JP3836082B2 - 枝管の縮径方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管支持板に設けた孔に挿通し、前記孔内に位置する挿通部を拡管加工して前記管支持板に固定されている金属製の枝管を、前記管支持板から取り外すために、拡管加工部の所望の個所を縮径させる方法に関するものである。本発明を適用する枝管の代表的な対象としては、熱交換器、煙管ボイラー或いは水管ボイラー等に多数取り付けられている枝管を挙げることができる。以下、熱交換器の保全のために行われる上記枝管の撤去作業を例にとって説明を行う。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱交換器に設けられている枝管は、その端部を管支持板（管板）に挿入、固定されており、また、多くの場合、管支持板は一対が距離をおいて配置され、枝管の両端がその管支持板に固定されている。この枝管を管支持板に固定するには、多くの場合、図１１に示すように、管支持板１に設けた孔２に枝管３の端部を挿通し、その孔２内に位置する挿通部３ａを含む端部を拡管加工して拡管加工部３ｂとし、挿通部３ａを孔２の内面に押し付けて固定している。この際、拡管加工により拡管加工部３ｂの管支持板１の外側に位置する部分に孔２の内径よりも大径となった拡径部３ｃ、３ｄが形成されることが多い。また、図１２に示すように、孔２の内面に円周状の係止溝４を１条或いは複数条設けておき、拡管加工部３ｂの係止溝４に対応する部位に拡径部３ｅを生じさせ、より強固な係合が図られることもある。更に、枝管３の管支持板１よりも突出した先端にフレア加工を施してフレア加工部３ｆとし、固定を一層確実なものとしたものもある。
【０００３】
ところで、枝管３に腐食や損傷が生じた時には、その枝管３を管支持板１から抜き取り、交換することが必要である。この枝管３の抜き取りのために従来行われている方法は、拡管加工した挿通部３ａをガストーチで加熱し、熱膨張しようとする該挿通部３ａを孔２の内面による拘束によって圧縮降伏させ、これによって冷却後には該挿通部３ａが縮径しているという加熱縮径操作を加えて挿通部３ａを孔２から弛緩させ、次いで、枝管３を矢印Ａ方向に或いは矢印Ｂ方向に引き抜くという方法であった。なお、枝管３の端部にフレア加工部３ｆを形成している場合に、その枝管３を矢印Ｂ方向に引き抜く際には、それに先立って、フレア加工部３ｆをグラインダー等で削り取ってしまうか、或いはガストーチでフレア加工部３ｆの周方向に離れた３ヶ所を、管支持板１を損傷しないように、管軸方向に溶断した上で、ハンマー等で絞り、或いは又、フレア加工部を研削薄肉化するなどして抜き取り可能としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来行っている加熱縮径操作では、挿通部３ａに生じる縮径率が１％程度であるため弛緩の程度が低く、抜き取りに大きい力を必要とし、抜き取りが極めて困難であった。しかも、枝管３の挿通部３ａの前後に拡径部３ｃ、３ｄが生じたり、係止溝４に対向する部位に拡径部３ｅが生じていると、これらの拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅに対して上記した加熱縮径操作を加えても、ほとんど縮径を生じることがなく、これらの拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅが管支持板１に引っ掛かって、このままでは抜けないことも多かった。そこでそのような場合には、その拡径部３ｃ、３ｄに接近可能であれば、それをグラインダーで削り取り、枝管を抜き取りやすくするとか、削り取りが出来ない場合には、拡管加工部３ｂを管軸方向に溶断し、次いでハンマー等で絞る等の操作を加えるというように、対象毎に撤去法を工夫して対処しているが、いずれも非常な工数増が伴っており、しかも、拡径部の削り取り時や拡管加工部３ｂの溶断時に、管支持板を損傷することが多く、その場合にはその補修に多大な費用を要するという問題があった。また、フレア加工部を削り取ったり、溶断したりする時にも、管支持板を損傷することが多く、その場合にもその補修に多大な費用を要するという問題があった。
【０００５】
従って、もし枝管を管支持板に固定している拡管加工部３ｂを、特に拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅ等を、管支持板の孔との間に抜き差しに十分な隙間が確保されるよう、高度に縮径させることができれば、管支持板からの枝管の除去が極めて容易となる。
【０００６】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、熱交換器の管板のような管支持板に固定されている枝管の拡管加工部の必要な区間を、例えば、挿通部や拡径部を、高度に且つ容易に縮径させることの可能な枝管の縮径方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の枝管の縮径方法は、金属管体の一部を赤熱して変形抵抗を小さくし、その赤熱区間を管軸方向に引張って引張り降伏させれば、その引張り降伏に際して延伸と同時に縮径が生じるという現象を利用したものである。
【０００８】
ところで、多くの場合、枝管は厚さ数十ｍｍ以上或いは１００ｍｍ以上の管支持板に設けた孔に挿通して拡管加工されており、このため、図１１、図１２に示すように、挿通部３ａが孔２内面に緊着されて両者間に大きい摩擦力が存在しており、且つ拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅによる係止作用も作用している。このような対象に対して引張り降伏による縮径現象を生じさせるべく、挿通部３ａや拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅを含む区間を赤熱させ、両側から引張ったところ、引張り降伏が管軸方向の局部に集中して生起し、この部分が破断してしまい、赤熱区間全体を縮径させることができないことが判明した。
【０００９】
そこで、本発明者らは引張り降伏による縮径現象を枝管の拡管加工部に適用すべく鋭意検討した結果、赤熱区間を小さくすれば、破断させることなく引張り降伏を生じさせて縮径させることができ、しかも、長い区間に亘って縮径が必要な場合には、このような小区間についての赤熱と引張り降伏とを逐次に或いは連続的に位置を変えて行っていくことにより、破断を生じることなく拡管加工部の所望区間の縮径を良好に行うことができることを見出し、本発明を達成した。
【００１０】
すなわち、本発明は、管支持板に設けた孔に挿通、固定された拡管加工部を有する金属製の枝管の上記拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させ、且つ環状に赤熱した区間に管軸方向の引張力を作用させて引張り降伏させ、前記孔に対して管軸方向に動かせるレベルにまで縮径させることを基本構成とするものである。このように、枝管の拡管加工部内の狭幅区間のみを赤熱させ、その区間に引張力を作用させて引張り降伏させる構成としたことにより、その狭幅区間内では比較的均等に引張り降伏を生じ、このため、局部降伏による破断の問題を生じることなく、１０％レベルもの高度の縮径を一度で実施することができる。
【００１１】
請求項１の発明は、拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させる操作及び環状に赤熱した区間に管軸方向の引張力を作用させて引張り降伏させる操作を、上記拡管加工部の縮径すべき区間内で、該区間の一端から管軸方向に、逐次位置を変えて加えて行くことにより、上記拡管加工部内の所望領域を、前記孔に対して管軸方向に動かせるレベルにまで縮径させることを特徴とするものである。また、請求項２の発明は、枝管の拡管加工部の縮径すべき区間に管軸方向の引張力を作用させながら、前記区間内の狭幅区間を枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させて引張り降伏させる操作を、上記狭幅に赤熱させる位置を、前記縮径すべき区間の一端から他端に向かって連続的に移動させて加えて行くことにより、上記拡管加工部の所望領域を、前記孔に対して管軸方向に動かせるレベルにまで縮径させることを特徴とするものである。このように、狭幅区間の赤熱及び引張り降伏を、逐次に位置を変えて或いは連続的に位置を変えながら実施することにより、長い拡管加工部に対してもその全域を、局部降伏による破断を生じることなく、１０％レベルもの高度に縮径させることができ、枝管を管支持板から容易に引き抜くことが可能となる。
【００１２】
請求項３の発明は、上記した縮径方法において、拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を環状に赤熱させるための加熱を、枝管内に電磁誘導コイルを配し、該コイルに交流を通電して枝管を加熱する誘導加熱法によって行うことを特徴とするものである。誘導加熱法は内部加熱法であり、要加熱個所の集中的な且つ均一な急速加熱が可能であり、加熱する部分としない部分を明確に画定することができて、引張り降伏を部位を特定して所期の形で生起させるのに適している。又、作業能率においても優れており、小径管対応も容易である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施形態を参照して本発明を更に詳細に説明する。図１は、請求項１の発明に係る縮径方法を、管支持板１に固定している枝管３の拡管加工部３ｂのほぼ全域を縮径させる場合に適用した実施形態を示すものである。図１（ａ）において、まず、局部降伏破断の問題が生じないように狭い幅の狭幅区間３ｇを枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させ、且つその赤熱した区間３ｇに管軸方向の引張力を作用させる。この引張力は、例えば管端を矢印Ａ方向に引っ張ることにより付与できる。これにより、図１（ｂ）に示すように、その赤熱区間３ｇが引張り降伏して延伸し、その外径が縮径する。この時の縮径量は、１０％程度なら破断を生じることなく可能である。かくして、狭幅区間３ｇに対して破断を生じることなく高度の縮径を行うことができ、孔２に対して管軸方向に自由に動かせるレベル迄高度に縮径することができる。
【００１４】
