JPH04309464A - 鋼管矢板の継手溶接方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼管矢板の継手溶接方
法、特にスパイラル鋼管等の残留応力のある鋼管に継手
を溶接して鋼管矢板を製造する際に、溶接時に原管に発
生する歪みに起因して鋼管矢板に変形が生じることを防
止できる鋼管矢板の継手溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼管矢板としては、図４（Ａ）の斜視図
、及び同図（Ｂ）の側面図に示すように、大径の鋼管（
原管）Ｔの外側面にＣ形継手Ｊｃ　と、その反対側外側
面にＴ形継手Ｊｔ　がそれぞれ溶接されたＣ−Ｔ形鋼管
矢板がある。

【０００３】上記Ｃ−Ｔ形鋼管矢板は、継手を互いに係
合させて、幅方向に連接して使用されるものであるが、
該鋼管矢板の係合状態を拡大して示したのが図５の拡大
部分断面図である。

【０００４】なお、その他の鋼管矢板としては、図５に
相当する係合状態を示す図６（Ａ）、（Ｂ）に示すよう
に、Ｌ形継手Ｊｌ　とＴ形継手Ｊｔ　とを有するＬ−Ｔ
形、及び両方ともＣ形継手Ｊｃ　であるＣ−Ｃ形が知ら
れている。

【０００５】例えば、鋼管Ｔに上記継手Ｊｃ　、Ｊｔ　
を溶接してＣ−Ｔ形鋼管矢板を製造する場合、スパイラ
ル鋼管や他の大径の鋼管のように、それ自体に応力が残
存していると、製造後の鋼管矢板の端部部分が変形する
。

【０００６】上記鋼管矢板の変形は、溶接時の熱により
母材（鋼管Ｔ）の降伏応力が残留応力以下となることに
よって生じる。一般に、鋼管に開き側の残留応力がある
場合には、図７（Ａ）の模式図に示すように継手Ｊｃ　
−Ｊｔ　間が離れる方向に変形し、逆に閉じ側の残留応
力がある場合は、同じく図７（Ｂ）の模式図に示すよう
に継手Ｊｃ　−Ｊｔ　間が近づく方向に変形する。なお
、図中２点鎖線は変形が生じない場合の真円形状の原管
を示している。

【０００７】鋼管矢板に変形が生じること自体好ましい
ことではないが、特に図８（Ａ）に示すように、鋼管矢
板を長手方向に接続して用いる場合、管部分に変形が生
じると、図８（Ｂ）の拡大部分断面図に示すように、溶
接する管端部に目違いと呼ばれる位置ずれが生じるため
、正常な溶接ができない事態が生じる。

【０００８】従来、管端部における上記位置ずれ現象に
対する対策として、残留応力のない鋼管を用いるか、又
は溶接前に管端部を真円形状に矯正する等の方法がとら
れてきた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、残留応
力の存在しない原管を、冷間加工で製造することは原理
的に不可能であり、又、原管の残留応力は、原管製造ミ
ルによる製造プロセスにより決定されるので、該応力を
除くためにはミルプロセスの変更が必要となり、その変
更には多額のコストが必要となる。

【００１０】又、溶接前に管端部を矯正する方法は、加
工工数が増えると同時に、コスト上昇を招くことになる
。

【００１１】本発明は、前記従来の問題展を解決するべ
くなされたもので、鋼管矢板の製造に用いる原管に残留
応力が存在する場合でも、実質的に真円形状の管部を有
する鋼管矢板を製造することができる鋼管矢板の継手溶
接方法を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、原管に継手を
溶接して鋼管矢板を製造する際の鋼管矢板の継手溶接方
法において、原管に継手を溶接するに際し、原管に存在
する残留応力に応じて、継手に圧縮方向又は引張方向の
荷重を印加した状態で溶接することにより、前記課題を
達成したものである。

【００１３】

【作用】本発明においては、継手に、図１に示すように
、圧縮方向（実線矢印方向）、又は、引張り方向（破線
矢印方向）の荷重をかけた状態で該継手Ｊｃ　を原管Ｔ
に溶接し、溶接後該荷重を取去ることにより、継手から
原管Ｔに応力を作用させる。その際、原管Ｔに存在する
残留応力に応じた方向（圧縮又は引張り）及び大きさの
荷重を継手にかけておくことにより、荷重解除後に生じ
る継手Ｊｃ　の歪みと、原管Ｔの残留応力に起因する歪
みとを相殺させることができるので、製造される鋼管矢
板の管端部に変形が生じることを防止するこができる。

【００１４】原管にかける荷重の方向は、前記図７（Ａ
）に示したような管開き側の残留応力のある原管には、
圧縮方向である。逆に、前記図７（Ｂ）に示したような
管閉じ側の残留応力のある原管には、引張り方向である
。

【００１５】圧縮方向に荷重をかける場合は、座屈を防
止するためにガイドローラ等を使用することが好ましい
。一方、引張り方向の場合は、座屈の恐れがないので、
爪等を継手の両端に引っかけて荷重をかけることができ
る。

