JP5232632B2 - 配管溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステンレス鋼管やクロム鋼管等の配管同士を突き合わせ溶接する際の配管溶接方法に関するものである。

一般的にアーク溶接を行う際、空気中の酸素や窒素等の影響を受けて溶接部に割れ等の不具合が発生してしまうことを防止するため、高温でも金属と反応しない不活性ガス（Inert Gas）を溶接部周辺に供給し、この不活性ガスの雰囲気の中で溶接を行っている。不活性ガスとしては、例えばアルゴンガスが好適に使用されている。

従って、ステンレス鋼管やクロム鋼管等の配管を溶接する場合も同様に、不活性ガスの雰囲気の中で行っている。特に、この種の配管を突き合わせ溶接する場合には、配管の外側だけでなく内側、即ち、内部空間も不活性ガスの雰囲気にしておく必要がある。そのため、溶接前の段階で配管内に不活性ガスを供給し、配管内を不活性ガスに置換しておく必要がある。

ところが、ステンレス鋼管やクロム鋼管等の配管は、原子力配管やボイラーチューブとして利用されているように、長尺であるうえ、原子力や火力プラント等の設備機器の構成品として複雑に入り組んだ状態で配設されている。そのため、既に配設されている配管の一部を交換する場合等には、設備機器を含めて配管全体の内部空間を不活性ガスに置換せざるを得ない場合がある。このような場合には、不活性ガスに置換するという事前準備に多大な工数、工期を要することが多々あった。

そこで、配管全体の内部空間を不活性ガスに置換するのではなく、配管内に封止物となる仮栓を一時的に設置して、溶接箇所周辺の内部空間だけを不活性ガスの雰囲気にする手法が考えられている。
この場合の具体的な手順としては、配管内に先に仮栓を設置した後、配管同士を突き合わせる。そして、突き合せた配管の内部に不活性ガスを供給する。これにより、仮栓で両側が封止された配管内を不活性ガスの雰囲気にすることができる。つまり、溶接箇所周辺の内部空間だけを不活性ガスの雰囲気にすることができる。このように、配管内の必要な領域だけを不活性ガスに置換できるので、配管全体の内部空間を不活性ガスに置換する上記方法に比べれば効率的である。

しかしながら、この手法は、溶接終了後に設置した仮栓を回収するという手間がどうしても必要となってしまう。特に、仮栓を確実に回収するために、後で回収し易いポイント、例えば配管の末端部や配管の途中に介在されている弁体等の近くに設置しなくてはならず、設置場所が限られてしまう。そのため、溶接箇所の近くに仮栓を設置することが難しく、溶接箇所から遠く離れた位置に仮栓を設置せざるを得ない場合がほとんどであった。
従って、不活性ガスを多量に使用してしまううえ、置換作業に多くの時間を要してしまい、依然として事前準備を効率良く行うことができなかった。

そこで、新たな方法として、水溶性フィルム（例えば、ポリビニルアルコールフィルム）を用いて仮栓を袋状に作製し、該仮栓を利用することで不活性ガスを溶接部周辺だけに閉じ込める方法が考えられている（特許文献１参照）。
この方法は、仮栓として水に溶解するものを利用するので、溶接後に仮栓を回収する手間を省くことができる方法である。具体的な手順としては、溶接箇所である接合端から配管内に押し込んだ位置に仮栓を設置した後、配管同士を突き合わせる。そして、配管内部に不活性ガスを供給して、仮栓で両側が封止された配管内、即ち、溶接箇所周辺の内部空間を不活性ガスの雰囲気に置換（アルゴンガスを用いて置換した場合にはアルゴンバックと言う）する。この状態で溶接を行った後、配管内に温水等の流体を流す。すると、配管内に設置された仮栓は、この流体によって溶解する。これにより、仮栓を流体と共に配管外へ簡単に排出することができる。

このように、封止物を回収するのではなく流体を利用して簡単に排除できるので、制約を受けることなく仮栓を自由に配管内に設置することができる。従って、仮栓を溶接箇所の近くに設置することができる。その結果、不活性ガスの使用量を少量にすることができるうえ、置換作業にかける時間を短縮することができる。
特開平５−２４５６３３号公報

ところで、水溶性フィルムからなる仮栓は、温度や湿度の影響を受け易い。そのため、仮栓を設置する場合には、不活性ガスの使用量を少なくするという点では溶接箇所にできるだけ近い位置に設置することが好ましいが、実際には溶接時の熱影響を受けないように溶接箇所から離れた位置に設置せざるを得ない。つまり、溶接箇所である配管の接合端から、溶接時の熱影響を受けない位置まで押し込んだ状態で設置する必要がある。しかも、仮栓をその位置で確実に膨らませた状態で維持し、配管の内面に密着させておく必要がある。

この点、特許文献１に記載の方法では、仮栓に空気吹き込みノズルを差し込んだ状態で配管内に押し込む工程と、押し込んだ後、空気吹き込みノズルから空気を吹き込んで仮栓を膨らませる工程と、膨らませた後、空気吹き込みノズルを抜き取る工程と、を行っている。
しかしながら、空気吹き込みノズルを差し込んだまま仮栓を押し込むので、ノズルによって仮栓に傷を付けてしまう可能性があった。また、空気吹き込みノズルが途中で外れてしまう可能性もあった。よって、注意を要しながら行う作業となってしまい、手間がかかり効率の良い作業を行えるものではなかった。加えて、空気吹き込みノズルを抜き取った後、仮栓から空気が漏れてしまう可能性があり、長時間に亘って確実な密着性を期待し難かった。そのため、溶接に悪影響を与えてしまい、酷い場合には溶接を行うこと自体が困難になってしまう恐れがあった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、溶接箇所から離れた位置の配管内部に誰でも簡単に傷付けることなく仮栓であるバルーンをセットできるうえ、長時間に亘ってバルーンを配管に密着させることができ、配管の突き合わせ溶接を確実に行うことができる配管溶接方法を提供する。

