JP5529645B2 - 鋼製部材へのライニングプレートの固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、鋼製容器等の塔槽類などを構成する鋼板等の鋼製部材にチタン等からなるライニングプレートを固定する固定構造に関する。

石油精製装置の常圧蒸留装置や減圧蒸留装置の主蒸留塔などの塔槽類では、長年の使用により胴板等の鋼板が腐食により減肉した場合、更新や補修をする必要がある。
そして、胴板等の鋼板をチタンクラッド鋼等のクラッド鋼に代えて更新すると、胴板等を腐食に強いものにすることができる。
しかし、このクラッド鋼による更新は、現場の工事期間が長くなるとともに、コストが非常に高くなるという問題がある。

また、胴板等の鋼板の内面にチタン等のライニングプレートを固定する補修を行うことにより、胴板等を腐食に強いものにすることができる。
従来、鋼板にチタンライニングプレートを固定する場合には、例えば、次のようにしている。
すなわち、例えば、図４に示すように、鋼板ａのネジ穴ｂにチタンライニングプレートｃの貫通孔を通してチタン製のトラスビスｄを締め込み、トラスビスｄの頭部の外周縁とチタンライニングプレートｃの表面とをＴＩＧ溶接によりシーム溶接（密封溶接）する。
また、図５に示すように、鋼板ａのネジ穴ｂに、チタンライニングプレートｃのすり鉢状の貫通孔を通してチタン製の皿ビスｅをその頭部がチタンライニングプレートｃの貫通孔の略下半分に嵌合するように締め込み、皿ビスｅの頭部の上側のチタンライニングプレートｃの貫通孔の部分をＴＩＧ溶接により溶接金属で充填する。

また、図６に示すように、鋼板ａおよびチタンライニングプレートｃのボルト孔を貫通するチタン製の六角ボルトｆとナットｇとにより、鋼板ａとチタンライニングプレートｃ
とを締結し、六角ボルトｆの頭部の外周縁とチタンライニングプレートｃの表面とをＴＩＧ溶接によりシーム溶接する。
また、図７に示すように、鋼板ａおよびチタンライニングプレートｃのボルト孔を貫通する鋼製の六角ボルトｈとナットｉとにより、鋼板ａとチタンライニングプレートｃ
とを締結し、六角ボルトｆの頭部を覆うチタン製のキャップｊを配置し、このキャップＪの外周縁とチタンライニングプレートｃの表面とをＴＩＧ溶接によりシーム溶接する。

しかし、このようにビスｄ、ｅやボルトｆ、ｈを用いて鋼板にチタンライニングプレートを固定すると、鋼板ａにネジ孔ｂやボルト孔の加工を施す必要があるので、鋼板ａの板厚が薄い場合や液の漏洩が懸念される場合には採用することができない。また、減肉した鋼板ａの補修の場合に強度面の問題があるとともに、作業性の面から現場施工に適していない。また、チタンライニングプレートｃの貫通孔と鋼板ａのネジ穴ｂまたはチタンライニングプレートｃのボルト孔と鋼板ａのボルト孔とを合わせるために、これらの位置精度を高くする必要があるが、現場施工では難しい。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、鋼製容器等の塔槽類などを構成する鋼板等の鋼製部材に直接溶融溶接（融接）できないチタン等からなるライニングプレートを密封状態で固定することができる鋼製部材へのライニングプレートの固定構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の鋼製部材へのライニングプレートの固定構造は、鋼製部材上に金属からなるライニングプレートを固定する固定構造であって、
前記鋼製部材上に配置された前記ライニングプレートに開口部が設けられ、この開口部に鋼製の孔付きの座金が前記鋼製部材に前記ライニングプレートを押え付けるように嵌合され、この座金の前記孔の内周面と前記鋼製部材の表面とが溶接されることにより、前記鋼製部材に前記ライニングプレートが固定され、
前記ライニングプレート上にこのライニングプレートと同じ金属からなる蓋部材が前記座金を覆うように配置され、この蓋部材の外周縁部と前記ライニングプレートの表面とがシール溶接されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、鋼製の孔付き座金と、ライニングプレートと同じ金属からなる蓋部材を用いることにより、鋼製部材に加工を施すことなく、密封状態で鋼製部材の表面にライニングプレートを固定することができる。したがって、鋼製部材の板厚が薄い場合や液の漏洩が懸念される場合にもこの固定構造を用いることができるとともに、現場施工にも容易に用いることができる。

