JP6110712B2

JP6110712B2 - 配管拘束構造

Info

Publication number: JP6110712B2
Application number: JP2013078652A
Authority: JP
Inventors: 朝郎尾村; 清文鉛口
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2033-04-04
Also published as: JP2014202277A

Description

本発明は、発電、化学、石油およびゴミ処理等のプラント全般で敷設される配管において、配管の位置変位を拘束するために用いられる配管拘束構造に関する。

従来、プラント全般において敷設される配管は、その自重を支えるためや、地震等の外力、熱変位等による動きを防止するために、配管拘束装置によって支持され拘束されたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１は、配管同士を接続するカップリングを利用して、カップリングにラグを設け、このラグを架構に支持したものである。この技術によれば、配管に溶接を施すことなく、配管軸方向の振動又は移動を拘束することができる。

また、特許文献２は、∪字状断面を有し外周に支持構造物と係合する切欠きを備えた配管ラグを用い、この配管ラグを配管の外周に軸を挟んで一対の溶接して支持構造物に支持したものである。この技術によれば、強度が大きく小さい溶接面積で配管を好適に拘束することができる。

特開２０１２−１７２７３３号公報特開２０１１−６４２８８号公報

前記特許文献１の配管拘束構造は、カップリングを利用したものであるので、配管同士の接続部分にしか用いることができなかった。
また、前記特許文献２の配管拘束構造は、∪字状断面を有する配管ラグを配管に溶接するものであるため、∪字状断面の内側部分に未溶接部分が生じるおそれがあり、これを改善したいという要望があった。
また、配管ラグの切欠きと支持構造物との係合部分が入り組んでおり、設置場所における溶接作業が煩雑であった。

本発明の目的は、ラグの未溶接部分をなくすことができ、設置場所における溶接作業が容易で配管拘束性に優れた配管拘束構造を提供することにある。

本発明は、配管の外周面との接触部分が全周溶接されて前記配管に固定される棒状のラグと、前記ラグが挿入される開口部を有するアタッチメントと、前記アタッチメントが溶接固定される支持構造物と、を備え、前記開口部に挿入される前記ラグを介して前記配管の軸方向、および前記配管の軸方向に直交する方向の位置変位を拘束する構成であり、前記アタッチメントは、底板と左右一対の側板とで断面略コ字状に形成され、前記底板に前記開口部が形成されているとともに、前記左右一対の側板が前記支持構造物に溶接固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、ラグの未溶接部分をなくすことができ、設置場所における溶接作業が容易で配管拘束性に優れた配管拘束構造が得られる。

本発明の第１実施形態に係る配管拘束構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。（ａ）はラグを示す拡大斜視図、（ｂ）はアタッチメントを示す拡大斜視図である。（ａ）はアタッチメントに対するラグの挿入状態を示す拡大正面図、（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。構成部品を示す分解斜視図である。（ａ）は変形例のアタッチメントを示す拡大斜視図、（ｂ）はアタッチメントに対するラグの挿入状態を示す拡大正面図、（ｃ）は図５（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。（ａ）はその他の変形例のアタッチメントに対するラグの挿入状態を示す拡大正面図、（ｂ）は図６（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。本発明の第２実施形態に係る配管拘束構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明に係る配管拘束構造の実施形態について図面を参照して説明する。ここで、以下の説明において、「前後」、「左右」、「上下」を言うときは、図１に示す方向を基準とする。また、配管拘束構造が設けられる設備として原子力発電プラントを例示するが、本実施形態の配管拘束構造が適用される設備を限定する趣旨ではない。

（第１実施形態）
図１（ａ）（ｂ）に示すように、配管拘束構造は、配管５に固定される棒状のラグ１と、ラグ１が挿入されるアタッチメント２と、アタッチメント２が溶接固定される支持構造物１０と、を備えて構成されている。
ラグ１は、図２（ａ）に示すように、円筒状のパイプからなる。ラグ１は、配管５の外周面との接触部分となる下端周縁部１ａが全周溶接Ｗにより配管５の外周面に接合されている。つまり、ラグ１は、配管５の外周面に未溶接部分を有することなく接合されている。
このようなラグ１は、予め、工場等により配管５の対向位置に接合される。なお、設置場所において、配管５にラグ１を接合するようにしてもよい。

