JP2015157292A - 配管の溶接装置及び溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接対象の配管内の酸素濃度の低減及び監視を高精度でかつ効率的に行う。【解決手段】溶接対象の配管８の一端部に装着されるアタッチメント４と、前記配管８の他端部に装着される閉塞部材１７と、前記閉塞部材１７に接続され配管８内にバックパージガス１０を供給するバックパージガス供給チューブ１８と、前記アタッチメント４に接続される酸素濃度計１と、を備える配管の溶接装置において、前記アタッチメント４は、前記配管８の一端部に装着される可撓性チューブ５と、前記配管８内のガスを排出するドレン弁６と、前記酸素濃度計１のガス導入部３に接続されるジョイント部７と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は配管を溶接により接続するための溶接装置及び溶接方法に関する。

複数の配管を例えば突き合わせ溶接により接続する場合、配管内部の溶接部の酸化を防止するために、アルゴンガス等の不活性ガスからなるバックパージガスを溶接継ぎ手部に形成した小孔から配管内に流し、空気を排除して不活性ガス雰囲気の下で溶接を行っている（特許文献１）。

また、配管内に注入するバックパージガスの使用量を低減させるために、溶接部の両側にバックパージガスを封止する閉塞部材を設置し、バックパージガスが注入される領域を縮小させて溶接作業を行う手段も提案されている（特許文献２）。

特開平９−２９５１４７号公報 特開２００５−１４４５３３号公報

上述したように、配管の溶接を行う際は、バックパージガスを配管内に注入させ、配管内の空気をバックパージガスで置換して溶接を行うが、その際、溶接部の酸化を確実に防止するために、配管内の酸素濃度を基準値以下、例えば０．３％以下とする必要がある。そのため、配管内の酸素濃度を常時モニタし、配管内の酸素濃度が基準値以下となったことを確認して溶接作業を行う必要がある。

従来の酸素濃度測定手段は、図４に示すように、配管８の一方の端部に酸素濃度計１を接続して酸素濃度を測定しているが、酸素濃度計１のガス導入部３と配管８との間の密封を保つために密着テープ１２を何層にも巻回しているのが実情であった。なお、図４において、符号２は酸素濃度計１の表示部、符号９は配管８ａと配管８ｂの突き合わせ溶接を行う溶接部９である。

しかしながら、このような密着テープ１２を用いた密封手段では、酸素濃度計１のガス導入部３と配管８との間を完全に密封することが困難で、ピンホールや隙間から外部の空気が配管８内に流入し、酸素濃度を短時間で基準値以下とすることが困難となるという問題があった。
また、配管の口径が異なると、密着テープを巻回しなおす必要が生じ、そのための作業負担及び作業時間が増大するという問題があった。

さらに、特許文献２にはバックパージガスの使用量を低減するために配管内に閉塞部材を設置することが提案されているが、閉塞部材を配管内に設置、解除するための作業負担が大きく、溶接作業を効率的に実施できないという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、配管内の酸素濃度を迅速に基準値以下に低減することができる配管の溶接装置及び溶接方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、簡便な装置によりバックパージガスの使用量を低減させることで、低コストで効率的な溶接作業を行うことができる配管の溶接装置及び溶接方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る配管の溶接装置は、溶接対象となる配管突き合わせ部を有する配管の一端部に接続されるアタッチメントと、前記配管の他端部に装着される閉塞部材と、前記閉塞部材に接続され配管内にバックパージガスを供給するバックパージガス供給チューブと、前記アタッチメントに接続される酸素濃度計と、を備える配管の溶接装置において、前記アタッチメントは、前記配管の一端部に装着される可撓性チューブと、前記配管内のガスを排出するドレン弁と、前記酸素濃度計のガス導入部に接続されるジョイント部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る配管の溶接装置は、溶接対象となる配管突き合わせ部を有する配管の一端部に接続されるアタッチメントと、前記配管の他端部から前記配管内に挿入されるバックパージガス供給チューブと、前記アタッチメントに接続される酸素濃度計と、を備える配管の溶接装置において、前記アタッチメントは、前記配管の一端部に装着される可撓性チューブと、前記配管内のガスを排出するドレン弁と、前記酸素濃度計のガス導入部に接続されるジョイント部と、を有し、前記バックパージガス供給チューブは、当該バックパージガス供給チューブの先端に設けられた伸縮可能な封止部材と、当該封止部材の先端近傍に設けられた少なくとも一つのガス流出部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、溶接対象の配管内の酸素濃度の低減及び監視を高精度でかつ効率的に行うことができる。