本発明は、前記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を提供する。
本発明に係る配管溶接方法は、気体の導入により膨張可能なバルーン本体と、該バルーン本体に一体的に形成され、バルーン本体に気体を導入させる長尺で可撓性を有する導入筒と、を備えた水溶性のバルーンを利用して、不活性ガスの環境下で２本の配管を突き合わせ溶接する配管溶接方法であって、前記バルーンが萎んだ状態で前記配管の接合端から内部に押し込むと共に、接合端から規定値以上離間した位置に前記バルーン本体を移動させて溶接時の高温領域から外れる領域外にセットするセット工程と、セットした位置から前記導入筒を前記接合端側に引き出して、導入筒の先端を前記配管の外側に露出させる引き出し工程と、引き出した前記導入筒の先端から前記気体を導入筒の内部に導入して前記バルーン本体を膨張させ、該バルーン本体を前記配管の内面に密着させる膨張工程と、前記導入筒の先端を閉塞した後、導入筒の全体を膨張した前記バルーン本体と前記配管の内面との間に押し込む押し込み工程と、前記各工程を２本の前記配管に対してそれぞれ行った後、両配管の前記接合端同士を突き合わせると共に、前記バルーンで囲まれた両配管の内部空間を前記不活性ガスの環境下に置換する置換工程と、置換が終了した後、前記不活性ガスを供給しながら前記両配管の突き合せ部分を外面側から溶接する溶接工程と、溶接終了後、前記両配管内に流体を供給して前記バルーンを溶解させ、流体と共に両配管内から排出させるフラッシング工程と、を備えていることを特徴とする。

この発明に係る配管溶接方法においては、まず、突き合わせ溶接する２本の配管の内部にそれぞれバルーンをセットするセット工程を行う。この際、バルーンが萎んだ状態で溶接箇所となる接合端から配管の内部にバルーンを押し込むと共に、バルーン本体が接合端から予め決められた規定値以上離間するように移動させて溶接時の熱影響を受けない高温領域外にセットする。
続いて、導入筒だけを引き出して先端を接合端から配管の外側に露出させる引き出し工程を行う。この工程の後、引き出した導入筒の内部に気体を導入し、高温領域外にセットしたバルーン本体を膨張させる膨張工程を行う。すると、バルーン本体は、配管の内面に密着して配管を途中で塞ぐ。

バルーン本体を膨張させた後、配管の外側に露出している導入筒の先端を塞いで閉塞させる。これにより、バルーン本体を膨張させている気体が導入筒を介して漏れてしまうことがない。そして、導入筒の先端を塞いだ後、配管の外側まで引き出されている導入筒の全体をバルーン本体と配管の内面との間に押し込む押し込み工程を行う。この際、導入筒は、可撓性なので容易に折り畳むように自由に変形させることができ、時間をかけることなく短時間で押し込ませることができる。しかも、この時点でバルーン本体は配管の内面に密着しているので、押し込む際の力を受けてずれてしまうことがない。

上記各工程を２本の配管に対して行った後、両配管の接合端同士を突き合わせる。この際、溶接箇所周辺の両配管の内部空間は、バルーンで囲まれた閉塞空間となっている。そして、この閉塞した内部空間に不活性ガスを供給して該不活性ガスの環境下に置換する置換工程を行う。つまり、溶接箇所の裏側を不活性ガスの環境下にすることができる。
そして、置換が終了した後、不活性ガスを供給しながら両配管の突き合わせ部分を外面側から溶接する溶接工程を行う。これにより、突き合せた接合端同士を一体的に結合することができ、両配管を１本に連結することができる。特に、溶接箇所の外側だけでなく内側に関しても、不活性ガスの環境下となっているので、空気中の酸素や窒素等の影響を受けることなく溶接でき、割れ等がない高品質な溶接作業を行うことができる。

そして、溶接終了後、両配管内に流体を供給して水溶性のバルーンを溶解させ、流体と共に溶解したバルーンの成分を両配管内から排出させるフラッシング工程を行う。これにより、配管内を途中で塞いでいたバルーンを確実に排除することができ、これ以降両配管を直ちに使用することができる。

特に、本発明に係る方法によれば、バルーン本体を萎んだ状態で溶接箇所である接合端から離れた位置に押し込めるので、容易に行えると共に所望の位置に確実にセットすることができる。しかも、従来のように空気吹き込みノズル等を使用する必要がないので、バルーンを傷付ける恐れもない。
また、配管の外側まで導入筒の先端を引き出せるので、確実且つ容易に気体を導入してバルーン本体を膨張させることができる。従って、効率の良い作業を行うことができる。また、導入筒の先端が配管の外側に露出しているので、確実且つ容易に導入筒を塞ぐ作業も行うことができる。この点においても効率の良い作業を行えるうえ、気体が漏れてしまうことを確実に防ぐことができる。従って、長時間に亘ってバルーン本体を配管の内面に密着させ続けることができ、高いガスシール性を期待できる。従って、高品質な溶接作業を行うことができる。

また、導入筒をバルーン本体と配管の内面との間に押し込むことができるので、導入筒に関しても溶接時の熱影響を受けない高温領域外に避難させることができる。従って、バルーン全体を溶接時の熱影響から守ることができる。この点においても、長時間に亘る高いガスシール性を期待でき、溶接作業の確実性に繋げることができる。

また、本発明に係る配管溶接方法は、上記本発明の配管溶接方法において、前記膨張工程の際、前記気体として不活性ガス或いは二酸化炭素を用いて前記バルーン本体を膨張させることを特徴とする。

この発明に係る配管溶接方法においては、溶接時に悪影響を及ぼさない不活性ガス或いは二酸化炭素を利用してバルーン本体を膨張させるので、仮にバルーン本体を透過して周囲に若干漏れてしまったとしても、溶接箇所に割れ等の悪影響を与えることがない。従って、溶接作業の信頼性をより確実なものにすることができる。

