JP6615017B2 - 配管溶接部のバックシールド方法及び装置並びに配管用シール部材 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管などの配管を突合せ溶接するときに、この溶接部の管内面を保護しながら溶接を実施する配管溶接部のバックシールド方法及び装置、並びに、配管の溶接部における内部空間をシールする配管用シール部材に関するものである。

一般的に、例えば、ステンレス配管の突合せ溶接を行うとき、溶接部の管内面、つまり、裏波溶接金属の表面が大気に触れて酸化しないように、不活性ガスによるシールドを行うことで裏面に滑らかな溶融金属が得られるように工夫する必要がある。この場合、配管の内部にて、溶接部の前後をシール部材によりシールして密閉空間を形成し、この密閉空間にシールドガスを供給して充満させた後、配管の外側から突合せ溶接を行っている。

この配管溶接部のバックシールド方法では、溶接部の前後の配管内にシール部材を装着し、シールドガスを充満させた密閉空間を形成することが重要である。従来、このシール部材として、ゴム栓やバルーンなどを用いているが、溶接熱に対する耐熱性が不十分である。このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された配管の突合せ溶接開先継手の溶接方法では、帯状、線状、紐状の耐熱クロスを巻回してバックシールド材を構成し、巻回数を増減することにより巻回の巻き径を変更して配管の内径に合わせるものである。

特開２０１１−１５２５６５号公報

ところで、配管の内側にシール部材を装着するとき、配管の内面とシール部材の外面との密着性を高めるため、シール部材を配管の内側に押し込んで密着させることとなる。上述した従来（特許文献１）のバックシールド材は、帯状、線状、紐状の耐熱クロスを複数巻回して構成されている。そのため、バックシールド材（シール部材）を配管の内側に押し込んで密着させるとき、バックシールド材が軸方向にずれてしまい、十分なシール機能を得ることができないおそれがある。また、バックシールド材が軸方向にずれないように配管内に装着するには、慎重な作業が必要となり、作業時間が長くなり、作業性が良くないという問題がある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、シール性能の向上を図ると共に作業性の向上を図る配管溶接部のバックシールド方法及び装置並びに配管用シール部材を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための本発明の配管溶接部のバックシールド方法は、帯状体を中心から外側に向けて巻き付けた後にその外側を径方向に沿って巻き付けて既設配管の内径に適合するシール部材を形成する工程と、前記既設配管の内周面に前記シール部材を装着する工程と、前記既設配管の端部に新設配管を仮接合する工程と、前記新設配管の端部から前記シール部材における前記帯状体の端部を引き出すと共に前記新設配管の内部にシールドガス管を配置する工程と、前記新設配管の端部を閉止して前記シール部材との間に密閉空間を形成する工程と、前記シールドガス管から前記密閉空間にシールドガスを供給して空気と置換する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、帯状体を中心から外側に向けて巻き付けてその外側を径方向に巻き付けてシール部材を形成し、このシール部材を既設配管の内周面に装着して密閉空間を形成する。このとき、シール部材は、帯状体を周方向に巻き付けるだけでなく、径方向にも巻き付けて構成されることから、シール部材を既設配管の内周面に押し込んで装着するとき、形崩れすることがなく、適正に既設配管の内周面に密着してシール性能を向上することができる。また、シール部材が形崩れしないことから、既設配管の内周面への密着作業を容易に短時間で実施することができ、作業性を向上することができる。

本発明の配管溶接部のバックシールド方法では、前記既設配管は、内部が負圧領域であることを特徴としている。

従って、既設配管の内部が負圧領域であったとしても、シール部材は、帯状体を周方向に巻き付けてその外側を径方向に巻き付けて構成されていることから、シール部材が負圧の影響により形崩れすることがなく、適正に既設配管の内周面に密着してシール性能を向上することができる。

本発明の配管溶接部のバックシールド方法では、前記密閉空間にシールドガスを供給した後、前記密閉空間の酸素濃度が予め設定された所定濃度以下になったら、溶接を開始可能とすることを特徴としている。