区間３ｇに所定量の引張り降伏を生じさせると、次には、それに隣接した狭幅区間３ｈを枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させ、且つその赤熱した区間３ｈに引張力を作用させ、引張り降伏させる。なお、この時には、先に引張り降伏させた狭幅区間３ｇは温度が低下し、剛性が大きくなっているので、引張り降伏が進行して破断するということはない。もし、必要なら、枝管３内に冷却用の空気を間欠的に或いは連続的に流し、引張り降伏済の領域を冷却してもよい。また、赤熱させる区間３ｈは先に引張り降伏させた区間３ｇに一部オーバーラップする位置としてもよい。以下、同様の動作を繰り返し、最後に、図１（ｃ）に示すように、管支持板１の内面側に生じていた拡径部３ｄを含む狭幅区間３ｎを赤熱して引張り降伏させることにより、図１（ｄ）に示すように、拡管加工部３ｂのほぼ全域を、破断を生じること無く縮径させることができる。
【００１５】
ここで、赤熱して引張り降伏させる狭幅区間３ｇ、３ｈ・・３ｎ等の幅は、局部降伏破断の問題が生じないように定めるもので、状況に応じて実験設定されるべきものであるが、目安としては枝管肉厚の２〜１０倍である。また、逐次位置を変えて赤熱する際の各狭幅区間の幅は、通常は一定とするが、必要に応じて変化させても、例えば高度の縮径が望ましい位置では狭幅区間の幅を小さくするというように変化させてもよい。
【００１６】
請求項１に記載の方法において、狭幅区間に対する引張り降伏を行って行く順序は、図１に示すように、枝管３の先端側から進行する場合に限らず、図２に示すように、最初に拡管加工部３ｂの後端側の狭幅区間３ｎを引張り降伏させ、次いで枝管３の先端側に向かって逐次位置を変えて引張り降伏させてゆき、最後に先端側の狭幅区間３ｇを引張り降伏させるという順序としてもよい。
【００１７】
赤熱した狭幅区間３ｇ、３ｈ・・３ｎ等に対して引張力を作用させるには、拡管加工部３ｂの一端若しくは両端に引張力を作用させて行う。この際、枝管３の先端に対して矢印Ａ方向の引張力を作用させるための枝管先端の把持は、枝管３先端の管支持板１からの突出量が大きい場合或いはフレア加工部を備えている場合にはその外面を割り型クランプで把持することにより行うことができ、また、それが出来ない場合には、枝管内面に拡径型アンカーを固定したり、タップねじ結合を行うことにより、更には、枝管端面に把持具をろう付けする形で行うことができる。また、枝管３の管支持板１よりも奥側の部分に矢印Ｂ方向の引張力を作用させるための把持は、枝管の適当な位置の外面を把持することにより、或いは矢印Ｂ方向側の管端に上記した把持構造を適用することにより行うことができる。
【００１８】
ところで、図１に示すように、引張り降伏を枝管３の端部側から進めて行く場合には、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すように、引張り降伏させようとする狭幅区間３ｇ、３ｈよりも拡管加工部３ｂの後端側（右側）に未縮径部分が存在し、この未縮径部分が矢印Ｂ方向の引張力の伝達を阻止してしまう。このため、拡管加工部３ｂの奥側の端部に矢印Ｂ方向の引張力を作用させてもあまり効果はない。一方、引張り降伏させようとする狭幅区間３ｇ、３ｈ・・・３ｎ等よりも先端側（左側）は、管支持板１で拘束されていないか、既に縮径しているため、どの位置まで引張り降伏を進めていっても、引張り降伏させようとする狭幅区間には枝管先端に作用させた矢印Ａ方向の引張力が有効に作用する。従って、枝管３の先端に矢印Ａ方向の引張力を作用させるのみで十分である。また、図２に示すように、拡管加工部３ｂの後端側から引張り降伏を進めて行く場合には、拡管加工部３ｂの後端側に矢印Ｂ方向の引張力を作用させるのみで十分である。換言すれば、枝管３の拡管加工部３ｂに対して先端側に引張力を作用させることが容易な場合には、図１に示すように、引張り降伏を先端側から進めてゆき、逆に拡管加工部３ｂに対して後端側に引張力を作用させることが容易な場合には、図２に示すように、引張り降伏を後端側から進めてゆくことが好ましい。
【００１９】
枝管３の拡管加工部３ｂの一端側のみに引張力を作用させる場合、他端側は管軸方向に動かないように固定した状態であっても或いは自由に移動可能な状態であってもよい。例えば、図１において、枝管３の先端のみに矢印Ａ方向の引張力を作用させて縮径動作を行って行く場合、管支持板１よりも右側の枝管部分は、適当な手段で管軸方向に動かないように固定した状態でも、自由に動く状態としていてもよい。この部分を管軸方向に自由に動く状態としていても、拡管加工部３ｂの挿通部３ａが孔２の内面に緊着され且つ拡径部３ｄ、３ｅ等が管支持板１に係止しているので、赤熱された狭幅区間３ｇ、３ｈ等の右側の領域は管軸方向に拘束されており、赤熱された区間を引張り降伏させることが可能である。なお、図１（ｃ）に示すように最後の狭幅区間３ｎを赤熱して引張り降伏させる際、拡径部３ｄが縮径して管支持板１に対する係止が外れると、枝管３は矢印Ａ方向の引張力により全体として矢印Ａ方向に移動し、それ以上の引張り降伏は生じないが、縮径の目的は枝管３を管支持板１の孔２から引き抜くことであるので、そのまま引き抜けばよく、何ら支障はない。
【００２０】
請求項１に記載の方法における引張り降伏のための赤熱温度は、赤熱部の変形抵抗を必要且つ十分に小とするために７００〜１１００℃、望ましくは９００〜１１００℃程度とするのが良い。枝管３に対する管軸方向の引張力の付与は、応力を規制して行ってもよいし、引張り速度を規制して行ってもよいが、破断に至らせないために、或いは設備技術面から、応力規制方式の方が有利である。ただし、引張力が低くても、その引張力をかけ続ければ、引張り降伏が進行し、破断につながる恐れがあるので、赤熱する狭幅区間の幅に応じて変位量を設定しておき、各狭幅区間に応じた変位量に達した時点で引張力の付加を止めることが好ましい。各狭幅区間に生じさせる引張り降伏量は一定としてもよいし、又、縮径量を大きくしたい部位に対しては引張り降伏量を大きくするというような変化を与えてもよい。赤熱した狭幅区間に作用させる引張力の好適な範囲は材質や赤熱温度によって異なるが、おおむね５〜５０ＭＰａの範囲にある。
【００２１】
狭幅区間に対する引張り降伏を生じさせるための加熱操作と引張り操作は、同時に行ってもよく、加熱操作後に引張ってもよく、或いは引張りながら加熱操作を行ってもよい。
【００２２】
狭幅区間を赤熱させるための加熱は、ガストーチやレーザーを用いて行ってもよいが、枝管内に電磁誘導コイルを配し、これに交流を通電することによって管体に誘導電流を生じさせて管体を加熱する誘導加熱法によるのが望ましい。誘導加熱法は内部加熱法であり、要加熱個所の集中的な且つ均一な急速加熱が可能である。すなわち、加熱する部分としない部分を明確に画定することができて、本発明における引張り降伏を部位を特定して所期の形で生起させるのに適している。又、作業能率においても優れており、小径管対応も容易である。加熱条件の目安は、例えば２５．４ｍｍφ×２．６ｍｍｔの鋼管の３ｍｍ区間を１０００℃まで加熱する場合で、１５ｋＷ×２０ｓｅｃ程度である。
【００２３】
次に、請求項２に記載の方法は、上記した請求項１の発明において狭幅区間の引張り降伏動作を逐次に即ち間欠的に行っているのを、連続化したものである。すなわち、図３の実施形態に示すように、枝管３の拡管加工部３ｂに対して常時引張力を作用させた状態で、例えば、管端に矢印Ａ方向の引張力を作用させた状態で狭幅区間３ｐを枝管３の内側からの加熱によって環状に赤熱させ、且つその赤熱位置を連続的に管軸方向に移動させるものである。ここで、環状に赤熱させる狭幅区間３ｐの昇温速度及び移動速度と、それに作用する引張力とを適当に設定することにより、赤熱される区間３ｐが連続的に管軸方向に移動し且つその赤熱された部分が連続的に引張り降伏されて行き、結局、拡管加工部３ｂの所望の区間に亘って引張り降伏による縮径を行うことができる。この場合、移動を連続的としたので、引張り降伏が全区間に亘って滑らかに生起する。
【００２４】
この方法において、環状に赤熱させる狭幅区間３ｐの幅は、狭い幅に安定して引張り降伏を生じるよう、また、引張り降伏を終了した部分が残熱により更に引張り降伏を生じないように設定されるもので、状況に応じて実験設定されるべきものであるが、目安としては枝管肉厚の１〜５倍である。
【００２５】
請求項２に記載の方法においても、引張力を作用させる位置及び方向や、赤熱した狭幅区間３ｐの移動方向は、請求項１の方法と同様であり、例えば、図３に示すように、枝管３の先端に矢印Ａ方向の引張力を作用させる時には、環状に赤熱した狭幅区間３ｐを枝管３の後端側に移動させることが好ましい。また、引張り降伏のための赤熱温度も、同様に、７００〜１１００℃、望ましくは９００〜１１００℃程度とするのが良い。枝管３に加える管軸方向の引張力は応力を規制して行ってもよいし、引張り速度を規制して行ってもよく、破断に至らせないために、或いは設備技術面から、応力規制方式の方が有利である。一定の引張り降伏を進行させるには、通常は、一定の引張力を加えればよく、好適な張力の範囲は材質や赤熱温度によって異なるが、おおむね５〜５０ＭＰａの範囲にある。上記引張力の付加は引張り降伏による管の管軸方向の変位速度を検出し、これをフィードバックしながら行ってもよい。赤熱位置の管軸方向の移動速度は通常、一定であるが、局部的に縮径を大きくしたい部位ではその移動速度を低下させるというような変化を与えてもよい。
【００２６】
狭幅区間３ｐを赤熱させるための加熱も、請求項１に記載の方法の場合と同様に、ガストーチやレーザーを用いて行ってもよいが、枝管内に電磁誘導コイルを配し、これに交流を通電することによって管体に誘導電流を生じさせて管体を加熱する誘導加熱法によるのが望ましい。加熱条件の目安は、例えば２５．４ｍｍφ×２．６ｍｍｔの鋼管の３ｍｍ区間を、３ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で１０００℃に加熱する場合で２０ｋＷ程度である。請求項２の発明の場合においても、引張り降伏済の領域を敏速に降温させるため、枝管３内に冷却用の空気を流しておいてもよい。
【００２７】
