JP2014161859A - 溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工時間やコストの増加を抑えつつ、金属板の溶接部に穴があくことを防止した、溶接方法を提供する。
【解決手段】下地材３と、下地材３上に配置された複数の金属板４と、金属板４、４間を溶接した際に発生する熱が下地材３に伝わるのを緩和するための、下地材３と金属板４との間に配置された緩衝材８と、を備える層構造の金属板４、４間を溶接する方法である。緩衝材８として、金属板４側の面に、金属板４、４間の溶接部９に連通するガスの流路となる凹部１０を有するものを用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶接方法に関する。

ＬＮＧやＬＰＧ、液化エチレンなどの低温液体を貯蔵する低温タンクの形式の一つに、メンブレン式の低温タンクが知られている。
このメンブレン式の低温タンクは、例えば地面に掘削した穴の内側にコンクリート製の躯体を構築し、この躯体の内面に保冷材を配置し、さらに保冷材上にステンレスなどの薄い金属板で形成されたメンブレンを取り付けて、気密構造の内槽とするとともに、これらの上部を屋根で覆うことにより、密閉構造としている。

このような低温タンクを構築するに際して、特にメンブレンを保冷材上に貼設するには、通常は保冷材を貫通して設けられたアンカーにメンブレンを固定するとともに、隣り合うメンブレンどうしを一部重ね合わせて溶接を行い、メンブレンどうしを接合することで行っている。

ところが、保冷材上で直接メンブレン（金属板）間を溶接すると、溶接部の直下では溶接により生じた熱によって保冷材が焼損してしまう。すなわち、熱によって保冷材が溶融したり燃焼してしまう。そこで、従来では保冷材とメンブレンとの間に耐火材からなる緩衝材を配置し、溶接によって生じた熱が保冷材に伝わるのを緩和することで、保冷材の焼損を防止している（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、単に保冷材とメンブレンとの間に耐火材からなる緩衝材を配置しただけでは、溶接によって生じた熱で緩衝材の一部がガス化したり、緩衝材とメンブレンとの間の空気が膨張することにより、緩衝材とメンブレンとの間の内圧が高まり、メンブレンの溶接部に穴があいてしまうことがある。すなわち、溶接部では溶接時にメンブレンや溶接材が一部溶融し、液状化していることから、ガスや膨張空気によってこれが突き破られ、穴があいてしまうことがある。このようにメンブレンの溶接部に穴があくと、その補修や補修後の溶接部の洩れ検査などに多くの時間や労力が必要となるため、穴あきの防止が強く望まれている。
そこで、前記の特許文献１の技術では、緩衝材とメンブレンとの間にさらに裏当材を配置し、溶接に生じたガスや膨張空気を流動し易くしている。

特開昭５９−３０４８２号公報

しかしながら、緩衝材とメンブレンとの間にさらに裏当材を配置するのでは、その分現場での施工工数が増えてしまい、工期が長期化するとともに、コストも増加するといった問題がある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、施工時間やコストの増加を抑えつつ、金属板の溶接部に穴があくことを防止した、溶接方法を提供することにある。

本発明の溶接方法は、下地材と、該下地材上に配置された複数の金属板と、前記金属板間を溶接した際に発生する熱が前記下地材に伝わるのを緩和するための、前記下地材と前記金属板との間に配置された緩衝材と、を備える層構造の前記金属板間を溶接する方法であって、
前記緩衝材として、前記金属板側の面に、前記金属板間の溶接部に連通するガスの流路となる凹部を有するものを用いることを特徴とする。

また、前記溶接方法においては、前記下地材が保冷材であり、前記金属板が低温タンクにおけるメンブレンであることが好ましい。
また、この溶接方法において、前記メンブレンには、貫通孔を形成したアンカー用メンブレンが含まれ、前記アンカー用メンブレンは、前記貫通孔に挿入された取付金物が前記保冷材側に設けられたアンカーに取り付けられ、さらに前記取付金物が該アンカー用メンブレンに溶接されることで、前記アンカーに固定され、前記アンカー用メンブレンの直下に配置される緩衝材として、前記取付金物と前記アンカー用メンブレンとの溶接部に連通して該溶接部から放射状に延びるガスの流路となる溝を有するものを用いることが好ましい。

