下カバー12における配管2の軸方向両側には、鉛直フランジ123,123が設けられており、鉛直フランジ123には、ボルト81が挿通される複数の貫通孔124が形成されている。
また、上カバー11には、圧力発生装置から延伸する圧力管(いずれも図示せず)を取り付けるための取付用孔16が形成されている。圧力管には圧力計(図示せず)が付設されており、ジャケット1内部の空間S内の例えば空気圧等の流体圧が所定の圧力に設定されるように構成されている。
ジャケット1の分割面115,125上には、配管2が挿通する挿通孔13が形成されている。挿通孔13は、ジャケット1における配管2の軸方向両側に形成されており、空間Sに連通している。この挿通孔13の内面131は、空間Sに向かって縮径するテーパ状に形成されている。
また、配管耐圧試験治具は、ジャケット1の挿通孔13の内面131と配管2の外周面2cとの間に装着される管状のシール部材としてのプラグ4を備えている。プラグ4は、外形が円錐台形状を呈しており、挿通孔13の内面131に対応して形成されたテーパ状の外面41と、配管2の外周面2cに対応して形成された円筒状の内面42(図4参照)とを有している。
なお、プラグ4は、挿通孔13の内面131に接触する外周部分が少なくとも外面41としてテーパ状に形成されていればよく、他の形状、例えば円筒形状の外周部分をさらに含んでいてもよい。
プラグ4には、当該プラグ4の円周方向の一部において中心から外面41に向かって切断されたスリット43が形成されている。このスリット43は、配管2の軸方向に一致するプラグ4の軸方向に対して、傾斜角α(図4参照)を有するように傾斜して形成されることが好ましい。このようにすれば、プラグ4がその軸方向両側から押圧力を受けた際に、スリット43の切断面に相当する対向する端面同士が互いに押圧し合ってプラグ4によるシール性能が向上する。
プラグ4およびパッキン9の材質としては、例えばNBR(ニトリルゴム)等のゴムが使用される。
また、配管耐圧試験治具は、プラグ4の空間Sと反対側の端面44を押さえる押さえ部材7と、押さえ部材7を介してプラグ4を配管2の軸方向に沿って空間S側へ押圧する押圧部材としてのボルト81およびナット84と、を備えている。
押さえ部材7は、第1押さえ板としての二分割された分割板5と、分割板5のプラグ4と反対側に配置される第2押さえ板としてのU字状板6とを有している。
分割板5は、一対の略長方形を呈する板部50を有している。この板部50には、配管2側の長辺に配管2の外周面2cに対応する略半円形の切欠き51が形成されている。つまり、分割板5は、配管2の外周面2cに向けて配管2の軸直角方向の着脱を許容する配管2の円周方向における不連続部分53を有している。また、配管2と反対側の長辺の隅部には、ボルト81が挿通される複数の貫通孔52が形成されている。
一方、U字状板6は、略正方形の板の一辺から中央に向かって配管2が軸直角方向に挿通可能な切欠き61が形成されたものであり、U字状板6は、略U字型の板形状(略馬蹄形)を呈している。つまり、U字状板6は、配管2の外周面2cに向けて配管2の軸直角方向の着脱を許容する配管2の円周方向における不連続部分63を有している。また、U字状板6の隅部には、ボルト81が挿通される複数の貫通孔62が形成されている。
そして、図5に示すように、配管2の軸方向における空間Sと反対側から見た場合に、配管2の円周方向における分割板5の不連続部分53が、U字状板6によって覆われるように、分割板5およびU字状板6が配置されている。
次に、前記のように構成された配管耐圧試験治具を用いた配管耐圧試験方法について説明する。
まず、作業者は、二分割されたジャケット1により、配管2の継手3との溶接部21を内部の空間Sに配置して覆う(覆う段階)。具体的には、作業者は、配管2の継手3との溶接部21を、上カバー11と下カバー12とにより形成される内部の空間S内に配置するようにして、上カバー11と下カバー12とをパッキン9を介して挟み込み、ボルト85およびナット88の螺合により上カバー11と下カバー12とを結合する。ここで、ボルト85は、ワッシャ部材86、貫通孔112、貫通孔91、貫通孔122、ワッシャ部材87に挿通された後、ナット88に螺合される。