上記した請求項１、２の何れかの縮径方法を枝管３の拡管加工部３ｂに適用することにより、１回の操作で１０％にも及ぶ大きな縮径が実現される。本発明方法は、状況に応じて一つの縮径対象部に２回以上繰り返して適用してもよい。又、拡径部３ｃ、３ｄの生じ具合により、或いは、係止溝４が複数条設けられていて、それに対応する拡径部３ｅが複数段に生じている場合などのように、環状に加熱した区間に引張力を作用させにくい場合には、あらかじめ、従来行われている加熱縮径操作を枝管の挿通部に適用して若干のがたを生じさせ、その後、その部分に本発明方法を適用して引張り操作の円滑化を図ってもよい。
【００２８】
本発明の縮径方法は、拡管加工部のほぼ全体に適用することにより、ほぼ全体を縮径させることができるが、必要に応じ、更に局部的に縮径操作を加えてもよい。例えば、拡管加工部のほぼ全体を請求項１又は２に記載の方法によって縮径した後、拡径部３ｅに対応する部分の縮径が不足した場合などには、その部分を含む狭幅区間のみを赤熱し、引張り降伏させる操作を加えることが好ましい。
【００２９】
本発明は上述のように、枝管を管支持板に固定している拡管加工部の所望部分を縮径させることが可能であり、拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅを含む拡管加工部３ｂをも、管支持板１に形成している孔２に対して管軸方向に自由に動かせるレベル迄高度に縮径することが可能である。従って、本発明の縮径方法を適用し、例えば図１〜図３に示すように拡管加工部３ｂを縮径した後、その部分を矢印Ａ方向或いはＢ方向に引き抜くことにより、枝管３を管支持板１から容易に撤去することができる。
【００３０】
ところで、枝管によっては管端にフレア加工部を有する場合があり、縮径後の引き抜きに際し、そのフレア加工部が邪魔になる場合がある。その場合には、図１或いは図３に示す方法で拡管加工部を縮径させ終わると、図４に示すように、フレア加工部３ｆが管支持板１の前面から大きく前に引き出された状態となるので、その状態でフレア加工部３ｆを切断除去するか又は管支持板１の孔２を通過できるように整形加工した上で、枝管を矢印Ｂ方向に引き抜けばよい。この場合、フレア加工部３ｆが管支持板１の前面から大きく離れているので、フレア加工部３ｆの切断除去操作或いは整形加工操作を容易に且つ管支持板１を傷つけることなく実施できる。
【００３１】
また、図５において、縮径動作を加えた拡管加工部３ｂを矢印Ａ方向に引き抜きたいが、枝管３の全長を矢印Ａ方向には引き抜けない場合がある。その場合には、枝管３の途中部分を切断した上で、枝管を管支持板から引き抜いて除去すればよい。この際の切断は、もし、その切断位置に外部から接近できれば、ガストーチ等による外面からの溶断により実施してもよいが、それよりも、本発明の出願人が先に出願した特願平７−２１１７３号（特開平８−１９２３７３号、「枝管の撤去方法及び装置」）に記載された、管体を環状に赤熱させて引張り破断させる方式を採用することが好ましい。この切断方法は、図５に示すように、枝管３の切断すべき区間３ｑの内側に電磁誘導コイル１１を位置させ、その区間３ｑを環状に赤熱させた状態で、この区間３ｑに管軸方向の引張力を作用させ、引張り破断させるものである。この引張り破断の際には、破断される区間３ｑは縮径しながら破断するため、ガストーチによる溶断の際に生じがちなばりの発生がなく、従って、切り離した枝管３を容易に孔２内から引き抜くことができる。
【００３２】
次に、請求項１〜３に記載の発明を、距離を置いて２ヶ所に対向配置されている一対の管支持板に両端部がそれぞれ拡管固定された枝管の縮径に適用した場合の実施形態を説明する。
【００３３】
図６において、枝管３の左端をＣ端、右端をＤ端とする。まず、図６（ａ）に示すように、Ｃ端側の拡管加工部の縮径動作を行う。このＣ端側の縮径動作は、Ｃ端側の管端に矢印Ａで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＣ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＣ端側の拡管加工部のＣ端側からＤ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｃ端側の拡管加工部をＣ端側からＤ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動は、逐次でも、連続的でもよい。
【００３４】
次に、図６（ｂ）に示すように、Ｄ端側の拡管加工部の縮径を、Ｄ端側からの操作により、前記Ｃ端側の操作をＤ端側に裏返して置き換えた形で加えることによって行う。すなわち、Ｄ端側の管端に矢印Ｂで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＤ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＤ端側の拡管加工部のＤ端側からＣ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｄ端側の拡管加工部をＤ端側からＣ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動も、逐次でも、連続的でもよい。
【００３５】
以上によりＣ端側、Ｄ端側の各拡管加工部を縮径させることができ、その後、枝管３をＣ端側或いはＤ端側に引き抜き、撤去する。なお、この引き抜き撤去の際に、管端にフレア加工部が存在するか或いは拡径部が少し残っていて引き抜けない場合がある。その場合には、引き抜きに先立って、一方の管端のフレア加工部或いは拡径部を切断除去するか、管支持板１の孔を通過できるように整形加工し、その反対側の方に引き抜けばよい。また、その代わりに、一対の管支持板１の間において枝管３を、例えば図５に示した方法で切断し、両側に引き抜く方法を採ってもよい。
【００３６】
図７は、図６に示す縮径方法の一部工程を変形した縮径方法を示すものである。図７に示す方法においても、まず、Ｃ端側の拡管加工部の縮径動作を図６の場合と同様に行う。すなわち、図７（ａ）に示すように、Ｃ端側の管端に矢印Ａで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＣ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＣ端側の拡管加工部のＣ端側からＤ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｃ端側の拡管加工部をＣ端側からＤ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動は、逐次でも、連続的でもよい。
【００３７】
次に、Ｄ端側の拡管加工部の縮径を行う。この縮径動作を行う際には、図７（ｂ）に示すように、Ｃ端側の管端に矢印Ａで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＤ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＤ端側の拡管加工部のＣ端側からＤ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｄ端側の拡管加工部をＣ端側からＤ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動も、逐次でも、連続的でもよい。
【００３８】
以上によりＣ端側、Ｄ端側の各拡管加工部を縮径させることができ、枝管３をそのままＣ端側に引き抜くことで撤去することができる。なお、この場合においても、縮径動作後、枝管をＤ端側に引き抜いてもよい。また、枝管の引き抜きの際に、前記したように、一方の管端のフレア加工部或いは拡径部の切断除去或いは整形加工を行うとか、一対の管支持板１の間において枝管３を切断する等の操作を伴う方法を採ってもよい。
【００３９】
図６、図７で説明した方法では、枝管３の両端部の拡管加工部を縮径させた後、管支持板１から枝管３を引き抜いているが、縮径と引き抜きの順序を一部変更することも可能である。図８は、その場合の例を示すものである。まず、図８（ａ）に示すように、まず、Ｃ端側の拡管加工部の縮径動作を図６の場合と同様に行う。すなわち、Ｃ端側の管端に矢印Ａで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＣ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＣ端側の拡管加工部のＣ端側からＤ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｃ端側の拡管加工部をＣ端側からＤ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動は、逐次でも、連続的でもよい。
【００４０】
次に、図８（ｂ）に示すように、Ｃ端側の拡管加工部３ｂの後端部分３ｑを赤熱して縮径させた後、その部分３ｑの加熱を続け、赤熱状態に保った状態で、管端に対する矢印Ａ方向の引張力をかけ続ける。これにより、図８（ｃ）に示すように、部分３ｇが降伏破断し、枝管３のＣ端側は管支持板１から引き抜かれる。その後、Ｄ端側の拡管加工部の縮径を、Ｃ端側の操作と同様に行い、縮径後、Ｄ端側に引き抜き撤去できる。
【００４１】
なお、以上の説明は、いずれも、枝管３が管支持板１に対して、その端部を突出させた形で取り付けられた場合を例にとっているが、本発明はこの場合に限定されず、枝管３の端部が管支持板１の外面にほぼ等しい位置となるように固定されている場合にも適用可能である。
【００４２】
【００４３】
以上に説明したように、請求項１及び２の方法によれば、狭幅区間の赤熱及び引張り降伏を、逐次に位置を変えて或いは連続的に位置を変えて実施することにより、拡管加工部の長い区間を、局部降伏による破断を生じることなく、１０％レベルもの高度に縮径させることができる。これらの請求項１及び２に記載の方法は、いずれも、局部を対象とした引張り降伏による縮径操作を、管軸方向に逐次又は連続的に順次進めて行くものであるため、Ｃ、Ｄ両端を管支持板に取り付けられ枝管における前記Ｃ端側とＤ端側の管支持板の間に位置する管の途中部分のように、本来は引張操作を加えようがない部分に対しても、管端から順に局部的に引張り降伏させ、これによって局部的に縮径して新たな引張り代が生じるサイクルが順次進んで遂には引張り操作を加えられるようになるのである。
【００４４】
