JPH0461745B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、原子炉内などに使用される小口径
ステンレス鋼鋼管とソケツト管継手との溶接装置
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

原子炉内などの配管に使用される呼び径2B以
下のオーステナイト系ステンレス鋼管（以下単に
ステンレス鋼管と言う）を突合せ溶接するとき
は、管内面にビード裏波が突出してその部分の損
失水頭が大きくなるため、ステンレス鋼管とステ
ンレス鋼管とを直接突合せ溶接せず、ステンレス
鋼管の端をソケツト管継手に挿入し、ステンレス
鋼管をその外周においてソケツト管継手の端に隅
肉溶接により溶接する方法が採られている。この
溶接は複層にわたつて行われ、溶接部の酸化や応
力腐食割れ防止のため、ステンレス鋼管内に、初
層溶接の場合には不活性のシールドガスを流し、
２層目以降溶接の場合には冷却水を流して通水溶
接を行う必要があるが、従来は、ステンレス鋼管
内へシールドガスと冷却水とを簡単に切り換え且
つ冷却水量を所望量に調節して供給できる鋼管と
ソケツト管継手との通水冷却溶接装置が提供され
ていなかつた。更に又、小口径にして長尺例えば
呼び径1Bにして全長４〜７ｍのステンレス鋼管
とソケツト管継手とを溶接する場合、従来は、ス
テンレス鋼管の熱膨脹に対処するためソケツト管
継手の内周突当て段部とソケツト管継手に挿入さ
れるステンレス鋼管端間には所定の例えば1.5mm
の隙間をあけていて、ステンレス鋼管が自重でた
わみ変形し中心軸線を水平にして静置したソケツ
ト管継手に対し真直度が悪化するのを防ぐため
に、ステンレス鋼管を、その中心軸線がソケツト
管継手の中心軸線の延長線上に位置するように、
下方から複数台のころ付鋼管受台により支持し、
横向き姿勢で隅肉溶接を行つていたが、溶接が横
向き姿勢で行われるため、その溶接ビードの滑ら
かさと所要ののど厚さ、従つて溶接部の健全性を
確保することが、下向き溶接の場合に比し劣る欠
点があつた。

〔発明の目的〕

この発明は、小口径にして特に長尺のステンレ
ス鋼管とソケツト管継手との前記従来の溶接手段
の問題点を解決するためになされたもので、ステ
ンレス鋼管とソケツト管継手とをそれらの内部に
所望量の通水をしつつ下向き溶接でき、初層溶接
の際における管内シールドガスの通気と２層以降
溶接の際における管内通水とを簡単に切り換え且
つ通水量を容易に調節できる鋼管とソケツト管継
手との溶接装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明はソケツト管継手を取付具を介して回転
自在でかつ着脱自在に把持する位置決め台と、こ
の位置決め台に把持された前記ソケツト管継手の
一開口端に一端を挿入された被溶接鋼管をその中
心軸線をソケツト管継手の中心軸線の延長線上に
置いて回転自在に支承する鋼管受台と、送水量調
整自在な別置冷却水装置と、前記取付具に接続さ
れ内孔が前記ソケツト管継手の内孔に通じる導出
管と、この導出管及び前記被溶接鋼管それぞれの
露出端に着脱自在に取り付けられシールドガス管
路と前記冷却水装置に接続する冷却水管路とシー
ルドガス管路とのいずれにも任意に着脱自在に接
続される回転管継手と、前記被溶接鋼管をそれが
前記ソケツト管継手に挿入された部分の外周にお
いて下向き隅肉溶接する溶接機とを備え、前記位
置決め台には電動機を駆動源として回転する中空
の把持主軸が軸受を介して取付けられており、こ
の把持主軸の位置決め台よりも外方に突出した端
部には取付フランジが固定されており、さらに前
記導出管の端部には基準金具が固着されて導出管
と一体に形成され、この基準金具と導出管とは前
記取付フランジに着脱交換可能に取付けられたこ
とを特徴とする鋼管とソケツト管継手との溶接装
置である。