本発明の溶接方法によれば、緩衝材として、金属板側の面に、金属板間の溶接部に連通するガスの流路となる凹部を有するものを用いるので、溶接で生じた熱によって緩衝材の一部がガス化したり、緩衝材と金属板との間の空気が膨張しても、これらガスや膨張空気は前記凹部を通って流れるため、金属板間の溶接部の内圧が急激に高まるのが抑制される。よって、従来のように裏当材を配置することなく、したがって施工時間やコストの増加を抑えつつ、金属板間の溶接部に穴があくことを防止することができる。

本発明に係る溶接方法が適用される低温タンクの一例を示す図であり、（ａ）は低温タンクの側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ部拡大側面図である。 （ａ）はメンブレンの取り付けを説明するための要部側断面図、（ｂ）は緩衝材の平面図である。 （ａ）はメンブレンの取り付けを説明するための要部側断面図、（ｂ）、（ｃ）は緩衝材の平面図である。

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
本実施形態では、本発明に係る溶接方法を低温タンクの施工に適用した場合について、説明する。まず、本発明の溶接方法が適用される低温タンクの構造について説明する。

図１は、本発明に係る溶接方法が適用されるメンブレン式の低温タンクの一例を示す図であり、（ａ）は低温タンクの側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ部拡大側面図である。
このメンブレン式の低温タンクは、図１（ａ）に示すように地面１に掘削した穴の内側にコンクリート製の躯体２を構築し、この躯体２の内面に下地材となる保冷材３等を介してステンレスなどの厚さ２ｍｍ程度の薄い金属板で形成されたメンブレン４を取り付けて、気密構造の内槽とするとともに、これらの上部を屋根５で覆うことにより、密閉構造としている。

このような低温タンクのメンブレン４には、低温タンクの底部内面を示す図１（ｂ）、及び低温タンクの側部内面を示す図１（ｃ）に示すように、低温液体の貯蔵による熱収縮に対応できるようにひだ（コルゲーション）６が縦（上下）・横（左右）に一定間隔で形成されるとともに、縦（上下）のひだと横（左右）のひだとが交差する部分には、十字状のひだ（コルゲーション）７が形成されている。なお、メンブレン４としては、ひだの形状が図１（ｂ）、（ｃ）に示したものに限定されることなく、種々の形状のものが使用可能である。例えば、十字状のひだ７が無く、縦（上下）・横（左右）のひだ６だけがあるものや、さらには縦（上下）あるいは横（左右）のひだ６だけがあるものも使用可能である。

このようなメンブレン４の躯体２への取り付けは、例えば図１（ｂ）に示した低温タンクの底部の場合、図２（ａ）に示すように予め躯体２に保冷材（下地材）３を配置し、この保冷材３上に緩衝材８を配置し、この緩衝材８上にメンブレン４を配置する。その際、メンブレン４については、図１（ｂ）に示したようにその上下・左右のひだ６が隣り合うメンブレン４のひだ６に連続するように、位置合わせしつつ互いに重ね合わせて配置する。
そして、このようにして位置合わせした隣り合うメンブレン４間に対し、その繋ぎ目部９に対して溶接を行い、隣り合うメンブレン４、４間を接続する。

このような溶接にあたっては、従来のように溶接部に穴があかないよう、緩衝材８として、図２（ｂ）に示すようにその上面８ａ、すなわちメンブレン４側に位置して該メンブレン４に接する面に、溶接部となる前記繋ぎ目部９の裏面側に連通する溝（凹部）１０を形成したものを用いる。この、低温タンクの底部のメンブレン４の例では、溝１０が格子状、すなわち縦横に等間隔で形成配置された構造のものを用いる。

緩衝材８は、例えば石膏ボードなどの厚さ１〜数ｃｍ程度の耐火板によって形成された矩形板状のもので、一方の面（上面）の全面に、前記溝１０を格子状、すなわち縦横に形成したものである。溝１０の深さは、例えば緩衝材８の厚さの５〜２０％程度とされ、また、溝１０幅は、例えば隣り合う溝１０、１０間の幅の、１／１５〜１／５程度とされる。このように緩衝材８の全面に溝１０を格子状に形成することで、この緩衝材８上に複数のメンブレン４を配置すると、その繋ぎ目部９は必然的に溝１０上に配置されることになる。したがって、緩衝材８は、その溝１０（凹部）が隣り合うメンブレン４、４間の繋ぎ目部９、すなわち溶接部の裏面側に連通するようになる。

