JP2906700B2 - 管接合方法および管クランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼管杭、ガス管等の大
中径管を施工現場で縦向きに相互接続するのに適した管
接合方法、およびこれに使用する管クランプ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】鋼管杭は、周知のように、外径が４００
以上の大中径管からなり、施工現場で順に接続されなが
ら埋設施工される。これにおける鋼管杭の相互接続に
は、ＭＡＧによる多層盛溶接が用いられている。これを
図５に示す。ＭＡＧによる多層盛溶接を用いた鋼管杭の
相互接続では、所定の深さまで下管１０が埋め込まれた
時点で、その上端部内周面に円筒状のガイド９１が溶接
される。ガイド９１が溶接されると、上管２０をクレー
ンで吊り上げて下管１０の上に同心状にセットする。上
管２０の下端面には予め開先が施されている。そして、
上管２０のセット後に、多層盛溶接にて下管１０に上管
２０が接合される。

【０００３】鋼管杭以外では、大中径管を用いたガス管
も、ＭＡＧによる多層盛溶接で相互接続される。ここで
は、図６に示すように、溶接に先だち、円筒状のガイド
９２が１００本位のボルト９３によりガス管１４の内面
側に固定されて、ガス管９４が面合わせされる。外径が
２００Ａを超えるような大径のガス管に対しては、面合
わせに油圧クランプが用いられることもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなＭＡＧによ
る多層盛溶接を用いた従来の大中径管接合方法は、溶接
施工に著しく時間がかかり、例えば、鋼管杭の相互接続
では、アークタイムだけでも４〜５時間を要し、段取作
業を含むと１本／日程度でしか接合を行うことができな
い。その上、鋼管杭の場合は、土木作業と溶接作業が異
なる業者で行われるので、溶接作業中に土木作業者が手
持ちとなる事態も多く発生し、このことが施工性を一層
低下させていた。

【０００５】また、ボルト固定式のガイドを用いたガス
管の相互接続では、溶接に時間がかかることに加え、面
合わせ作業も複雑となり、その際に目違いも生じやす
い。管突き合わせ部の特に内面に大きい目違いが生じた
場合には、管外側からの片面溶接では裏波溶接ができな
くなるので、管内から油圧ジャッキを用いて拡管させる
作業も必要になり、作業能率が一層低下する。更に、面
合わせを油圧クランプで行う場合には、クランプ装置が
大掛かりとなる上、油圧ホース等の取扱いも面倒にな
り、現場での施工性が著しく悪化する。

【０００６】本発明の目的は、鋼管杭やボルト固定式ガ
イドを必要とするガス管の如き大中径管を能率よく簡単
に縦向き接続できる管接合方法およびこれに使用する小
形で取扱いの容易な管クランプ装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の管接合方法は、
縦向きに固定された大中径管からなる下管の上に同じく
大中径管からなる上管を縦向きに接合する管接合方法で
あって、下管の上端面から僅かに離れた管外周面に環状
の第１クランプを装着する工程と、下管の上端面に接合
される上管の下端面から僅かに離れた管外周面に、第１
クランプから分離した環状の第２クランプを装着する工
程と、下管に上管をその端面間にインサート材を挟んで
突き合わせる工程と、突き合わせ後、両クランプをクラ
ンプの周方向複数位置で軸方向に締め付ける複数本の連
結締付ボルトを両クランプに取付け、該連結締付ボルト
により両クランプを引き寄せて同心連結状態に組み立て
る工程と、引き寄せ後、両クランプから分離した加熱コ
イルを、下管と上管の突き合わせ部の外側に位置するよ
うに前記連結締付ボルトの内側に取付ける工程と、取付
けられた加熱コイルにより下管と上管の突き合わせ部を
インサート材の融点以上に高周波加熱する工程とを包含
している。

【０００８】本発明の管クランプ装置は、縦向きに固定
された大中径管からなる下管の上に同じく大中径管から
なる上管を縦向きに拡散接合する際に使用される管クラ
ンプ装置であって、加熱コイルおよびそのトランスから
分離され、下管の上端部外周面に締着されると共に、周
方向の複数位置に軸方向に延びる複数のボルト孔が設け
られた環状の第１クランプと、該第１クランプ、加熱コ
イルおよびそのトランスから分離され、前記下管に突き
合わされる上管の下端部外周面に締着されると共に、周
方向の複数位置に軸方向に延びる複数のボルト孔が設け
られた環状の第２クランプと、第１クランプおよび第２
クランプを同心連結状態に組み立てるために、両クラン
プに跨がって複数のボルト孔に通される複数本の連結締
付ボルトと、複数本の連結締付ボルトに取付けられ、下
管と上管の突き合わせ部の外側に位置するように加熱コ
イルを連結締付ボルトの内側に周方向複数位置で支持す
る複数の取り外し自在なコイル支持部材とを具備してい
る。

