JP2016182641A - 鋼管接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接の強度を増大させつつ、高精度に位置出しし得る鋼管接合体の製造方法を提供する。【解決手段】鋼管２の先端部２１と鋼構造体３１に取り付けられたガセット４とを接合してなる鋼管接合体の製造方法である。鋼管２の先端部２１は、互いに対面する作業用切欠き２２を形成することで、円弧板部２３を残すものである。ガセット４は、円弧板部２３を嵌め込む互いに平行のスリット４３が形成されたものである。鋼管接合体の製造方法は、作業用切欠き２２にガセット４が通過するように鋼管２を配置する工程と、円弧板部２３がスリット４３に嵌め込まれるように鋼管２を回転させる工程と、円弧板部２３の外面とガセット４とに隅肉溶接をするとともに、円弧板部２３の内面とガセット４とに作業用切欠き２２から隅肉溶接をする工程とを具備する。【選択図】図８

Description

本発明は、鋼管接合体の製造方法に関するものである。

図１７に示すように、従来から、２つの鋼構造体３１，３２を接続して固定するには、鋼管２が用いられる。なぜなら、鋼管２は、その断面特性および入手容易性から、２つの鋼構造体３１，３２の接続および固定に適しているからである。この接合および固定のために、図１８に示すように、上記鋼管２の先端部２１には上部および下部で貫通溝１２２が形成され、上記鋼構造体３１，３２には当該貫通溝１２２に嵌め込まれるガセット１０４が取り付けられる。そして、図１９に示すように、上記貫通溝１２２にガセット１０４が嵌め込まれた後、上記鋼管２の外面における貫通溝１２２の縁部とガセット１０４とが隅肉溶接により接合される。こうして、上記鋼管２と、これにより接合および固定されるガセット１０４が取り付けられた２つの鋼構造体３１，３２とから、鋼管接合体が構成される。

このような鋼管接合体に関して、溶接の強度を増大させた発明がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、溶接の強度を増大させるために、上記隅肉溶接の上から補強溶接をすることが提案されている。

特開平９−１２２９０６号公報

図１９の方法および上記特許文献１に示す方法だと、いずれも、鋼管２の外面にのみ溶接をすることになるので、鋼管２の外面にのみ溶接による応力が生じ、その結果として溶接歪が大きくなる。このように溶接歪が大きくなれば、上記溶接の前後において、上記鋼管２および鋼構造体３１，３２の位置が大きくずれるので、鋼管接合体を高精度に位置出しをすることができない。一方で、溶接歪を小さくするために溶接の量を減らせば、溶接の強度が低下することになる。

そこで、本発明は、溶接の強度を増大させつつ、高精度に位置出しし得る鋼管接合体の製造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、本発明の請求項１に係る鋼管接合体の製造方法は、鋼管の先端部と鋼構造体に取り付けられたガセットとを接合してなる鋼管接合体の製造方法であって、
上記鋼管の先端部は、互いに対面する管端切欠きを形成することで、円弧板部を残すものであるとともに、
上記ガセットは、上記円弧板部を嵌め込む互いに平行のスリットが形成されたものであり、
上記管端切欠きにガセットが通過するように上記鋼管を配置し、
上記円弧板部がスリットに嵌め込まれるように上記鋼管を回転させ、
上記円弧板部とガセットとに溶接をする方法である。

また、本発明の請求項２に係る鋼管接合体の製造方法は、請求項１に記載の鋼管接合体の製造方法における管端切欠きが、鋼管の外側から円弧板部の内面に溶接作業を行い得る程度の形状および空間を有する作業用切欠きであり、
上記円弧板部とガセットとの溶接が、上記円弧板部の外面とガセットとの溶接、および上記円弧板部の内面とガセットとの作業用切欠きからの溶接である方法である。

さらに、本発明の請求項３に係る鋼管接合体の製造方法は、請求項２に記載の鋼管接合体の製造方法におけるガセットが、互いに平行のスリットから外側である外板部と、これらスリットの間である中板部とを有し、
上記中板部の先端が、上記外板部の先端よりも基端側に位置し、
円弧板部の内面と上記ガセットとの溶接が回し溶接である方法である。

加えて、本発明の請求項４に係る鋼管接合体の製造方法は、請求項３に記載の鋼管接合体の製造方法における中板部の先端が、面取り加工されている方法である。
また、本発明の請求項５に係る鋼管接合体の製造方法は、請求項２に記載の鋼管接合体の製造方法において、円弧板部の外面とガセットとの溶接が回し溶接であるとともに、
この回し溶接が、ガセットの先端部において、円弧板部側の脚長がガセット側の脚長の２倍以上であり、且つ、円弧板部側の止端が円弧板部の外面に対して滑らかである方法である。