したがって、このような状態のもとで保冷材３、緩衝材８、メンブレン４からなる層構造のメンブレン４、４間を溶接すると、溶接で生じた熱によって緩衝材８の一部がガス化したり、緩衝材８とメンブレン４との間の空気が膨張しても、これらガスや膨張空気は前記溝１０を通って流れ、繋ぎ目部９（溶接部）から遠ざかるため、メンブレン４、４の繋ぎ目部９（溶接部）の内圧が急激に高まるのが抑制される。よって、従来のように裏当材を配置することなく、したがって施工時間やコストの増加を抑えつつ、メンブレン４、４の溶接部（繋ぎ目部９）に穴があくことを防止することができる。

また、メンブレン４の躯体２への取り付けとして、図１（ｃ）に示した低温タンクの側部の場合には、図３（ａ）に示すように予め躯体２上に保冷材３を配置し、この保冷材３上に緩衝材８を配置し、この緩衝材８上にメンブレン４を配置する。ただし、この側部の例では、単に緩衝材８上にメンブレン４を配置しただけではメンブレン４が自重で落下してしまうため、溶接前に、予めアンカー１１を用いてメンブレン４を緩衝材８上に固定しておく。

すなわち、図３（ａ）に示すように予め躯体２に、雌ねじ部１１ａを形成したアンカー１１をボルト１２で固定して保冷材（下地材）３の中に埋めておく。
一方、側部のメンブレン４には、図１（ｃ）に示すようにその上下・左右のひだ６で囲まれた部分の中央部にそれぞれ貫通孔４ａを形成しておく。このように貫通孔４ａを形成することにより、このメンブレン４は本発明におけるアンカー用メンブレンとなる。

そして、このメンブレン４（アンカー用メンブレン）に対して、図３（ａ）に示すようにその貫通孔４ａを塞ぐように金属製の取付金物１３の雄ねじ部１３ａをアンカー１１の雌ねじ部１１ａにねじ込んだ後、取付金物１３の蓋部１３ｂの周囲とメンブレン４との間を溶接して溶接部１４を形成し、密閉する。

このようにしてメンブレン４を緩衝材８上に固定したら、次のメンブレン４、すなわち隣りに位置するメンブレン４についても、同様にして取付金物１３によってアンカー１１に固定する。その際、メンブレン４については、図１（ｃ）に示したようにその上下・左右のひだ６が隣り合うメンブレン４のひだ６に連続するように、位置合わせしつつ互いに重ね合わせて配置する。そして、取付金物１３の蓋部１３ｂの周囲とメンブレン４との間を溶接して溶接部１４を形成し、密閉する。

このような取付金物１３の蓋部１３ｂの周囲とメンブレン４との間の溶接にあたっても、従来のように溶接部１４に穴があかないよう、溝（凹部）を形成した緩衝材８を用いる。ただし、この例では、緩衝材８として、図３（ｂ）に示すようにその中央部に前記アンカー１１用の貫通孔８ｂを形成したものを用いる。なお、このような貫通孔８ｂを形成した緩衝材８の周囲には、貫通孔８ｂを形成しない、図２（ｂ）に示した緩衝材８が配置される。その際、各緩衝材８は、熱膨張した際にも隣り合う緩衝材８、８間で干渉し合わないよう、隙間Ｓをあけてそれぞれ配置される。

さらに、貫通孔８ｂを形成した緩衝材８については、その上面８ａ、すなわちメンブレン４側に位置して該メンブレン４に接する面に、前記の取付金物１３の蓋部１３ｂとメンブレン４との溶接部１４の裏面側に連通する溝（凹部）１５を形成したものを用いる。この、低温タンクの側部のメンブレン４の例では、溝１５が放射状、すなわち貫通孔８ｂを中心にしてこれの半径方向に延びて形成された構造のものを用いる。

溝１５の深さについては、図２（ｂ）に示したものと同様とされる。また、溝１５の幅については、特に限定されないものの、１〜数ｍｍ程度とされる。さらに、溝１５の数については、貫通孔８ｂを中心にして４〜１６本程度と形成されるものとする。
このような構成の緩衝材８は、その溝１５（凹部）がアンカー１１用の貫通孔８ｂを中心にして放射状に形成されていることから、図１（ｃ）に示した取付金物１３の蓋部１３ｂとメンブレン４との間の溶接部１４の裏面側に、連通するようになる。

さらに、図１（ｃ）に示したような側部へのメンブレン４の取り付けに適用される例では、図３（ｃ）に示す構造の緩衝材８を用いることもできる。図３（ｃ）に示した緩衝材８が図３（ｂ）に示した貫通孔８ｂを有する緩衝材８と異なるところは、格子状に形成された多数の溝１６を有している点である。このように格子状に形成されているため、溝１６の一部は、貫通孔８ｂを中心にしてこれの半径方向に放射状に延びる溝１６となり、その他の溝１６は、これら放射状に延びた溝１６に対して交差する溝１６となる。

