JP2020085080A - Bolt for low-temperature device and structure using bolt for low-temperature device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、低温環境下に用いるのに適した低温装置用ボルトおよび低温装置用ボルトを用いた構造体に関する。 The present invention relates to a low temperature device bolt suitable for use in a low temperature environment and a structure using the low temperature device bolt.
低温液化ガス（酸素、窒素、アルゴンなどマイナス１９６度以下などの低温液体）は、保管には、高圧ガス設備として、専用の貯蔵タンクが用いられ、運搬には、専用のタンクローリーが用いられる。 A low-temperature liquefied gas (a low-temperature liquid such as oxygen, nitrogen, and argon at a low temperature of minus 196 degrees or less) is stored in a dedicated storage tank as a high-pressure gas facility, and is transported in a dedicated tank truck.
例えば、特開２００６−３０８０１４号公報（特許文献１）には、車輌輸送式超低温容器構造体に関する発明が開示されている。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2006-308014 (Patent Document 1) discloses an invention relating to a vehicle transportation type ultra-low temperature container structure.
貯蔵タンクおよびタンクローリー等の構造体には、ボルトによる締結構造が採用されている。低温液化ガスを扱う場合に使用するボルトには、現在、日本工業規格に基づき、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１６を材料としたボルトが用いられている。 A fastening structure using bolts is adopted for structures such as a storage tank and a tank truck. As a bolt used when handling a low temperature liquefied gas, a bolt made of SUS304 or SUS316 is currently used based on Japanese Industrial Standards.
しかしながら、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１６を素材としたボルトの市販品は存在せず、これらの素材（丸棒）から削り出しにより製造を行なっていた。そのため、低温液化ガスを保存するための構造体の製造コストを低減させるための課題となっていた。 However, there is no commercially available bolt made of SUS304 or SUS316 as a material, and the bolt is manufactured by cutting out from these materials (round bar). Therefore, there has been a problem to reduce the manufacturing cost of the structure for storing the low temperature liquefied gas.
この発明は上記課題を解決することにあり、低温環境下での使用に適しているとともに、低温液化ガスを保存するための構造体に用いられるボルトに要する費用の低減を図ることが可能な、低温装置用ボルトおよび低温装置用ボルトを用いた構造体を提供することを目的とする。 The present invention is to solve the above problems, and is suitable for use in a low temperature environment, it is possible to reduce the cost required for the bolt used in the structure for storing the low temperature liquefied gas, An object of the present invention is to provide a low temperature device bolt and a structure using the low temperature device bolt.
この発明に基づいた低温装置用ボルトにおいては、構造体の締結部に用いられる低温装置用ボルトであって、当該低温装置用ボルトは、材料がＳＵＳ３０４Ｊ３である。 A low temperature device bolt according to the present invention is a low temperature device bolt used for a fastening portion of a structure, and the low temperature device bolt is made of SUS304J3.
この発明に基づいた低温装置用ボルトを用いた構造体においては、第１部材と、第２部材と、上記第１部材と上記第２部材とを締結する低温装置用ボルトおよびナットとを備え、上記低温装置用ボルトは、材料がＳＵＳ３０４Ｊ３である。 A structure using a low temperature device bolt according to the present invention includes a first member, a second member, a low temperature device bolt and a nut for fastening the first member and the second member, The material for the cryogenic device bolt is SUS304J3.
この発明によれば、低温環境下での使用に適しているとともに、低温液化ガスを保存するための構造体に用いられるボルトに要する費用の低減を図ることが可能な、低温装置用ボルトおよび低温装置用ボルトを用いた構造体を提供する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being suitable for use in a low temperature environment, it is possible to reduce the cost required for a bolt used for a structure for storing low temperature liquefied gas, and a low temperature device bolt and a low temperature device. A structure using a bolt for a device is provided.