第１の実施形態に係る溶接装置の模式図。 第１の実施形態に係る溶接装置の使用形態を示す模式図。 第２の実施形態に係る溶接装置の模式図。 従来の溶接装置の模式図。

以下、本発明に係る配管の溶接装置及び溶接方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る配管の溶接装置及び溶接方法を、図１により説明する。

（構成）
図１は例えば配管８ａ、８ｂを溶接部９で突き合わせ溶接を行う際の模式図で、本実施形態に係る溶接装置は、配管８ａの一端部に接続されるアタッチメント４と、アタッチメント４に接続され配管８内の酸素濃度を常時モニタする酸素濃度計１と、配管８ｂの他端部に取り付けられる閉塞部材１７と、閉塞部材１７に接続され配管８内にアルゴンガス等の不活性ガスからなるバックパージガス１０を供給するバックパージガス供給チューブ１８と、から構成される。すなわち、配管８は突き合わせ溶接が行われる溶接部９を備えるとともに、一端にアタッチメント４を介して接続された酸素濃度計１が、他端に閉塞部材１７とバックパージガス供給チューブ１８が接続されている。

アタッチメント４は、配管８ａに装着される可撓性チューブ５と、配管８内の空気等のガスを排出するドレン弁６と、酸素濃度計１のガス導入部１ｂに接続されるジョイント部７と、から構成される。
可撓性チューブ５は複数の内径のものが用意され、溶接対象の配管８ａの口径に適合する可撓性チューブ５が用いられる。

バックパージガス１０を供給するバックパージガス供給チューブ１８として、通常のチューブを用いることができるが、ゴム等の弾性材、金属又はプラスチックからなる耐熱性のフレキシブルチューブを用いてもよい。また、ドレン弁６として、ニードル弁、電磁弁等の公知の弁が用いられる。

(作用）
このように構成された溶接装置において、まず、配管８ａ、８ｂにアタッチメント４及び閉塞部材１７を装着し、アタッチメント４のジョイント部７を酸素濃度計１のガス導入部３に接続する。その状態でドレン弁６を開とし、バックパージガス供給チューブ１８からバックパージガス１０を配管８内に流入させ、配管８内の空気等のガスをドレン弁６から外部に排出し、配管８内をバックパージガス雰囲気とする。

そして、酸素濃度計１で配管８内の酸素濃度をモニタし、酸素濃度が基準値以下となったことを表示部２で確認した後、溶接部９の溶接作業を実施する。
なお、バックパージガス１０は溶接作業中も常時流し続けるとともに、ピンホール等からの空気流入を監視するために酸素濃度計１による酸素濃度の測定は常時行われる。また、ドレン弁６の開閉調整は、配管８内の内圧、酸素濃度等に応じて適宜行われる。

(効果）
本実施形態によれば、種々の口径の配管８ａに適用可能な可撓性チューブ５を備えたアタッチメント４を用いたことで、口径が異なる配管８ａに対して酸素濃度計１を短時間で簡便に取り付けることが可能となるとともに、酸素濃度計１と配管８との間を確実に密封することが可能となり、配管８内を迅速にバックパージガス雰囲気に置換することができる。これにより、配管８内の酸素濃度を迅速かつ効率的に基準値以下とすることが可能となる。

また、可撓性チューブ５を採用したことで、仮に、配管８の近傍に障害物が存在する場合でも、図２に示すように、可撓性チューブ５を屈曲させることで、障害物を避けて配管８ａを酸素濃度計１に簡便に接続することができる。
このように、配管８内の酸素濃度の低減及び監視を高精度でかつ効率的に行うことができるため、溶接作業の健全化、効率化及び迅速化を図ることができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る配管の溶接装置及び溶接方法を、図３により説明する。なお、上記実施形態と同一又は類似の構成については同一の符号を付し、重複説明を省略する。