従って、密閉空間の酸素濃度が所定濃度以下になったら、溶接を開始可能とすることから、配管の内面の酸化が防止され、裏面に滑らかな溶融金属を得ることができる。

本発明の配管溶接部のバックシールド方法では、配管溶接作業の終了後、前記シールドガス管からのシールドガスの供給を停止し、前記新設配管の端部を開放して前記帯状体の端部を牽引することで、前記シール部材を前記帯状体として前記新設配管の外部に取出すことを特徴としている。

従って、帯状体の端部を牽引すると、既設配管に装着されたシール部材がほぐれて帯状体として新設配管の外部に取出すことができ、作業性を向上することができる。

また、本発明の配管溶接部のバックシールド装置は、帯状体を中心から外側に向けて巻き付けた後にその外側を径方向に沿って巻き付けて構成されると共に既設配管の内周面に装着されるシール部材と、前記シール部材により形成された密閉空間にシールドガスを供給するシールドガス管と、を備えることを特徴とするものである。

従って、シール部材は、帯状体を周方向に巻き付けるだけでなく、径方向にも巻き付けて構成されることから、シール部材を既設配管の内周面に押し込んで装着するとき、形崩れすることがなく、適正に既設配管の内周面に密着してシール性能を向上することができる。また、シール部材が形崩れしないことから、既設配管の内周面への密着作業を容易に短時間で実施することができ、作業性を向上することができる。

また、本発明の配管用シール部材は、配管の内面に密着してシールする配管用シール部材において、帯状体を中心から外側に向けて巻き付けて形成される円板部と、前記円板部の外側を径方向に沿って巻き付ける補強部と、を備えることを特徴とするものである。

従って、円板部の外側に補強部が設けられていることから、シール部材を既設配管の内周面に押し込んで装着するとき、形崩れすることがなく、適正に既設配管の内周面に密着してシール性能を向上することができる。また、シール部材が形崩れしないことから、既設配管の内周面への密着作業を容易に短時間で実施することができ、作業性を向上することができる。

本発明の配管用シール部材では、前記補強部は、巻付方向が交差する複数の巻付部から構成されることを特徴としている。

従って、円板部が複数の補強部により保持されていることから、シール部材を既設配管の内周面に押し込んで装着するとき、形崩れすることがなく、作業性を向上することができる。

本発明の配管用シール部材では、前記円板部と前記補強部は、連続する前記帯状体により形成されることを特徴としている。

従って、構造を簡素化することができる。

本発明の配管用シール部材では、前記帯状体は、ハロゲン元素の含有量が予め設定された所定値以下のシリカ系繊維材料により形成されることを特徴としている。

従って、帯状体に含有するハロゲン元素の量が所定値以下であることから、シール部材を回収不能となっても、既設配管に連結されている各種機器へ与える悪影響を抑制することができる。

本発明の配管用シール部材では、前記帯状体は、予め設定された温度以上での耐熱性を有することを特徴としている。

従って、溶接熱によりシール部材が変形することはなく、高いシール性能を確保することができる。

本発明の配管溶接部のバックシールド方法及び装置並びに配管用シール部材によれば、帯状体を中心から外側に向けて巻き付けた後にその外側を径方向に沿って巻き付けてシール部材を形成し、このシール部材を既設配管の内周面に装着してシールするので、シール部材が形崩れすることがなく、シール性能を向上することができると共に、作業性を向上することができる。

図１は、第１実施形態の配管溶接部のバックシールド装置を表す概略図である。 図２は、シール部材を表す正面図である。 図３は、配管溶接部のバックシールド方法を表す概略図である。 図４は、配管溶接部のバックシールド方法を表す概略図である。 図５は、第２実施形態の配管溶接部のバックシールド装置を表す概略図である。 図６は、配管溶接部のバックシールド方法を表す概略図である。 図７は、配管溶接部のバックシールド方法を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る配管溶接部のバックシールド方法及び装置並びに配管用シール部材の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の配管溶接部のバックシールド装置を表す概略図、図２は、シール部材を表す正面図である。