〔発明の実施例〕

この発明の一実施例を第１図ないし第４図につ
いて説明する。第１図において図に向つて手前側
を前と言い向う側を後と言う。

ベツド１０は、その主体は長尺の溝形鋼にし
て、その下面には平水平床面に接する４個の座材
１１がベツド１０の長さ方向等間隔に溶接固着さ
れている。ベツド１０には、その長さ方向左端前
後に、１対２個のブラケツト１２，１３（１３は
図示せず）が溶接固着されている。ベツド１０の
左端には、ブラケツト１２，１３を介して、長尺
の溝形鋼からなる支持はり２０が、その左端にお
いて、右端を上下に回動自在従つて平水平床面に
対し傾斜自在に枢着されている。支持はり２０の
右端に遠くない位置には、傾斜角度調整棒２１
が、水平軸を中心として回転自在に、上端におい
て枢着されている。ベツド１０には、その右端部
水平線上にほぼ等間隔に６個の傾斜角度調整穴１
４が水平に貫通している。傾斜角度調整穴１４の
任意所望位置の一と傾斜角度調整棒２１の下端に
設けられている水平貫通穴とを挿通して係止ピン
２２をはめ込めば、支持はり２０は水平に対し15
度ないし25度間の所望の角度に右方上りに傾斜し
た状態に保持される。

支持はり２０の左端上面には、位置決め台３０
が、その内部定位置に組み込まれている把持主軸
３１の中心軸線を支持はり２０の中心軸線に平行
にして、その外箱３２において溶接固着されてい
る。把持主軸３１は、中空にして、その一端には
取付フランジ３３が溶接固着され、他端外周には
減速用ベルト車３４が固着され、長さ方向中間部
にはカム板３５がそのボス３６を介して固着され
ている。把持主軸３１は、外箱３２にボルト締着
された１対２個の軸受３７，３８に回転自在に支
承され、その中心軸線は支持はり２０の中心軸線
と平行になつている。把持主軸３１の回転駆動用
変速電動機（以下、駆動電動機と言う）３９は、
その中心軸線を把持主軸３１の中心軸線に平行に
して外箱３２にボルト締着され、その出力軸端に
はベルト車４０が固着されている。ベルト車４０
と減速用ベルト車３４間にはベルト４１が掛けら
れていて、把持主軸３１は駆動電動機３９により
回転駆動される。カム板３５はその外周部に１個
所突出カム部を備え、この突出カム部が外箱３２
に固着された図示しないリミツトスイツチに係合
することにより、運転する駆動電動機３９は、把
持主軸３１が整数回転をした後、停止するように
図示しない別置制御装置により運転制御される。

取付具５０は、基準金具５１、導出管５２、Ｏ
リング５３、取付円板５４、当金５５、押え金５
６、ねじ軸受５７、把持ねじ軸５８、ねじ軸押え
板５９が、ボルト締結溶接などにより一体に組み
付けられたものである。基準金具５１は、ニツプ
ルからその接続ねじを取り除いたものに類似の形
状をなし、その一端中心には導出管５２が挿入溶
接固着され、他端は、被溶接対称であるソケツト
管継手１の一端がその内周においてしつくりはま
り込むことができる直径の外周と突当部とを備
え、その他端外周にはＯリング５３がはめ込ま
れ、Ｏリング５３が介在するソケツト管継手１の
内周と基準金具５１の外周間を気密に保つてい
る。基準金具５１とそれに固着された導出管５２
とＯリング５３は溶接されるステンレス鋼管の呼
び径例えば2B，１1/2Ｂ，１1/4Ｂ，1B，3/4Ｂ
に対応する分が準備される。取付円板５４は、基
準金具５１の外周ねじ部に同心にその突当部に一
端面が密着するまで、内周ねじ部においてねじ込
まれている。取付円板５４の一端面には、基準金
具５１の中心軸線を間に挾んで当金５５と押え金
５６が対向して配設されている。当金５５は、そ
れに設けられた長穴６０，６０を介し取付円板５
４の半径線方向位置を調整されて、取付円板５４
の端面にボルト締着される。ねじ軸受５７は、そ
の雌ねじの中心軸線を取付円板５４の半径線方向
に平行にして、取付円板５４にボルト締着されて
いる。ねじ軸受５７には、一端にハンドル握りを
備えた把持ねじ軸５８のねじ部がはめ込まれ、把
持ねじ軸５８の他端は、押え金５６に、押え金５
６とそれにボルト締着されたねじ軸押え板５９と
により軸線方向移動を拘束されて回転自在に支承
されている。押え金５６は、把持ねじ軸５８をそ
のハンドル握りを介して回すことにより、取付円
板５４により回動を拘束された状態で、取付円板
５４の半径線方向に移動する。取付具５０は、そ
の中心軸線位置を把持主軸３１の中心軸線位置に
一致させ、導出管５２を把持主軸３１の中心孔に
通し、取付円板５４端面を取付フランジ３３端面
に接し、取付円板５４を取付フランジ３３にボル
ト締着することにより、把持主軸３１に固着され
る。このとき、導出管５２の左先端は把持主軸３
１位置決め台３０より左外方に突出露出してい
る。

