JPH02160169A - 異形管継手部の溶接方法 - 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、薄肉金属リングを継手部材とする異形管継手
の溶接方法に関する。

〔従来の技術〕

第５図に示すように、管径の異なる２つの金属管（１０
）　（２０）同士を、薄肉厚の金属リング（３０）を継
手部材として相互に連結する異形管継手構造は、例えば
給水・給湯・冷温水配管等に広く使用されている。薄肉
金属リング（３０）はステンレス鋼板等の薄板のプレス
・打抜き加工品である。その片側の開口端部（３１）は
、一方の金属管（ｌＯ）の外径とほぼ等しい孔径を有し
、その金属管（１０）に嵌め合わされて管外周面に溶接
される。他端側（３２）は前記一方の金属管（ｌＯ）よ
り管径の大きい金属管（２０）の端面にあてがわれてそ
の端面に溶接される開放端面をなしている。

一方の金属管（１０）の外周面と薄肉金属リング（３０
）の開口端部（３１）との嵌め合せ部の溶接、および他
方の金属管（２０）の端面とその端面にあてがわれる開
放端部の端面部（３２）の溶接は、一般にＴＩＧ溶接や
プラズマ溶接等のアーク溶接により行われている。

なお、薄肉金属リング（３０）の肉厚はおおむね０゜２
〜０．５鴎と、一般配管用ステンレス鋼鋼管材の肉厚（
約１〜３ｓｍ）に比べて著しく薄肉厚である。

このように薄肉の金属リング（３０）を継手部材として
使用しているのは、２つの金属管（１０）　（２０）間
における金属リング（３０）による伝導伝熱を可及的に
少なくするためであり、また使用時に生じる金属管（ｌ
Ｏ）と（２σ）の熱膨張量の差による管軸・管径方向の
歪みを吸収・緩和することができる易変形性をもたせる
ためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記異形管継手の溶接において、薄肉金属リング（３０
）の開放端面部（３２）と金属管（２０）の端面との重
ね合せ面を接合する際の溶接には特別の困難はないが、
もう一方の金属管（１０）の外周面とこれに嵌め合わさ
れた開口端部（３１）との嵌め合せ部の溶接接合は極め
て困難であり、溶接施工途中において開口端部（３１）
にアーク熱による穴あきや溶は落ち等のトラブルが生じ
易い。これは、金属管（ｌＯ）の肉厚に比べて薄肉金属
リング（３０）の肉厚が著しく小さいため、金属管（１
０）と薄肉金属リング開口端部（３１）の嵌め合せ部に
おける両者の熱容量が大きく異なることによる。

この溶接不良を回避しようとして溶接入熱の制御を厳密
に行うことは溶接作業能率の著しい低下を余儀なくされ
る。また厳密な入熱制御下に溶接を行っても、接合強度
の高い健全な継手を形成することは容易でない。

本発明は上記異形管継手の溶接に関する問題を解決し、
効率良く健全な継手部を形成することを目的としてなさ
れたものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、薄
肉金属リングを継手部材とする異形管継手における金属
管とその外周面に嵌め合わされる薄肉金属リングの開口
端部の嵌め合せ部を溶接する方法において、 金属管の外周面に予め円周溝を形成しでおき、薄肉金属
リングの開口端部をその端縁が上記円周溝の縁線にほぼ
一致するように嵌め合わせてその嵌め合せ部の溶接を行
うことを特徴としている。

以下、本発明について実施例を示す図面を参照して説明
する。

第１図（１）は、薄肉金属リング（３０）が嵌め合わさ
れる金属管（ｌＯ）の外周面に円周溝（１１）を形成し
た例であり、同図（Ｉｆ）はその金属管（ｌＯ）に薄肉
金属リング（３０）の開口端部（３１）を嵌め合わせた
状態を示している。薄肉金属リング（３０）の開口端部
（３１）は、図示のようにその端縁が円周溝（１１）の
縁線にほぼ一致するように位置合わされて金属管（１０
）に嵌め合わされている。