請求項２に記載の鋼製部材へのライニングプレートの固定構造は、請求項１に記載の発明において、前記ライニングプレートの前記開口部の内周面にテーパ面が形成されるとともに、前記座金の外周面にテーパ面が形成され、これらのテーパ面が接することにより、前記鋼製部材に前記ライニングプレートが押え付けられることを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、ライニングプレートの開口部の内周面および座金の外周面にそれぞれテーパ面を形成するという簡単な構成により、座金のテーパ面で鋼製部材の表面にライニングプレートを押え付けることができる。

請求項３に記載の鋼製部材へのライニングプレートの固定構造は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記座金には前記ライニングプレートの表面を押え付ける鍔部が設けられている。

請求項３に記載の発明においては、座金にライニングプレートの表面を押え付ける鍔部を設けるという簡単な構成で、座金の鍔部で鋼製部材の表面にライニングプレートを押え付けることができる。

請求項４に記載の鋼製部材へのライニングプレートの固定構造は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記鋼製部材は、塔槽類を構成する鋼板であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明においては、塔槽類を構成する鋼板と直接溶融溶接できないチタン等の金属からなるライニングプレートを、孔付き座金と、ライニングプレートと同じ金属からなる蓋部材を用いることにより、鋼製部材に加工を施すことなく、密封状態で鋼製部材の表面に固定することができるので、ライニングプレートの表面から腐食性の強い液体等の流体が鋼板に接触するのを防止することができる。

請求項５に記載の鋼製部材へのライニングプレートの固定構造は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記ライニングプレートは、チタン、タンタルまたはジルコニウムからなることを特徴とする。

請求項５に記載の発明においては、チタン、タンタルまたはジルコニウムからなるライニングプレートを用いることにより、鋼製部材の表面を耐食性あるいは強度等に優れたものにすることができる。

本発明によれば、鋼製部材に直接溶融溶接（融接）できないチタン等の金属からなるライニングプレートを、鋼製の孔付き座金と、ライニングプレートと同じ金属からなる蓋部材を用いることにより、鋼製部材に加工を施すことなく、密封状態で鋼製部材の表面に固定することができる。

本発明の実施の形態に係る主蒸留塔を示す断面図である。 図１の丸円部Ａの拡大斜視図である。 図１の丸円部Ａの拡大断面図である。 従来の鋼板へのチタンライニングプレートの固定構造を示す図であって、チタン製ビスを用いた固定構造の断面図である。 同、チタン製皿ビスを用いた固定構造の断面図である。 同、チタン製ボルトを用いた固定構造の断面図である。 同、鋼製ボルトを用いた固定構造の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本発明の実施の形態は、本発明を石油精製装置の常圧蒸留装置や減圧蒸留装置の主蒸留塔を補修あるいは改良する場合に適用したものである。
本発明の実施の形態に係る主蒸留塔（塔槽類）Ｔは、横断面形状が円筒形の大型の塔（蒸留塔）であり、その胴部の直径は例えばおよそ４〜１０ｍ程度のものである。胴部の上側には鏡部が設けられ、鏡部の上端部中央にはノズル部が設けられている。胴部の円筒状の胴板（鋼製部材）１、鏡部のドーム状の鏡板（鋼製部材）２およびノズル部の円筒状のノズル板（鋼製部材）３はそれぞれ、鋼板で形成されている。

本実施の形態は、本発明を胴板１の上端部から鏡板２さらにノズル板３の上下方向中央部にわたって補修あるいは改良する場合に適用したものである。
すなわち、炭素鋼またはステンレス鋼等の鋼板からなる胴板１の内面の上端部、鏡板２の内面全部およびノズル板３の上下方向下部の内面には、チタンからなるライニングプレート５が固定されている。ライニングプレート５の厚さは例えばおよそ２〜３ｍｍである。さらに具体的に説明すると、ライニングプレート５は、複数個が周方向に並べられて、後述するように、各ライニングプレート５が鏡板２に密封状態で固定されるとともに、隣接するライニングプレート５どうしがチタンの溶加材（チタン溶加材）を用いたＴＩＧ溶接によりシール溶接（密封溶接）されて互いに密封状態で固定され、これにより上下方向に一定の高さを有する筒状ライニングプレート部分５１が形成されている。この筒状ライニングプレート部分５１が上下方向に複数個重ねて配置され、隣接する筒状ライニングプレート部分５１どうしがチタンの溶加材を用いたＴＩＧ溶接によりシール溶接により互いに密封状態で固定されている。