【０００９】

【作用】本発明の管接合方法では、大中径管からなる下
管に、同じく大中径管からなる上管が拡散接合される。
拡散接合によれば、接合時間が高々数分と極く短く、し
かも内面に若干の目違いがあっても良好な接合が行われ
るので、クランプ装置が簡素となる。更に、そのクラン
プ装置は、各クランプが独立し、且つ加熱コイルから分
離されているので、縦向きに接合される大中径管に対す
る着脱が容易であり、クランプ時間の短縮にも寄与す
る。また、クランプの周方向複数位置に設けられ複数本
のボルトの締付け力が独立に調節されるので、合わせ面
が管軸に対して傾斜している場合にも、合わせ面間のギ
ャップを全周にわたってなくすることができる。

【００１０】本発明の管クランプ装置では、まず、下管
の上端部外周面に第１クランプを装着し、下管に接合さ
れる上管の下端部外周面に第２クランプを装着する。次
いで、下管に上管を突き合わせ、且つ、その合わせ面間
にインサート材を挟んだ状態で、両方のクランプを複数
本の連続締着ボルトにより相互に引き寄せる。そして、
各ボルトに支持部材を装着し、その支持部材で加熱コイ
ルを支持して、該加熱コイルにより大中径管の突き合わ
せ部を外面からインサート材の融点以上に高周波加熱す
る。これにより、下管に上管が拡散接合される。この管
クランプ装置は、各クランプおよび加熱コイルがそれぞ
れ別体とされているので、管へのこれらの着脱が容易で
あり、しかも、別体でありながら、各クランプは周方向
複数位置に配置された複数本の連続締結ボルトにより高
精度により組合される。更に、加熱コイルについても、
ボルトに装着される支持部材により、突き合わせ部に対
して高精度に位置合わされる。また、複数本のボルトの
締付け力が独立に調節されるので、合わせ面が管軸に対
して傾斜している場合にも、合わせ面間のギャップを全
周にわたってなくすることができる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳し
く説明する。図１は本発明の管接合方法の一実施態様を
示す側面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視図、図３は図１
のＢ−Ｂ線矢視図、図４は図３のＣ−Ｃ線矢視図であ
る。

【００１２】ここに示された管接合方法は、鋼管杭の施
工において下管１０に上管２０を接合するために使用さ
れ、その接合に際してストッパ３０、第１クランプ４
０、第２クランプ５０、連結締付ボルト６０、支持部材
７０および加熱コイル８０等を用いる。

【００１３】まず、下管１０が上端部を残して地面に打
ち込まれると、その上端部外周面にストッパ３０が装着
される。ストッパ３０は、複数本のボルトにより締結さ
れる半割の環状部材であり、第１クランプ４０の位置決
めのために下管１０の上端面から若干下った管外周面に
上下動のないように装着される。ストッパ３０が装着さ
れると、クレーン吊りによりストッパ３０の上に第１ク
ランプ４０が装着される。

【００１４】第１クランプ４０は、フック４５の向きが
逆であることを除けば、第２クランプ５０の上下を反転
させた構造と同一であり、その詳しい構造および装着法
は、第２クランプ５０の説明のところで明らにする。な
お、第１クランプ４０の装着位置は、下管１０と上管２
０との突き合わせ部に加熱コイル８０が外嵌されるスペ
ースを確保するために、下管１０の上端面から僅かに下
がった位置とされる。

