JPH0543919B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ フランジ付端部と、テーパ付頚部分と、フレ
アー付頚部分とから成るトランジシヨン部品であ
つて、該テーパ頚付部分はフランジ付端部から該
部品の端部との中間のウエスト部分の方へテーパ
がついており、該フレア付頚部分はウエスト部分
からフランジ付端部より遠い該部品の端部の方へ
フレアーがついており、該部品は部品の全長に亘
る通し孔を有することを特徴とするトランジシヨ
ン部品。

２ 前記トランジシヨン部品の使用の際に液体の
乱流を最小にする様に、前記通し孔の直径が、使
用の際管などへ熔接されるべき端領域で発散して
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載のトランジシヨン部品。

明細書 本発明は、管加工及びそのための取付部品に関
するものである。特に、本発明は、枝管、弁など
を端部との中間位置で管につけるためのトランジ
シヨン管に関する。

それぞれが適所に溶接されなければならない２
個の別々の部品を使用して、管の上にフランジ付
の出口を設けることは知られている。これらのう
ち第１の部品は、意図された枝管のため所望の角
度をつける様に形成され、また、第２の部品は、
枝管をとりつけるためのフランジを提供する。管
に孔が切削され、適当な連結部品がその孔に嵌め
込まれ適所に溶接される。次いで、フランジ付の
部品は、突出している連結部品へ溶接される。

この工程には、幾つかの短所があり、その一つ
は、ゆっくりした工程であることであり、第２
は、複数の溶接部は、複数の弱い点と腐食点とを
生じる可能性があることである。更に、トランジ
シヨン部品の強度が、部品全体に亘つて均一であ
ることを保証できない。

典型的な連結部品は、米国特許4438955；
4450613；D243456；D243457；D254266；
D262397及びD267505英国特許2136329A及び
2136904ならびに英国意匠登録1014342及び
1018263に記載されている。

公知の製品の一つに、円筒形頚部と円筒形通し
孔と、端部のフランジとを有するトランジシヨン
部品または連結部品がある。この製品について
は、以下に更に詳細に説明するが、全面的に満足
すべきものとはいえない。何となれば、それは、
溶接対象の管に比べて、比較的に重く堅固な部品
であるからである。この部品の強度と非可撓性が
この様であるから、使用の際、全体の構造での厳
しい応力は、厳しい負荷を受けたときに剪断され
易い溶接部へ集中する。

本発明によれば、鍛造によつてトランジシヨン
部品を提供し、それによつて、改良されたトラン
ジシヨン部品が単一のユニツトとして形成できる
ことが提案された。

従つて、本発明は、フランジ付きの端部と、テ
ーパ付きの頚部とフレア型の頚部とを有する単一
の部品として鍛造することによつて形成されたト
ランジシヨン部品を提供する。ここに、該テーパ
付き頚部は、フランジ付きの端部から部品の長さ
の中間のウエスト部分に向かつてテーパがついて
おり、また、該フレア型頚部は、ウエスト部分か
ら、フランジ付き端部よりは遠い部品の端部の方
向にフレア型になつており、更に、該部品は部品
の長手方向の通し孔を有している。

この部品は、好適には、ドロツプ鍛造によつて
製造され、次いで機械仕上げされる。この仕上げ
加工は、次の点で有益である： (a) 疲労における著しい特質であり得る表面仕上
げが改良される。

(b) 或る望ましくない冶金上の部分の酸化物が表
面から除去される。

上述した様に、現実の枝管連結を形成するため
の単一または複合の溶接部品の形での種々のタイ
プの枝管取り付け部分が永年の間利用可能であつ
た。或る取り付け部品は、非常に重いものがあ
り、そのため、特にその取り付け部品がそれより
薄い壁の管に連結されたり、または、二つの部品
を互いに溶接して製作される時には、考えていた
以上の大きな拘束を与える。剛性と振動とは密接
に関係しており、若し振動が存在するときには、
堅固な取り付け部品と管との間の継ぎ目は、疲労
により起こり得る破損の原因となる。特に、破損
及び亀裂の問題は、振動または殆どの作動構造に
存する周期的な負荷の存在下での２個の部品によ
る構造について観察されている。これら既知の取
り付け部品と著しく対照的に、本発明の部品のユ
ニークな形状は、部品の強度に対して不利益な効
果を与えることなく、部品の重量を減少し、且つ
連結管との接合部の可撓性を著しく向上させ、そ
れによつて、一層重い負荷を接合部の損傷なしに
受け入れられる様にする。本発明の部品の重要な
特徴は、部品のいずれかの端部からトランジシヨ
ン部品の溶接及びフランジ付きの端部よりも遠い
位置にある最小の剛性の部分へと剛性を徐々に減
少することである。更に、その部品を鍛造によつ
て形成することにより、材料の流動線パターンが
良好である。この鍛造流動線は、部品の頚部の全
長に亘って実質的に平行である。部品に固有であ
る初めの材料の割れ目が一層少ないので、本発明
の部品は、疲労亀裂の開始と疲労亀裂の広がりが
減少するという利点を有していることを、このフ
アクターだけが意味している。斯くして、鍛造さ
れた部品の強度と無欠性とは、例えば、溶接され
た熱間圧延プレートや管から製作された類似の部
品の強度と無欠性よりも一層優れている。