胴板１においては、ライニングプレート５は、筒状ライニングプレート部分５１を周方向に略均等に複数個に分割した場合に得られる形状である方形の円弧板状（正面視において方形でかつ平面視において円弧形の板状）に形成されている。胴板１の筒状ライニングプレート部分５１と、鏡板２の下端部を形成する筒状ライニングプレート部分５１とは、チタンの溶加材を用いたＴＩＧ溶接によりシール溶接（密封溶接）により互いに密封状態で固定されている。
また、鏡板２においては、ライニングプレート５は、筒状ライニングプレート部分５１を周方向に略均等に複数個に分割した場合に得られる形状の円弧板状に形成されている。この部分のライニングプレート５は、下方に向かうにつれて次第に幅広い形状になっている。
また、ノズル板３においては、ライニングプレート５は、筒状ライニングプレート部分５１を周方向に略均等に複数個に分割した場合に得られる形状である方形の円弧板状（正面視において方形でかつ平面視において円弧形の板状）に形成されている。

次に、鋼板からなる胴板１へのチタンからなるライニングプレート５の固定構造を説明する。なお、鏡板２およびノズル板３へのライニングプレート５の固定構造も同様である。
図２および図３に示すように、胴板１の内面に配置されたライニングプレート５には、複数個の開口部６が設けられている。開口部６は、すり鉢状に形成されており、その内周面は、胴板１から離れるにつれて漸次径が大きくなるテーパ面となっている。

各開口部６にはそれぞれ、中央部に貫通孔７１を有する孔付きの座金７が嵌合されている。この座金７は、炭素鋼またはステンレス鋼等の鋼製の部材であって、円錐筒状の嵌合部７２とこの嵌合部７２の大径側の一端部に一体的に設けられた円環板状の鍔部７３とからなるものである。嵌合部７２の外周面は、開口部６のテーパ面に嵌合するテーパ面に形成されており、ライニングプレート５の開口部６内に嵌合部７２全部が嵌まっている。鍔部７３において、嵌合部７２から径方向の外側に突出している部分のライニングプレートと対向している面は、ライニングプレート５の表面に接している。

座金７の貫通孔７１の内周面と胴板１の内面（表面）とが、炭素鋼またはステンレス鋼等の溶加材（溶接材料）を用いてＴＩＧ溶接により溶接されることにより、座金７と胴板１の内面とが互いに固定されている。この溶接による溶接金属は、座金７の貫通孔７１内の略全部に充填されている。このようにして座金７が胴板１の内面に固定されていると、ライニングプレート５の開口部６のテーパ面である内周面が、座金７の嵌合部７２のテーパ面である外周面によって押え付けられるので、胴板１の内面上にライニングプレート５が固定されることになる。また、ライニングプレート５は、鍔部７３の嵌合部７２のテーパ面側の突出している面は、ライニングプレート５の表面に接しているので、この面によってライニングプレート５の表面が押え付けられ、このことによっても胴板１の内面上にライニングプレート５が固定されている。

ライニングプレート５の表面には、座金７の鍔部７３の周囲に、扁平な有底円筒状の蓋部材８が鍔部７３を覆うように配置されており、この蓋部８の外周面の先端縁部とライニングプレート５の表面とが、チタンの溶加材を用いたＴＩＧ溶接によりシーム溶接（密封溶接されている。
なお、図１において、蓋部材８は、一部のライニングプレート５にのみに図示し、その他のライニングプレート５では省略してある。蓋部材８は例えば千鳥状におよそ２００〜２５０ｍｍピッチで設けられている。開口部６の径、座金７の鍔部７３の外径および蓋部材８の外径はそれぞれ、例えばおよそ２５ｍｍ、３８ｍｍおよび４５ｍｍ程度である。

このように、胴板１にライニングプレート５を押え付けるようにして、ライニングプレート５の開口部６に嵌合された座金７と、胴板１の表面とが溶接されることにより、胴板１の表面にライニングプレート５が固定され、そして座金７を覆う蓋部材８とライニングプレート５の表面とがシール溶接されている。これにより、ライニングプレート５の表面を固定する部分から、腐食性の強い液体等の流体が鋼材からなる胴板１に接触するのを防止されている。

本実施の形態にあっては、鋼製の孔付き座金７と、ライニングプレート５と同じ金属からなる蓋部材８を用いることにより、胴板１、鏡板２あるいはノズル板３に加工を施すことなく、密封状態で胴板１、鏡板２あるいはノズル板３の表面にライニングプレート５を固定することができる。したがって、胴板１等の板厚が薄い場合や液の漏洩が懸念される場合にもこの固定構造を用いることができ、また現場施工にも容易に適用することができる。