このような構成の緩衝材８は、図３（ｂ）に示した緩衝材８と同様に、一部の溝１６がアンカー１１用の貫通孔８ｂから放射状に延びていることから、図１（ｃ）に示した取付金物１３の蓋部１３ｂとメンブレン４との間の溶接部１４の裏面側に、連通するようになる。

したがって、このような状態のもとで保冷材３、緩衝材８、メンブレン４からなる層構造のメンブレン４上にて、取付金物１３の蓋部１３ｂの周囲とメンブレン４との間を溶接すると、溶接で生じた熱によって緩衝材８の一部がガス化したり、緩衝材８とメンブレン４との間の空気が膨張しても、これらガスや膨張空気は前記溝１５や溝１６を通って流れ、溶接部１４から遠ざかる。したがって、取付金物１３の蓋部１３ｂとメンブレン４との間の溶接部１４の内圧が急激に高まるのが抑制される。

特に、図３（ｂ）に示した緩衝材８では、放射状に延びる溝１５が緩衝材８、８間の隙間Ｓに通じているため、溶接で生じたガスや膨張空気は溝１５を通って隙間Ｓにまで流れるので、溶接部１４の内圧が急激に高まるのが確実に抑制される。
また、図３（ｃ）に示した緩衝材８では、放射状に延びる溝１６に加えてこれらと交差する溝１６も形成されているため、溶接で生じたガスや膨張空気は放射状に延びる溝１６を通ってこれに交差する溝１６や隙間Ｓにまで流れるので、溶接部１４の内圧が急激に高まるのがより確実に抑制される。

よって、従来のように裏当材を配置することなく、したがって施工時間やコストの増加を抑えつつ、取付金物１３の蓋部１３ｂの周囲とメンブレン４との間の溶接部１４に穴があくことを防止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、図３（ｂ）や図３（ｃ）に示した貫通孔８ｂを有する緩衝材８については、図３（ｂ）、（ｃ）中に二点鎖線で示すようにこれを２分割して、一対のパーツによって一つの緩衝材８としてもよい。もちろん、２分割ではなく、３分割以上にしてもよい。

また、前記実施形態では、緩衝材として、金属板間の溶接部に連通するガスの流路となる溝を有するものを用いたが、溝形状でなく、細長い穴状の凹部などを形成した緩衝材を用いるようにしてもよい。

また、本発明の溶接方法は、低温タンクにおけるメンブレンの溶接以外にも、種々の層構造における金属板間の溶接に適用可能である。すなわち、特に下地材が金属板間の溶接の際の熱で損傷し易く、したがって下地材と金属板との間に緩衝材を配置する層構造における、金属板間を溶接の際に適用することができる。このような層構造における金属板間の溶接に本発明を適用することにより、施工時間やコストの増加を抑えつつ、金属板間の溶接部に穴があくことを防止することができる。

３…保冷材（下地材）、４…メンブレン（金属板）、４ａ…貫通孔、８…緩衝材、８ｂ…貫通孔、９…繋ぎ目部（溶接部）、１０…溝（凹部）、１１…アンカー、１３…取付金物、１３ｂ…蓋（金属板）、１４…溶接部、１５…溝（凹部）、１６…溝（凹部）

Claims (3)

1. 下地材と、該下地材上に配置された複数の金属板と、前記金属板間を溶接した際に発生する熱が前記下地材に伝わるのを緩和するための、前記下地材と前記金属板との間に配置された緩衝材と、を備える層構造の前記金属板間を溶接する方法であって、
   前記緩衝材として、前記金属板側の面に、前記金属板間の溶接部に連通するガスの流路となる凹部を有するものを用いることを特徴とする溶接方法。
2. 前記下地材が保冷材であり、前記金属板が低温タンクにおけるメンブレンであることを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
3. 前記メンブレンには、貫通孔を形成したアンカー用メンブレンが含まれ、前記アンカー用メンブレンは、前記貫通孔に挿入された取付金物が前記保冷材側に設けられたアンカーに取り付けられ、さらに前記取付金物が該アンカー用メンブレンに溶接されることで、前記アンカーに固定され、
   前記アンカー用メンブレンの直下に配置される緩衝材として、前記取付金物と前記アンカー用メンブレンとの溶接部に連通して該溶接部から放射状に延びるガスの流路となる溝を有するものを用いることを特徴とする請求項２記載の溶接方法。
   
   
   

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