アタッチメント２は、図２（ｂ）に示すように、一枚の鋼板を折り曲げることで形成されており、底板２１と左右一対の側板２２，２２とを有して断面略コ字状（配管５の軸方向から見て略コ字状）に形成されている。また、アタッチメント２は、図１（ｂ）に示すように、側板２２の配管軸方向（前後方向）における長さＬ１は、支持構造物１０の枠体を構成する横梁１１（１３）の配管軸方向における厚みＬ２より長く形成されている。

底板２１の中央部には、板厚方向に貫通して形成された円形状の開口部２３が設けられている。開口部２３は、ラグ１が挿入される内径を有しており、図３（ｂ）に示すように、開口部２３の内側には、ラグ１との間にギャップＧ１が形成されている。このようなギャップＧ１を有するように開口部２３を形成することにより、ラグ１と開口部２３との所望のギャップ管理（調整）が可能である。なお、ラグ１の外周面と開口部２３の内周面とは、同心円上に位置するので、ギャップＧ１は一定となり、ギャップ管理が行い易い。

このようなアタッチメント２は、図３（ａ）に示すように、設置場所において、支持構造物１０の横梁１１の下面（内面）１１ａおよび横梁１３の上面１３ａに接合される。アタッチメント２の接合は、横梁１１および横梁１３で同様であるので、ここでは、下側の横梁１３に対するアタッチメント２の接合について説明すると、側板２２の下端外縁部２２ａと横梁１３の上面１３ａとの隅部を隅肉溶接し、側板２２の下端内縁部２２ｂと横梁１３の上面１３ａとの隅部を隅肉溶接することで行われる。
ここで、前記したように、横梁１３の厚みＬ２は、アタッチメント２の側板２２の長さＬ１よりも小さい寸法関係となっているので、下端内縁部２２ｂと横梁１３の上面１３ａとの隅部を溶接する場合に、アタッチメント２の前側開口（コ字状の開口）を通じてアタッチメント２の内側に溶接棒を挿入し易く、アタッチメント２の内側における前記隅肉溶接を好適に行うことができる。

アタッチメント２の内側において横梁１３の上面１３ａには、スペーサ４が配置される。スペーサ４は、円板状を呈しており（図４参照）、ラグ１に対向させて横梁１３の上面１３ａに設置される。スペーサ４は、ラグ１の下端と横梁１３の上面１３ａとの間に隙間が形成される場合（ラグ１が上面１３ａに当接せず、ラグ１が横梁１３に支持されない場合）に、この隙間を塞いでラグ１が横梁１３に支持されるように設定する役割をなす。このようなスペーサ４により前記隙間が塞がれることで、ラグ１は、スペーサ４を介して横梁１３に当接し、横梁１３に好適に支持される。なお、スペーサ４は、スポット溶接等の簡易な溶接によって横梁１３の上面１３ａに固定される。これは、スペーサ４に対して横方向の外力が作用し難いためである。

支持構造物１０は、図４に示すように、埋込部材１０ａ，１０ａと、埋込部材１０ａ，１０ａから立設された柱１２，１２と、柱１２，１２に架け渡された横梁１１，１３と、を備えて構成されている。そして、柱１２，１２および横梁１１，１３により、配管５の周囲を取り囲む枠体を構成している。

埋込部材１０ａ，１０ａは、躯体１５に図示しないケミカルアンカー等により埋込固定されている。前記したように横梁１１の内面１１ａおよび横梁１３の上面１３ａには、アタッチメント２，２および適宜の厚さを備えたスペーサ４，４が溶接により接合される。

次に、支持構造物１０に対する配管５の据付手順を説明する。
はじめに、躯体１５にケミカルアンカー等を用いて埋込部材１０ａ，１０ａを設置し、埋込部材１０ａ，１０ａに柱１２，１２を立設する。
その後、柱１２，１２に横梁１１，１３を固定して枠体を構成する。そして、配管５に固定された上下のラグ１，１がアタッチメント２，２の開口部２３に挿通される状態に、上下のラグ１，１にアタッチメント２，２をそれぞれ装着する。

その後、支持構造物１０の枠内に配管５を挿入し、上下のラグ１，１が支持構造物１０の横梁１１および横梁１３に対向する位置に来るまで、配管５を軸方向に移動させる。そして、上下のラグ１，１が支持構造物１０の横梁１１および横梁１３に対向する位置に来たら、上下のラグ１，１に装着したアタッチメント２，２を横梁１１および横梁１３に溶接して固定する。