また、ライニングプレート５の開口部６の内周面および座金７の嵌合部７２の外周面にそれぞれテーパ面を形成するとともに、座金７に鍔部７３を設けるという簡単な構成により、座金７の嵌合部７２のテーパ面および鍔部７３で胴板１、鏡板２あるいはノズル板３の表面にライニングプレート５を押え付けることができる。

なお、前述の実施の形態では、孔付き座金７に鍔部７３を設けたが、鍔部７３を設けずに、嵌合部７２だけとしてもよい。さらに、嵌合部７２の外周面およびライニングプレート５の開口部６の内周面のテーパ面は、周方向全部に形成されている必要はなく、周方向の一部に形成されていてもよく、またこれらのテーパ面は、高さ方向の全部に形成されている必要がなく、一部に形成されていてもよい。要するに、座金の一部で鋼製部材の表面にライニングプレートを押え付けるようにしてもよい。また、嵌合部７２の外周面およびライニングプレート５の開口部６の内周面をテーパ面にして嵌合させることなく、鍔部７３を設けただけでもよい。さらに、鍔部７３は、環状に設けずに、周方向に一部が欠落していてもよい。要するに、ライニングプレート５の開口部６に孔付き座金が嵌合され、この座金の貫通孔内周面と胴板１等の鋼製部材の表面とが溶接されて固定されている際に、座金が鋼製部材の表面にライニングプレートを押え付けるようになっていればよい。

また、前述の実施の形態では、座金７の貫通孔７１の内周面と胴板１の表面とが、溶接金属が座金７の貫通孔７１内の略全部に充填されるように溶接されているが、座金７の貫通孔７１の内周面の少なくとも一部と胴板１の表面とが溶接されればよい。要するに、座金７が胴板（鋼製部材）１の表面に固定されればよい。また、貫通孔７１の形状は、四角柱など他の形状でもよく、個数は複数個でもよい。

また、前述の実施の形態では、ライニングプレート５としてチタンからなるものを用いたが、本発明はこれに限らず、鋼材と直接溶融溶接できないタンタルまたはジルコニウムなどの他の金属からなるライニングプレートを用いることもできる。

また、前述の実施の形態では、本発明を主蒸留塔の鋼板からなる胴板１、鏡板２、ノズル板３に直接溶融溶接できない金属からなるライニングプレート７を設ける場合に適用したが、本発明はこれに限らず、他の鋼製部材に直接溶融溶接できない金属からなるライニングプレートを設ける場合にも適用することができる。

Ｔ 主蒸留塔（塔槽類）
１ 胴板（鋼板、鋼製部材）
２ 鏡板（鋼板、鋼製部材）
３ ノズル板（鋼板、鋼製部材）
５ ライニングプレート
６ 開口部
７ 座金
７１ 貫通孔
７２ 嵌合部
７３ 鍔部
８ 蓋部材

Claims (5)

1. 鋼製部材上に金属からなるライニングプレートを固定する固定構造であって、
   前記鋼製部材上に配置された前記ライニングプレートに開口部が設けられ、この開口部に鋼製の孔付きの座金が前記鋼製部材に前記ライニングプレートを押え付けるように嵌合され、この座金の前記孔の内周面と前記鋼製部材の表面とが溶接されることにより、前記鋼製部材に前記ライニングプレートが固定され、
   前記ライニングプレート上にこのライニングプレートと同じ金属からなる蓋部材が前記座金を覆うように配置され、この蓋部材の外周縁部と前記ライニングプレートの表面とがシール溶接されていることを特徴とする鋼製部材へのライニングプレートの固定構造。
2. 前記ライニングプレートの前記開口部の内周面にテーパ面が形成されるとともに、前記座金の外周面にテーパ面が形成され、これらのテーパ面が接することにより、前記鋼製部材に前記ライニングプレートが押え付けられることを特徴とする請求項１に記載の鋼製部材へのライニングプレートの固定構造。
3. 前記座金には前記ライニングプレートの表面を押え付ける鍔部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼製部材へのライニングプレートの固定構造。
4. 前記鋼製部材は、塔槽類を構成する鋼板であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鋼製部材へのライニングプレートの固定構造。
5. 前記ライニングプレートは、チタン、タンタルまたはジルコニウムからなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鋼製部材へのライニングプレートの固定構造。

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