上述のように両端の拡管加工部を縮径させた枝管に、フレア加工部があれば、枝管の引き抜きにはフレア加工部を除去するなどの処理が必要となるが、引張り降伏操作により枝管に長さマージンが生じているので、これらの処置を従来よりもはるかに容易に行うことができる。
【００４５】
【実施例】
〔実施例１〕
図９に示すように、厚さ１００ｍｍの管支持板１に形成した内径２５．６５ｍｍの孔２に、２５．４ｍｍφ×２．６ｍｍｔの枝管３（材質ＳＴＢ３４０）を挿通し、拡管加工して固定した試料を用意した。ここで、拡管加工部３ｂの外面には、拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅが生じており、この外径は孔２の内径よりも約２％大きくなっていた。この枝管３の管端に引張力を付与するための治具１５をろう付けにより固定し、この治具１５に油圧シリンダ（図示せず）を連結して矢印Ａ方向の引張力を付与可能とした。また、枝管３内に電磁誘導コイル１６（幅３０ｍｍ）を挿入し、枝管３を環状に加熱可能とした。なお、枝管３の右端は自由としている。
【００４６】
この状態で、まず、電磁誘導コイル１６を管支持板１の外面にほぼ等しい位置（図示位置）に停止させ、１５ｋＷ×２０ｓｅｃの加熱を行い、これにより約１５ｍｍ幅の区間３ｒが赤熱状態となった。次いで、この赤熱区間に１０ＭＰａの引張応力が加わるよう治具１５に引張力を作用させ、赤熱区間３ｒを引張り降伏させた。この引張り降伏につれて治具１５が変位するので、その変位が約１ｍｍに達したところで引張力付加を停止した。次に、誘導加熱コイル１６を前回の加熱幅（赤熱した区間の幅）にほぼ等しい量だけ管軸方向に移動させて停止させ、その位置で前記と同様の操作を行い、引張り降伏させた。以下、同様の動作を管軸方向に逐次実施し、最後に管支持板１の右側に生じている拡径部３ｄのところを赤熱し、引張り降伏させた時点で、枝管３が管支持板１に対して矢印Ａ方向に移動自在となったので、作業を停止し、枝管３を矢印Ａ方向に引き抜いた。引き抜いた枝管３の縮径部分の外径を測定したところ、孔２内に緊着していた部分の外径が２４．８ｍｍ、拡径部３ｅの外径が２５．５ｍｍとなっており、孔２の内径よりもかなり小さく縮径していた。
【００４７】
〔実施例２〕
図１０に示すように、厚さ６０ｍｍの管支持板１に形成した内径５１．４ｍｍの孔２に、５０．８ｍｍφ×５．３ｍｍｔの枝管３（材質ＳＴＢ３４０）を挿通し、拡管加工して固定し、更に先端をフレア加工した試料を用意した。ここで、拡管加工部３ｂの外面には、拡径部３ｄが生じており、この外径は孔２の内径よりも約５％大きくなっていた。この枝管３の管端に引張力を付与するため、先端のフレア加工部３ｆにクランプ治具１７を取付け、このクランプ治具１７に油圧シリンダ（図示せず）を連結して矢印Ａ方向の引張力を付与可能とした。また、枝管３内に電磁誘導コイル１８（幅２０ｍｍ）を挿入し、枝管３を環状に加熱可能とした。更に、枝管３の右端を治具（図示せず）で固定した。
【００４８】
この状態で、実施例１と同様に赤熱及び引張り降伏動作を管軸方向に逐次実施した。各回の動作における加熱電力及び時間は２５ｋＷ×１５ｓｅｃ、加熱幅（赤熱幅）は約１０ｍｍ、電磁誘導コイル１８の移動ピッチは１０ｍｍ、印加した引張応力は１５０ＭＰａ、変位量は１．７ｍｍである。この操作を、管支持板１の右側の拡径部３ｄのところまで実施して縮径動作を停止した。この時、フレア加工部３ｆの根元が管支持板１の左側の表面より約１０ｍｍ伸び出しているので、その部分を切断してフレア加工部３ｆを除去し、次いで枝管３を右方向に引っ張ることで、枝管３を容易に管支持板１から引き抜くことができた。引き抜いた枝管３の縮径部分の外径を測定したところ、外径が４９．１ｍｍとなっており、孔２の内径よりもかなり小さく縮径していた。
【００４９】
〔実施例３〕
実施例１と同一の試料を用意し、その管端に１０ＭＰａの引張力を連続的に作用させた状態で、枝管内に幅が３０ｍｍの電磁誘導コイルを挿入し、その電磁誘導コイルに２０ｋＷの通電を行った状態で、移動速度３ｍｍ／ｓｅｃで枝管の先端側から後端側に向けて移動させた。これにより、幅約１０ｍｍの赤熱区間が生じて連続的に移動し、且つその赤熱区間で引張り降伏が連続的に生じた。電磁誘導コイルが、枝管の後端側の拡径部３ｄ（図９参照）を通過した時点で枝管が管支持板に対して枝管の先端方向に移動自在となったので、作業を停止し、枝管を先端方向に引き抜いた。引き抜いた枝管の縮径部分の外径を測定したところ、孔内に緊着していた部分の外径が２４．８ｍｍ、拡径部３ｅ（図９参照）の外径が２５．５ｍｍとなっており、孔の内径よりもかなり小さく縮径していた。
【００５０】
〔実施例４〕
実施例２と同一の試料を用意し、その管端に１５０ＭＰａの引張力を連続的に作用させた状態で、枝管内に幅が２０ｍｍの電磁誘導コイルを挿入し、その電磁誘導コイルに２５ｋＷの通電を行った状態で、移動速度３ｍｍ／ｓｅｃで枝管の先端側から後端側に向けて移動させた。これにより、幅約６ｍｍの赤熱区間が生じて連続的に移動し、且つその赤熱区間で引張り降伏が連続的に生じた。電磁誘導コイルが、枝管の後端側の拡径部３ｄ（図９参照）を通過した時点で作業を停止し、先端のフレア加工部を切断除去し、次いで枝管を後端方向に引っ張って、管支持板より引き抜いた。引き抜いた枝管の縮径部分の外径を測定したところ、外径が４９．１ｍｍとなっており、孔の内径よりもかなり小さく縮径していた。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願請求項１〜３に記載の発明は、枝管の拡管加工部内の狭幅区間のみを赤熱させ、その区間に引張力を作用させて引張り降伏させることを基本構成としているので、その狭幅区間内では比較的均等に引張り降伏を生じ、このため、局部降伏による破断の問題を生じることなく、１０％レベルもの高度の縮径を一度で実施することができる。
【００５２】
本願請求項１の発明は管支持板に設けた孔に挿通し拡管加工固定された枝管の拡管加工部に対して、狭幅区間を赤熱し且つその区間を引張り降伏させて縮径させるという動作を、逐次位置を変えて行うものであるので、肉厚の管支持板の孔内に強固に緊着され、又、拡径部を生じている枝管に対しても、所望の区間に亘って引張り破断を伴うことなく高度の縮径を行うことができるという効果を有している。
【００５３】
本願請求項２の発明は管支持板に設けた孔に挿通し拡管加工固定された枝管の拡管加工部に対して、狭幅区間を赤熱し且つその区間を引張り降伏させて縮径させるという動作を、位置を連続的に移動させながら行うものであるので、肉厚の管支持板の孔内に強固に緊着され、又、拡径部を生じている枝管に対しても、所望の区間に亘って引張り破断を伴うことなく高度の縮径を行うことができ、しかも動作が連続的であるので作業性が良いという効果を有している。
【００５４】
本願請求項３の発明は、請求項１又は２記載の縮径方法において、拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を環状に赤熱させるための加熱を、枝管内に電磁誘導コイルを配し、該コイルに交流を通電して枝管を加熱する誘導加熱法によって行うものであるので、所望の狭幅区間を、その外側をあまり昇温させることなく、急速に所望温度にまで加熱することができ、所望の部位に引張り降伏を安定して生じさせることができ、作業能率良く縮径を行うことができ、且つ、小径管対応も容易であるという効果を有している。
【００５５】
更に、本発明は上記したように管支持板に固定された枝管の高度の縮径が可能であるので、縮径した後の枝管を容易に管支持板から引き抜き、撤去することが可能であり、この点から次のような効果も得られる。
(1) 熱交換器、煙管ボイラー、水管ボイラーなどに種々な仕様で拡管固定された枝管に対して、一定の方針で撤去が行える。
(2) 撤去作業の能率が大幅に向上する。
(3) 検査などのための一部枝管の抜き取りも容易である。
(4) 撤去作業に際して管支持板を損傷し或いは撤去中の枝管を破断させるなどのトラブルを生じないので、不本意な補修、復旧作業がなくなる。
【００５６】
枝管の撤去は、上記高熱設備を安全性、経済性の観点で保全するために行うものであり、本発明により撤去作業が能率よく且つ確実に行えるようになったことによる寄与は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１の発明に係る枝管の縮径方法の１実施形態を示す概略断面図
【図２】 請求項１の発明に係る枝管の縮径方法の他の実施形態を示す概略断面図
【図３】 請求項２の発明に係る枝管の縮径方法の１実施形態を示す概略断面図
【図４】 本発明の実施形態によって縮径を行った後の枝管及び管支持板を示す概略断面図
【図５】 本発明の実施形態によって縮径を行った後、枝管を切断する動作を示す概略断面図
【図６】 一対の管支持板に両端を固定して設けられた枝管の両端を、本発明を適用して縮径する動作の１例を示す概略断面図
【図７】 一対の管支持板に両端を固定して設けられた枝管の両端を、本発明を適用して縮径する動作の他の例を示す概略断面図
【図８】 一対の管支持板に両端を固定して設けられた枝管の両端を、本発明を適用して縮径する動作の更に他の例を示す概略断面図
【図９】 実施例１を説明する概略断面図
【図１０】 実施例２を説明する概略断面図
【図１１】 管支持板に対する枝管の固定構造の１例を示す概略断面図
【図１２】 管支持板に対する枝管の固定構造の他の例を示す概略断面図
【符号の説明】
１ 管支持板
２ 孔
３ 枝管
３ａ 挿通部
３ｂ 拡管加工部
３ｃ、３ｄ、３ｅ 拡径部
３ｆ フレア加工部
３ｇ、３ｈ・・３ｎ 狭幅区間
３ｐ 狭幅区間
４ 係止溝
１１、１６、１８ 電磁誘導コイル
１２ 加熱手段
１５ 治具
１７ クランプ治具
【発明の属する技術分野】