第１実施形態の配管溶接部のバックシールド装置は、図１に示すように、既設配管１０１に対して新設配管１０２を接合するとき、既設配管１０１の端部と新設配管１０２とを突合せ溶接するが、このとき、接合部１０３の管内面が大気に触れて酸化しないように、各配管１０１，１０２内にシールドガスを供給して空気と置換し、各配管１０１，１０２の接合部の内周面に滑らかな溶融金属が得られるようにするものである。

第１実施形態の配管溶接部のバックシールド装置は、シール部材１１と、シールドガス管１２と、酸素濃度センサ１３とを備えている。

既設配管１０１は、例えば、原子力施設で使用される配管であり、内部空間１０１ａが負圧状態に維持されている。既設配管１０１は、中途部に分岐部１０４が設けられており、この分岐部１０４に新設配管１０２を接合する必要がある。この場合、既設配管１０１の分岐部１０４と新設配管１０２との対向する各端部に開先部１０５を形成する。そして、分岐部１０４の端部と新設配管１０２の端部を当接して仮結合した後、開先部１０５を溶接により本接合することで接合部１０３を設け、既設配管１０１の分岐部１０４に新設配管１０２を接合する。

シール部材１１は、既設配管１０１の内面に密着してシールするものである。このシール部材１１は、図２に示すように、１本の帯状体２１により構成され、円板部２２と補強部２３，２４と牽引部２５を有している。

即ち、シール部材１１は、帯状体２１の一端部を中心とし、外側に向けて何重にも巻き付けていくことで円板部２２が形成される。また、シール部材１１は、帯状体２１をこの円板部２２の外側を径方向に沿って巻き付けることで第１補強部２３を形成し、帯状体２１をこの円板部２２の外側を第１補強部２３に交差（直交）する径方向に沿って巻き付けることで第２補強部２４を形成する。そして、シール部材１１は、円板部２２と補強部２３，２４を形成した後の他端部を所定長さ確保して牽引部２５を形成する。

この場合、円板部２２と補強部２３，２４と牽引部２５は、１本の連続する帯状体２１により形成される。なお、円板部２２と補強部２３，２４と牽引部２５を別の帯状体により形成し、互いに連結してもよい。また、各補強部２３，２４は、巻付方向が交差する複数（本実施形態では、２個）の巻付部から構成される。なお、各補強部２３，２４は、２個に限らず３個以上としてもよい。そして、牽引部２５は、補強部２３，２４を形成した後、そのままの状態で所定長さ確保している。なお、補強部２３，２４を形成した後、巻付がほぐれないように仮止めしたり、再度円板部２２の外側に巻付けたりしてもよいが、牽引部２５を牽引することでほぐれるように結束しないものとする。

また、帯状体２１は、予め設定された温度（例えば、２００℃）以上で溶けだして質量減少のない耐熱性を有する材料で形成することが好ましい。また、帯状体２１は、原子力施設で使用される配管に対して適用する場合、ハロゲン元素の含有量が予め設定された所定値以下の材料（ハロゲンフリー）で形成することが好ましい。ハロゲン元素としては、周期表の第１７族の元素であり、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、アスタチン（Ａｔ）の５元素である。帯状体２１の材料としては、シリカ系繊維材料であって、このシリカ系繊維材料をファイバとし、このファイバを帯状に編んで帯状体２１を形成する。シリカ系繊維材料としては、例えば、ニチアス株式会社製のルビロン（商標）ＴＯＭＢＯ Ｎｏ．８３５０（商品名）があるが、これに限定されるものではない。

また、帯状体２１により構成されたシール部材１１の条件としては、その他、帯状体２１を既設配管１０１の内周面に装着したとき、負圧（例えば、５０ｃｍ／Ａｑ）が作用しても形崩れしたり、傾いたりしたりして外れないことが必要である。

シールドガス管１２は、フレキシブルチューブにより構成され、所定の長さを有し、基端部にシールドガス供給源３１が連結されると共に、開閉弁３２が装着されている。この場合、シールドガスは、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスが好ましい。また、シールドガス管１２は、先端部に噴射ノズル３３が装着されている。