支持はり２０上には、３台のころ付鋼管受台６
３が支持はり２０の長さ方向に互いに間隔をあけ
て載置取り付けられている。ころ付鋼管受台６３
は、それが下方から支持するステンレス鋼管２の
直径が所定範囲で異なつても、ステンレス鋼管２
の中心軸線が把持主軸３１基準金具が５１の中心
軸線の延長線上にあるように、それに備わる２個
の受ころの位置を調整できる公知構造のもので、
ステンレス鋼管２は受ころ上で回転自在である。

後記するようにして、取付具５０把持主軸３１
を介して位置決め台３０に把持されたソケツト管
継手１の開口端に一端を挿入されころ付鋼管受台
６３を介して支持はり２０上に支持された被溶接
対象のステンレス鋼管２の露出外端（第１図にお
いて右端）と導出管５２の露出外端（第１図にお
いて左端）には、それぞれ、市販のワンタツチ式
回転管継手６４，６５が着脱自在に取り付けられ
ている。ワンタツチ式回転管継手６４，６５に
は、冷却水管７５，７６がワンタツチで着脱自在
に接続され、又、ワンタツチで冷却水管７５，７
６を取り外し、そこに図示しないシールドガス管
路と圧縮空気管路とのいずれをも任意にワンタツ
チで着脱自在に接続できるようになつている。

冷却水装置７０は、水槽７１、水温計７２、電
動送水ポンプ７３、流量計７４を備え、流量計７
４には、送水側の冷却水管７６が接続され、水槽
７１には戻り側の冷却水管７５が接続されてい
る。冷却水装置７０の送水量は、流量計７４を見
つつ電動送水ポンプの速度を変えることにより変
えられるようになつている。

溶接機８０は、タングステンインナートガス自
動溶接機にして、その溶接トーチ部８１、溶接ワ
イヤ繰出部８２は、位置決め台３０の上端面に取
り付けれ、溶接トーチ部８１におけるタングステ
ン電極の先端位置及び溶接ワイヤ繰出部８２のワ
イヤ先端位置は、ステンレス鋼管２とソケツト管
継手１との下向き隅肉溶接に適する位置を占めら
れるように形成されている。

溶接機８０、駆動電動機３９、電動送水ポンプ
７３などの運転電源装置及び運転制御装置は、図
示せず、操作に便宜な場所に別置されている。

以上のように構成されたこの発明による鋼管と
ソケツト管継手との溶接装置の作用を次に説明す
る。

初めに、係止ピン２２を傾斜角度調整穴１４傾
斜角度調整棒２１の下端水平貫通穴に抜き挿しし
て、支持はり２０の傾斜角度を溶接作業に最適の
ように調整する。

次に、溶接されるソケツト管継手１ステンレス
鋼管２の呼び径に対応する寸法にして、導出管５
２、ワンタツチ式回転管継手６５、Ｏリング５３
が予め取り付けられた基準金具５１を選び出し、
当金５５ないしねじ軸押え板５９などの付帯物が
取り付けられている取付円板５４に、基準金具５
１をねじ込み固着して取付具５０を一体に組み立
て、取付円板５４取付フランジ３３を介して取付
具５０を把持主軸３１にボルト締着する。当金５
５押え金５６間を開いて置き、ソケツト管継手１
の一端を基準金具５１の露出外端外周に、その突
当部にソケツト管継手１の一端面が当接するま
で、押し込む。当金５５をその締着ボルトを緩め
てソケツト管継手１に近づけ、当金５５のＶ形面
がソケツト管継手１の外周に接した位置で当金５
５を取付円板５４に固定する。把持ねじ軸５８を
締め込んで行けば、ソケツト管継手１は取付具５
０を介し把持主軸３１に中心軸線位置を一致させ
て固定される。