さらに、本発明の請求項６に係る鋼管接合体の製造方法は、請求項２に記載の鋼管接合体の製造方法において、円弧板部の内面とガセットとの溶接が、当該ガセットのそれぞれ表面および裏面における表面溶接および裏面溶接からなり、
上記表面溶接および裏面溶接が、ガセットの先端からの延長上において互いに対面する方法である。

加えて、本発明の請求項７に係る鋼管接合体の製造方法は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の鋼管接合体の製造方法において、円弧板部とガセットとの溶接が、当該円弧板部の先端と当該円弧板部が嵌め込まれたスリットの基端との隙間に、溶接の溶融金属を溶け込ませる方法である。

上記鋼管接合体の製造方法によると、鋼管の円弧板部とガセットとの溶接線が長くなるので、溶接の強度を増大させることができる。また、鋼管の外面および内面で溶接により生ずる応力が均衡するので、溶接歪が極めて小さくなり、その結果として高精度に位置出しすることができる。

本発明の実施例１に係る鋼管接合体の製造方法により製造された鋼管接合体の一端部における斜視図である。 同一端部における平面図である。 同一端部における正面図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ断面図である。 同製造方法において２つの鋼構造体の間に鋼管が吊り下ろされる状態を示す概略正面図である。 同製造方法において鋼管の先端部における作業用切欠きにガセットを通過させる状態を示す斜視図である。 同製造方法において鋼管の先端部における円弧板部がスリットに嵌め込まれる状態を示す斜視図である。 同製造方法において円弧板部の外面および内面とガセットとに溶接をする状態を示す斜視図である。 同製造方法において鋼構造体に対するガセットおよび鋼管を増やした場合における平面図である。 従来の製造方法において鋼構造体に対するガセットおよび鋼管を増やした場合における平面図である。 本発明の実施例２に係る鋼管接合体の製造方法により製造された鋼管接合体の一端部における拡大斜視図である。 図１２におけるＣ−Ｃ矢視図である。 図１２におけるＤ−Ｄ断面図である。 同一端部の図５に相当する断面図である。 同一端部の一部切欠斜視図である。 従来の製造方法において２つの鋼構造体の間に鋼管が吊り下ろされる状態を示す概略正面図である。 従来の製造方法において鋼管の先端部における貫通溝にガセットが嵌めこまれる状態を示す斜視図である。 従来の製造方法において鋼管の外面とガセットとに溶接をする状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施例１に係る鋼管接合体の製造方法について説明する。
まず、鋼管接合体の構造について図１〜図６に基づき説明する。
この鋼管接合体は、概略的に、２つの鋼構造体にそれぞれ取り付けられたガセットと、鋼管の両先端部とを、溶接（本実施の形態では例として隅肉溶接）により接合してなるものである。上記２つの鋼構造体は、どのような構造であってもよいが、図６に示すように、鋼管２が接合される前の状態で、既に位置が固定されている。上記ガセット４は、一端が一方の鋼構造体３１，３２に取り付けられるとともに、他端が他方の鋼構造体３２，３１に向けられる板体である。なお、以下では、上記ガセット４において、上記一端側を基端側といい、上記他端側を先端側という。

［鋼管２］
上記鋼管２の１つの先端部２１に着目して示した図が、図１の斜視図、図２の平面図および図３の正面図である。これら図１〜図３に示すように、上記鋼管２の先端部２１には、その軸心Ｏを挟んで互いに対面する２つの作業用切欠き２２（管端切欠きの一例である）が形成されることにより、上記軸心Ｏを挟んで互いに対面する２つの円弧板部２３が残されている。上記作業用切欠き２２は、鋼管２の外側から円弧板部２３の内面２５に溶接作業を行い得る程度の形状および空間を有する。この形状は、鋼管２の上記作業用切欠き２２近くにおける応力集中を避けるために、縁が角を有しないよう滑らかにされる。上記円弧板部２３は、図３のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である図４および図５に示すように、外面２４および内面２５で上記ガセット４と隅肉溶接５４，５５が可能な程度の幅を有する。

