JPH0455780B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、流体燃料輸送用のパイプラインな
どを敷設する際に用いられて好適な管の溶接装置
に関する。

［従来の技術］ 例えば、石油の輸送用パイプラインなどを敷設
する場合には、据付済み管の他端に新たな被溶接
管を突き合わせてクランプなどで固定し、外面か
ら突き合わせ面を溶接し、これを順次繰り返して
パイプラインを形成する。この場合、突き合わせ
面にＶ字状の開先を形成し、また開先底部を適宜
の寸法だけ隙間を持つた状態で管どうしを固定し
支持しながら溶接するようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、例えば寒冷地に敷設されるパイプラ
インにおいては、パイプ自体の素材に対して低温
での強度あるいは靭性が要求されるだけでなく、
その溶接部（溶着金属及び周辺の溶接熱の影響を
受けるパイプ部）においても同様の特性を要求さ
れる。従つて、溶接部のビード形状を切欠のない
良好なものとするとともに、溶接における周辺へ
の入熱量を小さくして、溶接熱による母材の脆化
を防ぐことが望まれる。しかしながら、上記のよ
うな片面溶接においては、開先の断面積が大きく
なり、溶接金属量が過大になりやすく、またそれ
を避けるために小径の溶接材料を用いて何度も溶
接を繰り返す方法もあるが、その場合には溶接作
業の手間と時間を要することになつた。また、上
記のように、開先間の〓間を精度よく保持しつつ
管どうしを突き合わせるのは困難な作業であり、
その精度が低い場合には良好な形状の溶接部が得
られない。そして、通常の平板片面溶接のよう
に、裏当て板（一体に溶接するものあるいは溶接
後取り出すもののいずれでも）を装着することが
困難であるので、裏側のビード形状が不良となり
やすく、その形状不良部分から亀裂が発生したり
腐食が進行することがあり、管の内面であるので
その形状の修正作業も容易ではない。特に、パイ
プ径が大きくなつて板厚がある程度以上になると
この傾向が顕著になり、強度、靭性の高い溶接部
を持つパイプラインの敷設が困難になる。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような問題点を解決するために、管の外
面に装着される固定クランプと、この固定クラン
プに管の軸方向に伸縮自在に設置された複数の伸
縮部材と、この伸縮部材の先端に管の径方向に移
動自在に設置された把持部と、上記固定クランプ
に上記管の軸回りに回動自在に設置された回転部
材と、この回転部材に取り付けられた溶接トーチ
とを備えて構成したものである。

［作用］ 本願発明の管の溶接装置においては、固定され
た管の端部に固定クランプを取り付け、その端部
に被溶接管を接近させ、伸縮部材を伸張させる。
そして、把持部の内方に伸ばして被溶接管をクラ
ンプし、その状態で伸縮部材を収縮する。これに
より固定管と被溶接管とが芯出しをした状態で突
き合わせられ、ここで、回転部材を回転させなが
らトーチ溶接を行うことにより、寸法精度が高
く、従つてビード形状が良好でしかも能率のよい
溶接がなされる。

［実施例］ 以下、第１図ないし第７図を参照してこの発明
の第１の実施例の説明する。

第１図及び第２図は内面溶接装置１を示すもの
で、据付済み管２の内部に予め挿入されており、
据付済み管２と被溶接管３とが突き合わされた
後、据付済み管２の内部を溶接位置まで自走し、
内面から突き合わせ面を溶接するように構成され
ている。すなわち、４は走行台車であり、走行駆
動モータ５により駆動される駆動車輪６と従動車
輪７、及びこれらの車輪の左右に回転面が管２，
３の径方向に沿うように傾斜して設けられた姿勢
制御輪８とを備えている。そして、この走行台車
４には、管２，３とほぼ同心となる固定リング９
が取り付けられ、この固定リング９の外周面には
ブラケツト１０を介してローラ１１が複数、回動
自在に設けられ、これらのローラ１１の外側には
回転リング１２がローラ１１を包絡して装着され
ている。これらの回転リング１２は、固定リング
９の軸方向にずれた位置に一対設けられ、それぞ
れがギア歯車などの動力伝達機構（図示略）、減
速機１３を介して回転駆動モータ１４に連結され
ており、各回転駆動モータ１４の作動により互い
に逆方向に回転されるようになつている。これら
の回転リング１２には、それぞれＬ字状のブラケ
ツト１５を介して溶接トーチ１６が取り付けられ
ている。この溶接トーチ１６は、通常の被覆ガス
アーク溶接が用いられており、トーチ１６の先端
をウイービングさせるのためのオシレーシヨンユ
ニツト１７、開先溝（グルーブ）を検出するセン
サ１８、このセンサ１８の出力に従つてトーチ１
６先端を軸方向に移動させるスライド機構（図示
略）等を備えている。そして、ワイヤリール２０
に巻かれた溶接ワイヤ２１がワイヤ供給モータ２
２により繰り出されて供給されるようになつてお
り、また、溶接トーチ１６は、固定リング９から
被溶接管３側に延びるケーブル導入管２３に挿通
された電源ケーブルあるいはエア供給テーブルに
連結され、電源または被覆ガスを供給されてい
る。上記の一対の溶接トーチ１６は、双方とも同
一の溶接線上をその頂点から下端まで移動して溶
接するようにしており、同時に作動を開始すると
トーチ１６及び付属設備が互いに干渉するので、
他方のトーチ１６は一定の時間の遅れを以て作動
を開始るようになつている。

