JP2022072463A - 異径鋼管接続用の裏当てリング - Google Patents

Abstract

【課題】内径が異なる二つの鋼管を突合せ溶接する際の現場における作業を改善することが可能な異径鋼管接続用の裏当てリングを提供する。【解決手段】裏当てリング１は、内径が異なる二つの鋼管を突合せ溶接する際に上杭（小径側鋼管）３５内に挿入される小径部６と、下杭（大径側鋼管）３０内に挿入される大径部８とを有している。裏当てリング１は、円筒状をなし、その一方の端部を小径部６とするリング本体と、リング本体の他方の端部に外嵌めされた状態で接合され大径部８を構成する嵌合リングと、を備えている。上杭３５の下端と下杭３０の上端との間に形成された溝（開先）Ｓを埋めるように溶接が行われ、互いに内径の異なる上杭３５と下杭３０とが接続される。【選択図】図５

Description

本発明は、内径が異なる二つの鋼管を突合せ溶接する際に使用される異径鋼管接続用の裏当てリングに関する。

鋼管杭として使用される中空円筒状の鋼管同士を突合せ溶接によって繋げる際には、接続する鋼管の端面間に開先を形成する必要があることから、接続する鋼管の端部間に跨って、溶接部に裏当てする裏当てリングが用いられている（例えば下記特許文献１参照）。

特開２００４－５２２４０号公報

しかしながら、特許文献１で示すような略円筒形状の裏当てリングでは、内径が異なる二つの鋼管を突合せ溶接する際、大径側鋼管内に挿入された裏当てリングと、大径側鋼管の内面との間に隙間が生じてしまう。この隙間を埋めるためには、裏当てリングの挿入に先立って大径側鋼管の内面に別途スペーサを設ける等しなければならず、現場での作業が煩雑となってしまっていた。

本発明は、上述の事情に鑑み、内径が異なる二つの鋼管を突合せ溶接する際の現場における作業を改善することが可能な異径鋼管接続用の裏当てリングを提供することを目的とするものである。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明に想到した。
本発明は、内径が異なる二つの鋼管を突合せ溶接する際に小径側鋼管内に挿入される小径部と、大径側鋼管内に挿入される大径部とを有する異径鋼管接続用の裏当てリングであって、
円筒状をなし、その一方の端部を前記小径部とするリング本体と、
前記リング本体の他方の端部に外嵌めされた状態で接合され、前記大径部を形成する嵌合リングと、
を備えている。

このように規定される本発明の裏当てリングによれば、裏当てリングのそれぞれの端部に、小径側鋼管内に挿入される小径部と、大径側鋼管内に挿入される大径部とが予め設けられているため、大径側鋼管の内面と裏当てリングとの間に隙間が生じてしまう問題を解消して、現場における異径鋼管接続の作業を改善することができる。また、本発明の裏当てリングはリング本体の端部に嵌合リングを外嵌させることで大径部を形成しており、裏当てリング自体の作製も容易である。

本発明では、前記リング本体および前記嵌合リングに、それぞれ径の調整を可能とする開口を形成し、これらリング本体の開口と嵌合リングの開口を周方向に重複して設けることができる。
このようにすれば、鋼管内への装入作業性を考慮して、裏当てリングにおける大径部の外径を大径側鋼管の内径よりも僅かに小さく設定しておき、挿入後に裏当てリングを拡径させて大径側鋼管の内面に密着させることができる。

図１は本発明の本実施形態に係る裏当てリングの斜視図である。 図２は同実施形態の裏当てリングの正面図である。 図３は図２のIII-III矢視線断面図である。 図４は同実施形態の裏当てリングをリング本体と嵌合リングとに分離して示した図である。 図５は同実施形態の裏当てリングの使用方法についての説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１で示すように、本実施形態の裏当てリング１は、周方向の一部に開口を有する平面視Ｃ字状のリング状部材で、リング本体２と、リング本体２に外嵌めされた嵌合リング４とを備えている。