（構成）
本実施形態では、バックパージガス１０の使用量を低減させるために、溶接部９の近傍の配管内に封止部材１４を設ける構成としている。

この封止部材１４は、伸縮可能な袋状体からなり、一端には不活性ガスが供給されるバックパージガス供給チューブ１８が接続され、他端には配管８内にバックパージガス１０を流出させるノズル等からなるガス流出部１５が設けられている。

封止部材１４として、弾性体等からなる耐熱性の伸縮可能な袋状体が用いられ、膨張時には配管８の内面と密着し、シール機能を奏する。
また、ガス流出部１５を複数設けてもよく、また、ノズル以外に袋状体に形成された孔を用いてもよい。
また、本実施形態では、バックパージガス供給チューブ１８として、ゴム等の弾性材、金属又はプラスチックからなる耐熱性のフレキシブルチューブを用いることが好ましい。

（作用）
このように構成された溶接装置において、まず、配管８ａの一端部にアタッチメント４を装着し、配管８ｂの他端部からバックパージガス供給チューブ１８の先端に取り付けられた封止部材１４をバックパージガス供給チューブ１８とともに配管８ｂ内に挿入する。その際、バックパージガス１０は供給されていないので、封止部材１４は萎んだ状態にあり、配管８ｂ内に容易に挿入される。

封止部材１４が溶接部９近傍の所定位置に達した後、バックパージガス供給チューブ１８の挿入を停止し、バックパージガス１０を供給する。袋状体の封止部材１４はバックパージガス１０により膨張するとともに配管８ａの内面に密着しシールするとともに、ガス流出部１５からバックパージガス１０が溶接部９の方へ流出し、配管８ａ、８ｂ内をバックパージガス雰囲気とする。

（効果）
本実施形態によれば、バックパージガス１０の供給と配管８の密封を同時に行う封止部材１４を用いたことで、バックパージガス１０の使用量を簡便に低減することができる。これにより、配管８内の酸素濃度の低減及び監視を高精度でかつ効率的に行うことができるため、溶接作業の健全化、効率化及び迅速化をさらに図ることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、上記実施形態で説明した溶接装置及び溶接方法は、溶接時に配管内を不活性ガス雰囲気とするものであれば、あらゆる溶接手段に適用可能である。また、この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…酸素濃度計、２…表示部、３…ガス導入部、４…アタッチメント、５…可撓性チューブ、６…ドレン弁、７…ジョイント部、８、８ａ、８ｂ…配管、９…溶接部、１０…バックパージガス、１２…密着テープ、１３…障害物、１４…封止部材、１５…ガス流出部、１７…閉塞部材、１８…バックパージガス供給チューブ。

Claims (5)

1. 溶接対象となる配管突き合わせ部を有する配管の一端部に接続されるアタッチメントと、前記配管の他端部に装着される閉塞部材と、前記閉塞部材に接続され配管内にバックパージガスを供給するバックパージガス供給チューブと、前記アタッチメントに接続される酸素濃度計と、を備える配管の溶接装置において、
   前記アタッチメントは、前記配管の一端部に装着される可撓性チューブと、前記配管内のガスを排出するドレン弁と、前記酸素濃度計のガス導入部に接続されるジョイント部と、を有することを特徴とする配管の溶接装置。
2. 溶接対象となる配管突き合わせ部を有する配管の一端部に接続されるアタッチメントと、前記配管の他端部から前記配管内に挿入されるバックパージガス供給チューブと、前記アタッチメントに接続される酸素濃度計と、を備える配管の溶接装置において、
   前記アタッチメントは、前記配管の一端部に装着される可撓性チューブと、前記配管内のガスを排出するドレン弁と、前記酸素濃度計のガス導入部に接続されるジョイント部と、を有し、
   前記バックパージガス供給チューブは、当該バックパージガス供給チューブの先端に設けられた伸縮可能な封止部材と、当該封止部材の先端近傍に設けられた少なくとも一つのガス流出部と、を備えることを特徴とする配管の溶接装置。
3. 前記封止部材は耐熱性の伸縮可能な袋状体からなることを特徴とする請求項２記載の配管の溶接装置。
4. 前記ガス流出部は前記封止部材に取り付けられたノズル又は前記封止部材に形成された孔からなることを特徴とする請求項２又は３記載の配管の溶接装置。
5. 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配管の溶接装置を用いて、配管の溶接を行うことを特徴とする配管の溶接方法。

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