第１図において、３台のころ付鋼管受台６３に
わたしてその上にステンレス鋼管２を載置しつ
つ、ステンレス鋼管２の中心軸線位置が、把持主
軸３１の中心軸線と同一直線上にあるように、各
ころ付鋼管受台６３の受ころの位置を調整する。
ころ付鋼管受台６３上にステンレス鋼管２を載せ
る際その一端を、その一端面がソケツト管継手１
の内周突当段部との間に所定の隙間を残すように
して、ソケツト管継手１の内周に挿入する。ソケ
ツト管継手１をその外端面において、ステンレス
鋼管２をその外周において溶接仮付けする。ステ
ンレス鋼管２の右端にワンタツチ式回転管継手６
４を取り付ける。次に、溶接機８０のタングステ
ン電極先端及び溶接ワイヤ先端の位置を、ソケツ
ト管継手１をその端面においてステンレス鋼管２
をその外周において下向き隅肉溶接するに適する
位置になるように調節する。ワンタツチ式回転管
継手６５にシールドガス管路を接続し、ソケツト
管継手１、ステンレス鋼管２内にシールドガスを
流す。駆動電動機３９を運転して、把持主軸３
１、取付具５０を介し、ソケツト管継手１とステ
ンレス鋼管２とを回転しつつ、溶接機８０を作動
させて、初層の溶接を行う。この溶接によりその
溶接部は液密となる。この際、ソケツト管継手１
とステンレス鋼管２内には、不活性のアルゴンガ
スであるシールドガスが流されているので、溶接
熱による酸化が防止される。次に、ワンタツチ式
回転管継手６５からシールドガス管路を外し、ワ
ンタツチ式回転管継手６５に送水側の冷却水管７
６を接続し、ワンタツチ式回転管継手６４に戻り
側の冷却水管７５を接続する。電動送水ポンプ７
３を運転し、ソケツト管継手１、ステンレス鋼管
２内に通水する。前記したと同様にして、ソケツ
ト管継手１とステンレス鋼管２とを回転しつつ溶
接機８０を作動させれば、ソケツト管継手１の外
端部とステンレス鋼管２の外周において２層以降
の通水冷却下向き隅肉溶接が自動的に行われる。
この際の通水条件を、応力腐食割れ耐抗に有効で
あることを実験的に確かめられている水温４ない
し35℃、通水量５ないし18／minに保つため
に、水温計７２、流量計７４により監視し、電動
送水ポンプ７３の送水量、水槽７１内の水温を調
節する。

溶接が完了すれば、ワンタツチ式回転管継手６
４，６５から冷却水管７５，７６を外し、ワンタ
ツチ式回転管継手６４を外し、ワンタツチ式回転
管継手６５に圧縮空気管路を持続し、通水された
ソケツト管継手１ステンレス鋼管２内に圧縮空気
を通して乾燥した後、溶接されて一体となつたソ
ケツト管継手１ステンレス鋼管２をこの溶接装置
から取り外す。

前記実施例においては、支持はり２０上に載置
固定の位置決め台３０に把持されるソケツト管継
手１と、ころ付鋼管受台６３上に支承されるステ
ンレス鋼管２との中心軸線を、水平なベツド１０
に対し支持はり２０を鉛直面内で傾けることによ
り、水平に対し傾斜させて、ソケツト管継手１と
ステンレス鋼管２との溶接部を下向き隅肉溶接に
適する姿勢にしているが、被溶接対象であるステ
ンレス鋼管が短い場合には、ベツド１０及び支持
はり２０などを廃止し、ソケツト管継手を把持す
る位置決め台の中心軸線がその水平底面に対しソ
ケツト管継手とステンレス鋼管との下向き隅肉溶
接に適する角度だけ傾いているように、位置決め
台を予め形成して、この位置決め台を平水平床面
上に設置し、ソケツト管継手の一端に一端を挿入
されるステンレス鋼管の他端近くをその中心軸線
がソケツト管継手の中心軸線の延長線上にあるよ
うに支承するころ付鋼管受台を位置決め台に連結
して設け、他の部分は前記した実施例と同様にし
て、この発明による溶接装置を構成することもで
きる。