また、本発明に係る配管溶接方法は、上記本発明の配管溶接方法において、前記セット工程の際、粘度を有する水溶性の粘着液を前記バルーンの表面全体に塗布した後、前記配管の内部に押し込むことを特徴とする。

この発明に係る配管溶接方法においては、バルーンの表面に粘着液が塗布されているので、粘着液の表面張力を利用してバルーン本体を配管の内面に対してより密着させ続けることができる。従って、長時間に亘ってより確実なガスシール性を期待することができる。また、バルーン本体が何らかの理由によって若干張りを失ってしまった場合であっても、失った張りの部分に粘着液が入り込むので密着状態を引き続き維持させることができる。この点においても、より確実なガスシール性を期待することができる。
なお、粘着液は水溶性であるので、フラッシング工程によって配管内から排除することができ、配管内に残留する恐れがない。

また、本発明に係る配管溶接方法は、上記本発明の配管溶接方法において、前記フラッシング工程の際、有機物を吸着するフィルタを利用して、溶解した前記バルーンの成分をフラッシング後の前記流体から除去する除去工程を行うことを特徴とする。

この発明に係る配管溶接方法においては、フラッシング時にフィルタを利用した除去工程を行うので、溶解したバルーンの成分を流体から高精度に除去することができる。従って、バルーンの成分が配管内に残留してしまうことを防止することができる。よって、配管に接続されている設備機器側にバルーンの成分が回りこんでしまうことを防止でき、設備機器側に動作不良等の悪影響が生じてしまうことを未然に防ぐことができる。

また、本発明に係る配管溶接方法は、上記本発明の配管溶接方法において、前記膨張工程の際、前記バルーン本体が前記配管の内面に密着したか否かを確認する確認工程を行うことを特徴とする。

この発明に係る配管溶接方法においては、バルーンを膨張させた後、気体の導入量や導入時の圧力変動やバルーンの弾力具合等から、バルーン本体が配管の内面に確実に密着したか否かを確認する確認工程を行う。従って、より確実なガスシール性を期待することができる。特に、置換工程前に確認するので、不活性ガスを無駄に供給してしまうことを未然に防止できる。

また、本発明に係る配管溶接方法は、上記本発明の配管溶接方法において、１本の前記配管に対して前記バルーンを複数使用し、各バルーンについて、前記セット工程、前記引き出し工程、前記膨張工程、前記押し込み工程をそれぞれ順次行った後、前記置換工程に移行することを特徴とする。

この発明に係る配管溶接方法においては、配管内にバルーンを複数個セットするので、多数箇所で配管を塞ぐことができる。特に、接合端側にセットされたバルーンの奥側にも別のバルーンがセットされている。そのため、配管の奥側から湿気が流れ込んできたとしても、これら別のバルーンによってこの湿気を途中で遮断でき、接合端側にセットされたバルーンに伝わってしまうことを防止できる。湿気が流れ込んできた場合には、バルーンの張りが失われて密着性が不確実になる恐れがあるが、少なくとも接合端側にセットされたバルーンをこのような状態にしてしまうことを防止することができる。
従って、湿気が配管の奥側から流れ込んできたとしても、接合端側にセットされたバルーンに関しては、確実なガスシール性を期待することができる。よって、溶接作業をより確実に行うことができる。

また、上記の場合とは別に、接合端側にセットされたバルーンが仮に溶接時の熱影響によって若干張りが失われ、不活性ガスが若干リークしてしまったとしても、このバルーンに隣接している奥側のバルーンによって不活性ガスをシールドすることができる。従って、この場合でも確実なガスシール性を期待することができる。よって、やはり確実な溶接作業を行うことができる。

また、本発明に係る配管溶接方法は、上記本発明の配管溶接方法において、複数の前記バルーンが互いに非接触となるように、バルーン間に隙間を確保することを特徴とする。

この発明に係る配管溶接方法においては、複数のバルーンをセットする際に、間に隙間が確保されて互いに非接触状態となるようにセットする。従って、各バルーンを他のバルーンに影響されることなくそれぞれ独立させることができる。そのため、いずれか１つのバルーンが何らかの理由により若干張りが失われた場合であっても、隣のバルーンが連鎖して張りを失うことがない。

本発明に係る配管溶接方法によれば、溶接箇所から離れた位置の配管内部に誰でも簡単に傷付けることなくバルーンをセットできるうえ、長時間に亘ってバルーンを配管に密着させることができる。従って、高いガスシール性を期待でき、不活性ガスの環境下で配管の突き合わせ溶接を確実に行うことができ、高品質な溶接作業を行うことができる。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態を、図１から図１７を参照して説明する。
本実施形態の配管溶接方法は、図１（ａ）に示すように、水溶性のバルーン（配管溶接用バルーン）１を利用して、アルゴンガス（不活性ガス）Ｇの環境下で２本の配管２を突き合わせ溶接する方法である。なお、図１では、バルーン１を簡略的に図示している。

この配管溶接方法は、図２に示すように、バルーン１を配管２内にセットするセット工程（Ｓ１）と、バルーン１の導入筒１１を引き出す引き出し工程（Ｓ２）と、バルーン１を膨張させる膨張工程（Ｓ３）と、導入筒１１を押し込む押し込み工程（Ｓ４）と、配管２の内部をアルゴンガスＧの環境下に置換する置換工程（Ｓ５）と、２本に配管２を突き合わせ溶接する溶接工程（Ｓ６）と、バルーン１を配管２から排出させるフラッシング工程（Ｓ７）と、を備えている。
以下、これら各工程について、詳細に説明する。