第２図は、上記金属管（ｌＯ）とこれに嵌め合わされた
薄肉金属リング（３０）の開口端部（３１）との嵌め合
せ部に対する溶接施工状況を示している。その溶接は、
円周溝（１１）側から、溶接アークの狙い位置を、円周
溝（１１）の側壁周縁部に定めて行うのが好ましい。こ
のように溶接トーチ（Ｔ）を嵌め合せ部に対して傾斜指
向させて、金属管（１０）を薄肉金属リング（３０）と
共に管軸を中心に回転させながら、円周方向の全体に亘
って金属管（１０）と薄肉金属リング開口端部（３１）
とを接合すると共に、円周溝（１１）内に溶接金属（１
２）を盛ることにより第３図に示すように金属管（１０
）に対する薄肉金属リング開口端部（３１）の溶接接合
を完了する。

薄肉金属リング（３０）の他端側の開放端面部（３２）
と他方の金属管（２０）の端面との重ね合せ部の溶接は
通常のそれと同じ条件で行えばよい。

本発明の異形管継手の溶接は、上記のように管径の異な
る金属管の連結のみならず、管径の類似する金属管同士
の継手溶接にも適用することができる。第４図はその例
を示している。２つの金属管（１０）と（１０）とは管
径の差異が小さいかまたはほぼ同じ管径を有している。

この例における継手部材である薄肉金属リング（３０）
は、前記第１図のそれと異なって、その左右両側に、連
結しようとする金属管の各管径にほぼ等しい口径を有す
る開口端部（３１）　（３１）を有し、中間部は径方向
に膨出湾曲したほぼ太鼓様の形状を有している。その薄
肉金属リング（３０）の一方の開口端部（３１）に金属
管（１０）を、他方の開口端部（３１）にもう一方の金
属管（１０）を嵌め合せ、それぞれの嵌め合せ部を溶接
することにより、同図（Ｉｔ）に示す異形管継手が形成
される。むろん、その溶接は前記第２図の例におけるそ
れと同じように行えばよい。

本発明は上記のように、薄肉金属リング（３０）の開口
端部（３１）が嵌め合わされる金属管（１０）の外周面
に円周溝（１１）を形成してその溝に開口端部（３１）
の端縁を沿わせることとしたので、金属管（１０）の円
周溝端部における熱容量と、これに嵌め合わされている
薄肉金属リング開口端部（３１）の熱容量との差が、円
周溝のない嵌め合せの場合に比べて小さい。その嵌め合
せ部における熱容量差の緩和効果により、開口端部（３
１）の穴あきや溶は落ち等を生じない溶接が可能である
。この円周溝（１１）による熱容量差の緩和効果を十分
ならしめるためには、その溝深さ（ｄ）を、薄肉金属リ
ング開口端部（３１）の肉厚（１）の約０．８倍以上（
ｄ≧０．８ｔ）とするのが好ましい、しかし溝深さをあ
まり大きくすると、却ってその効果が減少するので、肉
厚（ｔ）の約１゜５倍を上限（ｄ≦１．５ｔ）とするの
がよい。

なお、薄肉金属リング（３０）の開口端部（３１）に肉
厚のバラツキがあっても、溶接アークの狙いを円周溝（
１１）の側壁面に定めておけば、肉厚のバラツキの影響
は殆どなく、全周に亘って均一で良好な溶接が可能であ
る。

本発明における金属管外周面の円周溝（１１）の形成は
、例えば機械加工により行えばよい。その溝形状（断面
形状）は、溝加工操作の簡易性や熱容量差緩和効果の点
から、図示のようにし型形状であるのが好ましい、その
場合の溝の側壁面と溝底斜面のなす角度は溶接アークの
狙い位置の設定の点から約ｌＯ〜３０°程度とすればよ
い。むろん、溝形状は上記し型形状に限定されず、その
他に、Ｕ型、ｖ型、Ｕ型等であってもよい。

なお、継手部材である薄肉金属リング（３０）の形状は
、図ではその一端側から他端側にかけて断面径が滑らか
に変化している例を示しているが、必ずしもそうである
必要はなく、例えばその中間部の１個所ないし複数個所
で波状に折曲または湾曲したベローズ様の形状をもたせ
たもの等が使用されることもある。また、金属管と薄肉
金属リング開口端部（３１）の溶接は、ＴＩＧ溶接、プ
ラズマ溶接等のアーク溶接のほか、レーザーや電子ビー
ムを用いる溶接、あるいは適当な溶接芯線を用いる溶接
を適用することもできる。その溶接施工においては、必
要に応じ、溶接部裏面側（管内面）の酸化皮膜生成防止
のための不活性ガス（Ａｒガス等）によるシールが施さ
れることはいうまでもない。