ここで、第１実施形態の配管溶接部のバックシールド方法について説明する。図３及び図４は、配管溶接部のバックシールド方法を表す概略図である。

第１実施形態の配管溶接部のバックシールド方法は、図１に示すように、帯状体２１を中心から外側に向けて巻き付けた後にその外側を径方向に沿って巻き付けて既設配管１０１の内径に適合するシール部材１１を形成する工程と、既設配管１０１の内周面にシール部材１１を装着する工程と、既設配管１０１の端部に新設配管１０２を仮接合する工程と、新設配管１０２の端部からシール部材１１における牽引部（帯状体２１の端部）２５を引き出すと共に新設配管１０２の内部にシールドガス管１２を配置する工程と、新設配管１０１の端部を閉止してシール部材１１との間に密閉空間Ａを形成する工程と、シールドガス管１２から密閉空間Ａにシールドガスを供給して空気と置換する工程とを有する。

また、第１実施形態の配管溶接部のバックシールド方法は、密閉空間Ａにシールドガスを供給した後、密閉空間Ａの酸素濃度が予め設定された所定濃度（例えば、０．５％）以下になったら、溶接を開始可能とする。

更に、第１実施形態の配管溶接部のバックシールド方法は、配管溶接作業の終了後、シールドガス管１２からのシールドガスの供給を停止し、新設配管１０２の端部を開放して牽引部２５を牽引することで、シール部材１１を帯状体２１として新設配管１０２の外部に取出す。

以下詳細に説明する。まず、図２に示すように、帯状体２１の一端部を中心として外側に向けて巻き付けて円板部２２を形成し、円板部２２の外側を径方向に沿って巻き付けることで第１補強部２３及び第２補強部２４を形成し、他端部を所定長さ確保して牽引部２５を形成することで、シール部材１１を形成しておく。この場合、シール部材１１の外径は、既設配管１０１の内径の適合するように、つまり、シール部材１１の外周部が緩みなく既設配管１０１の内周面に密着できるような寸法にしておく。

次に、図３に示すように、このシール部材１１を既設配管１０１にて、端部から所定距離だけ奥に入った位置に装着する。このとき、シール部材１１は、多層に巻き付けられた円板部２２の側面が十字に巻き付けられた各補強部２３，２４により保持されていることから、軸方向にずれにくくなり、既設配管１０１における所定の位置に容易に、短時間で装着できる。そして、シール部材１１の牽引部２５を既設配管１０１の外側に引き出しておく。続いて、図４に示すように、新設配管１０２を用意し、既設配管１０１の端部に点溶接などにより仮接合する。このとき、新設配管１０２は、端部に細孔（ガス抜き孔）１０２ａが形成されており、シール部材１１の牽引部２５を新設配管１０２の細孔１０２ａから外側に引き出しておく。また、既設配管１０１における分岐部１０４の端部と新設配管１０２の端部との間に、事前に開先部１０５を形成しておく。

そして、図１に示すように、一端部にシールドガス供給源３１及び開閉弁３２が連結されたシールドガス管１２を用意し、このシールドガス管１２の先端部側に噴射ノズル３３を装着する。噴射ノズル３３が装着されたシールドガス管１２を新設配管１０２の細孔１０２ａから内部に挿入する。また、酸素濃度センサ１３は、計測配管４１を介して検出子４２が連結されており、この検出子４２を細孔１０２ａから新設配管１０２内に挿入する。そして、細孔１０２ａにシール部材４３を装着することで、密閉空間Ａを形成する。

ここで、作業者は、開閉弁３２を開放し、シールドガス供給源３１のシールドガスをシールドガス管１２から密閉空間Ａに供給する。すると、密閉空間Ａ内にシールドガスが充填され、この密閉空間Ａにある空気がシールドガスに置換される。即ち、シール部材１１は、前述したように、シリカ系繊維材料のファイバが帯状に編まれた帯状体２１により形成されていることから、若干の通気性を有している。そのため、密閉空間Ａ内にシールドガスが充填されると、密閉空間Ａが加圧状態となり、残存していた空気がシール部材１１を通して既設配管１０１の内部空間１０１ａ側に流れる。そのため、密閉空間Ａは、シールドガス領域となる。