第３図及び第４図に示すのはクランプ装置２４
であり、上部の蝶番部材２５により開閉自在に枢
支された一対の半割りリング２６と、この半割り
リング２６の他端に設けられて半端りリング２６
どうしを結合し、クランプ装置２４を据付済み管
２に固着せしめる手動クランプ２７と、半割りリ
ング２６の周方向に交互に（図示例では３つづ
つ）設けられた移動機構２８及び固定機構２９と
を備えて構成されている。上記移動機構２８は、
移動軸を半割りリング２６の軸方向に揃えて設置
された油圧シリンダ３０と、この油圧シリンダ３
０により移動されるフレーム３１の先端に螺合さ
れ、内端にクランプシユー３２が取り付けられた
ボルト３３とからなり、ボルト３３を回動してク
ランプシユー３２を被溶接管３の外面に押圧せし
め、さらに油圧シリンダ３０を作動してこの被溶
接管３を据付済み管２に引き寄せて互いに突き合
わせるものである。また、上記固定機構２９は、
半割りリング２６から軸方向に延びた所定長さの
アーム３４と、このアーム３４の先端に移動軸を
径方向に揃えて設けられた油圧シリンダ３５と、
該油圧シリンダ３５のピストンロツド３６の先端
に取り付けられたクランプシユー３７とから構成
され、移動機構２８により突き合わせらてた２つ
の管の接合部にまたがつてクランプシユー３２を
押圧せしめ、両管２，３を密接に固定するように
なつている。

第５図及び第６図に示すのは外面溶接装置３８
であり、据付済み管２の外面に固定装置３９ａに
より固定される固定リング３９と、この固定リン
グ３９の外周面に周方向適宜間隔をおいて配置さ
れたローラ４０と、このローラ４０を外包して取
り付けられた回転リング４１とを備えており、こ
の回転リング４１は軸方向にずれて一対設けられ
るとともに、それぞれが、ギア歯車などの動力伝
達機構（図示略）、減速機４２を介して回転駆動
モータ４３に連結されている。回転リング４１に
はそれぞれＬ字状のブラケツト４４を介して溶接
トーチ４５が取り付けられ、この溶接トーチ４５
は、ウイービングのためのオシレーシヨンユニツ
ト４６、開先溝（グルーブ）を検出するセンサ４
７、トーチ４５を管２，３の軸方向に移動するス
ライド機構（図示略）等を備えている。

以下、上記のような各装置を用いた管の溶接方
法を説明する。

据付済み管２及び被溶接管３の端面の形状、す
なわち開先形状は、例えば第７図に示すような両
面開先とする。そして、据付済み管２の中に内面
溶接装置１を予め装入し、また、外面にはクラン
プ装置２４を、その固定機構２９のクランプシユ
ー３７が据付済み管２の端面にかかるように固定
しておく。クランプ装置２４の取り付けは、蝶番
部材２５をウインチ等で吊持し、半割りリング２
６を開いた状態で据付済み管２の該当位置へ下ろ
し、さらに半割りリング２６を閉じ、下端の手動
クランプ２７を締結することにより行う。被溶接
管３には内面溶接装置１の電源及びエア供給用の
ケーブルを予め挿通しておき、ウインチ等で被溶
接管３を吊持してその一端を据付済み管２の端面
に近接させる。そして、管端どうしを近接させた
状態で移動機構２８の油圧シリンダ３０を伸張
し、その先端のボルト３３を回動してクランプシ
ユー３２で被溶接管２を挾持し、さらに油圧シリ
ンダ３０を収縮して管端どうしを突き合わせ、固
定機構２９の油圧シリンダ３５を作動して管端接
合部をクランプシユー３７で挾持する。

次に、内面溶接装置１の走行駆動モータ５を作
動して内面溶接装置１を所定の位置に移動し、回
転駆動モータ５を作動するとともに溶接電源を入
れ、内面溶接を行う。溶接は、まず一方の溶接ト
ーチ１６により突き合わせ面の頂点から溶接を開
始し、円弧上を移動して溶接トーチ１６どうしが
互いに干渉しない位置に達したとき、他方の溶接
トーチ１６が頂点に移動して、前の溶接トーチ１
６と逆方向に移動しながら溶接を行う。そして、
開先溝を検出するセンサ１８がトーチ１６に先行
し、このセンサ１６が常に溝の中央に来るように
スライド機構１９が作動されるので、トーチ１６
は常に開先の中央に位置して溶接を行う。この内
面溶接は、板厚に応じて１パスまたは複数パス行
なわれる。内面溶接が終了したとき、あるいは複
数回のパスの途中であつても充分な固定強度が得
られたときに、手動クランプ２７を解除してクラ
ンプ装置２４を取り外し、据付済み管２側に固定
装置３９ａにより外面溶接装置３８を固定し、こ
の外面溶接装置３８の回転リング４１に取り付け
られた溶接トーチ４５により、内側の溶接が済ん
だ開先部分を外面から溶接する。この外面溶接装
置３８による溶接の要領は、上述した内面溶接装
置１の場合とほぼ同様である。