本発明は、管支持板に設けた孔に挿通し、前記孔内に位置する挿通部を拡管加工して前記管支持板に固定されている金属製の枝管を、前記管支持板から取り外すために、拡管加工部の所望の個所を縮径させる方法に関するものである。本発明を適用する枝管の代表的な対象としては、熱交換器、煙管ボイラー或いは水管ボイラー等に多数取り付けられている枝管を挙げることができる。以下、熱交換器の保全のために行われる上記枝管の撤去作業を例にとって説明を行う。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱交換器に設けられている枝管は、その端部を管支持板（管板）に挿入、固定されており、また、多くの場合、管支持板は一対が距離をおいて配置され、枝管の両端がその管支持板に固定されている。この枝管を管支持板に固定するには、多くの場合、図１１に示すように、管支持板１に設けた孔２に枝管３の端部を挿通し、その孔２内に位置する挿通部３ａを含む端部を拡管加工して拡管加工部３ｂとし、挿通部３ａを孔２の内面に押し付けて固定している。この際、拡管加工により拡管加工部３ｂの管支持板１の外側に位置する部分に孔２の内径よりも大径となった拡径部３ｃ、３ｄが形成されることが多い。また、図１２に示すように、孔２の内面に円周状の係止溝４を１条或いは複数条設けておき、拡管加工部３ｂの係止溝４に対応する部位に拡径部３ｅを生じさせ、より強固な係合が図られることもある。更に、枝管３の管支持板１よりも突出した先端にフレア加工を施してフレア加工部３ｆとし、固定を一層確実なものとしたものもある。
【０００３】
ところで、枝管３に腐食や損傷が生じた時には、その枝管３を管支持板１から抜き取り、交換することが必要である。この枝管３の抜き取りのために従来行われている方法は、拡管加工した挿通部３ａをガストーチで加熱し、熱膨張しようとする該挿通部３ａを孔２の内面による拘束によって圧縮降伏させ、これによって冷却後には該挿通部３ａが縮径しているという加熱縮径操作を加えて挿通部３ａを孔２から弛緩させ、次いで、枝管３を矢印Ａ方向に或いは矢印Ｂ方向に引き抜くという方法であった。なお、枝管３の端部にフレア加工部３ｆを形成している場合に、その枝管３を矢印Ｂ方向に引き抜く際には、それに先立って、フレア加工部３ｆをグラインダー等で削り取ってしまうか、或いはガストーチでフレア加工部３ｆの周方向に離れた３ヶ所を、管支持板１を損傷しないように、管軸方向に溶断した上で、ハンマー等で絞り、或いは又、フレア加工部を研削薄肉化するなどして抜き取り可能としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来行っている加熱縮径操作では、挿通部３ａに生じる縮径率が１％程度であるため弛緩の程度が低く、抜き取りに大きい力を必要とし、抜き取りが極めて困難であった。しかも、枝管３の挿通部３ａの前後に拡径部３ｃ、３ｄが生じたり、係止溝４に対向する部位に拡径部３ｅが生じていると、これらの拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅに対して上記した加熱縮径操作を加えても、ほとんど縮径を生じることがなく、これらの拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅが管支持板１に引っ掛かって、このままでは抜けないことも多かった。そこでそのような場合には、その拡径部３ｃ、３ｄに接近可能であれば、それをグラインダーで削り取り、枝管を抜き取りやすくするとか、削り取りが出来ない場合には、拡管加工部３ｂを管軸方向に溶断し、次いでハンマー等で絞る等の操作を加えるというように、対象毎に撤去法を工夫して対処しているが、いずれも非常な工数増が伴っており、しかも、拡径部の削り取り時や拡管加工部３ｂの溶断時に、管支持板を損傷することが多く、その場合にはその補修に多大な費用を要するという問題があった。また、フレア加工部を削り取ったり、溶断したりする時にも、管支持板を損傷することが多く、その場合にもその補修に多大な費用を要するという問題があった。
【０００５】
従って、もし枝管を管支持板に固定している拡管加工部３ｂを、特に拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅ等を、管支持板の孔との間に抜き差しに十分な隙間が確保されるよう、高度に縮径させることができれば、管支持板からの枝管の除去が極めて容易となる。
【０００６】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、熱交換器の管板のような管支持板に固定されている枝管の拡管加工部の必要な区間を、例えば、挿通部や拡径部を、高度に且つ容易に縮径させることの可能な枝管の縮径方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の枝管の縮径方法は、金属管体の一部を赤熱して変形抵抗を小さくし、その赤熱区間を管軸方向に引張って引張り降伏させれば、その引張り降伏に際して延伸と同時に縮径が生じるという現象を利用したものである。
【０００８】
ところで、多くの場合、枝管は厚さ数十ｍｍ以上或いは１００ｍｍ以上の管支持板に設けた孔に挿通して拡管加工されており、このため、図１１、図１２に示すように、挿通部３ａが孔２内面に緊着されて両者間に大きい摩擦力が存在しており、且つ拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅによる係止作用も作用している。このような対象に対して引張り降伏による縮径現象を生じさせるべく、挿通部３ａや拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅを含む区間を赤熱させ、両側から引張ったところ、引張り降伏が管軸方向の局部に集中して生起し、この部分が破断してしまい、赤熱区間全体を縮径させることができないことが判明した。
【０００９】
そこで、本発明者らは引張り降伏による縮径現象を枝管の拡管加工部に適用すべく鋭意検討した結果、赤熱区間を小さくすれば、破断させることなく引張り降伏を生じさせて縮径させることができ、しかも、長い区間に亘って縮径が必要な場合には、このような小区間についての赤熱と引張り降伏とを逐次に或いは連続的に位置を変えて行っていくことにより、破断を生じることなく拡管加工部の所望区間の縮径を良好に行うことができることを見出し、本発明を達成した。
【００１０】
すなわち、本発明は、管支持板に設けた孔に挿通、固定された拡管加工部を有する金属製の枝管の上記拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させ、且つ環状に赤熱した区間に管軸方向の引張力を作用させて引張り降伏させ、前記孔に対して管軸方向に動かせるレベルにまで縮径させることを基本構成とするものである。このように、枝管の拡管加工部内の狭幅区間のみを赤熱させ、その区間に引張力を作用させて引張り降伏させる構成としたことにより、その狭幅区間内では比較的均等に引張り降伏を生じ、このため、局部降伏による破断の問題を生じることなく、１０％レベルもの高度の縮径を一度で実施することができる。
【００１１】
請求項１の発明は、拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させる操作及び環状に赤熱した区間に管軸方向の引張力を作用させて引張り降伏させる操作を、上記拡管加工部の縮径すべき区間内で、該区間の一端から管軸方向に、逐次位置を変えて加えて行くことにより、上記拡管加工部内の所望領域を、前記孔に対して管軸方向に動かせるレベルにまで縮径させることを特徴とするものである。また、請求項２の発明は、枝管の拡管加工部の縮径すべき区間に管軸方向の引張力を作用させながら、前記区間内の狭幅区間を枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させて引張り降伏させる操作を、上記狭幅に赤熱させる位置を、前記縮径すべき区間の一端から他端に向かって連続的に移動させて加えて行くことにより、上記拡管加工部の所望領域を、前記孔に対して管軸方向に動かせるレベルにまで縮径させることを特徴とするものである。このように、狭幅区間の赤熱及び引張り降伏を、逐次に位置を変えて或いは連続的に位置を変えながら実施することにより、長い拡管加工部に対してもその全域を、局部降伏による破断を生じることなく、１０％レベルもの高度に縮径させることができ、枝管を管支持板から容易に引き抜くことが可能となる。
【００１２】
請求項３の発明は、上記した縮径方法において、拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を環状に赤熱させるための加熱を、枝管内に電磁誘導コイルを配し、該コイルに交流を通電して枝管を加熱する誘導加熱法によって行うことを特徴とするものである。誘導加熱法は内部加熱法であり、要加熱個所の集中的な且つ均一な急速加熱が可能であり、加熱する部分としない部分を明確に画定することができて、引張り降伏を部位を特定して所期の形で生起させるのに適している。又、作業能率においても優れており、小径管対応も容易である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施形態を参照して本発明を更に詳細に説明する。図１は、請求項１の発明に係る縮径方法を、管支持板１に固定している枝管３の拡管加工部３ｂのほぼ全域を縮径させる場合に適用した実施形態を示すものである。図１（ａ）において、まず、局部降伏破断の問題が生じないように狭い幅の狭幅区間３ｇを枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させ、且つその赤熱した区間３ｇに管軸方向の引張力を作用させる。この引張力は、例えば管端を矢印Ａ方向に引っ張ることにより付与できる。これにより、図１（ｂ）に示すように、その赤熱区間３ｇが引張り降伏して延伸し、その外径が縮径する。この時の縮径量は、１０％程度なら破断を生じることなく可能である。かくして、狭幅区間３ｇに対して破断を生じることなく高度の縮径を行うことができ、孔２に対して管軸方向に自由に動かせるレベル迄高度に縮径することができる。
【００１４】
区間３ｇに所定量の引張り降伏を生じさせると、次には、それに隣接した狭幅区間３ｈを枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させ、且つその赤熱した区間３ｈに引張力を作用させ、引張り降伏させる。なお、この時には、先に引張り降伏させた狭幅区間３ｇは温度が低下し、剛性が大きくなっているので、引張り降伏が進行して破断するということはない。もし、必要なら、枝管３内に冷却用の空気を間欠的に或いは連続的に流し、引張り降伏済の領域を冷却してもよい。また、赤熱させる区間３ｈは先に引張り降伏させた区間３ｇに一部オーバーラップする位置としてもよい。以下、同様の動作を繰り返し、最後に、図１（ｃ）に示すように、管支持板１の内面側に生じていた拡径部３ｄを含む狭幅区間３ｎを赤熱して引張り降伏させることにより、図１（ｄ）に示すように、拡管加工部３ｂのほぼ全域を、破断を生じること無く縮径させることができる。