［ガセット４］
図３に示すように、上記ガセット４には、その先端側から基端側への切込みである２つの平行なスリット４３が形成される。これらスリット４３は、それぞれ、これらの中間点から遠い縁である外縁４４と、上記中間点から近い縁である内縁４５とを有する。これら２つのスリット４３において、外縁４４同士の間隔は上記鋼管２の外径よりも大きく、内縁４５同士の間隔は上記鋼管２の内径よりも小さく、各スリット４３の幅は上記鋼管２の肉厚よりも広い。言い換えれば、これら２つのスリット４３は、上記鋼管２の先端部２１（具体的には円弧板部２３）が嵌め込まれ得るものである。上記円弧板部２３のスリット４３に嵌め込む部分は、鋼管２の軸心Ｏに対して対称となる箇所である。以下では、上記ガセット４において、上記外縁４４から外側を外板部４７といい、上記内縁４５同士の間を中板部４８という。ここで、本実施例１だと、鋼構造体３１，３２へのガセット４の取り付けは、一例として、ガセット４の表裏面が鉛直面に平行となるようにされる。

［隅肉溶接５４，５５］
図１〜図４に示すように、上記スリット４３に嵌め込まれた円弧板部２３の外面２４と外板部４７とに隅肉溶接５４がされるとともに、図４および図５に示すように、上記スリット４３に嵌め込まれた円弧板部２３の内面２５と中板部４８とに隅肉溶接５５がされる。上記円弧板部２３の外面２４および内面２５の両方に隅肉溶接５４，５５をするのは、外面２４のみに隅肉溶接５４をする従来の場合と比べて溶接線が長くなるだけでなく、外面２４の隅肉溶接５４により生ずる応力と内面２５の隅肉溶接５５により生ずる応力とが均衡するからである。この均衡により、従来の場合と比べて溶接歪が極めて小さくなる。これら隅肉溶接５４，５５は、図２および図５に示すように、ガセット４の表面／裏面における基端側から先端側を経由してガセット４の裏面／表面の基端側に亘る、回し溶接である。また、外面２４の隅肉溶接５４と内面２５の隅肉溶接５５とは、途切れることなく一体とする。このように回し溶接とするのは、溶接の強度を増大させるためである。

以下、上記鋼管接合体１の製造方法について図６〜図９に基づき説明する。
まず、図６に示すように、それぞれガセット４が取り付けられた２つの鋼構造体３１，３２の間に、先端部２１に作業用切欠き２２が形成された鋼管２を吊り下ろす。このとき、図６および図７に示すように、作業用切欠き２２が鋼管２の先端部２１における上下位置になるようにする。

そして、さらに鋼管２を吊り下ろしていき、図８に示すように、上下の作業用切欠き２２にガセット４を通過させて、鋼管２の軸心Ｏと上下のスリット４３の中心とを一致させる。次に、鋼管２を軸心Ｏ回りに回転させることで、図９に示すように、円弧板部２３をスリット４３に嵌め込む。その後、円弧板部２３の外面２４と外板部４７とに隅肉溶接５４をするとともに、作業用切欠き２２から、円弧板部２３の内面２５と中板部４８とに隅肉溶接５５をする。スリット４３の幅で鋼管２の肉厚よりも広い部分、すなわち、鋼管２の円弧板部２３とスリット４３との隙間（つまり調整代）には、溶接の強度を増大させるために、上記隅肉溶接５４，５５の溶融金属を溶け込ませる。

このように、上記鋼管接合体１の製造方法によると、鋼管２の円弧板部２３とガセット４との溶接線が長くなるので、溶接の強度を増大させることができる。また、鋼管２の外面２４および内面２５で隅肉溶接５４，５５により生ずる応力が均衡するので、溶接歪が極めて小さくなり、その結果として高精度に位置出しすることができる。

また、図１０に示すように、ガセット４の表面／裏面における先端部２１の占める面積が少なくなるので、鋼構造体３１に多くの鋼管２を接合することができる。これに対し、図１１に示すように、従来の構造であれば、ガセット１０４の表面／裏面における先端部２１の占める面積が多くなるので、鋼構造体３１に多くの鋼管２を接合することができない。なお、図１０および図１１では、分かりやすくするために、鋼構造体３１を他の図のようにＨ形鋼とせずに鋼管として示す。

以下、本発明の実施例２に係る鋼管接合体１の製造方法について説明する。
本発明の実施例２に係る鋼管接合体１の製造方法は、上記実施例１に係る鋼管接合体１の製造方法において、溶接の強度が増大するようにしたものである。このため、本発明の実施例２に係る鋼管接合体１の製造方法は、上記実施例１に係る鋼管接合体１の製造方法と、溶接のみが異なる。