続いて、作業者は、ジャケット1に形成される挿通孔13のテーパ状に形成された内面131と配管2の外周面2cとの間に、挿通孔13の内面131に対応して形成されたテーパ状の外面41を有する管状のプラグ4を装着する(装着する段階)。ここで、プラグ4にはスリット43が形成されているため、スリット43を押し広げることにより、プラグ4を配管2の外周面2cに対して外部から配管2の軸直角方向に取り付けることができる。
なお、プラグ4の配管2の外周面2cへの取付けは、上カバー11と下カバー12とを結合する前に実施されてもよい。
続いて、作業者は、プラグ4の空間Sと反対側の端面44を配管2の軸方向に沿って空間S側へ押圧する(押圧する段階)。ここでは、ボルト81およびナット84の螺合によりジャケット1と押さえ部材7とを接続することによって、押さえ部材7を介してプラグ4を空間S側へ押圧する。
具体的には、作業者は、ボルト81をワッシャ部材82を介してジャケット1の貫通孔114,124に挿通して、ボルト81の軸端部をジャケット1の鉛直フランジ113,123の端面から配管2の軸方向外方に突出させる。このようにすれば、後に分割板5とU字状板6とを設置することが容易となり、作業性が向上する。
次いで、鉛直フランジ113,123の端面から軸方向外方に突出しているボルト81の軸端部が分割板5の貫通孔52とU字状板6の貫通孔62とに挿通されるようにして、分割板5およびU字状板6を順次設置する。その後、ボルト81の軸端部にワッシャ部材83を通してから、ナット84を螺合させ、所定のトルクでボルト81とナット84とを締め付けて接続する。
なお、ここでは、ワッシャ部材83として、スプリングワッシャと平ワッシャとが使用されるが、これに限定されるものではなく、ワッシャ部材の種類および有無は任意である。また、ジャケット1と押さえ部材7とのボルト等のねじ部材による接続方式は、前記した構成に限定されるものではない。例えば、ボルト81の軸端部を、配管2の軸方向外方からU字状板6の貫通孔62と分割板5の貫通孔52とに挿通して、ジャケット1に形成したねじ孔(図示せず)にねじ込むように構成されてもよい。
ここで、分割板(第1押さえ板)5のみを設置した場合には、後記するジャケット1内の空間Sの加圧によりプラグ4がジャケット1の外方に膨らみ、分割板5はその不連続部分53において外方に僅かに開く(変形する)可能性がある。U字状板(第2押さえ板)6を不連続部分53が覆われるように設置することにより、このような変形を防止することができる。このように2つの押さえ板(分割板5およびU字状板6)を使用することにより、確実にプラグ4を押さえることが可能であり、シール効果を確実に保持することができる。
図6は、プラグ4周辺の縦断面図である。
図6に示すように、ボルト81とナット84とを所定のトルクで締結することにより、押さえ部材7を介してプラグ4を空間S側へ押圧した状態で保持することができる。ここで、挿通孔13の内面131とプラグ4の外面41とは、空間Sに向かって縮径するテーパ状に形成されている。したがって、プラグ4が挿通孔13の内面131と配管2の外周面2cとの間で空間S側へ押圧されると、プラグ4は挿通孔13の内面131と配管2の外周面2cとの間に楔のように押し込まれる。これにより、プラグ4の外面41と挿通孔13の内面131、およびプラグ4の内面42と配管2の外周面2cがそれぞれ強固に密着してシール効果が発揮される。
そして、作業者は、上カバー11に形成された取付用孔16に接続された圧力管(図示せず)を介して圧力発生装置(図示せず)から空気圧や水圧を供給し、ジャケット1内部の空間S内を加圧して所定の圧力に設定する(設定する段階)。この状態を所定時間保持し、圧力管に付設された圧力計(図示せず)により空間S内の圧力を検出し、圧力の低下が無いことを判別することにより、配管2の継手3との溶接部21の健全性を確認することができる。