はじめに、各工程について説明する前にバルーン１について説明する。
本実施形態で使用するバルーン１は、図３に示すように、気体Ｅの導入により膨張可能なバルーン本体１０と、該バルーン本体１０に一体的に形成され、バルーン本体１０に気体Ｅを導入させる長尺で且つ可撓性を有する導入筒１１と、で構成されている。
このバルーン１は、水溶性材料の１つであるＰＶＡ（ポリビニルアルコール：Polyvinyl alcohol）、具体的にはビニロンＶＦ−Ｌ（クラレ製）で作製されており、略７０℃の温水（流体）Ｗで溶解する水溶性のバルーンである。なお、バルーン１の製造方法については、後に説明する。

バルーン本体１０は、膨らんだ際に円筒状になるように形成されており、配管２の内面にフィットするようになっている。バルーン本体１０の一端側は、完全に塞がって閉塞している。一方、バルーン本体１０の他端側は、一部開口した状態で塞がっており、この一部開口した部分に導入筒１１が繋がった状態で形成されている。
バルーン本体１０の外径φは、配管２の内径よりも大きいサイズとされ、長さＬは配管２の内径よりも少なくとも２倍以上長くすることが好ましい。例えば、呼び径がＢ呼称サイズで２Ｂの配管２の場合には約１５０ｍｍ、６Ｂの場合には約３７５ｍｍ、１０Ｂの場合には約６２５ｍｍ、１４Ｂの場合には約９００ｍｍにすると良い。但し、これら数値に限定されるものではなく、さらに長く形成しても構わないし、配管２の内径の２倍以下の長さであっても構わない。

導入筒１１は、バルーン本体１０よりも遥かに小さい外径の長尺な円筒状に形成されており、溶着によって閉塞可能とされている。また、少なくとも１００ｍｍ以上の長さに形成されている。このように長尺に形成されているので、バルーン本体１０を配管２の接合端２ａから規定値Ｈ以上離間した位置に移動させて、溶接時の高温領域から外れる領域外、つまり、溶接時の熱影響を受けない位置にセットしたとしても、導入筒１１の先端を配管２の外側に引き出すことが可能とされている。また、導入筒１１は、バルーン本体１０よりも遥かに細いので、容易に折り畳むように自由に変形させることが可能とされている。なお、規定値Ｈとは、配管２の材質やサイズ、溶接条件等によって変化する数値であるが、経験的に１００ｍｍ程度である。

ところで、本実施形態の配管２は、例えば、原子力配管やボイラーチューブ等として利用されるステンレス鋼管やクロム鋼管であり、図１に示すようにそれぞれ端部がプラント設備（設備機器）Ｐに繋がっている。

次に、上述した各工程を詳細に説明しながら、バルーン１を利用して配管２を溶接する場合について説明する。
まず、突き合わせ溶接する２本の配管２の内部にそれぞれバルーン１をセットするセット工程（Ｓ１）を行う。具体的には、図４に示すように、バルーン１全体が萎んだ状態で溶接箇所となる接合端２ａから配管２の内部にバルーン１を押し込む。そして、図５に示すように、バルーン本体１０が接合端２ａから予め決められた規定値Ｈ以上離間するまで移動させて、溶接時の熱影響を受けない高温領域外にセットする。

この工程が終了した後、引き出し工程（Ｓ２）を行う。つまり、図５に示すように、バルーン本体１０をセットした位置から動かさずに、導入筒１１だけを引き出して先端を接合端２ａから配管２の外側に露出させる。
この工程が終了した後、膨張工程（Ｓ３）を行う。つまり、図６に示すように、引き出した導入筒１１の先端から内部に気体Ｅを導入し、高温領域外にセットしたバルーン本体１０を膨張させる。
なお、本実施形態では、気体Ｅとして不活性ガスであるアルゴンガスＧを用いる場合を例にする。また、アルゴンガスＧを導入する際に、一定の圧力の下で一定の流量を流しながら導入する。これにより、バルーン本体１０は、配管２の内面に密着して配管２を途中で塞ぐ。

膨張させた後、バルーン本体１０が配管２の内面に確実に密着したか否かを確認する確認工程（Ｓ３ａ）を行う。確認する方法としては、例えば、配管２の内面とバルーン本体１０との間に隙間があるか否かを目視することで密着具合を確認する。また、バルーン本体１０を押し、そのときの弾力具合の感触で密着具合を確認する。また、アルゴンガスＧの供給量で密着具合を確認する。また、アルゴンガスＧを供給している際の圧力変動に基づいて密着具合を確認する。
いずれの方法であっても、バルーン本体１０の密着具合を確認することができる。仮に、密着が不十分である場合には、アルゴンガスＧを供給してバルーン本体１０をさらに膨張させる。このようにして、バルーン本体１０を配管２の内面に確実に密着させる。この時点で、膨張工程（Ｓ３）が終了する。

続いて、押し込み工程（Ｓ４）を行う。まず、図７に示すように、配管２の外側に露出している導入筒１１の先端を溶着により塞いで閉塞させる。これにより、バルーン本体１０を膨張させているアルゴンガスＧが導入筒１１を介して漏れてしまうことがない。そして、導入筒１１の先端を塞いだ後、図８に示すように、配管２の外側まで引き出されている導入筒１１の全体をバルーン本体１０と配管２の内面との間に押し込む。この際、導入筒１１は、可撓性であり容易に折り畳むように自由に変形させることができるので、時間をかけることなく短時間で押し込ませることができる。しかも、この時点でバルーン本体１０は配管２の内面に密着しているので、押し込む際の力を受けてずれてしまうことがない。

上述した各工程を２本の配管２に対してそれぞれ行った後、置換工程（Ｓ５）に移行する。まず、図９に示すように、２本の配管２の接合端２ａ同士を突き合わせる。この際、溶接箇所周辺の両配管２の内部空間は、バルーン１で囲まれた閉塞空間となっている。そして、この閉塞した内部空間にアルゴンガスＧを供給してアルゴンガスＧの環境下に置換する。つまり、溶接箇所の裏側をアルゴンガスＧの環境下にする。
なお、アルゴンガスＧを供給する場合には、接合端２ａの隙間から供給しても構わない。或いは、接合端２ａ付近の配管２に凹みを形成すると共に、この凹みに後に穴埋め可能な穴部を形成し、該穴部を通じてアルゴンガスＧを供給しても構わない。