ここで、酸素濃度センサ１３は、検出子４２を介して密閉空間Ａの酸素濃度を検出しており、密閉空間Ａの酸素濃度が予め設定された所定濃度以下になったら、溶接を開始可能とする。そのため、密閉空間Ａの酸素濃度が所定濃度以下になると、作業者は溶接装置１１１により既設配管１０１の分岐部１０４と新設配管１０２の開先部１０５を溶接することで、接合部１０３を形成することができる。このとき、分岐部１０４と新設配管１０２とは、内部にシールドガスが充満していることから、内面の酸化が防止され、裏面に滑らかな溶融金属が得られる。

既設配管１０１の分岐部１０４と新設配管１０２との溶接作業が完了したら、開閉弁３２を閉止し、シールドガス供給源３１からシールドガス管１２を通した密閉空間Ａへのシールドガスの供給を停止する。そして、細孔１０２ａに装着されたシール部材４３を除去することで、密閉空間Ａを解除する。ここで、作業者は、シールドガス管１２と酸素濃度センサ１３の検出子４２を回収する。

また、作業者は、牽引部２５を牽引することで、シール部材１１を帯状体２１として細孔１０２ａから新設配管１０２の外部に取出す。即ち、牽引部２５を牽引すると、既設配管１０１の内周面に装着しているシール部材１１は、分岐部１０４の軸方向に対して傾き、まず、第２補強部２４、第１補強部２３の順にほぐされ、細孔１０２ａから外部に引き出され、続いて円板部２２がほぐされ、細孔１０２ａから外部に引き出される。そして、このシール部材１１が回収されると、配管溶接作業が完了する。

このように第１実施形態の配管溶接部のバックシールド方法にあっては、帯状体２１を中心から外側に向けて巻き付けた後にその外側を径方向に沿って巻き付けて既設配管１０１の内径に適合するシール部材１１を形成する工程と、既設配管１０１の内周面にシール部材１１を装着する工程と、既設配管１０１の端部に新設配管１０２を仮接合する工程と、新設配管１０２の端部からシール部材１１における帯状体２１の端部を引き出すと共に新設配管１０２の内部にシールドガス管１２を配置する工程と、新設配管１０２の端部を閉止してシール部材１１との間に密閉空間Ａを形成する工程と、シールドガス管１２から密閉空間Ａにシールドガスを供給して空気と置換する工程とを有する。

従って、シール部材１１は、帯状体２１を周方向に巻き付けるだけでなく、径方向にも巻き付けて構成されることから、シール部材１１を既設配管１０１の内周面に押し込んで装着するとき、形崩れすることがなく、適正に既設配管１０１の内周面に密着してシール性能を向上することができる。また、シール部材１１が形崩れしないことから、既設配管１０１の内周面への密着作業を容易に短時間で実施することができ、作業性を向上することができる。

第１実施形態の配管溶接部のバックシールド方法では、既設配管１０１の内部が負圧領域である。従って、シール部材１１は、帯状体２１を周方向に巻き付けてその外側を径方向に巻き付けて構成されていることから、既設配管１０１の内部が負圧領域であっても、シール部材１１が負圧の影響により形崩れすることがなく、適正に既設配管１０１の内周面に密着してシール性能を向上することができる。

第１実施形態の配管溶接部のバックシールド方法では、密閉空間Ａにシールドガスを供給した後、密閉空間Ａの酸素濃度が予め設定された所定濃度以下になったら、溶接を開始可能とする。従って、密閉空間Ａの酸素濃度を低濃度の状態で溶接を開始することから、各配管１０１，１０２の内面の酸化が防止され、裏面に滑らかな溶融金属を得ることができる。

第１実施形態の配管溶接部のバックシールド方法では、配管溶接作業の終了後、シールドガス管１２からのシールドガスの供給を停止し、新設配管１０２の端部を開放して帯状体２１の端部を牽引することで、シール部材１１を帯状体２１として新設配管１０２の外部に取出す。従って、帯状体２１の端部としての牽引部２５を牽引すると、既設配管１０１に装着されたシール部材１１がほぐれて帯状体２１として新設配管１０２の外部に取出すことができ、作業性を向上することができる。

