JP6329846B2 - 配管の熱処理方法及び装置 - Google Patents

Description

本開示は、高周波誘導加熱法を用いて配管の熱処理を行う熱処理方法及び該熱処理方法に用いられる装置に関する。

被加熱物の周囲に配置されたコイルに交流電流を流すと、コイルの周囲に磁界が発生すると共に、交流電流によって変化する磁場中で、電磁誘導によって被加熱物の表面付近に高密度のうず電流が発生する。このうず電流のジュール熱によって被加熱物の表面が発熱する。高周波誘導加熱法は、この加熱原理を利用したものである。
高周波誘導加熱法を用いて、配管の熱処理（例えば、焼入れ、焼鈍し等の熱処理）を行うことは従来公知である。例えば、特許文献１には、高周波誘導加熱法を用いて配管系の熱処理を行う装置が開示されている。

高周波誘導加熱法は、配管の熱処理領域の外表面に断熱材などを介して高周波誘導加熱コイルを巻き付けるだけで熱処理を行うことができる。そのため、プラントなどに組み込まれた配管を切断せずに、配管の一部に対し現場配置のまま熱処理を行うことができる長所がある。

特開２００５−１９５５２２号公報

しかし、現場配置のまま、高周波誘導加熱法を用いて配管の一部に熱処理を行う場合、熱処理中に加熱された配管内の高温空気が配管内を移動し、同時に他から常温の空気が入り込むことで、配管の熱処理領域において温度ムラが発生したり、あるいは消費エネルギ量が増加してしまうという問題がある。
例えば、上下方向に配置された配管の熱処理では、熱処理で加熱された配管内の空気は軽くなって上昇し、下方から常温の空気が流入するので、低温部が発生しやすい。
また、水平方向に配置された配管の熱処理では、配管内で加熱された高温空気が上方に移動し、周囲の常温空気が下方に流入するので、温度ムラが発生しやすい。

本発明の少なくとも一実施形態は、かかる従来技術の課題に鑑み、簡易かつ低コストな手段で、配管の熱処理中に熱処理領域の温度ムラを無くし、かつ消費エネルギ量を抑制することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る配管の熱処理方法は、配管に形成された少なくとも１つの開孔から可撓性材料で構成され且つ拡開用流体の供給により拡開可能な少なくとも１つの拡開体を前記配管の内部に挿入し、前記少なくとも１つの拡開体を前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側に配置する第１工程と、
前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入された可撓性を有する供給チューブを介して、前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給し、拡開した前記少なくとも１つの拡開体で前記熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞する第２工程と、
前記少なくとも１つの拡開体により前記配管の内部が閉塞された状態で、前記配管の熱処理領域の周りに配置された高周波誘導加熱コイルに通電し、前記配管の熱処理領域を熱処理する第３工程と
を備えている。

前記構成（１）によれば、第１工程及び第２工程によって、熱処理領域の少なくとも一方の配管内部を閉塞することで、配管内空気流を止め、熱処理領域の配管内高温空気の流出と熱処理領域外からの常温空気の流入を無くしたので、第３工程（熱処理工程）で、熱処理領域の配管の温度ムラ及び熱損失を抑制できる。
また、高周波誘導加熱法を適用することで、プラントなどに組み込まれた配管を切断せずに、現場配置のまま熱処理を行うことができる。
なお、ここで「可撓性材料」とは、ゴムのように伸縮性又は弾性を有する材料をも含むものとする。
また、ここで「開孔」とは、配管に形成されている点検孔、ドレン抜き孔、空気抜き孔等の開孔を言う。
また、拡開体を耐熱性材料で構成すれば、熱処理領域の高温雰囲気に対して拡開体の耐久性を向上できる。

（２）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
前記配管が上下方向に配置され、
前記少なくとも１つの拡開体は１つの拡開体のみを含み、
前記第１工程で、前記１つの拡開体を前記熱処理領域の上方に配置する。
前記構成（２）によれば、熱処理領域の上方で配管が拡開体で閉塞されるので、熱処理領域の配管内で加熱され軽くなった高温空気の上昇は阻止される。同時に下方の常温空気の上昇もなくなるので、熱処理領域の配管の温度ムラや熱損失を防止できる。

（３）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
前記少なくとも１つの拡開体は２つの拡開体を含み、
前記第１工程において、前記２つの拡開体を前記配管の熱処理領域の両側に配置し、
前記第２工程において、拡開した前記２つの拡開体により前記配管の熱処理領域の両側にて前記配管の内部を閉塞する。
前記構成（３）によれば、熱処理領域の両側で配管内流路を閉塞できるので、熱処理領域の高温空気の流出及び常温空気の流入を完全に防止できる。そのため、熱処理領域の配管の温度ムラ及び熱損失の発生をさらに効果的に防止できる。