アタッチメント２，２の溶接後、上のラグ１の先端部と横梁１１との間に隙間が形成されているか、または下のラグ１の先端部と横梁１３との間に隙間が形成されているかを確認する。隙間が形成されている場合には、スペーサ４を隙間に挿入し、スペーサ４を介して各ラグ１の先端部が横梁１１および横梁１３に支持されるようにする。
これにより、配管５はラグ１，１を介して、支持構造物１０に前後方向、左右方向、上下方向の自由度を拘束された状態（配管５の軸方向および配管５の軸方向に直交する方向の位置変位を拘束された状態）で支持されることとなる。

以上説明した本実施形態の配管拘束構造によれば、配管５に固定されるラグ１は、配管５の外周面との接触部分が全周溶接Ｗされて固定されているので、配管５との間の未溶接部分をなくすことができる。これにより、未溶接部分による応力集中を回避することができ、溶接部に亀裂等が生じるのを好適に阻止することができる。これにより、ラグ１の構造信頼性が向上し、プラント運転時のトラブルポテンシャルを軽減することができる。これにより、安定したプラント運営を行うことができる。
したがって、本実施形態の配管拘束構によれば、設備の重要度が高く、高い信頼性が求められる原子力プラントに適用して効果的である。

配管５は、ラグ１およびアタッチメント２を介して支持構造物１０に拘束されて支持されるので、支持構造および拘束構造が簡単であり、コストの低減を図ることができる。

また、設置場所における溶接作業は、ラグ１とアタッチメント２との溶接を省略し、アタッチメント２を横梁１１，１３に溶接するだけでよいので、溶接作業および据付作業が容易であり、据付精度の向上を図ることができる。したがって、一般に溶接の精度が低下するおそれのある作業スペースの狭い場所等においても、精度の高い溶接や据付が可能となり、品質の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、アタッチメント２の溶接が、側板２２，２２の下端部を横梁１１，１３に溶接するというシンプルなものであるので、溶接作業が簡単であるとともに溶接強度が高いという利点が得られる。

ラグ１は円筒状のパイプからなるので、軽量化を図りつつ所望の強度を得ることができる。

さらに、ラグ１の先端部と横梁１１（１３）との間にスペーサ４を介設して、ラグ１を横梁１１（１３）に支持させることができるので、高精度のラグ１の取り付けや支持構造物１０の高精度の組み付けを必要とせず、据付作業性に優れる。

また、開口部２３の内側には、ラグ１との間にギャップＧ１が形成されているので、ギャップＧ１により拘束量を管理（調整）することができる。

さらに、アタッチメント２の側板２２の配管軸方向における長さＬ１は、枠体の横梁１３の配管軸方向における厚みＬ２より長くなっており、アタッチメント２の前側開口（コ字状の開口）を通じてアタッチメント２の内側における隅肉溶接を好適に行うことができるので、アタッチメント２の溶接接合において、未溶接部分をなくすことができる。これにより、未溶接部分による応力集中を低減することができ、溶接部に亀裂等が生じるのを好適に阻止することができる。

図５，図６に変形例のアタッチメント２を示す。
図５（ａ）〜（ｃ）に示すアタッチメント２は、開口部２３Ａを平面視で左右方向を長辺とする長方形に形成したものである。
このようなアタッチメント２は、図５（ｃ）に示すように、開口部２３Ａの内側の左右方向に、ラグ１との間にギャップＧ２が形成されるとともに、前後方向に、ラグ１との間にギャップＧ３が形成される。ギャップＧ２は、開口部２３Ａの形状によりギャップＧ３よりも大きく設定される。

また、図６（ａ）（ｂ）に示すアタッチメント２は、開口部２３Ｂを平面視で左右方向を長軸とする楕円形に形成したものである。
このようなアタッチメント２は、図６（ｂ）に示すように、開口部２３Ｂの内側の左右方向に、ラグ１との間にギャップＧ４が形成されるとともに、前後方向に、ラグ１との間にギャップＧ５が形成される。ギャップＧ４は、開口部２３Ｂの形状によりギャップＧ５よりも大きく設定される。

このようなアタッチメント２を用いることにより、配管５（ラグ１）の拘束量および拘束方向をギャップＧ２〜Ｇ５により管理（調整）することができる。
なお、開口部２３（２３Ａ，２３Ｂ）の形状は、要求される配管拘束条件に対応して適宜の形状を採用することができる。