【００１５】
ここで、赤熱して引張り降伏させる狭幅区間３ｇ、３ｈ・・３ｎ等の幅は、局部降伏破断の問題が生じないように定めるもので、状況に応じて実験設定されるべきものであるが、目安としては枝管肉厚の２〜１０倍である。また、逐次位置を変えて赤熱する際の各狭幅区間の幅は、通常は一定とするが、必要に応じて変化させても、例えば高度の縮径が望ましい位置では狭幅区間の幅を小さくするというように変化させてもよい。
【００１６】
請求項１に記載の方法において、狭幅区間に対する引張り降伏を行って行く順序は、図１に示すように、枝管３の先端側から進行する場合に限らず、図２に示すように、最初に拡管加工部３ｂの後端側の狭幅区間３ｎを引張り降伏させ、次いで枝管３の先端側に向かって逐次位置を変えて引張り降伏させてゆき、最後に先端側の狭幅区間３ｇを引張り降伏させるという順序としてもよい。
【００１７】
赤熱した狭幅区間３ｇ、３ｈ・・３ｎ等に対して引張力を作用させるには、拡管加工部３ｂの一端若しくは両端に引張力を作用させて行う。この際、枝管３の先端に対して矢印Ａ方向の引張力を作用させるための枝管先端の把持は、枝管３先端の管支持板１からの突出量が大きい場合或いはフレア加工部を備えている場合にはその外面を割り型クランプで把持することにより行うことができ、また、それが出来ない場合には、枝管内面に拡径型アンカーを固定したり、タップねじ結合を行うことにより、更には、枝管端面に把持具をろう付けする形で行うことができる。また、枝管３の管支持板１よりも奥側の部分に矢印Ｂ方向の引張力を作用させるための把持は、枝管の適当な位置の外面を把持することにより、或いは矢印Ｂ方向側の管端に上記した把持構造を適用することにより行うことができる。
【００１８】
ところで、図１に示すように、引張り降伏を枝管３の端部側から進めて行く場合には、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すように、引張り降伏させようとする狭幅区間３ｇ、３ｈよりも拡管加工部３ｂの後端側（右側）に未縮径部分が存在し、この未縮径部分が矢印Ｂ方向の引張力の伝達を阻止してしまう。このため、拡管加工部３ｂの奥側の端部に矢印Ｂ方向の引張力を作用させてもあまり効果はない。一方、引張り降伏させようとする狭幅区間３ｇ、３ｈ・・・３ｎ等よりも先端側（左側）は、管支持板１で拘束されていないか、既に縮径しているため、どの位置まで引張り降伏を進めていっても、引張り降伏させようとする狭幅区間には枝管先端に作用させた矢印Ａ方向の引張力が有効に作用する。従って、枝管３の先端に矢印Ａ方向の引張力を作用させるのみで十分である。また、図２に示すように、拡管加工部３ｂの後端側から引張り降伏を進めて行く場合には、拡管加工部３ｂの後端側に矢印Ｂ方向の引張力を作用させるのみで十分である。換言すれば、枝管３の拡管加工部３ｂに対して先端側に引張力を作用させることが容易な場合には、図１に示すように、引張り降伏を先端側から進めてゆき、逆に拡管加工部３ｂに対して後端側に引張力を作用させることが容易な場合には、図２に示すように、引張り降伏を後端側から進めてゆくことが好ましい。
【００１９】
枝管３の拡管加工部３ｂの一端側のみに引張力を作用させる場合、他端側は管軸方向に動かないように固定した状態であっても或いは自由に移動可能な状態であってもよい。例えば、図１において、枝管３の先端のみに矢印Ａ方向の引張力を作用させて縮径動作を行って行く場合、管支持板１よりも右側の枝管部分は、適当な手段で管軸方向に動かないように固定した状態でも、自由に動く状態としていてもよい。この部分を管軸方向に自由に動く状態としていても、拡管加工部３ｂの挿通部３ａが孔２の内面に緊着され且つ拡径部３ｄ、３ｅ等が管支持板１に係止しているので、赤熱された狭幅区間３ｇ、３ｈ等の右側の領域は管軸方向に拘束されており、赤熱された区間を引張り降伏させることが可能である。なお、図１（ｃ）に示すように最後の狭幅区間３ｎを赤熱して引張り降伏させる際、拡径部３ｄが縮径して管支持板１に対する係止が外れると、枝管３は矢印Ａ方向の引張力により全体として矢印Ａ方向に移動し、それ以上の引張り降伏は生じないが、縮径の目的は枝管３を管支持板１の孔２から引き抜くことであるので、そのまま引き抜けばよく、何ら支障はない。
【００２０】
請求項１に記載の方法における引張り降伏のための赤熱温度は、赤熱部の変形抵抗を必要且つ十分に小とするために７００〜１１００℃、望ましくは９００〜１１００℃程度とするのが良い。枝管３に対する管軸方向の引張力の付与は、応力を規制して行ってもよいし、引張り速度を規制して行ってもよいが、破断に至らせないために、或いは設備技術面から、応力規制方式の方が有利である。ただし、引張力が低くても、その引張力をかけ続ければ、引張り降伏が進行し、破断につながる恐れがあるので、赤熱する狭幅区間の幅に応じて変位量を設定しておき、各狭幅区間に応じた変位量に達した時点で引張力の付加を止めることが好ましい。各狭幅区間に生じさせる引張り降伏量は一定としてもよいし、又、縮径量を大きくしたい部位に対しては引張り降伏量を大きくするというような変化を与えてもよい。赤熱した狭幅区間に作用させる引張力の好適な範囲は材質や赤熱温度によって異なるが、おおむね５〜５０ＭＰａの範囲にある。
【００２１】
狭幅区間に対する引張り降伏を生じさせるための加熱操作と引張り操作は、同時に行ってもよく、加熱操作後に引張ってもよく、或いは引張りながら加熱操作を行ってもよい。
【００２２】
狭幅区間を赤熱させるための加熱は、ガストーチやレーザーを用いて行ってもよいが、枝管内に電磁誘導コイルを配し、これに交流を通電することによって管体に誘導電流を生じさせて管体を加熱する誘導加熱法によるのが望ましい。誘導加熱法は内部加熱法であり、要加熱個所の集中的な且つ均一な急速加熱が可能である。すなわち、加熱する部分としない部分を明確に画定することができて、本発明における引張り降伏を部位を特定して所期の形で生起させるのに適している。又、作業能率においても優れており、小径管対応も容易である。加熱条件の目安は、例えば２５．４ｍｍφ×２．６ｍｍｔの鋼管の３ｍｍ区間を１０００℃まで加熱する場合で、１５ｋＷ×２０ｓｅｃ程度である。
【００２３】
次に、請求項２に記載の方法は、上記した請求項１の発明において狭幅区間の引張り降伏動作を逐次に即ち間欠的に行っているのを、連続化したものである。すなわち、図３の実施形態に示すように、枝管３の拡管加工部３ｂに対して常時引張力を作用させた状態で、例えば、管端に矢印Ａ方向の引張力を作用させた状態で狭幅区間３ｐを枝管３の内側からの加熱によって環状に赤熱させ、且つその赤熱位置を連続的に管軸方向に移動させるものである。ここで、環状に赤熱させる狭幅区間３ｐの昇温速度及び移動速度と、それに作用する引張力とを適当に設定することにより、赤熱される区間３ｐが連続的に管軸方向に移動し且つその赤熱された部分が連続的に引張り降伏されて行き、結局、拡管加工部３ｂの所望の区間に亘って引張り降伏による縮径を行うことができる。この場合、移動を連続的としたので、引張り降伏が全区間に亘って滑らかに生起する。
【００２４】
この方法において、環状に赤熱させる狭幅区間３ｐの幅は、狭い幅に安定して引張り降伏を生じるよう、また、引張り降伏を終了した部分が残熱により更に引張り降伏を生じないように設定されるもので、状況に応じて実験設定されるべきものであるが、目安としては枝管肉厚の１〜５倍である。
【００２５】
請求項２に記載の方法においても、引張力を作用させる位置及び方向や、赤熱した狭幅区間３ｐの移動方向は、請求項１の方法と同様であり、例えば、図３に示すように、枝管３の先端に矢印Ａ方向の引張力を作用させる時には、環状に赤熱した狭幅区間３ｐを枝管３の後端側に移動させることが好ましい。また、引張り降伏のための赤熱温度も、同様に、７００〜１１００℃、望ましくは９００〜１１００℃程度とするのが良い。枝管３に加える管軸方向の引張力は応力を規制して行ってもよいし、引張り速度を規制して行ってもよく、破断に至らせないために、或いは設備技術面から、応力規制方式の方が有利である。一定の引張り降伏を進行させるには、通常は、一定の引張力を加えればよく、好適な張力の範囲は材質や赤熱温度によって異なるが、おおむね５〜５０ＭＰａの範囲にある。上記引張力の付加は引張り降伏による管の管軸方向の変位速度を検出し、これをフィードバックしながら行ってもよい。赤熱位置の管軸方向の移動速度は通常、一定であるが、局部的に縮径を大きくしたい部位ではその移動速度を低下させるというような変化を与えてもよい。
【００２６】
狭幅区間３ｐを赤熱させるための加熱も、請求項１に記載の方法の場合と同様に、ガストーチやレーザーを用いて行ってもよいが、枝管内に電磁誘導コイルを配し、これに交流を通電することによって管体に誘導電流を生じさせて管体を加熱する誘導加熱法によるのが望ましい。加熱条件の目安は、例えば２５．４ｍｍφ×２．６ｍｍｔの鋼管の３ｍｍ区間を、３ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で１０００℃に加熱する場合で２０ｋＷ程度である。請求項２の発明の場合においても、引張り降伏済の領域を敏速に降温させるため、枝管３内に冷却用の空気を流しておいてもよい。
【００２７】
上記した請求項１、２の何れかの縮径方法を枝管３の拡管加工部３ｂに適用することにより、１回の操作で１０％にも及ぶ大きな縮径が実現される。本発明方法は、状況に応じて一つの縮径対象部に２回以上繰り返して適用してもよい。又、拡径部３ｃ、３ｄの生じ具合により、或いは、係止溝４が複数条設けられていて、それに対応する拡径部３ｅが複数段に生じている場合などのように、環状に加熱した区間に引張力を作用させにくい場合には、あらかじめ、従来行われている加熱縮径操作を枝管の挿通部に適用して若干のがたを生じさせ、その後、その部分に本発明方法を適用して引張り操作の円滑化を図ってもよい。
【００２８】
本発明の縮径方法は、拡管加工部のほぼ全体に適用することにより、ほぼ全体を縮径させることができるが、必要に応じ、更に局部的に縮径操作を加えてもよい。例えば、拡管加工部のほぼ全体を請求項１又は２に記載の方法によって縮径した後、拡径部３ｅに対応する部分の縮径が不足した場合などには、その部分を含む狭幅区間のみを赤熱し、引張り降伏させる操作を加えることが好ましい。
【００２９】