なお、配管内流路で拡開体を所望位置に配置する方法は、例えば、配管内の空気流を利用したり、あるいは配管に形成された複数の開孔の中から適当な位置にある開孔を選び、この開孔から拡開体を挿入することで、拡開体を所望位置に配置する。

（４）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（３）の何れかひとつにおいて、
前記少なくとも１つの拡開体は可撓性材料で構成された中空体で構成され、
前記拡開用流体として冷却液を使用し、
前記第３工程の間、前記少なくとも１つの拡開体に連続的に前記拡開用流体を供給する一方、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入された可撓性を有する排出チューブを介して、前記少なくとも１つの拡開体から前記拡開用流体を排出する。
前記構成（４）によれば、拡開体の内部に拡開用流体を連続的に供給及び排出させることで、拡開用流体によって拡開体を冷却できる。そのため、耐熱性が乏しい拡開体でも熱処理領域から伝達される熱に対して耐久性を保持できる。また、冷却液を用いることで冷却効果を向上できる。従って、耐熱性のない拡開体でも使用可能になる。なお、排出チューブから排出された冷却液は冷却して循環利用できる。

（５）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（４）の何れか一つにおいて、
前記少なくとも１つの拡開体が拡開したときに前記配管に吸着可能な複数の磁石が、前記少なくとも１つの拡開体に装着されている。
前記複数の磁石は、例えば、拡開時に最大径となり配管の内壁に接する拡開体の部位に装着され、前記第２工程で、前記複数の磁石によって拡開体の最大径となる部位が配管の内壁に吸着される。
前記構成（５）によれば、前記複数の磁石の磁力によって配管と拡開体間の隙間を低減できるので、配管の閉塞性能を向上できる。

（６）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（５）の何れか一つにおいて、
前記少なくとも１の拡開体が拡開したときに前記拡開体と前記配管との間に配置される断熱部材が前記拡開体に装着されている。
前記構成（６）によれば、熱処理領域から伝達される熱で拡開体が配置された配管内壁が加熱されても、拡開体を配管の熱から保護することができる。従って、耐熱性のない拡開体でも使用可能になる。

（７）本発明の熱処理方法を直接実施するための本発明の少なくとも一実施形態に係る熱処理装置は、
配管の熱処理領域の周りに配置可能な高周波誘導加熱コイルと、
可撓性材料で構成され、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ拡開用流体の供給により拡開して前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞可能な少なくとも１つの拡開体と、
可撓性を有し、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給可能な供給チューブと、
前記供給チューブを介して前記拡開体に前記拡開用流体を供給するように構成された拡開用流体供給部と
を備える。

前記構成（７）において、熱処理工程に先立って、前記拡開体及び前記供給チューブは前記配管に存在する開孔から配管の内部に挿入され、拡開体は配管の熱処理領域の外側に位置する配管内流路の少なくとも一方に配置される。そして、配管に配置された拡開体に拡開用流体を供給して拡開体を拡開させ、配管を閉塞する。
前記構成（７）によれば、配管内のガスの流れを止め、熱処理領域の配管内の空気の入れ替わりを防止できる。そのため、熱処理領域外の配管内常温空気の流入による温度ムラの発生と、熱処理領域の配管内高温空気の流出による熱損失を抑制できる。

（８）幾つかの実施形態では、前記構成（７）において、
前記少なくとも１つの拡開体に装着され、前記拡開体が拡開したときに前記配管に吸着可能な複数の磁石を更に備える。
前記構成（８）によれば、前記複数の磁石の磁力によって配管と拡開体間の隙間を低減できるので、配管の閉塞性能を向上できる。

（９）幾つかの実施形態では、前記構成（７）又は（８）において、
前記少なくとも１つの拡開体に装着され、前記少なくとも１つの拡開体が拡開したときに前記少なくとも１つの拡開体と前記配管との間に配置される少なくとも１つの断熱材を更に備える。
前記構成（９）によれば、熱処理領域から伝達される熱で拡開体が配置された配管内壁が加熱されても、拡開体を配管の熱から保護することができる。従って、耐熱性のない拡開体でも使用可能になる。

（１０）幾つかの実施形態では、前記構成（９）において、
前記少なくとも１つの断熱部材は可撓性を有するとともに環形状を有し、
前記少なくとも１つの断熱部材は、前記少なくとも１つの拡開体が拡開したときに直径方向に離間する２箇所にて前記少なくとも１つの拡開体に固定されている。
前記構成（１０）において、前記断熱部材は可撓性を有しているので、拡開体の拡開動作に追従して拡開できる。そのため、拡開前の状態で開孔への挿入が容易になると共に、拡開後は拡開体の表面形状に密着配置できる。

（１１）幾つかの実施形態では、前記構成（７）〜（１０）の何れか一つにおいて、
前記少なくとも１つの拡開体は可撓性材料で構成された中空体で構成されている。
前記構成（１１）によれば、拡開体を中空体で構成することで、拡開体の内部に供給される拡開用流体の圧力で、拡開体の膨張効率を増加できると共に、配管内流路での拡開体の保持力を増大できる。

