JPH01288665A - 薄肉大径円筒容器の分岐結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧力容器、特に真空容器に係り、薄肉大径円
筒の分岐結合部に好適な薄肉大径円筒容器の分岐結合構
造に関するものである。

［従来の技術］ 一般の圧力容器において、円筒部あるいは境部（母管）
にノズル（枝管）が取付けられる場合、その結合部には
不連続構造として大きな応力が発生する。そこで、上記
結合部ではＪＩＳＢ８２４３　（１９８１年）に規定さ
れているとおり、母管の直径（Ｄ）と枝管の直径（ｄ）
比（ｄ／Ｄ）が０．５以下の場合には、枝管周辺の母管
に補強を取付けなければならない。（以下、面積補強法
と呼ぶ）。すなわち、枝管を取付けることにより母管に
生じた開口断面積に相当する部材を枝管周辺の母管に補
強部材として取付ける必要がある。

この補強構造としては、母管、枝管の直径、板厚および
両者の直径比により異なるが、枝管の周辺にリブ補強を
行うもの、および当板補強を行うのが最も一般的である
。

［発明が解決しようとする課題］ 薄肉の大径円筒、特に直径が１０ｍ以上の容器になると
、上記の当板補強の範囲が広くなり、本体容器と当板が
一体挙動をさせる方策が必要となる。高真空容器の場合
には、基本部材としてステンレス鋼材を使用することに
なり、軽量化、製作コスト低減の観点から薄肉構造にし
なければならない。そのため、外圧容器として座屈に対
する強度を確保する必要があり、加工時の変形、特に溶
接による初期変形をある規定値以下に押えなければなら
ない。例えば、薄肉大径（直径が１０ｍ以上、板厚１６
〜２４ｍｍ）の真空容器の分岐結合においては、枝管と
母管の直径比（ｄ／Ｄ）の大小にかかわらず、製作工数
低減の観点から一般に当板補強構造が採用されている。

この場合、基本部材はステンレス鋼材、当板補強には軟
鋼を用いる。この当板補強の範囲は、本体容器の直径が
大きくなればなるほど広くなるため、強度的にはこの両
者が一体物として挙動する構造としなければならない。

この場合、一つの方法としては、当板補強を細かい範囲
に区切り、その区分線の位置で両者を溶接することによ
り一体化する方法が考えられる。他の方法としては、当
板補強にある一定ピッチ毎に孔を設け、この孔の位置で
両者をプラグ溶接により結合するものである。

しかし、いずれの場合にも、軽量化、製作コスト低減化
の観点から、本体容器が超薄肉構造となっており、構造
物としての強度（特に外圧に対する座屈強度）を確保す
る必要があり、加工による変形（特に、溶接変形）を最
小限にしなければならないが、上記従来技術においては
、この点に配慮がなされていなかった。

本発明の目的は、分岐結合部の溶接による初期変形を最
小にし、製作コスト低減と強度的信頼性を十分確保した
薄肉大径円筒容器の分岐結合構造を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、分岐結合部に溶接と座屈強度との両面で有
利な適度の大きさの溶接孔を多数有する当板補強を配設
し、該当板補強と分岐結合部の本体容器とを、当板補強
の外周と溶接孔とてすみ肉溶接により結合する構造を採
用することにより、達成される。

［作　　　用］ 真空容器の分岐結合部は溶接孔を有する当板補強の結合
構造としたことにより、分岐結合部の溶接による変形、
すなわち、全体構造及び溶接孔周辺の初期変形を小さ（
押えることができる。このような結合構造を採用するこ
とにより、分岐結合部は本体容器と当板補強が一体物と
して挙動することになり、当該結合部の座屈強度の向上
及び異種材料を使用することによる材料コストの低減、
溶接変形の手直し作業を少なくすることによる製作コス
トの低減なども図ることができ、全体として信頼性の高
い真空容器を実現することができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。

図において、１は母管、２は枝管、３は強め輪、４ａ、
４ｂは本発明の当板補強、５は当板補強４ａ、４ｂ内に
配設した溶接孔、６は母管１及び枝管２と当板補強４ａ
、４ｂとのすみ肉溶接である。