【００１５】第１クランプ４０が装着されると、下管１
０に接合される上管２０の下端部となる端部外周面に、
第２クランプ５０が第１クランプ４０と同様に装着され
る。第２クランプ５０は、その内周面が下管２０の外周
面にほぼ全周にわたって接触する半割式の環状部材であ
り、その一対の割型５１，５１は、軸心に平行なピン５
２にて片開き式に組合され、その開放側の端部に設けた
傾動式のボルト５３により、上管２０を挟んで締付けら
れる。各割型５１には、連結締付ボルト６０が挿通され
る２つのボルト孔が、軸心に平行して設けられており、
その近くには、第２クランプ５０をクレーンで吊り上げ
るためのフック５５が設けられている。第１クランプ５
０を上管２０に装着するには、まず、割型５１，５１を
やや開いた状態で上管２０の下端部外面側に嵌め込み、
次いで、ボルト５３により割型５１，５１を締め付け
る。その締付は、突き合せ部が加熱コイル８０で高周波
加熱された際の突き合わせ部の軸方向伸びに伴う反力に
よっても、位置ずれをおこさないように強い力で行う。

【００１６】上管２０に第２クランプ５０が装着される
と、その装着端部を下にして下管１０に上管２０を載
せ、下管１０と上管２０を突き合わせる。このとき合わ
せ面間には、Ｎｉ系アルモファス等のインサート材を介
在させる。また、第１クランプ４０のボルト孔の直上に
第２クランプ５０のボルト孔が位置するように、上管２
０の周方向位置を決める。そして、両ボルト孔に連結締
付ボルト６０を差し通し、４本の連結締付ボルト６０の
全てにナット６１をねじ込む。連結締付ボルト６０は、
第１クランプ４０および第２クランプ５０を同心状態に
連結し、ナット６１のねじ込みに伴ってこれらを相互に
引き寄せる。これにより、上管１０と下管２０との合わ
せ面に所定の初期荷重が付加される。合わせ面間に隙間
のある場合は、ナット６１の締付け力を４本の連続締付
ボルト６０の間で調節して、合わせ面に全周にわたって
均一な初期荷重を付加する。

【００１７】連結締結ボルト６０の取付けと並行して、
その内側に加熱コイル８０をセットする。加熱コイル８
０は半割型であり、その内径は下管１０および上管２０
の各外径より若干大きくされている。コイル本体８１は
角筒状の銅パイプからなり、その下方にはシールドガス
をコイル内側へ供給するための角筒状の環状ガス管８２
が設けられている。８３は絶縁材、８４はシール用充填
剤である。

【００１８】４本の連結締付ボルト６０の取付けが終了
すると、各ボルトに支持部材７０を装着する。各支持部
材７０は、２本のボルトにより連結締付ボルト６０に把
持状態で取付けられる。各支持部材７０には、加熱コイ
ル８０を支持する支持台７１と、加熱コイル８０の径方
向の位置調節を行う調節ボルト７２とが設けられてい
る。各支持部材７０は、支持台７１に支持された加熱コ
イル８０のコイル本体８１が、下管１０と上管２０との
合わせ面外側に位置するように、連結締付ボルト６０へ
の取付位置が調節され、かつ、その加熱コイル８０が下
管１０および上管２０に対して同心状態となるように、
調節ボルト７２にて加熱コイル８０の径方向位置が調節
され、これにより、加熱コイル８０の熱応力による変形
及び磁力による変形を防止することが可能となる。

【００１９】以上のようにして、下管１０との上管２０
とがクランプされ、且つ、その突き合わせ部に対して加
熱コイル８０がセットされると、加熱コイル８０に高周
波電流を通じて、突き合わせ部をその合わせ面間に挟ま
れたインサート材の融点以上の温度に加熱する。これに
より、インサート材が溶融すると共に、インサート材を
溶融させるための加熱に伴って突き合わせ部に軸心方向
の熱膨張力が作用する。しかし、突き合わせ部は第１ク
ランプ４０および第２クランプ５０にて軸心方向に拘束
されているので、軸心方向の熱膨張は生じず、その反力
が合わせ面に接合荷重として付加されて合わせ面が拡散
接合される。そして、この接合に際しては、連結締付ボ
ルト６０の締付力の調節により、合わせ面間からギャッ
プが排除され、且つ、支持部材により突き合わせ部に対
して加熱コイルが高精度に位置決めれているので、合わ
せ面における接合荷重および加熱温度分布が均一化さ
れ、優れた接合強度が安定に確保される。