この発明に基づいた実施の形態における低温装置用ボルトおよび低温装置用ボルトを用いた構造体について、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。 A low temperature device bolt and a structure using the low temperature device bolt according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments described below, when referring to the number, amount, etc., the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, etc., unless otherwise specified. In addition, the same parts or corresponding parts may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may not be repeated.
以下の説明中において、低温とは、マイナス５０度以下を意味し、特に、酸素、窒素、アルゴンなどの液化ガスの場合のマイナス１９６度以下の超低温も含むものとする。 In the following description, low temperature means minus 50 degrees or less, and particularly includes ultra-low temperature of minus 196 degrees or less in the case of liquefied gas such as oxygen, nitrogen, and argon.
図１および図２を参照して、本実施の形態における低温装置用ボルトを用いた構造体について説明する。図１は、高圧ガス設備として、専用の貯蔵タンクが搭載されたタンクローリー１の配管部分を示す部分拡大図である。図２は、低温装置用ボルトの外観形状を示す図である。 With reference to FIGS. 1 and 2, a structure using the bolt for a low temperature device in the present embodiment will be described. FIG. 1 is a partially enlarged view showing a piping portion of a tank truck 1 equipped with a dedicated storage tank as high-pressure gas equipment. FIG. 2 is a diagram showing an external shape of the low temperature device bolt.
図１を参照して、低温高圧配管１０の接続部には、第１部材としての第１フランジ１２、および、第２部材としての第２フランジ１４が配設され、第１フランジ１２および第２フランジ１４は、ボルト締結により接合される。図示はしていなが、第１フランジ１２および第２フランジ１４には、ボルトを貫通させるためのボルト孔が設けられている。 With reference to FIG. 1, a first flange 12 as a first member and a second flange 14 as a second member are arranged at a connection portion of low-temperature and high-pressure pipe 10. The flange 14 is joined by bolt fastening. Although not shown, the first flange 12 and the second flange 14 are provided with bolt holes for allowing bolts to pass therethrough.
低温装置用ボルトＢ１０およびナットＢ１２により、第１フランジ１２および第２フランジ１４は、ボルト締結される。 The first flange 12 and the second flange 14 are bolted by the low temperature device bolt B10 and the nut B12.
同様に、低温高圧配管２０の接続部には、第１部材としての第１フランジ２２、および、第２部材としての第２フランジ２４が配設され、第１フランジ２２および第２フランジ２４は、ボルト締結により接合される。図示はしていなが、第１フランジ２２および第２フランジ２４には、ボルトを貫通させるためのボルト孔が設けられている。 Similarly, a first flange 22 as a first member and a second flange 24 as a second member are arranged at the connection portion of the low temperature and high pressure pipe 20, and the first flange 22 and the second flange 24 are Joined by bolts. Although not shown, the first flange 22 and the second flange 24 are provided with bolt holes for penetrating bolts.
低温装置用ボルトＢ２０およびナットＢ２２により、第１フランジ２２および第２フランジ２４は、ボルト締結される。 The first flange 22 and the second flange 24 are bolted by the low temperature device bolt B20 and the nut B22.
本実施の形態では、低温装置用ボルトＢ１０，Ｂ２０およびナットＢ１２，Ｂ２２を４組使用した場合を図示しているが、低温装置用ボルトＢ１０およびナットＢ１２の数量は、４組に限定されるものではなく、配管等の条件に基づき適宜選択されるものである。また、ナットＢ１２については、予めフランジ側に設けられたタップ（雌ネジ）であってもよい。 Although the present embodiment illustrates the case where four sets of low temperature device bolts B10, B20 and nuts B12, B22 are used, the number of low temperature device bolts B10 and nuts B12 is limited to four sets. Instead, it is appropriately selected based on conditions such as piping. Further, the nut B12 may be a tap (female screw) provided on the flange side in advance.
図２に示すように、低温装置用ボルトＢ１０，Ｂ２０の形状は、通常のボルト形状（ＪＩＳ Ｂ １１８０）であり、ボルト頭部Ｈと雄ネジ部Ｓとを有している。 As shown in FIG. 2, the low-temperature device bolts B10 and B20 have a normal bolt shape (JIS B 1180) and have a bolt head H and a male screw portion S.