この実施例の管の溶接方法によれば、管２，３
を内外の両面から溶接するので、開先を適宜形状
の両面開先とすることによつて、開先断面積が小
さくなり、溶着金属量が大幅に少なくなつて溶接
の手間が省けるとともに、溶接入熱量も少なくな
つて周囲の母材の強度を低下させる程度も小さく
なる。また、溶接接手を構成する場合も開先を直
接突き合わせればよく、位置合わせ作業が容易で
精度も良くなる。

第８図は本願の第２の発明の実施例を示すもの
で、この溶接装置５０は、上記第１実施例におけ
るクランプ装置２４と外面溶接装置３８とが一体
になつた構成になつている。すなわち、据付済み
管２の外面に固定される固定クランプ５１と、こ
の固定クランプ５１の外面に回動自在に設けられ
た一対の回転リング（回転部材）５２、この回転
リング５２に該回転リング５２の軸方向に延びる
ブラケツト５３を介して取り付けられた溶接トー
チ５４、そして、固定クランプ５１の上記溶接ト
ーチ５４とは反対側の部分から回転リング５２と
溶接トーチ５４とをまたぐようにして設けられた
移動固定機構５５を備えている。この移動固定機
構５５は、回転リング５２の軸方向に伸縮する油
圧シリンダ（伸縮部材）５６、及び油圧シリンダ
５６のピストンロツド５７の先端から管の中心に
向けて設置され、そのピストンロツドの先端にク
ランプシユー５８を備えた油圧シリンダ（把持
部）５９とから構成されている。なお、固定クラ
ンプ５１を管に固定するための機構としては、固
定クランプ５１にその中心に向かつて伸縮自在に
設置された複数の油圧シリンダ６０が採用されて
いる。

この溶接装置５０により、管２，３の内外面を
溶接する方法について述べる。この場合、内面溶
接装置１により内面の溶接を行う方法については
上記と同様であるので省略する。まず、据付済み
管２の外面に固定クランプ５１を挿通し、適宜位
置決めを行つた後、油圧シリンダ６０で固定クラ
ンプ５１を固定する。そして、被溶接管３を接近
させた後、伸縮部材（油圧シリンダ）５６を伸張
し、把持部（油圧シリンダ）５９を作動してクラ
ンプシユー５８を被溶接管３に密着させて被溶接
管３を把持する。そして、伸縮部材５６を収縮し
て被溶接管３と据付済み管２の端面どうしを突き
合わせ、その状態で保持する。そして、この状態
で内面溶接装置１により内面の溶接を行うが、こ
の場合には外面の溶接を先に行つてもよい。溶接
の終了後、溶接装置５０をウインチ等で吊持しつ
つ固定を解除し、被溶接管３を挿通させつつ被溶
接管３の他端に移動させ、同様に内面溶接装置１
を自走させて移動し、次の被溶接管を突き合わせ
て溶接を行う。

［発明の効果］ 以上詳述したように、管の外面に装着される固
定クランプと、この固定クランプに管の軸方向に
伸縮自在に設置された複数の伸縮部材と、この伸
縮部材の先端に管の径方向に移動自在に設置され
た把持部と、上記固定クランプに上記管の軸回り
に回動自在に設置された回転部材と、この回転部
材に取り付けられた溶接トーチとを備えて構成し
たものであるので、一の装置により、溶接すべき
管を溶接位置に位置決めし、クランプし、かつ溶
接を行うことができ、溶接作業において、特に大
径管の溶接作業において能率を向上させることが
できるとともに、寸法精度が高く従つてビード形
状が良好で強度、靭性の高い溶接管を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１の発明を行うための内面溶
接装置の側面図、第２図は同じく正面図、第３図
はクランプ装置の正面図、第４図は同じく側面
図、第５図は外面溶接装置の側面図、第６図は同
じく正面図、第７図は溶接開先の一例の断面図、
第８図は本願の第２の発明の側面図である。 １……内面溶接装置、２……据付済み管、３…
…被溶接管、２４……クランプ装置、３８……外
面溶接装置、５１……固定クランプ、５２……回
転部材（回転リング）、５４……溶接トーチ、５
６……油圧シリンダ（伸縮部材）、５９……油圧
シリンダ（把持部）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 管の外面に装着される固定クランプと、この
   固定クランプに管の軸方向に伸縮自在に設置され
   た複数の伸縮部材と、この伸縮部材の先端に管の
   径方向に移動自在に設置された把持部と、上記固
   定クランプに上記管の軸回りに回動自在に設置さ
   れた回転部材と、この回転部材に取り付けられた
   溶接トーチとを備えていることを特徴とする管の
   溶接装置。