【００２０】以上の手段で６００Ａサイズの鋼管杭を実
際に接合した。鋼管杭の詳細な寸法は外径６０9.６ｍ
ｍ、肉厚３０ｍｍである。素材を表１に示す。また、接
合に使用したインサート材の仕様を表２に示し、接合条
件を表３に示す。接合部から採取した試験片にＪＩＳ
Ｚ２２０４に準じる板状曲げ試験を実施したところ、表
曲げ、裏曲げ、側曲げのいずれも良好な結果が得られ、
ＪＩＳＺ２２０１に準じる板状引張試験（１４Ｂ号試験
片）では引張強さ５３ｋｇｆ／ｍｍ² （母材破断）が得
られた。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】なお、上記実施例は鋼管杭に対する例であ
るが、本発明は外径が６００以上の大中径管の縦向き接
合に適用できる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の管接合方法は、鋼管杭の如き相互接続に長時間を要し
ていた大中径管の縦向き接合を、施工現場にて短時間で
行うことができる。しかも、接合作業のほとんどが管ク
ランプ等の組立て作業であり、且つ、その組立て作業を
油圧装置によらずに簡単に短時間で行うことができる。
従って、能率的に施工作業を進めることができる。接合
性については、目違いによる影響等が少なく、ラフな組
立てもにかかわらず、充分な接合強度が得られる。

【００２６】本発明の管クランプ装置は、油圧を使用せ
ず小型で支持運搬等から簡単である上に、クランプ、加
熱コイル等が別体となっているので、縦向きに接合され
る大中径管に対する着脱が容易である。また、そのよう
な簡易構造であるにもかかわらず、連結締付ボルトの締
付力の調節により合せ面のギャップが解消でき、支持部
材により加熱コイルの位置合わせも高精度に行うことが
できるので、確実で安定な接合を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管接合方法の一実施態様を示す縦断面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視図である。

【図４】図３のＣ−Ｃ線矢視図である。

【図５】従来の管接合方法を示す断面図である。

【図６】従来の管接合方法における別の管クランプ状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 下管 ２０ 上管 ３０ ストッパ ４０ 第１クランプ ５０ 第２クランプ ６０ 連結締付ボルト ７０ 支持部材 ８０ 加熱コイル

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−268883（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−75478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−97784（ＪＰ，Ａ) 実公 昭45−3559（ＪＰ，Ｙ１) 実願 平２−97451号（実開 平４− 54193号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) 実願 平１−38473号（実開 平２− 127382号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) 実願 昭63−60752号（実開 平１− 165183号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 20/00 - 20/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦向きに固定された大中径管からなる下
   管の上に同じく大中径管からなる上管を縦向きに接合す
   る管接合方法であって、下管の上端面から僅かに離れた
   管外周面に環状の第１クランプを装着する工程と、下管
   の上端面に接合される上管の下端面から僅かに離れた管
   外周面に、第１クランプから分離した環状の第２クラン
   プを装着する工程と、下管に上管をその端面間にインサ
   ート材を挟んで突き合わせる工程と、突き合わせ後、両
   クランプをクランプの周方向複数位置で軸方向に締め付
   ける複数本の連結締付ボルトを両クランプに取付け、該
   連結締付ボルトにより両クランプを引き寄せて同心連結
   状態に組み立てる工程と、引き寄せ後、両クランプから
   分離した加熱コイルを、下管と上管の突き合わせ部の外
   側に位置するように前記連結締付ボルトの内側に取付け
   る工程と、取付けられた加熱コイルにより下管と上管の
   突き合わせ部をインサート材の融点以上に高周波加熱す
   る工程とを包含することを特徴とする管接合方法。
2. 【請求項２】 縦向きに固定された大中径管からなる下
   管の上に同じく大中径管からなる上管を縦向きに拡散接
   合する際に使用される管クランプ装置であって、加熱コ
   イルおよびそのトランスから分離され、下管の上端部外
   周面に締着されると共に、周方向の複数位置に軸方向に
   延びる複数のボルト孔が設けられた環状の第１クランプ
   と、該第１クランプ、加熱コイルおよびそのトランスか
   ら分離され、前記下管に突き合わされる上管の下端部外
   周面に締着されると共に、周方向の複数位置に軸方向に
   延びる複数のボルト孔が設けられた環状の第２クランプ
   と、第１クランプおよび第２クランプを同心連結状態に
   組み立てるために、両クランプに跨がって複数のボルト
   孔に通される複数本の連結締付ボルトと、複数本の連結
   締付ボルトに取付けられ、下管と上管の突き合わせ部の
   外側に位置するように加熱コイルを連結締付ボルトの内
   側に周方向複数位置で支持する複数の取り外し自在なコ
   イル支持部材とを具備することを特徴とする管クランプ
   装置。