【００１６】継手が、原管に対して及ぼす応力の大きさ
は、原管、原管における継手の溶接面の面積等によって
異なる。従って、溶接する際に継手に加える荷重は、原
管の厚さｔ　と外径Ｄとの比ｔ　／Ｄ、原管の長さ、継
手の種類に応じて変える必要がある。

【００１７】継手に加える荷重を概念的に示したのが図
２のグラフであり、このグラフは、縦軸が継手に加える
荷重、横軸がｔ　／Ｄである。又、実線はＣ形継手、破
線はＴ形継手、及び１点鎖線はＬ形継手の荷重をそれぞ
れ示している。

【００１８】図２のグラフから、ｔ　／Ｄがある程度以
上の大きさになると、変形量が小さくなるため、荷重が
飽和することがわかる。なお、荷重は、継手が降伏点を
超え、塑性変形しないように弾性変形内の値以下に抑え
る必要がある。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００２０】図３は、本発明に係る一実施例の鋼管矢板
の継手溶接方法を説明するための概略説明図である。

【００２１】本実施例は、前記図７（Ａ）に示したと同
様に、開き側の残留応力が存在する原管Ｔを使用する場
合であり、図３（Ａ）は原管ＴにＣ形継手Ｊｃと、Ｔ形
継手Ｊｔ　とを溶接する段階を示し、同図（Ｂ）は溶接
して形成された鋼管矢板を示す概略側面図である。

【００２２】上記溶接時には、図３（Ａ）に示すように
、両継手Ｊｃ　、Ｊｔ　のいずれにも破線矢印で示す圧
縮方向に荷重を印加した状態で溶接を実行する。

【００２３】上記溶接が終了し、継手Ｊｃ　、Ｊｔ　に
対する圧縮荷重を解除すると、原管Ｔに対して実線矢印
方向の応力が作用する。その結果、継手Ｊｃ　、Ｊｔ　
に圧縮荷重を印加しない場合には、前記図７（Ａ）に示
したように、形成される鋼管矢板は変形し、図３（Ｂ）
の２点鎖線で示す楕円形状になるものが、本実施例によ
れば管部がほぼ真円形状の実線で示す鋼管矢板が得られ
る。

【００２４】次に、具体例を挙げて本実施例の効果を明
らかにする。

【００２５】原管として、外径（Ｄ）８００ｍｍ、厚さ
（ｔ　）１２ｍｍ、長さ（ｌ　）１２ｍ　のものを用い
た。この原管は、従来の方法で鋼管矢板を製造すると、
図７（Ａ）に示したと同様に、継手方向に２０〜３０ｍ
ｍ程度開く変形を生じさせる残留応力が存在している。

【００２６】上記原管には、反対方向の両外面にいずれ
もＣ形継手を溶接した。このＣ形継手としては、外径１
６５．２ｍｍ、厚さ９ｍｍ、長さ１０ｍ　のものを用い
た。

【００２７】上記２本のＣ形継手のそれぞれに、圧縮方
向に１５ｔｏｎ　の荷重を加えた状態で、上記原管に溶
接したところ、図３（Ｂ）に示したようなほぼ真円形状
の管部を有する鋼管矢板が得られた。

【００２８】以上、本発明を具体的に説明したが、本発
明は、前記実施例に示したものに限られるものでなく、
その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【００２９】例えば、原管としては、スパイラル鋼管に
限らず、残留応力が存在する鋼管であれば種々の鋼管を
使用できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、原
管に残留応力が存在している場合でも、実質的に真円形
状の管部を有する鋼管矢板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、原管に対して継手を溶接する状態を示
す概略説明図である。

【図２】図２は、継手に加える荷重を概念的に示すグラ
フである。

【図３】図３は、一実施例の作用を示す概略説明図であ
る。

【図４】図４は、Ｃ−Ｔ形鋼管矢板を示す斜視図及び側
面図である。

【図５】図５は、Ｃ−Ｔ形鋼管矢板の係合状態を示す拡
大部分断面図である。

【図６】図６は、Ｌ−Ｔ形鋼管矢板及びＣ−Ｃ形鋼管矢
板の係合状態を示す拡大部分断面図である。

【図７】図７は、残留応力に起因する変形を説明するた
めの模式図である。

【図８】図８は、鋼管矢板を長手方向に接続する場合の
問題点を示す概略説明図である。

【符号の説明】

Ｔ…鋼管（原管）、 Ｊｃ　…Ｃ形継手、 Ｊｔ　…Ｔ形継手、 Ｊｌ　…Ｌ形継手。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原管に継手を溶接して鋼管矢板を製造する
   際の鋼管矢板の継手溶接方法において、原管に継手を溶
   接するに際し、原管に存在する残留応力に応じて、継手
   に圧縮方向又は引張方向の荷重を印加した状態で溶接す
   ることを特徴とする鋼管矢板の継手溶接方法。