また、第１実施形態の配管溶接部のバックシールド装置にあっては、帯状体２１を中心から外側に向けて巻き付けた後にその外側を径方向に沿って巻き付けて構成されると共に既設配管１０１の内周面に装着されるシール部材１１と、シール部材１１により形成された密閉空間Ａにシールドガスを供給するシールドガス管１２とを設けている。

従って、シール部材１１は、帯状体２１を周方向に巻き付けるだけでなく、径方向にも巻き付けて構成されることから、シール部材１１を既設配管１０１の内周面に押し込んで装着するとき、形崩れすることがなく、適正に既設配管１０１の内周面に密着してシール性能を向上することができる。また、シール部材１１が形崩れしないことから、既設配管１０１の内周面への密着作業を容易に短時間で実施することができ、作業性を向上することができる。

また、第１実施形態の配管用シール部材にあっては、既設配管１０１の内面に密着してシールする配管用シール部材１１であって、帯状体２１を中心から外側に向けて巻き付けて形成される円板部２２と、円板部２２の外側を径方向に沿って巻き付ける補強部２３，２４とを備えている。

従って、円板部２２の外側に補強部２３，２４が設けられていることから、シール部材１１を既設配管１０１の内周面に押し込んで装着するとき、形崩れすることがなく、適正に既設配管１０１の内周面に密着してシール性能を向上することができる。また、シール部材１１が形崩れしないことから、既設配管１０１の内周面への密着作業を容易に短時間で実施することができ、作業性を向上することができる。

第１実施形態の配管用シール部材では、巻付方向が交差する複数の補強部２３，２４を設けている。従って、円板部２２が複数の補強部２３，２４により保持されていることから、シール部材１１を既設配管１０１の内周面に押し込んで装着するとき、形崩れすることがなく、作業性を向上することができる。

第１実施形態の配管用シール部材では、円板部２２と補強部２３，２４を連続する帯状体２１により形成している。従って、構造を簡素化することができる。

第１実施形態の配管用シール部材では、帯状体２１をハロゲン元素の含有量が予め設定された所定値以下のシリカ系繊維材料により形成している。従って、シール部材１１を既設配管１０１内から回収不能となっても、既設配管１０１に連結されている各種機器へ与える悪影響を抑制することができる。

第１実施形態の配管用シール部材では、帯状体２１は、予め設定された温度以上で質量減少のない耐熱性を有している。従って、溶接熱によりシール部材１１が変形することはなく、高いシール性能を確保することができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の配管溶接部のバックシールド装置を表す概略図、図６及び図７は、配管溶接部のバックシールド方法を表す概略図である。

第２実施形態の配管溶接部のバックシールド装置は、図５に示すように、既設配管２０１に対して新設配管２０２を接合するとき、既設配管２０１の端部と新設配管２０２とを突合せ溶接するが、このとき、接合部２０３の管内面が大気に触れて酸化しないように、各配管２０１，２０２内にシールドガスを供給して空気と置換し、各配管２０１，２０２の接合部の内周面に滑らかな溶融金属が得られるようにするものである。

第２実施形態の配管溶接部のバックシールド装置は、第１実施形態と同様に、シール部材１１と、シールドガス管１２と、酸素濃度センサ１３とを備えている。

既設配管２０１は、例えば、原子力施設で使用される配管であり、内部空間２０１ａが負圧状態に維持されている。既設配管２０１は、端部に新設配管２０２を接合する必要があり、既設配管２０１の端部と新設配管２０２の端部を当接して仮結合した後、本接合することで接合部２０３を設け、既設配管２０１に新設配管２０２を接合する。

シール部材１１は、既設配管２０１の内面に密着してシールするものである。このシール部材１１は、図２に示すように、１本の帯状体２１により構成され、円板部２２と補強部２３，２４と牽引部２５を有している。シールドガス管１２は、フレキシブルチューブにより構成され、所定の長さを有し、基端部にシールドガス供給源３１が連結されると共に、開閉弁３２が装着され、先端部に噴射ノズル３３が装着されている。