（１２）幾つかの実施形態では、前記構成（７）〜（１０）の何れか一つにおいて、
前記少なくとも１つの拡開体は、
拡開可能な拡開シートと、
複数の連結バーとを含み、
前記複数の連結バーの各々は、前記拡開シートがパラシュート状に拡開するように、前記拡開シートの周縁部に連結された一端部と、前記供給チューブの先端側に連結された他端部とを有する。
前記構成（１２）によれば、連結バーによって拡開シートの剛性が向上し、かつ拡開シートがパラシュート状に拡開することで、拡開シートによる配管内流路の遮蔽性能を保持できる。
さらに、拡開シートと連結バーとの接続部に磁石を装着すれば、拡開シートによる配管の閉塞性能を一層向上できる。

（１３）幾つかの実施形態では、前記構成（１２）において、
前記拡開シートに装着された骨組みを更に有し、
前記骨組みは、常温で前記配管の少なくとも１つの開孔から挿入可能な大きさに屈曲可能であり、且つ、前記配管の熱処理の温度帯で前記拡開シートを前記配管の内部を閉塞可能な大きさに展開可能な形状記憶合金で構成されている。
前記構成（１３）によれば、前記骨組みで拡開シートの剛性を向上できると共に、拡開シートの配管内への挿入と、配管内での展開による配管の閉塞とを確実に行うことができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、熱処理に際し配管を拡開体で遮蔽するようにしたので、熱処理領域の配管の温度ムラを無くし、消費エネルギ量を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る熱処理装置を上下方向に配置された配管に適用した構成図である。 前記熱処理装置を水平方向に配置された配管に適用した構成図である。 本発明の別な一実施形態に係る熱処理装置の構成図である。 本発明のさらに別な一実施形態に係る熱処理装置の構成図である。 本発明のさらに別な一実施形態に係る熱処理装置の構成図である。 本発明のさらに別な一実施形態に係る熱処理装置の構成図である。 配管内流路に配置された拡開シートの上方視説明図である。 図６に示す熱処理装置を水平方向に配置した配管に適用した構成図である。 本発明のさらに別な一実施形態に係る熱処理装置の構成図である。 図９に示す熱処理装置を水平方向に配置した配管に適用した構成図である。 図９に示す熱処理装置のさらに別な使用例を示す構成図である。 本発明のさらに別な一実施形態に係る熱処理装置の構成図である。 図１２中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は図１２に示す風船の膨張過程を順々に示す説明図である。 （Ａ）は拡開シートの骨組みの一例を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ方向矢視図である。 （Ａ）は拡開シートの骨組みの別な例を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中のＣ方向矢視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態では、熱処理対象となる配管Ｐは上下方向に配置されている。配管Ｐの外周面には全域に断熱材が巻かれ、断熱材層Ｉを形成している。配管Ｐの熱処理領域Ｒには、熱処理装置１０Ａを構成する高周波誘導加熱コイル１２が断熱材層Ｉに埋設された状態で螺旋状に巻かれている。熱処理領域Ｒの配管軸方向外側で、例えば、溶接部検査用として配管Ｐの隔壁に予め点検孔ｈが形成されており、点検孔ｈに検査用プラグ１４が装着されている。

熱処理装置１０Ａは、高周波誘導加熱コイル１２のほかに、配管内流路に挿入される拡開体としての２個の風船１６と、風船１６に接続された可撓性チューブ１８と、配管Ｐの外部に設けられた空気ポンプ２０とで構成されている。
風船１６はゴムなどの伸縮性及び耐熱性のある材料で構成され、内部に空気ａを供給可能な中空部を有している。
２個の風船１６はしぼんだ状態で検査用プラグ１４から配管内に挿入され、夫々熱処理領域Ｒの両側の配管内流路ｓ２及びｓ３に配置される。

配管内流路で風船１６を所望位置に配置する方法として、例えば、配管Ｐ内に形成された空気流を利用したり、あるいは配管Ｐに形成された複数の開孔ｈの中から適当な位置にある点検孔を選び、この点検孔から風船１６を挿入し、配管Ｐ内の空気流を利用して風船１６を所望位置に配置する。

次に、空気ポンプ２０から可撓性チューブ１８を介して風船１６の内部に空気ａを供給する。供給された空気で風船１６が膨張し、配管内流路ｓ２及びｓ３を遮蔽すると共に、風船１６の内部に供給された空気の圧力で風船１６が安定して配管Ｐの隔壁に挟持されるまで空気を供給する。この状態となったら空気ポンプ２０からの空気の供給を止める。
次に、高周波誘導加熱コイル１２に高周波の交流電流を流し、熱処理領域Ｒを熱処理する。