本発明は上述のように、枝管を管支持板に固定している拡管加工部の所望部分を縮径させることが可能であり、拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅを含む拡管加工部３ｂをも、管支持板１に形成している孔２に対して管軸方向に自由に動かせるレベル迄高度に縮径することが可能である。従って、本発明の縮径方法を適用し、例えば図１〜図３に示すように拡管加工部３ｂを縮径した後、その部分を矢印Ａ方向或いはＢ方向に引き抜くことにより、枝管３を管支持板１から容易に撤去することができる。
【００３０】
ところで、枝管によっては管端にフレア加工部を有する場合があり、縮径後の引き抜きに際し、そのフレア加工部が邪魔になる場合がある。その場合には、図１或いは図３に示す方法で拡管加工部を縮径させ終わると、図４に示すように、フレア加工部３ｆが管支持板１の前面から大きく前に引き出された状態となるので、その状態でフレア加工部３ｆを切断除去するか又は管支持板１の孔２を通過できるように整形加工した上で、枝管を矢印Ｂ方向に引き抜けばよい。この場合、フレア加工部３ｆが管支持板１の前面から大きく離れているので、フレア加工部３ｆの切断除去操作或いは整形加工操作を容易に且つ管支持板１を傷つけることなく実施できる。
【００３１】
また、図５において、縮径動作を加えた拡管加工部３ｂを矢印Ａ方向に引き抜きたいが、枝管３の全長を矢印Ａ方向には引き抜けない場合がある。その場合には、枝管３の途中部分を切断した上で、枝管を管支持板から引き抜いて除去すればよい。この際の切断は、もし、その切断位置に外部から接近できれば、ガストーチ等による外面からの溶断により実施してもよいが、それよりも、本発明の出願人が先に出願した特願平７−２１１７３号（特開平８−１９２３７３号、「枝管の撤去方法及び装置」）に記載された、管体を環状に赤熱させて引張り破断させる方式を採用することが好ましい。この切断方法は、図５に示すように、枝管３の切断すべき区間３ｑの内側に電磁誘導コイル１１を位置させ、その区間３ｑを環状に赤熱させた状態で、この区間３ｑに管軸方向の引張力を作用させ、引張り破断させるものである。この引張り破断の際には、破断される区間３ｑは縮径しながら破断するため、ガストーチによる溶断の際に生じがちなばりの発生がなく、従って、切り離した枝管３を容易に孔２内から引き抜くことができる。
【００３２】
次に、請求項１〜３に記載の発明を、距離を置いて２ヶ所に対向配置されている一対の管支持板に両端部がそれぞれ拡管固定された枝管の縮径に適用した場合の実施形態を説明する。
【００３３】
図６において、枝管３の左端をＣ端、右端をＤ端とする。まず、図６（ａ）に示すように、Ｃ端側の拡管加工部の縮径動作を行う。このＣ端側の縮径動作は、Ｃ端側の管端に矢印Ａで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＣ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＣ端側の拡管加工部のＣ端側からＤ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｃ端側の拡管加工部をＣ端側からＤ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動は、逐次でも、連続的でもよい。
【００３４】
次に、図６（ｂ）に示すように、Ｄ端側の拡管加工部の縮径を、Ｄ端側からの操作により、前記Ｃ端側の操作をＤ端側に裏返して置き換えた形で加えることによって行う。すなわち、Ｄ端側の管端に矢印Ｂで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＤ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＤ端側の拡管加工部のＤ端側からＣ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｄ端側の拡管加工部をＤ端側からＣ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動も、逐次でも、連続的でもよい。
【００３５】
以上によりＣ端側、Ｄ端側の各拡管加工部を縮径させることができ、その後、枝管３をＣ端側或いはＤ端側に引き抜き、撤去する。なお、この引き抜き撤去の際に、管端にフレア加工部が存在するか或いは拡径部が少し残っていて引き抜けない場合がある。その場合には、引き抜きに先立って、一方の管端のフレア加工部或いは拡径部を切断除去するか、管支持板１の孔を通過できるように整形加工し、その反対側の方に引き抜けばよい。また、その代わりに、一対の管支持板１の間において枝管３を、例えば図５に示した方法で切断し、両側に引き抜く方法を採ってもよい。
【００３６】
図７は、図６に示す縮径方法の一部工程を変形した縮径方法を示すものである。図７に示す方法においても、まず、Ｃ端側の拡管加工部の縮径動作を図６の場合と同様に行う。すなわち、図７（ａ）に示すように、Ｃ端側の管端に矢印Ａで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＣ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＣ端側の拡管加工部のＣ端側からＤ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｃ端側の拡管加工部をＣ端側からＤ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動は、逐次でも、連続的でもよい。
【００３７】
次に、Ｄ端側の拡管加工部の縮径を行う。この縮径動作を行う際には、図７（ｂ）に示すように、Ｃ端側の管端に矢印Ａで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＤ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＤ端側の拡管加工部のＣ端側からＤ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｄ端側の拡管加工部をＣ端側からＤ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動も、逐次でも、連続的でもよい。
【００３８】
以上によりＣ端側、Ｄ端側の各拡管加工部を縮径させることができ、枝管３をそのままＣ端側に引き抜くことで撤去することができる。なお、この場合においても、縮径動作後、枝管をＤ端側に引き抜いてもよい。また、枝管の引き抜きの際に、前記したように、一方の管端のフレア加工部或いは拡径部の切断除去或いは整形加工を行うとか、一対の管支持板１の間において枝管３を切断する等の操作を伴う方法を採ってもよい。
【００３９】
図６、図７で説明した方法では、枝管３の両端部の拡管加工部を縮径させた後、管支持板１から枝管３を引き抜いているが、縮径と引き抜きの順序を一部変更することも可能である。図８は、その場合の例を示すものである。まず、図８（ａ）に示すように、まず、Ｃ端側の拡管加工部の縮径動作を図６の場合と同様に行う。すなわち、Ｃ端側の管端に矢印Ａで示す方向の引張力を作用させる形で、且つ、環状赤熱操作を、電磁誘導コイル等の加熱手段１２をＣ端側から枝管３内に挿入し、その加熱手段１２をＣ端側の拡管加工部のＣ端側からＤ端側に向け移動させる形で加えることによって行う。これにより、Ｃ端側の拡管加工部をＣ端側からＤ端側に向けて順に引張り降伏させて縮径させる。なお、この際の引張り降伏区間の移動は、逐次でも、連続的でもよい。
【００４０】
次に、図８（ｂ）に示すように、Ｃ端側の拡管加工部３ｂの後端部分３ｑを赤熱して縮径させた後、その部分３ｑの加熱を続け、赤熱状態に保った状態で、管端に対する矢印Ａ方向の引張力をかけ続ける。これにより、図８（ｃ）に示すように、部分３ｇが降伏破断し、枝管３のＣ端側は管支持板１から引き抜かれる。その後、Ｄ端側の拡管加工部の縮径を、Ｃ端側の操作と同様に行い、縮径後、Ｄ端側に引き抜き撤去できる。
【００４１】
なお、以上の説明は、いずれも、枝管３が管支持板１に対して、その端部を突出させた形で取り付けられた場合を例にとっているが、本発明はこの場合に限定されず、枝管３の端部が管支持板１の外面にほぼ等しい位置となるように固定されている場合にも適用可能である。
【００４２】
【００４３】
以上に説明したように、請求項１及び２の方法によれば、狭幅区間の赤熱及び引張り降伏を、逐次に位置を変えて或いは連続的に位置を変えて実施することにより、拡管加工部の長い区間を、局部降伏による破断を生じることなく、１０％レベルもの高度に縮径させることができる。これらの請求項１及び２に記載の方法は、いずれも、局部を対象とした引張り降伏による縮径操作を、管軸方向に逐次又は連続的に順次進めて行くものであるため、Ｃ、Ｄ両端を管支持板に取り付けられ枝管における前記Ｃ端側とＤ端側の管支持板の間に位置する管の途中部分のように、本来は引張操作を加えようがない部分に対しても、管端から順に局部的に引張り降伏させ、これによって局部的に縮径して新たな引張り代が生じるサイクルが順次進んで遂には引張り操作を加えられるようになるのである。
【００４４】
上述のように両端の拡管加工部を縮径させた枝管に、フレア加工部があれば、枝管の引き抜きにはフレア加工部を除去するなどの処理が必要となるが、引張り降伏操作により枝管に長さマージンが生じているので、これらの処置を従来よりもはるかに容易に行うことができる。
【００４５】
【実施例】
〔実施例１〕
図９に示すように、厚さ１００ｍｍの管支持板１に形成した内径２５．６５ｍｍの孔２に、２５．４ｍｍφ×２．６ｍｍｔの枝管３（材質ＳＴＢ３４０）を挿通し、拡管加工して固定した試料を用意した。ここで、拡管加工部３ｂの外面には、拡径部３ｃ、３ｄ、３ｅが生じており、この外径は孔２の内径よりも約２％大きくなっていた。この枝管３の管端に引張力を付与するための治具１５をろう付けにより固定し、この治具１５に油圧シリンダ（図示せず）を連結して矢印Ａ方向の引張力を付与可能とした。また、枝管３内に電磁誘導コイル１６（幅３０ｍｍ）を挿入し、枝管３を環状に加熱可能とした。なお、枝管３の右端は自由としている。
【００４６】
