JP6404754B2 - 鋼管の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばガス配管の表面に生じた損傷を補修する鋼管の補修方法に関する。

地下に埋設されているガス配管の表面に損傷が生じた場合の補修方法として、鋼管の損傷部分に、鋼管の外半径と同一の半径を有する半円形のスリーブを被せて、スリーブの軸方向の端部と鋼管の外周面、及びスリーブの継ぎ合わせ部を溶接して損傷部分を補修するスリーブ補修溶接工法がある（特許文献１の段落［０００５］参照）。
また、損傷部分１にパッチを当ててその周囲を溶接して補修する方法も行われている（特許文献１の段落［０００６］参照）。
溶接終了後、溶接欠陥の有無を検査するための非破壊検査として一般的には放射線透過試験（RT）が実施されるが、補修溶接を実施する場合は、より有害なきずを検出するためにRTに加えて超音波探傷試験（UT）を併用することが推奨されている。（非特許文献１のP.381参照）

特開２００９−６８６６１号公報

一般社団法人日本ガス協会 ガス工作物等技術基準調査委員会、「高圧導管指針 JGA指-204-06」

スリーブ円周溶接部を通常の90°すみ肉溶接とした場合は、斜角探傷法によることになるが、ルート部に発生する溶け込み不足等の欠陥は、欠陥に対する超音波の入射角度が適正ではないため、検査性能が低下するという問題がある。
このような問題は、鋼管の損傷部分にパッチをあてて行う補修方法においても同様に存在する。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、鋼管表面に形成された損傷部分を補修する鋼管の補修方法であって、溶接及び溶接後の溶接欠陥検出を適正に行うことができる鋼管の補修方法を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る鋼管の補修方法は、鋼管の表面に生じた損傷部分を補修する鋼管の補修方法であって、
逆開先を形成したスリーブ管又はパッチを前記損傷部分を覆うように前記鋼管に配置して、前記スリーブ管又は前記パッチと前記鋼管との間をすみ肉溶接する溶接工程と、
該溶接工程で形成された溶接部分を超音波探傷によって非破壊検査を行う検査工程を備え、
前記逆開先の開先角度θを、スリーブ管又はパッチの板厚をｔ、前記超音波探傷に用いる探触子の直径をｙとしたときに、ｙ≦２ｔ／tanθを満たす角度に設定し、前記検査工程において溶接部の検査を斜角探傷法と垂直探傷法を併用して行い、ルート部の溶け込みの検査を垂直探傷法で行うようにしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、逆開先の開先角度θを、スリーブ管又はパッチの板厚をｔ、前記超音波探傷に用いる探触子の直径をｙとしたときに、ｙ≦２ｔ／tanθを満たす角度に設定し、前記検査工程において溶接部の検査を斜角探傷法と垂直探傷法を併用して行い、ルート部の溶け込みの検査を垂直探傷法で行うようにしたことにより、ルート部の溶け込みの検査を確実に行うことができ、検査を含む適切な鋼管の補修を実現できる。

本発明の一実施の形態に係る鋼管の補修方法における溶接工程の説明図である。 本発明の一実施の形態に用いるスリーブ管に形成する逆開先の形状を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係る溶接工程で行った円周すみ肉溶接の積層状態を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係る鋼管の補修方法における検査工程の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る鋼管の補修方法における検査工程の説明図であって、ルート部の検査方法の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る鋼管の補修方法の他の態様の説明図である。 実施例の鋼管の補修方法の作業フローを示す図である。 実施例における垂直探傷法を説明する説明図である。

本実施の形態では、スリーブ管を用いて行う補修方法を例に挙げて説明する。
本実施の形態に係る鋼管の補修方法は、スリーブ管を鋼管に溶接する溶接工程と、溶接部分を検査する検査工程を備えている。
なお、溶接工程に先だって、鋼管におけるスリーブ管の設置部位やすみ肉溶接のルート部の管表面を研削し、また鋼管とスリーブ管のクリアランス確保のために半割の鋼製スペーサをスリーブの両側の上下に貼り付けるようにするのが好ましい。
以下、溶接工程と検査工程を詳細に説明する。

＜溶接工程＞
溶接工程は、図１に示すように、逆開先１を形成した半割のスリーブ管３を、損傷部分（図示なし）を覆うように鋼管５に配置して、スリーブ管３と鋼管５との間を、溶接トーチ７を円周方向に移動しながらすみ肉溶接する円周すみ肉溶接工程と、半割のスリーブ管３同士を溶接するシーム溶接工程を含む工程である。

《円周すみ肉溶接》
円周すみ肉溶接を行うスリーブ管３の端部に形成する逆開先１は、逆開先１の開先角度θを、スリーブ管３の板厚をｔ、前記超音波探傷に用いる探触子９の直径をｙとしたときに、ｙ≦２ｔ／tanθを満たす角度に設定されている。
このように設定した理由を図２に基づいて説明する。

検査工程では、ルート部の欠陥検出が重要となるが、上述したように斜角探傷法では欠陥検出が難しい。そこで、ルート部を垂直探傷法で行うことが考えられる。
ルート部を垂直探傷法で探傷検査を行うには、図２における、探触子９の中心がルート部の直上に配置できることが必要である。そのためには、スリーブ管３における逆開先１を形成した図中のｘの長さがｘ≧ｙ／２である必要がある。
図２から明らかなように、ｘ＝ｔ／tanθの関係があるので、この関係を上記の不等式に代入することでｔ／tanθ≧ｙ／２となり、これを整理するとｙ≦２ｔ／tanθとなる。
このように、逆開先１の角度θがｙ≦２ｔ／tanθを満たすように設定することで、ルート部の検査を垂直探傷法で行うことが可能となる。