裏当てリング１は、内径が異なる二つの鋼管を突合せ溶接する際に用いられるもので、軸方向の一方の端部（上端部）に小径部６が形成され、軸方向の他方の端部（下端部）に大径部８が形成されている。なお、以下の説明においては、図１で示すように、裏当てリング１の小径部６が上となるように配置した場合の上下を、当該裏当てリング１における上下とする。

リング本体２は、鋼製で円筒状をなしている。その周壁の一部が上端面から下端面にかけて幅Ｗで斜めに切り欠かれ開口１０が形成されており、リング本体２は拡径方向若しくは縮径方向に弾性変形可能とされている。リング本体２の内面には、金具１２が取り付けられている。金具１２は開口１０を跨いで設けられ、図３で示すように、金具１２の一方の端部１２ａがリング本体２の内面に溶接されている。なお、他方の端部１２ｂは裏当てリング１の径が調整された後に、その調整後の径が維持されるようにリング本体２の内面に溶接される。

リング本体２の上端部は、小径側鋼管内に挿入される小径部６とされている。小径部６の外径、即ちリング本体２の外径Ｄ１（図２参照）は小径側鋼管内に挿入可能な寸法とされ、その上端部には先端へ行くほどその外径が小さくなるテーパ状部１４が形成されている。

リング本体２の軸方向における中間部には、周壁から径方向外側に突出する複数（本例では３つ）の突出部１６が形成されている。突出部１６は、図３で示すように、リング本体２の中心軸と直交する仮想平面内において、リング本体２の円周方向に１２０度の間隔をあけて設置されている。

突出部１６は鋼製の断面四角形状の棒材とされ、その基端部においてリング本体２の外面に溶接されている。また場合によっては、図３の部分拡大図で示すように、リング本体２の周壁を貫通させて突出部１６を設け、突出部１６の基端部をリング本体２の内面側で溶接固定することも可能である（図中の１７は溶接部を示す）。なお、突出部１６は断面四角形状の棒材に代えて断面円形の棒材を用いることも可能である。

突出部１６は、図２で示すように、その下面が嵌合リング４の上面と当接し、嵌合リング４の軸方向の位置を規定する一方、突出部１６の上面は、図５（II）で示すように、小径側鋼管３５の下端と当接して所定の溶接間隔を確保する。このように、各突出部１６の上面及び下面は同じ高さにあることが好ましい。換言すれば各突出部１６の上面及び下面はそれぞれ同一平面上にあることが望ましい。

嵌合リング４は、リング本体２の他方の端部（下端部）に外嵌めされ大径部８を構成する。嵌合リング４は周方向に開口２０を有し、平面視でＣ字状をなすもので、所定の幅の細長い板状片をリング本体２の外面の曲率に合わせて円弧状に曲げ加工することで作製することができる。ここで、嵌合リング４の幅Ｌ２（図４参照）は、リング本体２における突出部１６の下面までの高さＬ１と同じとされている。また、相手部材である大径側鋼管への挿入作業性を考慮して、嵌合リング４により形成される大径部８の外径Ｄ２（図２参照）が、大径側鋼管の内径よりも僅かに小径となるように、嵌合リング４を構成する板状片の板厚が選択されている。

嵌合リング４は、リング本体２における突出部１６よりも下方の、リング本体２の下端部に外嵌めされる。このとき、図１，２で示すように、嵌合リング４の開口２０がリング本体２の開口１０と重複するように周方向の位置合わせがなされている。この状態で、嵌合リング４はリング本体２の外面に溶接固定されている。

次に、内径が異なる中空円筒状の鋼管同士を突合せ溶接する際の裏当てリングの使用方法について、図５を参照しながら説明する。ここでは地盤に打ち込まれその上部が地上に露出している下杭３０の内径に対して上杭３５の内径が小さいものとする。また、下杭（大径側鋼管）３０の上端開口近傍の内面３０ａには、図５（Ｉ）で示すように、裏当てリング１の取付位置を規定するためのストッパ部材３２が予め溶接固定されている。