ここで、第２実施形態の配管溶接部のバックシールド方法について説明する。

まず、図２に示すように、帯状体２１の一端部を中心として外側に向けて巻き付けて円板部２２を形成し、円板部２２の外側を径方向に沿って巻き付けることで第１補強部２３及び第２補強部２４を形成し、他端部を所定長さ確保して牽引部２５を形成することで、シール部材１１を形成しておく。この場合、シール部材１１の外径は、既設配管２０１の内径の適合するように、つまり、シール部材１１の外周部が緩みなく既設配管２０１の内周面に密着できるような寸法にしておく。

次に、図６に示すように、このシール部材１１を既設配管２０１にて、端部から所定距離だけ奥に入った位置に装着する。このとき、シール部材１１は、多層に巻き付けられた円板部２２の側面が十字に巻き付けられた各補強部２３，２４により保持されていることから、軸方向にずれにくくなり、既設配管２０１における所定の位置に容易に、短時間で装着できる。そして、シール部材１１の牽引部２５を既設配管２０１の外側に引き出しておく。続いて、図７に示すように、新設配管２０２を用意し、既設配管２０１の端部に点溶接などにより仮接合する。このとき、新設配管２０２は、内部に細孔（ガス抜き孔）５１ａが形成されたシール栓５１を装着しておき、シール部材１１の牽引部２５をシール栓５１の細孔５１ａから外側に引き出しておく。

そして、図５に示すように、一端部にシールドガス供給源３１及び開閉弁３２が連結されたシールドガス管１２を用意し、このシールドガス管１２の先端部側に噴射ノズル３３を装着する。噴射ノズル３３が装着されたシールドガス管１２を新設配管２０２に装着されたシール栓５１の細孔５１ａから内部に挿入する。また、酸素濃度センサ１３は、計測配管４１を介して検出子４２が連結されており、この検出子４２を細孔５１ａから新設配管２０２内に挿入する。そして、細孔５１ａにシール部材５２を装着することで、密閉空間Ａを形成する。

ここで、作業者は、開閉弁３２を開放し、シールドガス供給源３１のシールドガスをシールドガス管１２から密閉空間Ａに供給する。すると、密閉空間Ａ内にシールドガスが充填され、この密閉空間Ａにある空気がシールドガスに置換される。即ち、シール部材１１は、前述したように、シリカ系繊維材料のファイバが帯状に編まれた帯状体２１により形成されていることから、若干の通気性を有している。そのため、密閉空間Ａ内にシールドガスが充填されると、密閉空間Ａが加圧状態となり、残存していた空気がシール部材１１を通して既設配管２０１の内部空間２０１ａ側に流れる。そのため、密閉空間Ａは、シールドガス領域となる。

ここで、酸素濃度センサ１３は、検出子４２を介して密閉空間Ａの酸素濃度を検出しており、密閉空間Ａの酸素濃度が予め設定された所定濃度以下になったら、溶接を開始可能とする。そのため、密閉空間Ａの酸素濃度が所定濃度以下になると、作業者は溶接装置１１１により既設配管２０１と新設配管２０２を溶接することで、接合部２０３を形成することができる。このとき、既設配管２０１と新設配管２０２とは、内部にシールドガスが充満していることから、内面の酸化が防止され、裏面に滑らかな溶融金属が得られる。

既設配管２０１と新設配管２０２との溶接作業が完了したら、開閉弁３２を閉止し、シールドガス供給源３１からシールドガス管１２を通した密閉空間Ａへのシールドガスの供給を停止する。そして、細孔５１ａに装着されたシール部材５２を除去することで、密閉空間Ａを解除する。ここで、作業者は、シールドガス管１２と酸素濃度センサ１３の検出子４２を回収する。

また、作業者は、牽引部２５を牽引することで、シール部材１１を帯状体２１として細孔５１ａから新設配管２０２の外部に取出す。即ち、牽引部２５を牽引すると、既設配管２０１の内周面に装着しているシール部材１１は、軸方向に対して傾き、まず、第２補強部２４、第１補強部２３の順にほぐされ、細孔５１ａから外部に引き出され、続いて円板部２２がほぐされ、細孔５１ａから外部に引き出される。そして、このシール部材１１が回収されると、配管溶接作業が完了する。