本実施の形態においては、低温装置用ボルトＢ１０には、材料としてＳＵＳ３０４Ｊ３が用いられている。通常は、ＳＵＳ３０４が用いられているが、発明者らは、低温装置用としては、ＳＵＳ３０４よりもＳＵＳ３０４Ｊ３の方が適していることに着目した。これは、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３０４Ｊ３との材料組成の相違に起因している。 In the present embodiment, SUS304J3 is used as the material for the low temperature device bolt B10. Normally, SUS304 is used, but the inventors have noted that SUS304J3 is more suitable than SUS304 for low temperature devices. This is due to the difference in material composition between SUS304 and SUS304J3.
具体的には、ＳＵＳ３０４には、化学成分として、Ｃｕは含まれていない。しかし、ＳＵＳ３０４Ｊ３には、Ｃｕが含まれている。通常、Ｃｕが含まれている材料は、Ｃｕが含まれていない材料に比べ加工性に優れている。つまり、Ｃｕが含まれていることにより材料の脆性が低くなり、靱性が高まる。発明者らは、この性質は、低温下において有利に働くと考えた。 Specifically, SUS304 does not contain Cu as a chemical component. However, SUS304J3 contains Cu. In general, a material containing Cu is superior in workability to a material not containing Cu. That is, the inclusion of Cu reduces the brittleness of the material and increases the toughness. The inventors considered that this property works favorably at low temperatures.
図３に、ＳＵＳ３０４を用いたボルトとＳＵＳ３０４Ｊ３を用いたボルトとの、「低温引張試験結果」を示す。試験片としては、図４および図５に示す寸法形状のボルトを用いた。ＳＵＳ３０４を用いたボルトとして、３０４−１、３０４−２、３０４−３の３本の試験片を用意した。ＳＵＳ３０４Ｊ３を用いたボルトとして、３０４Ｊ−１、３０４Ｊ−２、３０４Ｊ−３の３本の試験片を用意した。 FIG. 3 shows “low temperature tensile test results” of the bolt using SUS304 and the bolt using SUS304J3. As the test piece, a bolt having the dimensions and shapes shown in FIGS. 4 and 5 was used. Three test pieces 304-1, 304-2, and 304-3 were prepared as bolts using SUS304. Three test pieces 304J-1, 304J-2, and 304J-3 were prepared as bolts using SUS304J3.
使用試験機としては、島津製作所製の引張試験機（容量１００ｋＮ）、低温槽は、液体窒素にてマイナス１９６度を管理した。試験条件を下記に示す。 The tensile tester manufactured by Shimadzu Corporation (capacity 100 kN) was used as a tester, and the low temperature tank was controlled with liquid nitrogen at −196° C. The test conditions are shown below.
温度：−１９６度
制御：クロスヘッド制御
試験速度：ひずみ１％程迄２ｍｍ／ｍｉｎ、以降２０ｍｍ／ｍｉｎ
伸び計：ＧＬ＝３０ｍｍ
試験数量：各３本
計測：試験機クロスヘッド変位、試験荷重、伸び計（ひずみ）値
Temperature: -196 degrees Control: Crosshead control Test speed: Strain 1% up to about 2 mm/min, then 20 mm/min
Extensometer: GL=30mm
Test quantity: 3 each Measurement: Tester crosshead displacement, test load, extensometer (strain) value
図３に試験結果を示す。ＳＵＳ３０４を用いたボルトとして、３０４−１、３０４−２、３０４−３の３本の試験片のそれぞれの最大応力は、それぞれ「１６９７ＭＰａ」、「１６９９ＭＰａ」、「１６９８ＭＰａ」であるのに対して、ＳＵＳ３０４Ｊを用いたボルトとして、３０４Ｊ−１、３０４Ｊ−２、３０４Ｊ−３の３本の試験片のそれぞれの最大応力は、「１７３３ＭＰａ」、「１７３２ＭＰａ」、「１７３３ＭＰａ」であった。 The test results are shown in FIG. As for the bolts using SUS304, the maximum stress of each of the three test pieces 304-1, 304-2, 304-3 is “1697 MPa”, “1699 MPa”, and “1698 MPa”, respectively. As the bolts using SUS304J, the maximum stress of each of the three test pieces 304J-1, 304J-2, and 304J-3 was "1733 MPa", "1732 MPa", and "1733 MPa".