第２図は本発明を適用した薄肉大径円筒の真空容器で母
管１と枝管２が結合する分岐結合部の断面を示したもの
て、補強方法としては当板補強４ａ、４ｂと、母管１お
よび枝管２の外周にある一定間隔毎に強め輪３を取付け
た構造とし、外圧に対する座屈強度を確保する。この場
合、前記当板補強４ａ、４ｂの取付範囲は、母管１．枝
管２の直径、板厚および両者の直径比（ｄ／Ｄ）により
異なる。直径比（ｄ／Ｄ）が０．５以下の場合、当板補
強４ａ、４ｂの大きさはＪＩＳで定められた面積補強法
の考え方により、寸法を決定する。

一方、上記直径比が０．５を越える場合には、結合部の
詳細な応力解析を実施して当板補強４ａ。

４ｂの寸法を決定する。

母管］及び枝管２と当板補強４ａ及び４ｂは、母管１及
び枝管２の製作寸法精度を十分調整した後、当板補強４
ａ及び４ｂをそれぞれ母管１及び枝管２に重ね合せ治具
を用いて密着させる。次に、当板補強４ａ及び４ｂは母
管１及び枝管２と各要所で仮付溶接を行った後、第１図
に示すように外周４ｃ及び溶接孔５ですみ肉溶接６によ
り結合する。この場合、当板補強４ａ、４ｂに配設する
溶接孔５の大きさ及びピッチは、母管ｌ及び枝管２の直
径、板厚及び溶接孔５毎に各部が分担することになる荷
重の大きさ、溶接孔５のすみ肉溶接６部の強さを考慮し
て決定する。

なお、当板補強４ａ、４ｂと母管１及び枝管２の本体容
器とのすみ肉溶接６は、分岐結合部における全体変形、
及び局部変形の発生を抑制するため、溶接孔５及び外周
４ｃが分担する荷重に対応できる必要最小限の溶接量に
する。第３図は、その−例として当板補強４ｂの溶接孔
５の断面のすみ肉溶接６の状況を示したものである。こ
の場合、すみ肉溶接６は、溶接孔５が分担する荷重の大
きさを考慮すると共に、本体容器の溶接変形を抑制する
ため、当板補強４ｂの板厚の１／２程度とした。このよ
うな結合構造としたことにより、当板補強４ｂの施工に
よる加工ひずみを極端に小さく押え、しかも当板補強と
本体容器を一体物として挙動させることができる。

これにより、薄肉円筒容器として強度的に最も厳しくな
る外圧に対する座屈強度を十分確保することができ、容
器全体として、軽量で、製作コスト低減に大きく寄与す
ることができる。

なお、当板補強は、本実施例のように外面に設ける他、
内面に設置（図示、説明は省略）しても良い。

［発明の効果１ 本発明によれば、強度的に厳しくなる分岐結合部の当板
補強の取付けによる初期変形を極端に少なくすることが
でき、座屈強度の向上が図れる。

さらに、低順な異種材料の使用、溶接変形の手直し作業
の軽減などにより、全体として信頓性の高い、製作工数
の少ない薄肉大径円筒容器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す薄肉大径円筒容器の分
岐結合部の側面図、第２図は同じく分岐結合部の断面図
、第３図は第１図のＡ−Ａ線断面図である。 １−−−−−一母管、２−−−−−一枝管、３−−−−
一強め輪、４ａ、　４ｂ−−−−−一当板補強、５−〜
−−−−溶接孔、６−−−−−−すみ肉溶接 ４１図 ３−一一一茂り＠　　　５−−−−り暮１者ＪＬＳＺ囚 ４３　圀 ／−−−−−４竹 ２−−一−抜営 ３−−−−一鐘の檜 ４ａ、４ｂ−一一一当枚省１資

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄肉大径円筒の母管と該母管に取付けられる薄肉大
   径円筒の枝管の分岐結合部に当板補強を設けた薄肉大径
   円筒容器の分岐結合構造において、 複数の溶接孔を設けた当板補強を前記分岐結合部の母管
   と枝管とにそれぞれ配設し、前記当板補強の溶接孔と外
   周とを隅肉溶接により分岐結合部に結合するように構成
   したことを特徴とする薄肉大径円筒容器の分岐結合構造
   。 ２、薄肉大径円筒の母管と該母管に取付けられる薄肉大
   径円筒の枝管の分岐結合部に当板補強を設けた薄肉大径
   円筒容器の分岐結合構造において、当板補強に設けた溶
   接孔の大きさが、隅肉溶接のみで単位溶接孔が分担する
   荷重に対応でき、かつ、本体容器に関し溶接孔部と他の
   部分の座屈強度とがほぼ同等になるように形成し、該形
   成した当板補強を分岐結合部に結合したことを特徴とす
   る薄肉大径円筒容器の分岐結合構造。