〔発明の効果〕

この発明による鋼管とソケツト管継手との溶接
装置は、以上説明したように構成され作用して、
以下に記する効果を有する。

ａ この装置により、ソケツト管継手とステンレ
ス鋼管とは、両者を組み合わせ、その中心軸線
を水平に対し所定角度傾斜した状態で回転自在
に支承されるので、溶接作業性の良い下向き溶
接を行うことができ、溶接ビードは滑らかにな
り所要ののど厚さが容易に確保でき溶接部の健
全性が向上する効果がある。

ｂ 送水量調整自在な冷却水装置を備え溶接時所
望の通水条件で通水冷却を行えるため、溶接部
の冷却速度が早く、応力腐蝕割れに対し材料が
鋭敏となる温度範囲500〜800℃に溶接部が滞留
する時間が短縮されること、及び実験確認によ
れば通水冷却を行わない大気中溶接の場合引張
り応力である溶接残留応力が通水溶接の場合圧
縮応力となるため、応力腐食割れ耐抗性が大い
に向上する効果がある。

ｃ 冷却水装置を備え溶接時通水冷却を行えるた
め、溶接ビード層の冷却が速いので、溶接層間
温度差をこの種の溶接部の健全溶接のために要
求される150℃以下に簡単に押えることができ、
それにより次層溶接までの待ち時間がなくなり
積層溶接を連続的に行うことができるので、溶
接作業能率が向上する効果がある。

ｄ 溶接されるステンレス鋼管端及び位置決め台
に取り付けられ溶接されるソケツト管継手を把
持する取付具の導出管端に着脱自在に回転管継
手を取り付けているので、この回転管継手に、
シールドガス管路、冷却水管、圧縮空気管路を
任意着脱自在に接続することができ、ステンレ
ス鋼管及びソケツト管継手をこの溶接装置に取
り付けたままの状態で、ステンレス鋼管ソケツ
ト管継手内に、シールドガス、冷却水、圧縮空
気を流すことができるので、作業能率が向上す
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による鋼管とソケツト管継手
との溶接装置の一部省略正面図、第２図は第１図
の位置決め台３０の拡大断面図、第３図は第１図
の取付具５０の拡大側面図、第４図は第３図−
断面における断面図である。 １…ソケツト管継手、２…ステンレス鋼管、３
０…位置決め台、５０…取付具、５２…導出管
（導出部材）、６３…ころ付鋼管受台、６４，６５
…ワンタツチ式回転管継手、７０…冷却水装置、
７５，７６…冷却水管、８０…溶接機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ソケツト管継手を取付具を介して回転自在で
   かつ着脱自在に把持する位置決め台と、この位置
   決め台に把持された前記ソケツト管継手の一開口
   端に一端を挿入された被溶接鋼管をその中心軸線
   をソケツト管継手の中心軸線の延長線上に置いて
   回転自在に支承する鋼管受台と、送水量調整自在
   な別置冷却水装置と、前記取付具に接続され内孔
   が前記ソケツト管継手の内孔に通じる導出管と、
   この導出管及び前記被溶接鋼管それぞれの露出端
   に着脱自在に取り付けられシールドガス管路と前
   記冷却水装置に接続する冷却水管路とシールドガ
   ス管路とのいずれにも任意に着脱自在に接続され
   る回転管継手と、前記被溶接鋼管をそれが前記ソ
   ケツト管継手に挿入された部分の外周において下
   向き隅肉溶接する溶接機とを備え、前記位置決め
   台には電動機を駆動源として回転する中空の把持
   主軸が軸受を介して取付けられており、この把持
   主軸の位置決め台よりも外方に突出した端部には
   取付フランジが固定されており、さらに前記導出
   管の端部には基準金具が固着されて導出管と一体
   に形成され、この基準金具と導出管とは前記取付
   フランジに着脱交換可能に取付けられたことを特
   徴とする鋼管とソケツト管継手との溶接装置。