（第２実施形態）
図７を参照して本発明の第２実施形態に係る配管拘束構造を説明する。
本実施形態が前記第１実施形態と異なるところは、配管５の上下左右の４方向から（鉛直方向および水平方向から）配管５の位置変位を拘束するように構成した点であり、その他の構成に変わりはない。

配管５には、支持構造物１０の枠（柱１２，１２、横梁１１，１３）に対応するように配管５の周方向に９０度間隔で４つのラグ１が設けられている。各ラグ１は、アタッチメント２の各開口部２３にそれぞれ挿通されて、対向する柱１２，１２の内面１２ａ，１２ａ、横梁１１，１３の内面１１ａ，１３ａにスペーサ４を介して支持されている。

このような配管拘束構造によれば、配管５の上下左右の４方向から（鉛直方向および水平方向から）配管５の位置変位を拘束することができるので、配管荷重が大きい場合にも好適に対応することができ、高い信頼性を確保することができる。

なお、本実施形態では、１つの支持構造物１０により上下左右の４方向から拘束するものを示したが、これに限られることはなく、一箇所の支持地点において、支持構造物１０を配管５の軸方向に所定の間隔を空けて２つ並設し、例えば、一方の支持構造物１０に対応する位置では配管５の上下にだけラグ１，１を設け、他方の支持構造物１０に対応する位置では配管５の左右にだけラグ１，１を設け、間隔を隔てた２地点（２つの支持構造物）で配管５を拘束するように構成してもよい。

このような構成とすることによっても、要求される配管拘束条件に柔軟に対応することが可能となる。
なお、この場合に、２つの支持構造物１０を一体的に組み付けてもよいし、支持構造物１０の柱１２，１２や横梁１１，１３の厚み（Ｌ２）を大きく設定して、一つの枠内にて軸方向に間隔を空けて拘束するようにしてもよい。

前記各実施形態では、ラグ１として円筒状のパイプを用いたが、これに限られることはなく、円柱状（中実状）、断面楕円状等のラグを用いることができる。

また、開口部２３等において、開口部２３等内にラグ１を溶接固定してもよい。
また、スペーサ４はラグ１の先端に固定してもよい。

１ラグ
２アタッチメント
４スペーサ
５配管
１０支持構造物
２１底板
２２側板
２３開口部
２３Ａ開口部
２３Ｂ開口部
Ｇ１〜Ｇ５ギャップ
Ｗ全周溶接

Claims

配管の外周面との接触部分が全周溶接されて前記配管に固定される棒状のラグと、
前記ラグが挿入される開口部を有するアタッチメントと、
前記アタッチメントが溶接固定される支持構造物と、を備え、
前記開口部に挿入される前記ラグを介して前記配管の軸方向、および前記配管の軸方向に直交する方向の位置変位を拘束する構成であり、
前記アタッチメントは、底板と左右一対の側板とで断面略コ字状に形成され、前記底板に前記開口部が形成されているとともに、前記左右一対の側板が前記支持構造物に溶接固定されていることを特徴とする配管拘束構造。
前記ラグは円筒状のパイプからなることを特徴とする請求項１に記載の配管拘束構造。
配管の外周面との接触部分が全周溶接されて前記配管に固定される棒状のラグと、
前記ラグが挿入される開口部を有するアタッチメントと、
前記アタッチメントが溶接固定される支持構造物と、を備え、
前記開口部に挿入される前記ラグを介して前記配管の軸方向、および前記配管の軸方向に直交する方向の位置変位を拘束する構成であり、
前記ラグの先端部と前記支持構造物との間には、スペーサが介設されていることを特徴とする配管拘束構造。
配管の外周面との接触部分が全周溶接されて前記配管に固定される棒状のラグと、
前記ラグが挿入される開口部を有するアタッチメントと、
前記アタッチメントが溶接固定される支持構造物と、を備え、
前記開口部に挿入される前記ラグを介して前記配管の軸方向、および前記配管の軸方向に直交する方向の位置変位を拘束する構成であり、
前記開口部の内側には、前記ラグとの間にギャップが形成されていることを特徴とする配管拘束構造。
前記支持構造物は、前記配管の周囲を取り囲む枠体を含んで構成されており、
前記側板の配管軸方向における長さは、前記枠体の配管軸方向における厚みより長いことを特徴とする請求項１に記載の配管拘束構造。