アルゴンガスＧへの置換が終了した後、図１（ａ）に示すように、溶接用トーチＴによりアルゴンガスＧを供給しながら両配管２の突き合わせ部分を外面側から溶接する溶接工程（Ｓ６）を行う。これにより、突き合せた接合端２ａ同士を一体的に結合することができ、両配管２を１本に連結することができる。特に、溶接箇所の外側だけでなく内側に関しても、アルゴンガスＧの環境下となっているので、空気中の酸素や窒素等の影響を受けることなく溶接でき、割れ等がない高品質な溶接作業を行うことができる。

溶接が終了した後、フラッシング工程（Ｓ７）を行う。つまり、図１０に示すように、両配管２内に温水Ｗを供給する。これにより、水溶性のバルーン１を溶解することができ、温水Ｗと共に溶解したバルーン１の成分を両配管２内から排出させることができる。
その結果、図１（ｂ）に示すように、配管２内を途中で塞いでいたバルーン１を確実に排除することができ、これ以降、両配管２を直ちに使用することができる。

上述したように、本実施形態の配管溶接方法によれば、バルーン本体１０を萎んだ状態で溶接箇所である接合端２ａから離れた位置に押し込めるので、容易に行えると共に所望の位置に確実にセットすることができる。しかも、従来のように空気吹き込みノズル等を使用する必要がないので、バルーン１を傷付ける恐れもない。
また、配管２の外側まで導入筒１１の先端を引き出せるので、確実且つ容易にアルゴンガスＧを導入してバルーン本体１０を膨張させることができる。従って、効率の良い作業を行うことができる。また、導入筒１１の先端が配管２の外側に露出しているので、確実且つ容易に導入筒１１を塞ぐ作業も行うことができる。この点においても効率の良い作業を行えるうえ、アルゴンガスＧが漏れてしまうことを確実に塞ぐことができる。従って、長時間に亘ってバルーン本体１０を配管２の内面に密着させ続けることができ、高いガスシール性を期待できる。従って、高品質な溶接作業を行うことができる。

更に、導入筒１１をバルーン本体１０と配管２の内面との間に押し込むことができるので、導入筒１１に関しても溶接時の熱影響を受けない高温領域外に悲惨さえることができる。従って、バルーン１全体を溶接時の熱影響から守ることができる。この点においても、長時間に亘る高いガスシール性を期待でき、溶接作業の確実性に繋げることができる。

加えて、本実施形態では、バルーン本体１０を膨張させた後、配管２の内面に密着しているか否かを確認する確認工程（Ｓ３ａ）を行っている。従って、より確実なガスシール性を期待することができる。特に、アルゴンガスＧに置換する置換工程（Ｓ５）を行う前に確認するので、アルゴンガスＧを無駄に供給してしまうことを未然に防止できる。
また、バルーン本体１０を膨らます気体Ｅとして、溶接時に悪影響を及ぼさないアルゴンガスＧを用いている。そのため、仮にバルーン本体１０を透過して周囲に若干漏れてしまったとしても、溶接箇所に割れ等の影響を与えることがない。従って、溶接作業の信頼性をより確実なものにすることができる。

次に、本実施形態で用いたバルーン１の製造方法について説明する。
この製造方法は、溶着を繰り返すだけの簡単な工程でバルーン１を低コストで効率良く製造できる方法であって、図１１に示すように、第１の溶着工程（Ｓ１０）と、第２の溶着工程（Ｓ１１）と、第３の溶着工程（Ｓ１２）と、を主に行う方法である。
以下、これら各工程について詳細に説明する。

最初に第１の溶着工程（Ｓ１０）を行う。具体的には、図１２に示すように、水溶性材料であるＰＶＡ（ビニロンＶＦ−Ｌ：クラレ製）からなる平面視四角形状のシート体１５を用意する。なお、厚みとしては、例えば、３０μｍ程度の非常に薄いものを用意する。続いて、図１３に示すように、このシート体１５を端部同士が重なるように丸め、両端が開口した円筒状に形作る。そして、重なった端部同士を連続的に溶着する。この際、配管２の内径に応じて円筒状の径を決定すれば良い。これで第１の溶着工程（Ｓ１０）が終了する。なお、図１３に示す符号Ｓ１は、溶着した後の溶着ラインである。

続いて、第２の溶着工程（Ｓ１１）を行う。具体的には、図１４に示すように、両端が開口した円筒状のシート体１５の一端側をさらに溶着して、開口していた一端側を完全に塞いで閉塞させる。これにより、シート体１５は、他端側だけが開口した状態となる。なお、この工程を行う際、溶着ラインＳ２が略Ｃ型を描くように溶着する。そして、図１５に示すように、溶着後、溶着ラインＳ２の外側に位置する余剰部分を切り離す。

続いて、第３の溶着工程（Ｓ１２）に行う前に、裏返し工程（Ｓ１３）を行う。つまり、一端側が略Ｃ型状に閉塞した図１５に示すシート体１５の表裏が反転するように裏返しにする。これにより、図１６に示すように、第１の溶着工程（Ｓ１０）及び第２の溶着工程（Ｓ１１）で溶着した溶着ラインＳ１、Ｓ２をそれぞれ内面側に反転させて隠すことができる。

この裏返し工程（Ｓ１３）を行った後、第３の溶着工程（Ｓ１２）を行う。具体的には、図１７に示すように、円筒状のシート体１５の他端側を一部開口したままの状態で溶着すると共に、一部開口した部分に先端が開口した導入筒１１が一体的に繋がった状態で形成されるように溶着する。
この際、導入筒１１が長尺で可撓性を有した状態で形成されるように溶着を行う。また、第１の溶着工程（Ｓ１０）で溶着した溶着ラインＳ１を除く領域を使用して、導入筒１１を形成するように溶着する。つまり、導入筒１１には、第３の溶着工程（Ｓ１２）で溶着した溶着ラインＳ３だけが残るように溶着を行う。