本実施形態によれば、熱処理に先立ち、熱処理領域Ｒの配管内流路ｓ１に配管軸方向両側で配管内流路ｓ２及びｓ３を風船１６で遮蔽するので、熱処理工程中、配管Ｐ内の空気の流れを止めることができる。そのため、熱処理により高温となった高温空気Aｈが配管内流路ｓ１から上昇して配管内流路ｓ２に流出するのを防止できると共に、配管内流路ｓ１に下方から配管内流路ｓ３の常温空気Ａｃが流入するのを防止できる。
従って、熱処理中、配管内流路ｓ１に低温部位が発生するのを防止でき、配管Ｐの熱処理領域Ｒに温度ムラが発生するのを抑制できる。また、高温空気Ａｈの流出に伴う熱損失を防止できる。
さらに、高周波誘導加熱法を適用することで、配管Ｐを切断して設置位置から移動させることなく、設置されたままの状態で熱処理を行うことができる。

図２は、熱処理装置１０Ａを水平方向に配置された配管Ｐに適用した場合の実施形態を示している。本実施形態においても、しぼんだ状態の２個の風船１６を検査用プラグ１４から挿入し、前記実施形態と同様の操作を行い、２個の風船１６で配管内流路ｓ２及びｓ３を遮蔽する。その後、配管Ｐの熱処理領域Ｒの熱処理を行う。
本実施形態においても、熱処理領域Ｒの配管内流路ｓ１を配管内流路ｓ２及びｓ３に対して完全に遮断するので、配管内流路ｓ１に存在する高温空気Ａｈの流出と、配管内流路ｓ１への常温空気Ａｃの流入とを防止できる。そのため、熱処理工程中、配管Ｐの熱処理領域Ｒの温度ムラの発生、及び配管内流路ｓ１の高温空気Ａｈの流出に伴う熱損失を防止できる。

図３は、さらに本発明の別な実施形態を示している。本実施形態では、上下方向に配置された配管Ｐに対し、熱処理装置１０Ａを用いて熱処理を行う。この実施形態では１個の風船１６を検査用プラグ１４から配管内流路に挿入し、熱処理領域Ｒの上方に位置する配管内流路ｓ２に配置する。そして、前記実施形態と同様の操作で、配管内流路ｓ２を閉塞した後、熱処理領域Ｒの配管Ｐの熱処理を行う。
本実施形態では、配管内流路ｓ１の高温空気Aｈの上昇を風船１６で阻止できるので、配管内流路ｓ１に下方から常温空気Ａｃが侵入するのを防止できる。そのため、配管Ｐの熱処理領域Ｒの温度ムラの発生や熱損失を防止できる。また、１個の風船１６のみを用いるので、熱処理装置１０Ａを低コストにできる。

図４は、本発明のさらに別な実施形態を示している。本実施形態では、水ポンプ２２を備えた熱処理装置１０Ｂを用い、水ポンプ２２から可撓性チューブ１８を介して配管内流路ｓ１に挿入された風船１６に冷却水ｃを供給する。熱処理装置１０Ｂのその他の構成は熱処理装置１０Ａと同一である。
本実施形態では、配管内流路ｓに挿入される風船１６の数は１個又は２個のどちらでもよい。なお、図４では、配管Ｐや高周波誘導加熱コイル１２等の図示は省略されている。

本実施形態によれば、拡開用流体として気体と比べて比重が大きい冷却水を用いることで、風船１６の重量を増加できる。そのため、配管内流路の圧力変動に抗して、風船１６を安定して配管内壁に圧接させることができる。さらには、風船１６を冷却水ｃで冷却できるので、風船１６が耐熱性材料で構成されていなくても、風船１６を熱処理領域Ｒで発生する熱から保護することができる。

図５は、本発明のさらに別な実施形態を示している。本実施形態に係る熱処理装置１０Ｃは、可撓性チューブ１８が供給用の可撓性チューブ１８ａと排出用の可撓性チューブ１８ｂとで構成されている。そして、空気ポンプ２０又は水ポンプ２２から供給用チューブ１８ａを介し風船１６に空気ａ又は冷却水ｃを連続的に供給する。風船１６に供給された空気ａ又は冷却水ｃは、排出用チューブ１８ｂを介して外部に連続的に排出される。その他の操作は前記実施形態と同様に行い、風船１６を膨張させて配管内流路ｓ１を他の配管内流路から遮断する。
なお、排出用チューブ１８ｂから排出された冷却水ｃを冷却して再利用してもよい。

本実施形態では、風船１６に空気ａ又は冷却水ｃを連続的に供給することで、空気又は冷却水の冷却効果で風船１６を冷却できる。そのため、風船１６を熱処理領域Ｒで発生する熱から保護できると共に、その分風船１６を熱処理領域Ｒに接近して配置できるので、熱処理領域Ｒからの熱の放散を抑制でき、熱処理に要するエネルギ消費を低減できる。