前記したように、本実施形態に係る配管耐圧試験治具は、配管2の継手3との溶接部21を内部の空間Sに配置して覆う二分割されたジャケット1と、ジャケット1の分割面115,125上に位置され配管2が挿通する挿通孔13の内面131と配管2の外周面2cとの間に装着される管状のプラグ4と、プラグ4の空間Sと反対側の端面44を押さえる押さえ部材7と、押さえ部材7を介してプラグ4を配管2の軸方向に沿って空間S側へ押圧する押圧部材としてのボルト81およびナット84と、を備えている。そして、挿通孔13の内面131は、空間Sに向かって縮径するテーパ状に形成されており、プラグ4は、内面131に対応して形成されたテーパ状の外面41を有している。
このような本実施形態では、挿通孔13の内面131とプラグ4の外面41とが空間Sに向かって縮径するテーパ状に形成されているため、プラグ4が空間S側へ軸方向に押圧されると、プラグ4の外面41と挿通孔13の内面131、およびプラグ4の内面42と配管2の外周面2cがそれぞれ強固に密着してシール効果が発揮される。
そして、その際に、プラグ4は、挿通孔13の内面131と配管2の外周面2cとの間に挟まれて円周方向において均一な押圧力を受けるため、プラグ4に生じる圧縮力が円周方向において均一となる。しかも、プラグ4への軸方向の押圧力は、二分割されたジャケット1を結合する際の締結力とは独立して付与されるため、ジャケット1全体の剛性バランスによって変動することはない。これにより、プラグ4に生じる圧縮力の絶対的な大きさがばらつくことも抑制される。
したがって本実施形態によれば、配管2の継手3との溶接部21の健全性を単独で確認できるとともに、溶接部21を覆うジャケット1と配管2との間に装着されるプラグ4によるシール効果を高めて、耐圧試験の精度を向上させることができる。
図7は、本発明の他の実施形態に係る配管耐圧試験治具の押さえ部材7a周辺を示す分解斜視図である。図8は、本発明のさらに他の実施形態に係る配管耐圧試験治具の押さえ部材7b周辺を示す分解斜視図である。前記した図1〜図6に示した実施形態と同じ構成については同じ符号を付して重複する説明を省略し、相違する点について説明する。
図7に示す実施形態では、押さえ部材7aは、第1押さえ板としてのU字状板6と、このU字状板6のプラグ4と反対側に配置される第2押さえ板としてのU字状板6とを有している。すなわち、この押さえ部材7aでは、第1押さえ板と第2押さえ板とに、同じU字状板6が使用されており、第1押さえ板としてのU字状板6の不連続部分63と、第2押さえ板としてのU字状板6の不連続部分63とが、配管2を間にして互いに反対側、具体的には、図7では左右反対側に位置されるように構成されている。ただし、第1押さえ板としてのU字状板6の不連続部分63と第2押さえ板としてのU字状板6の不連続部分63とが上下反対側に位置されるように構成されてもよい。
図8に示す実施形態では、押さえ部材7bは、第1押さえ板としての分割板5と、この分割板5のプラグ4と反対側に配置される第2押さえ板としての分割板5とを有している。すなわち、この押さえ部材7bでは、第1押さえ板と第2押さえ板とに、同じ分割板5が使用されており、第1押さえ板としての分割板5の不連続部分53と、第2押さえ板としての分割板5の不連続部分53とが互いに直交するように位置される。具体的には、図8では、第1押さえ板としての分割板5の不連続部分53が鉛直方向に沿うように位置され、第2押さえ板としての分割板5の不連続部分53が水平方向に沿うように位置される。ただし、第1押さえ板としての分割板5の不連続部分53が水平方向に沿うように位置され、第2押さえ板としての分割板5の不連続部分53が鉛直方向に沿うように位置されてもよい。
このような図7に示す実施形態、図8に示す実施形態によっても、前記した図1〜図6に示した実施形態と同様の作用効果を奏することが可能である。