勿論、本発明の単一素子のトランジシヨン部品
を使用することによつて、一つの溶接部を減少す
るという明らかな利点と、溶接部の欠陥ある形状
（即ち、アンダーカツト、鋭い形状など）や熱に
影響された部位の変形などの減少という利点とが
ある。更に、通常の二素子取付部品におけるひず
みの他の原因である取付部品の不整合がなくな
る。

好適には、本発明の部品の通し孔は、部品の管
への溶接端部領域において、通し孔の直径を変え
ることによつて、使用中に液体の乱流を最少にす
る様な形状になつている。部品のフランジ付き端
部で通し孔の直径を変えることは、通常は必要で
ない。

好適にはまた、部品の管接合端は、主溶接部領
域において、滑らかなトランジシヨン（内側及び
外側で）を形成する様な輪郭となつている。この
トランジシヨンの効果は、若しも減少したら、溶
接された部品の疲れ寿命を増す応力集中を変える
ことにおいて重要であり得る。

以下、添付図面の第１図乃至第３図を参照し
て、先行技術と本発明との比較を行う。

図面中、第１図は、管に溶接された典型的な出
口部とその出口部に溶接されたフランジ付き部と
の拡大詳細断面図である。

第２図は、管に溶接するための既知のフランジ
付き出口の断面図である。

第３図は、管に溶接するための本発明によるフ
ランジ付き出口の第２図と同様な断面図である。

第１図において、管はＡで示され、出口部はＢ
で示され、そして、フランジ（図示しない）に対
向したフランジ付き部の端部はＣで示されてい
る。二つのフランジ付き出口の軸線は、図の右側
に対して直線な線であるものとして、想像される
べきである。溶接部はＤとＥとで示されている。
平行な流動線Ｆが管Ａ中に示されており、そし
て、それよりも不揃いな流動線Ｆが部分Ｂで示さ
れている。部分Ｃにおいては、流動線Ｆは明らか
でない。この構造は、溶接部Ｄ及びＥのいずれか
または両方で破壊が生じることにおいて、短い疲
れ寿命を有する。

第２図では、既知の単一構成のフランジ付き出
口が示されており、これは、管に溶接するための
傾斜した端部Ｈを有する平らな管状頚部Ｇとその
他端のフランジＪとからなつている。ここでも、
フランジ付き出口の軸線は、図面の右側に垂直な
線であるものとして想像されるべきである。流動
線Ｆは、頚部Ｇでは平行なものとして図示されて
おり、斯くして、頚部は、その全長に亘って実質
的に一定な剛性を有する。斯くして、破壊は、溶
接された端部Ｈで生じ、そして、更に、応力集中
は、フランジの根元Ｋで生じる。

第３図では、本発明による単一構成のフランジ
付き出口が示されており、これは、管に溶接する
ための傾斜した端部Ｈを有する頚部とその他端の
フランジＪとから成っている。ここでもまた、フ
ランジ付き出口の軸線は、同図の右側に垂直な線
であるものとして想像されるべきである。頚部
は、傾斜した端部Ｈから短い距離の間、実質的に
平坦な管Ｌとして伸び、次に管Ｌは、テーパ付の
部分Ｍにカーブし、テーパ部分Ｍはウエスト部Ｎ
と合併する。フランジＪのカーブした根元Ｋか
ら、頚部はウエスト部の方へテーパの付いたもう
一つの部分Ｐを有している。流動線Ｆは、ここで
も、頚部で平行なものとして示されている。それ
故、頚部の剛性は、その直径の一つの関数であ
り、その関係は、ウエスト部Ｎで最小であり、頚
部の長さで急激な変化を生じない。斯くして、使
用において、さもないと溶接端部Ｈと根元Ｋとで
生じる歪みが、ウエスト部でそれが撓むときに吸
収される。このため、フランジ付きの出口の疲れ
寿命が伸びる。

以下、本発明の実施例を添付図面の第４図乃至
第１４図を参照して、例示的に記述する。図面に
おいて、第４図及び第５図は、本発明によるトラ
ンジシヨン部品の斜視図である。