この状態で、まず、電磁誘導コイル１６を管支持板１の外面にほぼ等しい位置（図示位置）に停止させ、１５ｋＷ×２０ｓｅｃの加熱を行い、これにより約１５ｍｍ幅の区間３ｒが赤熱状態となった。次いで、この赤熱区間に１０ＭＰａの引張応力が加わるよう治具１５に引張力を作用させ、赤熱区間３ｒを引張り降伏させた。この引張り降伏につれて治具１５が変位するので、その変位が約１ｍｍに達したところで引張力付加を停止した。次に、誘導加熱コイル１６を前回の加熱幅（赤熱した区間の幅）にほぼ等しい量だけ管軸方向に移動させて停止させ、その位置で前記と同様の操作を行い、引張り降伏させた。以下、同様の動作を管軸方向に逐次実施し、最後に管支持板１の右側に生じている拡径部３ｄのところを赤熱し、引張り降伏させた時点で、枝管３が管支持板１に対して矢印Ａ方向に移動自在となったので、作業を停止し、枝管３を矢印Ａ方向に引き抜いた。引き抜いた枝管３の縮径部分の外径を測定したところ、孔２内に緊着していた部分の外径が２４．８ｍｍ、拡径部３ｅの外径が２５．５ｍｍとなっており、孔２の内径よりもかなり小さく縮径していた。
【００４７】
〔実施例２〕
図１０に示すように、厚さ６０ｍｍの管支持板１に形成した内径５１．４ｍｍの孔２に、５０．８ｍｍφ×５．３ｍｍｔの枝管３（材質ＳＴＢ３４０）を挿通し、拡管加工して固定し、更に先端をフレア加工した試料を用意した。ここで、拡管加工部３ｂの外面には、拡径部３ｄが生じており、この外径は孔２の内径よりも約５％大きくなっていた。この枝管３の管端に引張力を付与するため、先端のフレア加工部３ｆにクランプ治具１７を取付け、このクランプ治具１７に油圧シリンダ（図示せず）を連結して矢印Ａ方向の引張力を付与可能とした。また、枝管３内に電磁誘導コイル１８（幅２０ｍｍ）を挿入し、枝管３を環状に加熱可能とした。更に、枝管３の右端を治具（図示せず）で固定した。
【００４８】
この状態で、実施例１と同様に赤熱及び引張り降伏動作を管軸方向に逐次実施した。各回の動作における加熱電力及び時間は２５ｋＷ×１５ｓｅｃ、加熱幅（赤熱幅）は約１０ｍｍ、電磁誘導コイル１８の移動ピッチは１０ｍｍ、印加した引張応力は１５０ＭＰａ、変位量は１．７ｍｍである。この操作を、管支持板１の右側の拡径部３ｄのところまで実施して縮径動作を停止した。この時、フレア加工部３ｆの根元が管支持板１の左側の表面より約１０ｍｍ伸び出しているので、その部分を切断してフレア加工部３ｆを除去し、次いで枝管３を右方向に引っ張ることで、枝管３を容易に管支持板１から引き抜くことができた。引き抜いた枝管３の縮径部分の外径を測定したところ、外径が４９．１ｍｍとなっており、孔２の内径よりもかなり小さく縮径していた。
【００４９】
〔実施例３〕
実施例１と同一の試料を用意し、その管端に１０ＭＰａの引張力を連続的に作用させた状態で、枝管内に幅が３０ｍｍの電磁誘導コイルを挿入し、その電磁誘導コイルに２０ｋＷの通電を行った状態で、移動速度３ｍｍ／ｓｅｃで枝管の先端側から後端側に向けて移動させた。これにより、幅約１０ｍｍの赤熱区間が生じて連続的に移動し、且つその赤熱区間で引張り降伏が連続的に生じた。電磁誘導コイルが、枝管の後端側の拡径部３ｄ（図９参照）を通過した時点で枝管が管支持板に対して枝管の先端方向に移動自在となったので、作業を停止し、枝管を先端方向に引き抜いた。引き抜いた枝管の縮径部分の外径を測定したところ、孔内に緊着していた部分の外径が２４．８ｍｍ、拡径部３ｅ（図９参照）の外径が２５．５ｍｍとなっており、孔の内径よりもかなり小さく縮径していた。
【００５０】
〔実施例４〕
実施例２と同一の試料を用意し、その管端に１５０ＭＰａの引張力を連続的に作用させた状態で、枝管内に幅が２０ｍｍの電磁誘導コイルを挿入し、その電磁誘導コイルに２５ｋＷの通電を行った状態で、移動速度３ｍｍ／ｓｅｃで枝管の先端側から後端側に向けて移動させた。これにより、幅約６ｍｍの赤熱区間が生じて連続的に移動し、且つその赤熱区間で引張り降伏が連続的に生じた。電磁誘導コイルが、枝管の後端側の拡径部３ｄ（図９参照）を通過した時点で作業を停止し、先端のフレア加工部を切断除去し、次いで枝管を後端方向に引っ張って、管支持板より引き抜いた。引き抜いた枝管の縮径部分の外径を測定したところ、外径が４９．１ｍｍとなっており、孔の内径よりもかなり小さく縮径していた。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願請求項１〜３に記載の発明は、枝管の拡管加工部内の狭幅区間のみを赤熱させ、その区間に引張力を作用させて引張り降伏させることを基本構成としているので、その狭幅区間内では比較的均等に引張り降伏を生じ、このため、局部降伏による破断の問題を生じることなく、１０％レベルもの高度の縮径を一度で実施することができる。
【００５２】
本願請求項１の発明は管支持板に設けた孔に挿通し拡管加工固定された枝管の拡管加工部に対して、狭幅区間を赤熱し且つその区間を引張り降伏させて縮径させるという動作を、逐次位置を変えて行うものであるので、肉厚の管支持板の孔内に強固に緊着され、又、拡径部を生じている枝管に対しても、所望の区間に亘って引張り破断を伴うことなく高度の縮径を行うことができるという効果を有している。
【００５３】
本願請求項２の発明は管支持板に設けた孔に挿通し拡管加工固定された枝管の拡管加工部に対して、狭幅区間を赤熱し且つその区間を引張り降伏させて縮径させるという動作を、位置を連続的に移動させながら行うものであるので、肉厚の管支持板の孔内に強固に緊着され、又、拡径部を生じている枝管に対しても、所望の区間に亘って引張り破断を伴うことなく高度の縮径を行うことができ、しかも動作が連続的であるので作業性が良いという効果を有している。
【００５４】
本願請求項３の発明は、請求項１又は２記載の縮径方法において、拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を環状に赤熱させるための加熱を、枝管内に電磁誘導コイルを配し、該コイルに交流を通電して枝管を加熱する誘導加熱法によって行うものであるので、所望の狭幅区間を、その外側をあまり昇温させることなく、急速に所望温度にまで加熱することができ、所望の部位に引張り降伏を安定して生じさせることができ、作業能率良く縮径を行うことができ、且つ、小径管対応も容易であるという効果を有している。
【００５５】
更に、本発明は上記したように管支持板に固定された枝管の高度の縮径が可能であるので、縮径した後の枝管を容易に管支持板から引き抜き、撤去することが可能であり、この点から次のような効果も得られる。
(1) 熱交換器、煙管ボイラー、水管ボイラーなどに種々な仕様で拡管固定された枝管に対して、一定の方針で撤去が行える。
(2) 撤去作業の能率が大幅に向上する。
(3) 検査などのための一部枝管の抜き取りも容易である。
(4) 撤去作業に際して管支持板を損傷し或いは撤去中の枝管を破断させるなどのトラブルを生じないので、不本意な補修、復旧作業がなくなる。
【００５６】
枝管の撤去は、上記高熱設備を安全性、経済性の観点で保全するために行うものであり、本発明により撤去作業が能率よく且つ確実に行えるようになったことによる寄与は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１の発明に係る枝管の縮径方法の１実施形態を示す概略断面図
【図２】 請求項１の発明に係る枝管の縮径方法の他の実施形態を示す概略断面図
【図３】 請求項２の発明に係る枝管の縮径方法の１実施形態を示す概略断面図
【図４】 本発明の実施形態によって縮径を行った後の枝管及び管支持板を示す概略断面図
【図５】 本発明の実施形態によって縮径を行った後、枝管を切断する動作を示す概略断面図
【図６】 一対の管支持板に両端を固定して設けられた枝管の両端を、本発明を適用して縮径する動作の１例を示す概略断面図
【図７】 一対の管支持板に両端を固定して設けられた枝管の両端を、本発明を適用して縮径する動作の他の例を示す概略断面図
【図８】 一対の管支持板に両端を固定して設けられた枝管の両端を、本発明を適用して縮径する動作の更に他の例を示す概略断面図
【図９】 実施例１を説明する概略断面図
【図１０】 実施例２を説明する概略断面図
【図１１】 管支持板に対する枝管の固定構造の１例を示す概略断面図
【図１２】 管支持板に対する枝管の固定構造の他の例を示す概略断面図
【符号の説明】
１ 管支持板
２ 孔
３ 枝管
３ａ 挿通部
３ｂ 拡管加工部
３ｃ、３ｄ、３ｅ 拡径部
３ｆ フレア加工部
３ｇ、３ｈ・・３ｎ 狭幅区間
３ｐ 狭幅区間
４ 係止溝
１１、１６、１８ 電磁誘導コイル
１２ 加熱手段
１５ 治具
１７ クランプ治具
Claims (3)
- 管支持板に設けた孔に挿通、固定された拡管加工部を有する金属製の枝管の上記拡管加工部を縮径させる方法であって、上記拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させる操作及び環状に赤熱した区間に管軸方向の引張力を作用させて引張り降伏させる操作を、上記拡管加工部の縮径すべき区間内で、該区間の一端から管軸方向に逐次位置を変えて加えて行くことにより、上記拡管加工部の縮径すべき区間を、前記孔に対して管軸方向に動かせるレベルにまで縮径させることを特徴とする枝管の縮径方法。
- 管支持板に設けた孔に挿通、固定された拡管加工部を有する金属製の枝管の上記拡管加工部を縮径させる方法であって、上記拡管加工部の縮径すべき区間に管軸方向の引張力を作用させながら、前記区間内の狭幅区間を枝管の内側からの加熱によって環状に赤熱させて引張り降伏させる操作を、上記狭幅に赤熱させる位置を、前記縮径すべき区間の一端から他端に向かって連続的に移動させて加えて行くことにより、上記拡管加工部の縮径すべき区間を、前記孔に対して管軸方向に動かせるレベルにまで縮径させることを特徴とする枝管の縮径方法。
- 前記拡管加工部の縮径すべき区間内の狭幅区間を環状に赤熱させるための加熱を、枝管内に電磁誘導コイルを配し、該コイルに交流を通電して枝管を加熱する誘導加熱法によって行うことを特徴とする請求項１又は２記載の枝管の縮径方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003064730A JP3836082B2 (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 枝管の縮径方法 |
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