以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、一方の実施形態の構成の一部を他方の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、一方の実施形態の構成に他方の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
例えば、前記した実施形態では、押さえ部材7を介してプラグ4を押圧する押圧部材として、ボルト81およびナット84が使用されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばエアシリダ等の駆動手段により押さえ部材7を介してプラグ4を押圧する構成を採用することも可能である。
また、前記した実施形態では、ジャケット1内部の空間S内を加圧して所定の圧力に設定するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ジャケット1内部の空間S内を減圧して所定の圧力(真空度)に設定するようにして、圧力の増加が無いことを判別するようにしてもよい。この場合、シール部材としてのプラグ4は、空間S側に圧力差によって引き込まれて挿通孔13の内面131および配管2の外周面2cにさらに密着させられるため、シール性能がより向上する。
1 ジャケット(カバー部材)
11 上カバー
12 下カバー
115,125 分割面
13 挿通孔
131 内面
2 配管
2c 外周面
21 溶接部(被試験部)
3 継手
4 プラグ(シール部材)
41 外面
43 スリット
44 端面
5 分割板(第1押さえ板、第2押さえ板)
6 U字状板(第1押さえ板、第2押さえ板)
53,63 不連続部分
7,7a,7b 押さえ部材
81 ボルト(押圧部材)
84 ナット(押圧部材)
S 空間

Claims (4)

  1. 配管の被試験部を内部の空間に配置して覆う二分割されたカバー部材と、
    前記カバー部材の分割面上に位置され前記配管が挿通する挿通孔の内面と前記配管の外周面との間に装着される管状のシール部材と、
    前記シール部材の前記空間と反対側の端面を押さえる押さえ部材と、
    前記押さえ部材を介して前記シール部材を前記配管の軸方向に沿って前記空間側へ押圧する押圧部材と、を備え、
    前記挿通孔の前記内面は、前記空間に向かって縮径するテーパ状に形成されており、
    前記シール部材は、前記内面に対応して形成されたテーパ状の外面を有する
    ことを特徴とする配管耐圧試験治具。
  2. 前記シール部材には、当該シール部材の円周方向の一部において中心から前記外面に向かって切断されたスリットが形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の配管耐圧試験治具。
  3. 前記押さえ部材は、第1押さえ板と、前記第1押さえ板の前記シール部材と反対側に配置される第2押さえ板とを有し、
    前記第1押さえ板および前記第2押さえ板は、前記配管の外周面に向けて軸直角方向の着脱を許容する前記配管の円周方向における不連続部分をそれぞれ有し、
    前記配管の軸方向における前記空間と反対側から見た場合に、前記配管の円周方向における前記第1押さえ板の前記不連続部分が、前記第2押さえ板によって覆われる
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の配管耐圧試験治具。
  4. 二分割されたカバー部材により配管の被試験部を内部の空間に配置して覆う段階と、
    前記カバー部材の分割面上に位置され前記配管が挿通する挿通孔の前記空間に向かって縮径するテーパ状に形成された内面と前記配管の外周面との間に、前記内面に対応して形成されたテーパ状の外面を有する管状のシール部材を装着する段階と、
    前記シール部材の前記空間と反対側の端面を前記配管の軸方向に沿って前記空間側へ押圧する段階と、
    前記空間内を所定の圧力に設定する段階と、を備える
    ことを特徴とする配管耐圧試験方法。
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