その結果、バルーン本体１０と導入筒１１とを有する図３に示すバルーン１を作製することができる。特に、このバルーン１は、膨張した際に円筒状に膨らむ。従って、配管２の内部にセットされた際に、外周面が配管２の内面に沿った状態となるので、自然と配管２の内面にフィットして隙間なく密着する。よって、配管２を途中でしっかりと塞ぐことができ、高いガスシール性を発揮することができるうえ、長時間に亘って密着させ続けることができる。そのため、先に説明したように、割れ等がない高品質な溶接作業を行うことができる。

しかも、上記製造方法によれば、１枚のシート体１５から単なる溶着を繰り返すだけの簡単な工程でバルーン１を作製することができる。従って、低コストで効率良くバルーン１を作製することができる。
また、裏返し工程（Ｓ１３）により、第１の溶着工程（Ｓ１０）及び第２の溶着工程（Ｓ１１）時での溶着ラインＳ１、Ｓ２を内面側に隠しているので、これら溶着ラインＳ１、Ｓ２が外表面にでることなく、外表面を滑らかな仕上がりにすることができる。従って、配管２の内面により隙間なくバルーン１を密着させることができ、より高いガスシール性を期待することができる。

また、第２の溶着工程（Ｓ１１）の際、溶着ラインＳ２が略Ｃ型の軌跡を描くように溶着している。これにより、バルーン１を膨らませた際に、できるだけ角張らせることなく一端側を膨らますことができる。過度に角張ってしまうと、アルゴンガスＧが局所的に集中してしまい、他の部分よりも圧力が高まってリークに繋がる恐れがある。しかしながら、角張りをできるだけなくした状態で膨らませるので、リークの可能性を低減することができ、信頼性をより向上することができる。
また、第３の溶着工程（Ｓ１２）の際、第１の溶着工程（Ｓ１０）時に生じた溶着ラインＳ１を除く領域を使用して溶着を行っている。そのため、導入筒１１に、第１の溶着工程（Ｓ１０）及び第３の溶着工程（Ｓ１２）の２つの工程で生じた２つの溶着ラインＳ１、Ｓ３が残存するのではなく、第３の溶着工程（Ｓ１２）で生じた溶着ラインＳ３だけが残存する。そのため、導入筒１１の外周面をできるだけ継ぎ目が少ない滑らかな形状にすることができ、リークの可能性を低減することができる。

また、上述した製造方法の際、全て溶着工程で溶着ラインが内側と外側とで２重に並ぶように溶着することが好ましい。こうすることで、溶着ラインからのリークの可能性を低くすることができ、より信頼性の高いバルーン１とすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態を、図１８から図２１を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、使用するバルーン１の数が異なる点である。即ち、本実施形態の配管溶接方法は、図１８に示すように、１本の配管２に対して２個のバルーン１を使用する方法である。この際、互いに非接触となるように間に隙間を確保した状態で２個のバルーン１をセットする。また、２個のバルーン１が、共に接合端２ａから規定値Ｈ以上離れるようにセットする。つまり、溶接時の熱影響を受けない位置に２個のバルーン１をセットする。

以下、本実施形態の配管溶接方法について説明する。
まず、最初のバルーン１についてセット工程（Ｓ１）、引き出し工程（Ｓ２）及び膨張工程（Ｓ３）を行う。これにより、図１９に示すように、配管２の奥側をバルーン１で塞ぐことができる。なお、最初のバルーン１をセットする場合には、次にセットするバルーン１が接合端２ａから規定値Ｈ以上離れ、且つ、間に隙間を空けることができるように十分配管２の内部に押し込んだ状態でセットする。そして、図２０に示すように、導入筒１１の先端を溶着して塞いだ後、図２１に示すように、最初のバルーン１について押し込み工程（Ｓ４）を行って導入筒１１を配管２とバルーン本体１０との間に押し込む。

続いて、図２１に示すように、２つ目のバルーン１について、同様にセット工程（Ｓ１）、引き出し工程（Ｓ２）及び膨張工程（Ｓ３）を行う。これにより、配管２を２箇所で塞ぐことができる。その後、２つ目のバルーン１について押し込み工程（Ｓ４）を行って、導入筒１１を配管２とバルーン本体１０との間に押し込むことで、図１８の状態にすることができる。
そして、２つのバルーン１について押し込み工程（Ｓ４）が終了した後、置換工程（Ｓ５）に移行する。この工程以降は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

特に、本実施形態の配管溶接方法によれば、接合端２ａ側にセットされたバルーン１の奥側にも別のバルーン１がセットされている。そのため、配管２の奥側から湿気が流れ込んできたとしても、別のバルーン１によってこの湿気を途中で遮断でき、接合端２ａ側にセットされたバルーン１に伝わってしまうことを防止できる。湿気が流れ込んできた場合には、バルーン１の張りが失われて密着性が不確実になる恐れがあるが、少なくとも接合端２ａ側にセットされたバルーン１をこのような状態にしてしまうことを防止することができる。
従って、湿気が配管２の奥側から流れ込んできたとしても、接合端２ａ側にセットされたバルーン１に関しては確実なガスシール性を期待することができる。よって、溶接作業をより確実に行うことができる。

また、上記の場合とは別に、接合端２ａ側にセットされたバルーン１が仮に溶接時の熱影響によって若干張りが失われ、アルゴンガスＧが若干リークしてしまったとしても、このバルーン１に隣接している奥側のバルーン１によってアルゴンガスＧをシールドすることができる。従って、この場合でも確実なガスシール性を期待することができる。よって、やはり確実な溶接作業を行うことができる。

なお、２つのバルーン１は、互いに非接触状態となっているので、どちらかのバルーン１が何らかの理由で若干張りが失われた場合であっても、隣のバルーン１が連鎖して張りを失うことがない。