以下、上記実施例１と異なる構成である溶接に着目して説明するとともに、上記実施例１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
まず、本実施例２に係る鋼管接合体１の構成について図１２〜図１６に基づき説明する。

上記実施例１の図１を拡大した図に相当する図１２に示すように、本実施例２に係る鋼管接合体１では、スリット４３に嵌め込まれた円弧板部２３の外面２４と外板部４７とに隅肉溶接５４，６４がされる。この隅肉溶接５４，６４は、ガセット４の先端部において、図１３および図１４に示すように、円弧板部２３側の脚長ｗがガセット４側の脚長ｈの２倍以上であり、且つ、円弧板部２３側の止端が円弧板部２３の外面２４に対して滑らかである。上記隅肉溶接５４，６４では、例えば図１２に示すように、上記実施例１に係る隅肉溶接５４に対し、ガセット４（具体的には外板部４７）の先端部において、追加の隅肉溶接６４をした後、この追加の隅肉溶接６４における円弧板部２３側の止端にＴＩＧ処理を施す。図１３および図１４に示すように、この追加の隅肉溶接６４により、円弧板部２３側の脚長ｗをガセット４側の脚長ｈの２倍以上にするとともに、上記ＴＩＧ処理により、円弧板部２３側の止端を円弧板部２３の外面２４に対して滑らかにする。これにより、応力集中が発生しやすいガセット４の先端部において、円弧板部２３とガセット４との間で応力がスムーズに伝達されるので、溶接の強度が一層増大する。

上記実施例１の図５に相当する図１５に示すように、本実施例２に係る鋼管接合体１では、上記スリット４３に嵌め込まれた円弧板部２３の内面２５と中板部４８とに隅肉溶接６６，６７がされる。この隅肉溶接６６，６７は、図５に示す上記実施例１に係る隅肉溶接５５と異なり、回し溶接ではない。具体的に説明すると、図１５および図１６に示すように、上記隅肉溶接６６，６７は、ガセット４の表面における表面溶接６６と、ガセット４の裏面における裏面溶接６７とからなる。これら表面溶接６６および裏面溶接６７は、ガセット４（具体的には中板部４８）の先端からの延長上にまで亘っており、互いに接触しない。言い換えれば、これら表面溶接６６および裏面溶接６７は、ガセット４の先端からの延長上において、互いに対面している。表面溶接６６および裏面溶接６７の互いに対面する範囲は、円弧板部２３を含めた鋼管２における他の溶接と重ならない程度に、できるだけ長い方が好ましい。また、表面溶接６６および裏面溶接６７が多層溶接の場合は、最上層のみ互いに対面することで足りる。表面溶接６６および裏面溶接６７が互いに対面することにより、疲労強度に影響を及ぼす引張となる溶接残留応力をガセット４の先端に生じさせないので、溶接の強度が一層増大する。

上記実施例１の図１および図３に示したように、図１６に示す本実施例２でも同様に、円弧板部２３の先端とスリット４３の基端との隙間には、溶融金属を溶け込ませる。これにより、溶接の強度が上記実施例１と同様に増大する。

このように、本実施例２に係る鋼管接合体１の製造方法によると、上記実施例１に係る鋼管接合体１の製造方法の効果を奏する上に、溶接の強度を一層増大させることができる。

ところで、上記実施例１では詳しく説明しなかったが、円弧板部２３の内面２５における隅肉溶接５５の回し溶接を容易にするために、上記中板部４８は次の構成を有することが好ましい。すなわち、上記中板部４８の先端は、図１および図３に示すように、上記外板部４７の先端よりも基端側（鋼構造体３１側）に位置するとともに、図３および図５に示すように、面取り加工ｃされている。これにより、図５に示すように、鋼管２の内面２５における隅肉溶接５５の回し溶接が容易になることで、この溶接の精度が向上し、その結果として溶接の強度を一層増大させることができる。勿論、上記中板部４８の先端は、上記外板部４７の先端よりも基端側（鋼構造体３１側）に位置する（中板部４８が外板部４７よりも短い）ことに限定されるものではない。例えば、上記中板部４８の先端は、上記外板部４７の先端と同一の鉛直線上に位置してもよく、他方の鋼構造体３２側に位置し（中板部４８が外板部４７よりも長く）てもよい。

また、上記実施例１および２では、溶接の一例として回し溶接をする隅肉溶接５４，５５，６４について説明したが、これに限定されるものではなく、開先を形成した上での溶接など、他の溶接であってもよい。