図６は、本発明のさらに別な実施形態を示す。本実施形態に係る熱処理装置１０Ｄは、拡開体として、耐熱性の繊維で構成された円形の耐熱クロス３０を備えている。耐熱クロス３０の周縁部には複数の連結バー３２の一端が等間隔で接続され、これら連結バー３２の他端は可撓性チューブ１８の１箇所に集合して接続されている。連結バー３２は小径の剛性を有する金属棒で構成することができる。なお、剛性の連結バー３２の代わりに、耐熱性で柔軟性のある紐状体としてもよい。可撓性チューブ１８の先端は耐熱クロス３０の中央に開口するように配置されている。熱処理装置１０Ｄのその他の構成は、図１に示す熱処理装置１０Ａと同一である。

本実施形態では、２個の耐熱クロス３０を折り畳んだ状態で検査用プラグ１４から配管内流路に挿入し、夫々配管内流路ｓ１の配管軸方向両側の配管内流路ｓ２及びｓ３に配置する。２個の耐熱クロス３０は夫々可撓性チューブ１８が配管内流路ｓ１側に位置するように配置される。
耐熱クロス３０の向きや位置の制御は、例えば、図７に示すような手段で制御することができる。図７において、耐熱クロス３０の周縁部４か所に等間隔に耐熱性材料で構成されたひも３４を接続する。ひも３４の他端は検査用プラグ１４から配管Ｐの外部へ導出する。そして、耐熱クロス３０の向きや位置に応じて、配管Ｐの外で４本のひも３４を適宜選択して引っ張り、かつ引張量を調整する。

次に、空気ポンプ２０から可撓性チューブ１８を介して耐熱クロス３０の内部に空気ａを供給する。耐熱クロス３０は、供給された空気ａで周縁部が配管内壁に接するまで拡開し、配管内流路ｓ２又はｓ３を閉塞する。その後、高周波誘導加熱コイル１２に高周波の交流電流を流し、配管Ｐの熱処理領域Ｒを熱処理する。
熱処理工程が始まるまでは、可撓性チューブ１８から供給される空気ａによって耐熱クロス３０の周縁部が配管内壁に押し付けられ、耐熱クロス３０の形状を保持する。
例えば、熱処理開始後、検査用プラグ１４に蓋（不図示）をし、配管内流路ｓ１を密閉するようにしてもよい。こうして配管内流路ｓ１は密閉空間となり、該密閉空間の圧力が高まると、この圧力によっても耐熱クロス３０の形状を保持できる。

本実施形態では、配管内流路ｓ１の両側を耐熱クロス３０で遮蔽することで、配管Ｐの熱処理領域Ｒの温度ムラと熱損失を防止できる。
また、耐熱クロス３０をパラシュート状に拡開させることで、配管内流路ｓ１の圧力を利用して、耐熱クロス３０の形状を保持できる。さらに、耐熱クロス３０の周縁部に接続された連結バー３２によって耐熱クロス３０の剛性を高め、拡開状態を維持できる。

図８は、水平方向に配置された配管Ｐに熱処理装置１０Ｄを用いて熱処理を行う実施形態である。この実施形態においても、熱処理工程に先立ち、図６に示す実施形態と同様の操作で耐熱クロス３０を拡開させ、配管内流路ｓ１の両側の配管内流路ｓ２及びｓ３を閉塞する。これによって、配管Ｐの熱処理領域Ｒの温度ムラと熱損失を防止できる。

図９及び図１０は、夫々本発明のさらに別な実施形態を示している。この実施形態で用いられる熱処理装置１０Ｅは、耐熱クロス３０と複数の連結バー３２との接続部に、さらに永久磁石３５を装着したものであり、その他の構成は熱処理装置１０Ｄと同一である。
本実施形態では、配管内流路ｓ２及びｓ３で耐熱クロス３０を拡開させた後、永久磁石３５の吸着力で耐熱クロス３０の周縁部を配管内壁に吸着させる。
そのため、耐熱クロス３０のパラシュート形状の保持力と、配管内流路ｓ２及びｓ３の閉塞効果を向上できる。
なお、図９は上下方向に配置された配管に熱処理を行う実施形態であり、図１０は水平方向に配置された配管に熱処理を行う実施形態である。

図１１は本発明のさらに別な実施形態を示している。この実施形態は、上下方向に配置された配管Ｐに対して、熱処理装置１０Ｅを用い、且つ１個の耐熱クロス３０を用いて熱処理を行うものである。耐熱クロス３０は、連結バー３２との接続部に複数の永久磁石３５が装着されている。１個の耐熱クロス３０を熱処理領域Ｒより上方の配管内流路ｓ２に配置する。耐熱クロス３０を配管内流路ｓ２の所定位置に配置した後、空気ポンプ２０で可撓性チューブ１８を介し耐熱クロス３０の内部に空気ａを噴射し、耐熱クロス３０を拡開して配管内流路ｓ２を閉塞する。
本実施形態では、配管内流路ｓ１の下方の配管内流路ｓ３を閉塞しないが、配管内流路ｓ２を閉塞することで、配管内流路ｓ１に存在する高温空気Aｈの上昇を防止できると共に、配管内流路ｓ３の常温空気が配管内流路ｓ１に流入するのを防止できる。