また、本実施形態では、１つの配管２に対して２個のバルーン１をセットした場合を例に挙げて説明したが、２個に限られず、３個以上のバルーン１をセットしても構わない。バルーン１の数は、配管２の形状に応じて決定すれば良い。つまり、接合端２ａからストレートが長く続く配管２である場合には、バルーン１を３個以上セットすることが可能と考えられる。これに対して、ストレート部分がそれほど長く続かず、途中でカーブするような配管２の場合には、バルーン１を２個セットすれば良い。バルーン１を２個セットする場合に必要なストレート部分の長さの目安としては、Ｂ呼称サイズで２Ｂの配管２の場合には約４５０ｍｍ、６Ｂの場合には約９００ｍｍ、１０Ｂの場合には約１４００ｍｍ、１４Ｂの場合には約１９５０ｍｍ程度である。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記各実施形態では、アルゴンガスＧを導入することでバルーン１を膨張させたが、アルゴンガスＧに限定されるものではなく、引火の恐れがない気体Ｅであれば自由に選択して構わない。但し、アルゴンガスＧ等の不活性ガスや二酸化炭素を用いることが好ましい。この場合には、仮にバルーン本体１０を透過して周囲に若干漏れてしまうような状況が生じたとしても、溶接箇所に割れ等の悪影響を与えることがない。従って、溶接作業の信頼性をより確実なものにすることができる。この点で、好ましい。

また、上記各実施形態において、図２２に示すように、セット工程（Ｓ１）の際に一定の粘度を有する水溶性の粘着液Ｍをバルーン１の表面全体に塗布した後、配管２の内部に押し込んでも構わない。
この場合には、バルーン１の表面に粘着液Ｍが塗布されているので、粘着液Ｍの表面張力を利用してバルーン本体１０を配管２の内面に対してより密着させ続けることができる。従って、長時間に亘ってより確実なガスシール性を期待することができる。また、バルーン本体１０が何らかの理由によって若干張りを失ってしまった場合であっても、失った張りの部分に粘着液Ｍが入り込むので密着状態を引き続き維持させることができる。この点においても、より確実なガスシール性を期待することができる。

なお、粘着液Ｍは、水溶性であるので、フラッシング工程（Ｓ７）によって配管２内から排除することができ、配管２内に残留する恐れがない。このような粘着液Ｍとしては、例えば、グリセリンやペースト、糊等である。
また、この場合には、バルーン１を製造する際、図２３に示すように、第３の溶着工程（Ｓ１２）の後に、粘着液Ｍをバルーン１の表面全体に塗布する塗布工程（Ｓ１４）を行えば良い。

また、上記各実施形態において、図２４及び図２５に示すように、フラッシング工程（Ｓ７）の際に有機物を吸着する吸収フィルタ（フィルタ）２０を利用して、溶解したバルーン１の成分をフラッシング後の温水Ｗから除去する除去工程（Ｓ７ａ）を行っても構わない。
この工程を行うことで、溶解したバルーン１の成分を温水Ｗから高精度に除去することができる。従って、バルーン１の成分が配管２内に残留してしまうことを防止することができる。よって、配管２に接続されているプラント設備Ｐ側にバルーン１の成分が回り込んでしまうことを防止でき、プラント設備Ｐ側に動作不良等の悪影響が生じてしまうことを未然に防ぐことができる。
なお、フィルタとして活性炭フィルタを用いても構わない。この場合には、主に炭素を除去することができ、配管２内に炭素を残留させることがない。

また、上記各実施形態では、ＰＶＡ、具体的にはビニロンＶＦ−Ｌ（クラレ製）を利用してバルーン１を作製した場合を例に挙げたが、ビニロンＶＦ−Ｌ以外のＰＶＡで作製しても構わないし、ＰＶＡ以外の材料で作製しても構わない。但し、ＰＶＡは、分子中に多くのヒドロキシ基（−ＯＨ）を有しているので、水溶性材料としては好適である。
特に、バルーン１に求められる性質としては、湿度には強いが、温水Ｗには溶け易いという性質が求められる。従って、ＰＶＡを利用してバルーン１を作製する場合には、鹸化度及び分子量のグレードを選択することで、溶解温度や高温高湿耐性を所望する状態に近づけることが可能である。例えば、鹸化度を高くした場合には、ヒドロキシ基が少なくなるので、温水Ｗに溶け難くなり耐水溶性が高くなる反面、透湿性が低下して湿気を通し難くなる。反対に鹸化度を低くした場合には、温水Ｗに溶け易くなり耐水溶性が低くなる反面、透湿性が増加して湿気を通し易くなる。

このように、温水Ｗに溶け易くする点に注目すれば鹸化度を低くする必要があるが、湿気を通し難くする点に注目すれば鹸化度を高くする必要がある。従って、上記の相反する性質、即ち、湿度には強いが温水Ｗには溶け易いという性質を達成するためには、鹸化度を最適なバランスで調整する必要がある。この点、鹸化度を９６〜９８に調整することが好ましい。こうすることで、温度４０℃、湿度９０％という高温高湿の環境下であってもバルーン１をセットすることができるうえ、７０℃程度の温水Ｗでバルーン１を溶解することが可能になる。