まず、図５（Ｉ）で示すように、裏当てリング１を下杭３０の上端開口から下杭３０内に挿入し、裏当てリング１の下端面をストッパ部材３２に当接させる。これにより裏当てリング１の管軸方向の位置が規定される。本例では、裏当てリング１の大径部８が鋼管内に収容され、裏当てリング１における嵌合リング４の上面と下杭３０の上端面とが略面一となるように、ストッパ部材３２の位置が規定されている。

次に、裏当てリング１の大径部８の外面が、下杭３０の内面３０ａに密着するまでに裏当てリング１全体を拡径させ、この状態で、金具１２の開放側の端部１２ｂ（図３参照）をリング本体２の内面に溶接する。これにより、裏当てリング１の大径部８の外面が、下杭３０の内面３０ａに密着した状態で、裏当てリング１が固定される。

次に、図５（II）で示すように、上杭（小径側鋼管）３５の下端開口を裏当てリング１の小径部６に嵌めこみ、下杭３０と上杭３５を突き合わせる。このとき上杭３５の下端と下杭３０の上端との間に裏当てリング１の突出部１６が介在するため、上杭３５の下端と下杭３０の上端との間に所定の溶接間隔が確保される。この状態で、上杭３５の下端と下杭３０の上端との間に形成された溝（開先）Ｓを埋めるように溶接が行われ、互いに内径の異なる上杭３５と下杭３０とが接続される。なお、図５の例とは異なり、下杭が小径側鋼管で、上杭が大径側鋼管である場合には、裏当てリング１の上下を逆向きとして使用することができる。

以上のように本実施形態の裏当てリング１によれば、裏当てリング１のそれぞれの端部に、小径側鋼管３５内に挿入される小径部６と、大径側鋼管３０内に挿入される大径部８とが予め設けられているため、大径側鋼管３０の内面３０ａと裏当てリング１との間に隙間が生じてしまう問題を解消して、現場における異径鋼管接続の作業を改善することができる。。また、裏当てリング１はリング本体２の端部に嵌合リング４を外嵌させることで大径部８が形成されるため、裏当てリング１自体の作製も容易である。

また本実施形態の裏当てリング１では、リング本体２および嵌合リング４に、それぞれ径の調整を可能とする開口を形成し、これらリング本体２の開口１０と嵌合リング４の開口２０を周方向に重複して設けている。このため、鋼管内への装入作業性を考慮して、裏当てリング１における大径部８の外径Ｄ２を大径側鋼管３０の内径よりも僅かに小さく設定しておき、挿入後に裏当てリング１を拡径させて大径側鋼管３０の内面３０ａに密着させることができる。

以上本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこれらの説明に何ら限定されるものではない。請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

１ 裏当てリング
２ リング本体
４ 嵌合リング
６ 小径部
８ 大径部
１０ リング本体の開口
２０ 嵌合リングの開口
３０ 下杭（大径側鋼管）
３５ 上杭（小径側鋼管）

Claims (3)

1. 内径が異なる二つの鋼管を突合せ溶接する際に小径側鋼管内に挿入される小径部と、大径側鋼管内に挿入される大径部とを有する異径鋼管接続用の裏当てリングであって、
   円筒状をなし、その一方の端部を前記小径部とするリング本体と、
   前記リング本体の他方の端部に外嵌めされた状態で接合され、前記大径部を形成する嵌合リングと、
   を備えている、異径鋼管接続用の裏当てリング。
2. 前記リング本体および前記嵌合リングには、それぞれ径の調整を可能とする開口が形成され、これらリング本体の開口と嵌合リングの開口は周方向に重複して設けられている、請求項１に記載の異径鋼管接続用の裏当てリング。
3. 前記リング本体の外周には複数の突出部が設けられ、該突出部の上面及び下面は、それぞれ同一の高さにある。請求項１又は２に記載の裏当てリング。

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