図１２〜図１４は、本発明のさらに別な実施形態を示している。本実施形態では、配管内に挿入される拡開体として２個の風船１６を備えた熱処理装置１０Ｆを用いている。
風船１６は最大径に拡開したときの赤道位置に断熱材からなる２本の断熱帯３６が付着されている。２本の断熱帯３６は帯状で可撓性を有し、かつ風船１６が最大径に拡開したとき半円形となり、夫々の両端が前記赤道位置に接着されている。２本の断熱帯３６は、合せて拡開した風船１６の赤道位置全周に配置されるように予めその形状を決定される。断熱帯３６の材質は、例えば、セラミックファイバー、グラスウール、ウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、発泡ゴム（ＦＥＦ）等で構成される。特に、伸縮性をもつ発泡ゴムなどが好適である。
熱処理装置１０Ｆは、風船１６に断熱帯３６を付着させる構成以外は、図１に示す熱処理装置１０Ａと同一である。

かかる構成において、２個の風船１６はしぼんだ状態で検査用プラグ１４から配管内流路に挿入され、夫々配管内流路ｓ２及びｓ３に配置される。
図１４に示すように、配管内で２個の風船１６の内部に可撓性チューブ１８から空気ａが供給され、風船１６は徐々に膨張する。風船１６の膨張につれて断熱帯３６も拡開し、風船１６が配管内壁に接するまで膨張すると、断熱帯３６は風船１６の赤道部表面の全周に密着する。

そして、図１２及び図１３に示すように、風船１６は断熱帯３６を介して配管内壁に接した状態で、内部の空気圧により配管内壁に圧接すると共に、風船１６は配管内壁に直接接触しない状態に置かれる。
こうして、本実施形態では、熱処理工程で風船１６が直接配管内壁に接触しないので、風船１６を高温となった配管Ｐの熱から保護できる。

なお、図９〜図１１で用いられた複数の永久磁石３５を本実施形態の断熱帯３６に部分的に装着するようにしてもよい。これによって、風船１６と配管内壁との付着力を増加でき、配管内流路ｓ２又はｓ３の遮蔽効果を高めることができる。
あるいは、図６〜図８に示す実施形態、又は図９〜図１１に示す実施形態において、耐熱クロス３０の周縁部に本実施形態の断熱帯３６を装着させるようにしてもよい。これによって、耐熱クロス３０の耐熱性をさらに高めることができ、配管Ｐの熱処理領域Ｒから受ける熱に対して耐熱クロス３０を保護することができる。

図１５及び図１６は夫々本発明のさらに別な実施形態を示す。これら実施形態は、耐熱クロス３０の拡開時に、耐熱クロス３０を確実にパラシュート状に拡開するために剛性の骨組みを耐熱クロス３０に設けた例である。
図１５に示す例では、耐熱クロス３０の内側に、複数の剛性の金属バーが雨傘状に結合されて構成された骨組み４０が設けられている。
図１６に示す例では、耐熱クロス３０の内側に、剛性の金属バーが螺旋状に曲折された骨組み４２が設けられている。

骨組み４０及び４２は、常温では二点鎖線で示すように検査用プラグ１４から挿入可能な大きさに折り畳まれ、配管Ｐの熱処理工程の温度帯で耐熱クロス３０を配管内流路を閉塞可能な大きさに展開する形状記憶合金で構成されている。
こうして、熱処理工程前に耐熱クロス３０を折り畳んだ状態で検査用プラグ１４から挿入し、熱処理工程には骨組み４０又は４２が展開することで、耐熱クロス３０の拡開を補助する。また、熱処理工程後、熱処理領域Ｒが常温となることで、骨組み４０又は４２が耐熱クロス３０が二点鎖線の状態に縮小するのを補助するので、耐熱クロス３０を検査用プラグ１４から容易に取り出すことができる。また、耐熱クロス３０に骨組み４０又は４２を設けることで、耐熱クロス３０の剛性を高めることができる。