なお、ｙ≦２ｔ／tanθの条件式によってθの満たすべき上限値を規定するが、θの下限値は、実際に溶接が可能な値で決定して、３０°程度を下限値とすることが現実的である。

溶接は、例えば自動マグ溶接で実施する。すみ肉溶接の溶接ビード１１の積層状態を模式的に示した図３に示す。
スリーブ管３の片側の溶接が全て終了した後、残りの片側を溶接する。溶接終了後、最終層の余盛をスリーブ管３表面までグラインダ等で均一に削除する。

《シーム溶接》
シーム溶接は、例えば初層をティグ溶接で、積層を被覆アーク溶接で実施する。

＜検査工程＞
検査工程は、溶接工程で形成された溶接部分（溶接部及びルート部）を超音波探傷法によって非破壊検査を行う検査工程である。
図４は溶接部を垂直探傷法で検査している状態を示しており、この例では丸で囲んだＡ部に示すように、ルート部の溶け込みが十分で、欠陥が無い状態を示している。
また、この例では、最上層の溶接ビード１１を研削してスリーブ管３の表面と面一な平坦面になるようにしているので、溶接部の一部を垂直探傷法で検査可能になっている。なお、溶接部の他の部位については、斜角探傷法で行うようにすればよい。

他方、図５は、ルート部に溶け込み不足の欠陥Ａ（グレーの太線参照）が有った場合を示しており、図５に示すように、垂直探傷を行うことにより、確実に欠陥を検出できる。なお、垂直探傷を行うため、探触子９は小型のものが好ましく、例えばφ５ｍｍのものが好ましい。

以上のように、本実施の形態によれば、逆開先１の開先角度θを、スリーブ管３の板厚をｔ、前記超音波探傷に用いる探触子９の直径をｙとしたときに、ｙ≦２ｔ／tanθを満たす角度に設定し、前記検査工程において溶接部の検査を斜角探傷法と垂直探傷法を併用して行い、ルート部の溶け込みの検査を垂直探傷法で行うようにしたことにより、ルート部の溶け込みの検査を確実に行うことができ、適切な鋼管５の補修を実現できる。

なお、上記の説明では、鋼管５にスリーブ管３を溶接する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、図６に示すように、矩形状のパッチ１３（図６（ａ））や、円形状のパッチ１５（図６（ｂ））を用いる場合も含み、この場合であっても、スリーブ管３の場合と同様の逆開先１を形成することで、ルート部の垂直探傷が可能になり、適切な鋼管５の補修を実現できる。

本発明に係る鋼管の補修方法の具体例の作業フローを図７に示し、以下図７に基づいて具体的に説明する。
＜スリーブ管セット＞
端部に上記実施の形態で説明した逆開先を形成した半割りのスリーブ管を、本管の損傷部を覆うようにセットする。その際、鋼製のスペーサを用いて本管との離隔を1〜4mm程度とるようにする。

＜溶接（シーム）＞
スリーブ管のセット後、管軸方向の溶接（シーム溶接）を実施する。溶接は初層をティグ溶接で、積層を被覆アーク溶接で実施する。なお、初層溶接は裏波溶接で行う。

＜溶接（円周すみ肉）＞
シーム溶接後、円周方向のすみ肉溶接を行う。溶接は自動マグ溶接で実施する。

＜検査＞
非破壊検査は各溶接部について、Ｘ線透過試験および超音波探傷試験を行う。特に円周すみ肉溶接部の超音波探傷試験は、斜角探傷法に加え、垂直探傷法を実施する。
垂直探傷法は、垂直探触子はルート部の直上に配し、円周方向に走査することによって行う。この際、検出対象としている欠陥が、図８に示すように形状による反射面（スリーブ底面、鋼管表面）が連続した複雑形状であるため、識別や評価方法を考慮する必要がある。例えば、適用対象と同一形状の試験体を製作し、事前に検証実験を行っておくことが好ましい。

１ 逆開先
３ スリーブ管
５ 鋼管
７ 溶接トーチ
９ 探触子
１１ 溶接ビード
１３ 矩形状のパッチ
１５ 円形状のパッチ

Claims (1)

1. 鋼管の表面に生じた損傷部分を補修する鋼管の補修方法であって、
   逆開先を形成したスリーブ管又はパッチを前記損傷部分を覆うように前記鋼管に配置して、前記スリーブ管又は前記パッチと前記鋼管との間をすみ肉溶接する溶接工程と、
   該溶接工程で形成された溶接部分を超音波探傷によって非破壊検査を行う検査工程を備え、
   前記逆開先の開先角度θを、スリーブ管又はパッチの板厚をｔ、前記超音波探傷に用いる探触子の直径をｙとしたときに、ｙ≦２ｔ／tanθを満たす角度に設定し、前記検査工程において溶接部の検査を斜角探傷法と垂直探傷法を併用して行い、ルート部の溶け込みの検査を垂直探傷法で行うようにしたことを特徴とする鋼管の補修方法。