本発明に係る１実施形態を示す図であって、（ａ）はバルーンがセットされた２本の配管の突き合わせ部分を溶接している状態の図であり、（ｂ）は溶接終了後、バルーンを除去した状態の図である。 図１に示す配管の突き合わせ溶接を行う際のフローチャートである。 図１に示すバルーンの拡大斜視図である。 図２に示すフローチャートに沿って配管の突き合わせ溶接を行う際の一工程図であって、配管の内部に萎んだ状態のバルーンをセットしている状態を示す図である。 図４に示す状態の後、バルーンを構成するバルーン本体を所定位置にセットした後、導入筒の先端を配管の接合端の外側に引き出した状態を示す図である。 図５に示す状態の後、導入筒から気体を導入してバルーンを膨張させた状態を示す図である。 図６に示す状態の後、導入筒の先端を溶着して塞いだ状態を示す図である。 図７に示す状態の後、導入筒をバルーン本体と配管の内周面との間に押し込んだ状態を示す図である。 図８に示す状態の後、２本の配管を突き合わせ、内部にアルゴンガスを供給している状態を示す図である。 図１（ａ）に示す状態の後、配管内に温水を供給し、バルーンを溶解させる直前の状態を示す図である。 図３に示すバルーンを製造する際のフローチャートである。 図１１に示すフローチャートに沿ってバルーンを製造する際の一工程図であって、水溶性のシート体を用意した状態を示す図である。 図１２に示す状態の後、シート体を丸めて円筒形状にした後、シート体の端部を溶着した状態を示す図である。 図１３に示す状態の後、円筒状に形成されたシート体の一端側を溶着して完全に塞いだ状態を示す図である。 図１４に示す状態の後、溶着した外側の余剰部分を切り離した状態を示す図である。 図１５に示す状態の後、表裏が反転するようにシート体を裏返した状態を示す図である。 図１６に示す状態の後、シート体の他端側を溶着して、バルーン本体と導入筒とを形成した状態を示す図である。 本発明に係る第２実施形態を示す図であって、１つの配管の内部に２つのバルーンをセットした状態を示す図である。 図１８に示す状態までの流れを説明するための図であって、配管の外側に引き出された導入筒を介して気体を導入して、配管の奥側にセットされた最初のバルーンを膨張させた状態を示す図である。 図１９に示す状態の後、導入筒の先端を溶着して塞いだ状態を示す図である。 図２０に示す状態の後、最初のバルーンの導入筒を押し込んでセットした後、配管の外側に引き出された導入筒を介して気体を導入して、配管の手前側にセットされた２つのバルーンを膨張させた状態を示す図である。 本発明に係る変形例を示す図であって、バルーンの外表面に粘着液を塗布した状態を示す図である。 粘着液を塗布したバルーンを製造する際のフローチャートである。 本発明に係る変形例を示す図であって、温水を利用してバルーンを溶解する際に、バルーンの溶解成分を除去する吸収フィルタを配管にセットした状態を示す図である。 吸収フィルタを利用しながら配管の突き合わせ溶接を行う際のフローチャートである。

符号の説明

Ｅ…気体
Ｇ…アルゴンガス（不活性ガス）
Ｈ…規定値
Ｍ…粘着液
Ｗ…温水（流体）
１…バルーン（配管溶接用バルーン）
２…配管
２ａ…配管の接合端
１０…バルーン本体
１１…導入筒
２０…吸収フィルタ（フィルタ）
Ｓ１…セット工程
Ｓ２…引き出し工程
Ｓ３…膨張工程
Ｓ３ａ…確認工程
Ｓ４…押し込み工程
Ｓ５…置換工程
Ｓ６…溶接工程
Ｓ７…フラッシング工程
Ｓ７ａ…除去工程

Claims (7)

1. 気体の導入により膨張可能なバルーン本体と、該バルーン本体に一体的に形成され、バルーン本体に気体を導入させる長尺で可撓性を有する導入筒と、を備えた水溶性のバルーンを利用して、不活性ガスの環境下で２本の配管を突き合わせ溶接する配管溶接方法であって、
   前記バルーンが萎んだ状態で前記配管の接合端から内部に押し込むと共に、接合端から規定値以上離間した位置に前記バルーン本体を移動させて溶接時の高温領域から外れる領域外にセットするセット工程と、
   セットした位置から前記導入筒を前記接合端側に引き出して、導入筒の先端を前記配管の外側に露出させる引き出し工程と、
   引き出した前記導入筒の先端から前記気体を導入筒の内部に導入して前記バルーン本体を膨張させ、該バルーン本体を前記配管の内面に密着させる膨張工程と、
   前記導入筒の先端を閉塞した後、導入筒の全体を膨張した前記バルーン本体と前記配管の内面との間に押し込む押し込み工程と、
   前記各工程を２本の前記配管に対してそれぞれ行った後、両配管の前記接合端同士を突き合わせると共に、前記バルーンで囲まれた両配管の内部空間を前記不活性ガスの環境下に置換する置換工程と、
   置換が終了した後、前記不活性ガスを供給しながら前記両配管の突き合せ部分を外面側から溶接する溶接工程と、
   溶接終了後、前記両配管内に流体を供給して前記バルーンを溶解させ、流体と共に両配管内から排出させるフラッシング工程と、を備えていることを特徴とする配管溶接方法。
2. 請求項１に記載の配管溶接方法において、
   前記膨張工程の際、前記気体として不活性ガス或いは二酸化炭素を用いて前記バルーン本体を膨張させることを特徴とする配管溶接方法。
3. 請求項１又は２に記載の配管溶接方法において、
   前記セット工程の際、粘度を有する水溶性の粘着液を前記バルーンの表面全体に塗布した後、前記配管の内部に押し込むことを特徴とする配管溶接方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の配管溶接方法において、
   前記フラッシング工程の際、有機物を吸着するフィルタを利用して、溶解した前記バルーンの成分をフラッシング後の前記流体から除去する除去工程を行うことを特徴とする配管溶接方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の配管溶接方法において、
   前記膨張工程の際、前記バルーン本体が前記配管の内面に密着したか否かを確認する確認工程を行うことを特徴とする配管溶接方法。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の配管溶接方法において、
   １本の前記配管に対して前記バルーンを複数使用し、
   各バルーンについて、前記セット工程、前記引き出し工程、前記膨張工程、前記押し込み工程をそれぞれ順次行った後、前記置換工程に移行することを特徴とする配管溶接方法。
7. 請求項６に記載の配管溶接方法において、
   複数の前記バルーンが互いに非接触となるように、バルーン間に隙間を確保することを特徴とする配管溶接方法。

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