なお、前記いずれの実施形態でも、点検孔ｈを利用して、拡開体を配管の内部に挿入しているが、点検孔以外の開孔、例えば、ドレン抜き孔、空気抜き孔等の開孔を利用するようにしてもよい。
また、今まで説明した各実施形態を適宜組み合わせて熱処理装置として用い、あるいは熱処理工程を実施してもよい。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、簡易かつ低コストな手段で、配管の熱処理に際して熱処理領域の配管の温度ムラを無くし、かつ消費エネルギ量を抑制できる。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ 熱処理装置
１２ 高周波誘導加熱コイル
１４ 検査用プラグ
１６ 風船（中空体）
１８ 可撓性チューブ
１８ａ 供給用チューブ
１８ｂ 排出用チューブ
２０ 空気ポンプ（拡開用流体供給部）
２２ 水ポンプ（拡開用流体供給部）
３０ 耐熱クロス（拡開シート）
３２ 連結バー
３４ ひも
３５ 永久磁石
３６ 断熱帯
４０，４２ 骨組み
Ａｈ 高温空気
Ａｃ 常温空気
Ｉ 断熱材層
Ｐ 配管
Ｒ 熱処理領域
ａ 空気（拡開用流体）
ｃ 冷却水（拡開用流体）
ｈ 点検孔（開孔）
ｓ１、ｓ２，ｓ３ 配管内流路

Claims (13)