〔実施例〕

第１図に示す管径の異なる２つの金属管（１０）と（２
０）の異形管継手の溶接を次の条件で行った。金属管（
１０）および（２０）はいずれも−設配管用ステンレス
鋼鋼管であり、薄肉金属リング（３０）はオーステナイ
ト系ステンレス鋼の薄板のプレス・打抜加工品である。

（［）継手構造 （ｉ）薄肉金属リング（３０） 開口端部（３１）の肉厚：０．３〜０．５ｍｍ（ｉｉ）
金属管（ｌＯ） 肉厚：１．２Ｍ、外径：　３４．０閣 円周溝（し型溝）：溝深さ（ｄ）　　約０゜５６備（薄
肉金属リングの開口端部肉厚（１）の約１．４倍）、溝
底斜面角度２５゜ （ｉｉｉ　）金属管（２０） 肉厚：１．５■、外径：　６０．５閣 （ＩＩ）溶接条件 第２図のように、円周溝（１１）を形成した金属管（１
０）に薄肉金属リング（３０）の開口端部（３１）を、
その端縁を溝縁に一致させて嵌め合せたうえ、管軸を中
心に回転させながらプラズマ溶接により、その溶接アー
クの狙いを円周溝の壁面周縁部に定めて溶接を施し、開
口端部（３１）の穴あき・溶は落ちを生じることなく溶
接を完了した。その溶接の後、薄肉金属リング（３０）
の他端側の開放端面部（３２）ともう一方の金属管（２
０）の端面との溶接を行って異形管継手を形成した。

上記管継手の引張り試験（管軸方向引張り）における破
断は、薄肉金属リング（３０）の開放端面部（３２）と
金属管（２０）端面との接合部に生じ〔破断強さ（破断
荷重を薄肉金属リング開口端部の径方向断面積で除した
値）　：　４１．７ｋｇ／　ｍｒｒｒ）　、開口端部（
３１）と金属管（１０）外周面との溶接部は強固に接合
されていることが確認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、薄肉金属リングを継手部材とする異形
管継手の溶接を、金属管外周面に円周溝を設ける簡単な
措置を以て、穴あき・溶は落ち等を生じさせることなく
、効率よく行うことができ、かつ形成される接合部は健
全で十分な強度を有しており、異形管継手部の溶接品質
の向上および歩留向上環の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）（ｎ）は本発明の実施例を示す部分切欠正
面図、第２図は本発明の実施例の要部断面説明図、第３
図は本発明により形成される溶接部を示す要部断面説明
図、第４図（１）（ＩＩ）は本発明の他の実地例を示す
断面図、第５図は異形管継手の例を示す部分切欠正面図
である。 １０．２０：金属管、１１：円周溝、３０：”ａ肉金属
リング、３１：開口端部、３２：開放端面部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方の金属管に嵌め合わされてその外周面に溶接さ
   れる開口端部を一端側に有し、他端側は前記金属管より
   大径の金属管の端面にあてがわれてその端面に溶接され
   る開放端面をなしている薄肉金属リングを継手部材とす
   る異形管継手における上記一方の金属管と薄肉金属リン
   グ開口端部との嵌め合せ部を溶接する方法において、 該金属管の外周面に予め円周溝を形成しておき、薄肉金
   属リングの開口端部を、その端縁が上記円周溝の縁線に
   ほぼ一致するように嵌め合せてその嵌め合せ部の溶接を
   行うことを特徴とする異形管継手部の溶接方法。 ２、２つの金属管のそれぞれに嵌め合わされてその外周
   面に溶接される開口端部を両側に有し、中間部は径方向
   に膨出した形状を有する薄肉金属リングを継手部材とす
   る異形管継手における各金属管と薄肉金属リング開口端
   部との嵌め合せ部を溶接する方法において 金属管の外周面に予め円周溝を形成しておき、薄肉金属
   リングの開口端部を、その端縁が上記円周溝の縁線にほ
   ぼ一致するように嵌め合わせてその嵌め合せ部の溶接を
   行うことを特徴とする異形管継手部の溶接方法。