よって、Ｃｕが含まれているＳＵＳ３０４Ｊ３の方が、Ｃｕが含まれていないＳＵＳ３０４Ｊよりも、低温下における強度が優れていることが確認された。 Therefore, it was confirmed that SUS304J3 containing Cu was superior in strength at low temperature to SUS304J containing no Cu.
なお、上記実施の形態では、低温装置用ボルトを用いた構造体として、タンクローリー１を採用しているが、これに限定されることなく、高圧容器、その他の低温液化ガスを取り扱う全ての構造体に、上記低温装置用ボルトを用いることができる。 In the above embodiment, the tank truck 1 is adopted as the structure using the low-temperature device bolt, but the structure is not limited to this, and any structure that handles a low-temperature liquefied gas can be used. In addition, the above-mentioned low temperature device bolt can be used.
ここで、ＳＵＳ３０４Ｊ３を用いたボルトは、市販されているボルト（ＪＩＳ Ｇ ４３０８）である。よって、丸棒のＳＵＳ３０４を用いて製造する低温装置用ボルトに比べて、１０分の１程度の費用で、低温装置用ボルトを調達することが可能となり、低温装置用ボルトを用いた構造体の製造に要する費用を大幅に削減させることができる。 Here, the bolt using SUS304J3 is a commercially available bolt (JIS G 4308). Therefore, it is possible to procure a low temperature device bolt at a cost of about one tenth as compared with a low temperature device bolt manufactured using a round bar SUS304, and a structure using the low temperature device bolt can be manufactured. The cost required for manufacturing can be significantly reduced.
上記図２には、一般的な六角ボルトの形状を示したが、六角ボルトに限定されることなく、ボルト頭部を有さない全ネジタイプのボルト、スタッドボルト、その他少なくとも雄ネジ部を含むボルトであれば、上記と同様の作用効果を得ることができる。 Although FIG. 2 shows the shape of a general hexagon bolt, the present invention is not limited to the hexagon bolt, and includes all screw type bolts having no bolt head, stud bolts, and at least other male screw portions. If it is a bolt, the same effect as the above can be obtained.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.
１ タンクローリー、１０，２０ 低温高圧配管、１２，２２ 第１フランジ、１４，２４ 第２フランジ、Ｂ１０，Ｂ２０ 低温装置用ボルト、Ｂ１２，Ｂ２２ ナット、Ｈ ボルト頭部、Ｓ 雄ネジ部。 1 Tank truck, 10,20 Low temperature high pressure piping, 12,22 1st flange, 14,24 2nd flange, B10,B20 Low temperature device bolt, B12,B22 nut, H bolt head, S male screw part.
Claims (2)
当該低温装置用ボルトは、材料がＳＵＳ３０４Ｊ３である、低温装置用ボルト。 A bolt for a low temperature device used for a fastening portion of a structure,
The low temperature device bolt is a low temperature device bolt whose material is SUS304J3.
第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを締結する低温装置用ボルトおよびナットと、
を備え、
前記低温装置用ボルトは、材料がＳＵＳ３０４Ｊ３である、
低温装置用ボルトを用いた構造体。 A first member,
A second member,
A bolt and a nut for a low-temperature device that fastens the first member and the second member,
Equipped with
The low temperature device bolt is made of SUS304J3,
Structure using bolts for low temperature equipment.
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