このように第２実施形態の配管溶接部のバックシールド方法にあっては、帯状体２１を中心から外側に向けて巻き付けた後にその外側を径方向に沿って巻き付けて既設配管２０１の内径に適合するシール部材１１を形成する工程と、既設配管２０１の内周面にシール部材１１を装着する工程と、既設配管２０１の端部に新設配管２０２を仮接合する工程と、新設配管２０２の端部からシール部材１１における帯状体２１の端部を引き出すと共に新設配管２０２の内部にシールドガス管１２を配置する工程と、新設配管２０２の端部を閉止してシール部材１１との間に密閉空間Ａを形成する工程と、シールドガス管１２から密閉空間Ａにシールドガスを供給して空気と置換する工程とを有する。

従って、シール部材１１は、帯状体２１を周方向に巻き付けるだけでなく、径方向にも巻き付けて構成されることから、シール部材１１を既設配管２０１の内周面に押し込んで装着するとき、形崩れすることがなく、適正に既設配管２０１の内周面に密着してシール性能を向上することができる。また、シール部材１１が形崩れしないことから、既設配管２０１の内周面への密着作業を容易に短時間で実施することができ、作業性を向上することができる。

１１ シール部材
１２ シールドガス管
２１ 帯状体
２２ 円板部
２３ 第１補強部
２４ 第２補強部
４３，５２ シール部材
５１ シール栓
１０１，２０１ 既設配管
１０１ａ，２０１ａ 内部空間
１０２，２０２ 新設配管
５１ａ，１０２ａ 細孔
１０３，２０３ 接合部
１０４ 分岐部
１０５ 開先部
Ａ 密閉空間

Claims (10)

1. 帯状体を中心から外側に向けて巻き付けた後にその外側を径方向に沿って巻き付けて既設配管の内径に適合するシール部材を形成する工程と、
   前記既設配管の内周面に前記シール部材を装着する工程と、
   前記既設配管の端部に新設配管を仮接合する工程と、
   前記新設配管の端部から前記シール部材における前記帯状体の端部を引き出すと共に前記新設配管の内部にシールドガス管を配置する工程と、
   前記新設配管の端部を閉止して前記シール部材との間に密閉空間を形成する工程と、
   前記シールドガス管から前記密閉空間にシールドガスを供給して空気と置換する工程と、
   を有することを特徴とする配管溶接部のバックシールド方法。
2. 前記既設配管は、内部が負圧領域であることを特徴とする請求項１に記載の配管溶接部のバックシールド方法。
3. 前記密閉空間にシールドガスを供給した後、前記密閉空間の酸素濃度が予め設定された所定濃度以下になったら、溶接を開始可能とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配管溶接部のバックシールド方法。
4. 配管溶接作業の終了後、前記シールドガス管からのシールドガスの供給を停止し、前記新設配管の端部を開放して前記帯状体の端部を牽引することで、前記シール部材を前記帯状体として前記新設配管の外部に取出すことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配管溶接部のバックシールド方法。
5. 帯状体を中心から外側に向けて巻き付けた後にその外側を径方向に沿って巻き付けて構成されると共に既設配管の内周面に装着されるシール部材と、
   前記シール部材により形成された密閉空間にシールドガスを供給するシールドガス管と、
   を備えることを特徴とする配管溶接部のバックシールド装置。
6. 配管の内面に密着してシールする配管用シール部材において、
   帯状体を中心から外側に向けて巻き付けて形成される円板部と、
   前記円板部の外側を径方向に沿って巻き付ける補強部と、
   を備えることを特徴とする配管用シール部材。
7. 前記補強部は、巻付方向が交差する複数の巻付部から構成されることを特徴とする請求項６に記載の配管用シール部材。
8. 前記円板部と前記補強部は、連続する前記帯状体により形成されることを特徴とする請求項７に記載の配管用シール部材。
9. 前記帯状体は、ハロゲン元素の含有量が予め設定された所定値以下のシリカ系繊維材料により形成されることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の配管用シール部材。
10. 前記帯状体は、予め設定された温度以上での耐熱性を有することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の配管用シール部材。

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