さらに、上記実施例１および２では、ガセット４の表裏面が鉛直面に平行となるようにされるとして説明したが、これに限定されるものではない。なお、ガセット４の表裏面が鉛直面に平行となることで、図９に示すように、上記円弧板部２３とガセット４との隅肉溶接５４，５５の際に、鋼管２の先端部２１をガセットに預けられるので、鋼管２の保持のための治具を不要または簡易なものにすることができる。ここで、ガセット４の表裏面が鉛直面に平行とは、完全に平行であることに限定されるものではなく、鋼管２の吊り下ろしだけで作業用切欠き２２にガセット４を通過させられる程度であれば、多少の傾斜も含む意味である。

加えて、上記実施例１および２では、２つの鋼構造体３１，３２にそれぞれ取り付けられたガセット４が同一の高さとして図示したが（図６参照）、これに限定されるものではなく、異なる高さであってもよい。

また、上記実施例１および２では、管端切欠きの一例として作業用切欠き２２について説明したが、これに限定されるものではない。管端切欠きは、ガセット４が通過するものであればどのような形状でもよく、例えば、鋼管２の先端部２１を曲面状に切欠いた形状、または、円弧板部２３の内面２５における隅肉溶接５５，６６，６７が不要であればガセット４が辛うじて通過する最小の形状でもよい。

さらに、上記実施例２では、円弧板部２３の外面２４と外板部４７との隅肉溶接５４，６４が、実施例１に係る隅肉溶接５４に対して追加の隅肉溶接６４をしたものとして説明したが、ガセット４の先端部において、円弧板部２３側の脚長ｗがガセット４側の脚長ｈの２倍以上であれば、どのような溶接でもよい。また、上記実施例２では、上記追加の隅肉溶接６４における円弧板部２３側の止端にＴＩＧ処理を施すとして説明したが、円弧板部２３側の止端が円弧板部２３の外面２４に対して滑らかであれば、どのような溶接でもよい。

１ 鋼管接合体
２ 鋼管
４ ガセット
２１ 先端部
２２ 作業用切欠き
２３ 円弧板部
２４ 外面
２５ 内面
４３ スリット
４４ 外縁
４５ 内縁
４７ 外板部
４８ 中板部

Claims (7)

1. 鋼管の先端部と鋼構造体に取り付けられたガセットとを接合してなる鋼管接合体の製造方法であって、
   上記鋼管の先端部は、互いに対面する管端切欠きを形成することで、円弧板部を残すものであるとともに、
   上記ガセットは、上記円弧板部を嵌め込む互いに平行のスリットが形成されたものであり、
   上記管端切欠きにガセットが通過するように上記鋼管を配置し、
   上記円弧板部がスリットに嵌め込まれるように上記鋼管を回転させ、
   上記円弧板部とガセットとに溶接をすることを特徴とする鋼管接合体の製造方法。
2. 管端切欠きが、鋼管の外側から円弧板部の内面に溶接作業を行い得る程度の形状および空間を有する作業用切欠きであり、
   上記円弧板部とガセットとの溶接が、上記円弧板部の外面とガセットとの溶接、および上記円弧板部の内面とガセットとの作業用切欠きからの溶接であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管接合体の製造方法。
3. ガセットが、互いに平行のスリットから外側である外板部と、これらスリットの間である中板部とを有し、
   上記中板部の先端が、上記外板部の先端よりも基端側に位置し、
   円弧板部の内面と上記ガセットとの溶接が回し溶接であることを特徴とする請求項２に記載の鋼管接合体の製造方法。
4. 中板部の先端が、面取り加工されていることを特徴とする請求項３に記載の鋼管接合体の製造方法。
5. 円弧板部の外面とガセットとの溶接が回し溶接であるとともに、
   この回し溶接が、ガセットの先端部において、円弧板部側の脚長がガセット側の脚長の２倍以上であり、且つ、円弧板部側の止端が円弧板部の外面に対して滑らかであることを特徴とする請求項２に記載の鋼管接合体の製造方法。
6. 円弧板部の内面とガセットとの溶接が、当該ガセットのそれぞれ表面および裏面における表面溶接および裏面溶接からなり、
   上記表面溶接および裏面溶接が、ガセットの先端からの延長上において互いに対面することを特徴とする請求項２に記載の鋼管接合体の製造方法。
7. 円弧板部とガセットとの溶接が、当該円弧板部の先端と当該円弧板部が嵌め込まれたスリットの基端との隙間に、溶接の溶融金属を溶け込ませることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の鋼管接合体の製造方法。

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