1. 配管に形成された少なくとも１つの開孔から可撓性材料で構成され且つ拡開用流体の供給により拡開可能な少なくとも１つの拡開体を前記配管の内部に挿入し、前記少なくとも１つの拡開体を前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側に配置する第１工程と、
   前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入された可撓性を有する供給チューブを介して、前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給し、拡開した前記少なくとも１つの拡開体で前記熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞する第２工程と、
   前記少なくとも１つの拡開体により前記配管の内部が閉塞された状態で、前記配管の熱処理領域の周りに配置された高周波誘導加熱コイルに通電し、前記配管の熱処理領域を熱処理する第３工程と
   を備え、
   前記少なくとも１つの拡開体は、
   拡開可能な拡開シートと、
   複数の連結バーとを含み、
   前記複数の連結バーの各々は、前記拡開シートがパラシュート状に拡開するように、前記拡開シートの周縁部に連結された一端部と、前記供給チューブの先端側に連結された他端部とを有する
   ことを特徴とする配管の熱処理方法。
2. 配管に形成された少なくとも１つの開孔から可撓性材料で構成され且つ拡開用流体の供給により拡開可能な少なくとも１つの拡開体を前記配管の内部に挿入し、前記少なくとも１つの拡開体を前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側に配置する第１工程と、
   前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入された可撓性を有する供給チューブを介して、前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給し、拡開した前記少なくとも１つの拡開体で前記熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞する第２工程と、
   前記少なくとも１つの拡開体により前記配管の内部が閉塞された状態で、前記配管の熱処理領域の周りに配置された高周波誘導加熱コイルに通電し、前記配管の熱処理領域を熱処理する第３工程と
   を備え、
   前記配管が上下方向に配置され、
   前記少なくとも１つの拡開体は１つの拡開体のみを含み、
   前記第１工程で、前記１つの拡開体を前記熱処理領域の上方に配置することを特徴とする配管の熱処理方法。
3. 前記少なくとも１つの拡開体は２つの拡開体を含み、
   前記第１工程において、前記２つの拡開体を前記配管の熱処理領域の両側に配置し、
   前記第２工程において、拡開した前記２つの拡開体により前記配管の熱処理領域の両側にて前記配管の内部を閉塞することを特徴とする請求項１に記載の配管の熱処理方法。
4. 配管に形成された少なくとも１つの開孔から可撓性材料で構成され且つ拡開用流体の供給により拡開可能な少なくとも１つの拡開体を前記配管の内部に挿入し、前記少なくとも１つの拡開体を前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側に配置する第１工程と、
   前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入された可撓性を有する供給チューブを介して、前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給し、拡開した前記少なくとも１つの拡開体で前記熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞する第２工程と、
   前記少なくとも１つの拡開体により前記配管の内部が閉塞された状態で、前記配管の熱処理領域の周りに配置された高周波誘導加熱コイルに通電し、前記配管の熱処理領域を熱処理する第３工程と
   を備え、
   前記少なくとも１つの拡開体は可撓性材料で構成された中空体で構成され、
   前記拡開用流体として冷却液を使用し、
   前記第３工程の間、前記少なくとも１つの拡開体に連続的に前記拡開用流体を供給する一方、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入された可撓性を有する排出チューブを介して、前記少なくとも１つの拡開体から前記拡開用流体を排出することを特徴とする配管の熱処理方法。
5. 配管に形成された少なくとも１つの開孔から可撓性材料で構成され且つ拡開用流体の供給により拡開可能な少なくとも１つの拡開体を前記配管の内部に挿入し、前記少なくとも１つの拡開体を前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側に配置する第１工程と、
   前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入された可撓性を有する供給チューブを介して、前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給し、拡開した前記少なくとも１つの拡開体で前記熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞する第２工程と、
   前記少なくとも１つの拡開体により前記配管の内部が閉塞された状態で、前記配管の熱処理領域の周りに配置された高周波誘導加熱コイルに通電し、前記配管の熱処理領域を熱処理する第３工程と
   を備え、
   前記少なくとも１つの拡開体が拡開したときに前記配管に吸着可能な複数の磁石が、前記少なくとも１つの拡開体に装着されていることを特徴とする配管の熱処理方法。
6. 配管に形成された少なくとも１つの開孔から可撓性材料で構成され且つ拡開用流体の供給により拡開可能な少なくとも１つの拡開体を前記配管の内部に挿入し、前記少なくとも１つの拡開体を前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側に配置する第１工程と、
   前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入された可撓性を有する供給チューブを介して、前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給し、拡開した前記少なくとも１つの拡開体で前記熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞する第２工程と、
   前記少なくとも１つの拡開体により前記配管の内部が閉塞された状態で、前記配管の熱処理領域の周りに配置された高周波誘導加熱コイルに通電し、前記配管の熱処理領域を熱処理する第３工程と
   を備え、
   前記少なくとも１つの拡開体が拡開したときに前記拡開体と前記配管との間に配置される断熱部材が前記拡開体に装着されている
   ことを特徴とする配管の熱処理方法。
7. 配管の熱処理領域の周りに配置可能な高周波誘導加熱コイルと、
   可撓性材料で構成され、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ拡開用流体の供給により拡開して前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞可能な少なくとも１つの拡開体と、
   可撓性を有し、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給可能な供給チューブと、
   前記供給チューブを介して前記拡開体に前記拡開用流体を供給するように構成された拡開用流体供給部と、
   前記少なくとも１つの拡開体に装着され、前記拡開体が拡開したときに前記配管に吸着可能な複数の磁石と、
   を備えることを特徴とする配管の熱処理装置。
8. 配管の熱処理領域の周りに配置可能な高周波誘導加熱コイルと、
   可撓性材料で構成され、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ拡開用流体の供給により拡開して前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞可能な少なくとも１つの拡開体と、
   可撓性を有し、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給可能な供給チューブと、
   前記供給チューブを介して前記拡開体に前記拡開用流体を供給するように構成された拡開用流体供給部と、
   前記少なくとも１つの拡開体に装着され、前記少なくとも１つの拡開体が拡開したときに前記少なくとも１つの拡開体と前記配管との間に配置される少なくとも１つの断熱部材と、
   を備えることを特徴とする配管の熱処理装置。
9. 前記少なくとも１つの断熱部材は可撓性を有するとともに環形状を有し、
   前記少なくとも１つの断熱部材は、前記少なくとも１つの拡開体が拡開したときに直径方向に離間する２箇所にて前記少なくとも１つの拡開体に固定されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の配管の熱処理装置。
10. 前記少なくとも１つの拡開体は可撓性材料で構成された中空体で構成されていることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の配管の熱処理装置。
11. 配管の熱処理領域の周りに配置可能な高周波誘導加熱コイルと、
    可撓性材料で構成され、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ拡開用流体の供給により拡開して前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞可能な少なくとも１つの拡開体と、
    可撓性を有し、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給可能な供給チューブと、
    前記供給チューブを介して前記拡開体に前記拡開用流体を供給するように構成された拡開用流体供給部と、を備え、
    前記少なくとも１つの拡開体は、
    拡開可能な拡開シートと、
    複数の連結バーとを含み、
    前記複数の連結バーの各々は、前記拡開シートがパラシュート状に拡開するように、前記拡開シートの周縁部に連結された一端部と、前記供給チューブの先端側に連結された他端部とを有する
    ことを特徴とする配管の熱処理装置。
12. 前記拡開シートに装着された骨組みを更に有し、
    前記骨組みは、常温で前記配管の少なくとも１つの開孔から挿入可能な大きさに屈曲可能であり、且つ、前記配管の熱処理の温度帯で前記拡開シートを前記配管の内部を閉塞可能な大きさに展開可能な形状記憶合金で構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の配管の熱処理装置。
13. 配管の熱処理領域の周りに配置可能な高周波誘導加熱コイルと、
    可撓性材料で構成され、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ拡開用流体の供給により拡開して前記配管の熱処理領域の少なくとも一方の側にて前記配管の内部を閉塞可能な少なくとも１つの拡開体と、
    可撓性を有し、前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入可能であり且つ前記少なくとも１つの拡開体に前記拡開用流体を供給可能な供給チューブと、
    前記供給チューブを介して前記拡開体に前記拡開用流体を供給するように構成された拡開用流体供給部と、
    前記配管に形成された少なくとも１つの開孔から前記配管の内部に挿入された可撓性を有する排出チューブと、
    を備え、
    前記少なくとも１つの拡開体は可撓性材料で構成された中空体で構成され、
    前記排出チューブは、前記供給チューブを介して前記少なくとも１つの拡開体に連続的に供給される前記拡開用流体としての冷却液を前記少なくとも１つの拡開体から排出するように構成された
    配管の熱処理装置。

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