第６図、第７図及び第８図は、それぞれ本発明
によるトランジシヨン部品の斜視図及び側面図で
ある。

第９図は、枝管を直角に他の管に固着するため
の手段を供給するために使用されるフランジきト
ランジシヨン部品の側面図である。

第１０ａ図は、第１図に示すのと同様なタイプ
であるが、管中の端部に発散型の通し孔を有する
他のトランジシヨン部品の管に対して横に見た一
部断面図である。

第１０ｂ図は、管の一端からみた第１０ａ図に
示すトランジシヨン部品の別の図である。

第１１ａ図は、管の大きな開口におかれる別々
のトランジシヨン部品をその管に対して横にみた
断面図である。

第１１ｂ図は、管の一端から見た第３ａ部に示
すトランジシヨン部品の図である。

第１２図は、枝管を主管につけるために使用さ
れるトランジシヨン部品の一部断面図である。

第１３図は、枝管をカーブした管につけるのに
適したトランジシヨン部品の一部断面図である。

第１４図は、第４図、第５図及び第９図に示す
ものと同様なトランジシヨン部品の側面図であ
る。但し、本管中に配されるべき端部の通し孔に
発散部をつくることによつて、本管からトランジ
シヨン部品を通つて枝管へ流れる液体中の乱流を
避けるために変形されている。

第９図に示す本発明の一実施例において、枝管
に対して直角接合をするために使用するトランジ
シヨン部品は、管係合面２を有する単一形成のド
ロツプ鍛造部品１；溶接受け面３；及びウエスト
部６へテーパするフレア付頚部分５とフランジ付
端部８の方へ外側に発散するテーパ付頚部分７と
を有する本体部４から成り、フランジ付端部８
は、スタツドまたはボルト受け孔９を有してい
る。部品１は、枝管接触面１０と、枝管及び本管
の間の通路となる通し孔１１とを有する。部品の
ウエスト付き本体部４は、部品の配置、ボルト又
はスタツドの配置及び締め付けを容易にすると共
に、過度の剛性を避けながら、部品全体のために
要求される最高の強度を保持する。第１０図に示
す別の実施例では、トランジシヨン部品２１は、
管２２１上の適所に示されている。第１図に示す
部品の各部と同様な機能を有するこのトランジシ
ヨン部品の各部は、同様に参照数字２２から３０
で番号がつけられており、通し孔には、数字３１
１が付けられている。

第１１図に示す本発明の更に別の実施例では、
本発明の別のトランジシヨン部品３１が、管３３
１の大きな開口に適所に示されている。第９図の
実施例の各部と同じ機能をする各部は参照数字３
２から４０で示されており、通し孔には数字４１
１がつけられている。

本発明の更に他の実施例（第１２図）では、枝
管を主管４４１へ斜めにある角度で取り付けるた
めのトランジシヨン部品４１が示されている。第
９図に示すトランジシヨン部品１の各部と同様な
各部には、参照数字４１から５０がつけられてお
り、通し孔には参照数字５１１がつけられてい
る。本発明の別の実施例では、第１３図に示す管
５５１のカーブしたまたは肘状の曲部へ枝管を取
り付けるためのトランジシヨン部品５１は、第９
図に示すトランジシヨン部品１の各部と同様な機
能を有する各部から成つており、同様に、参照数
字５１から６０がつけられており、また、通し孔
には参照数字６１１がつけられている。

上記の取り付け部品の主な利点は、次の通りで
ある： (1) 種々の端部連結が利用可能である。即ち、隆
起した面、リング状接合部及び平坦な面。

(2) これらの取り付け部品を管に溶接するのに、
以前に通常２個必要であつたが、１個の溶接部
だけでよく、斯くして、次の点で節約になる。

(a) 費用、労力、材料 (b) 製造時間のロス (c) 腐食部位が少なくなり、取り付け部品の安
全率を増し、かつ、これは振動が目にみえる
危険な部位に適していることを意味する。

(d) 材料のスルーシツクネス（through‐
thickness）とグレインフローとは、取り付
け部品に亘つて一定のままであり、圧力配管
のためのA.N.S.1.B16.9と合衆国標準コード
による最高強度を確保する。

(e) 全体の強度を与えるフランジと溶接出口
（weldolet）との間の壁厚寸法の組み合わせ
の量を減少する。

(f) 取り付け部品の有用性は、炭素鋼及び以前
に開発されていなかつた新しい金属への適用
を増大する。

(g) 過度の負荷がトランジシヨン部品と配管と
の間の溶接部の亀裂を生ぜしめる危険なし
に、配管系全体の構造と両立し得る強度が得
られる。該部品は、ウエスト部分をつけたこ
とにより、負荷を吸収し再配分する様に順応
する。

本発明のトランジシヨン部品の冶金学的試験
は、該部品が現在入手可能なトランジシヨン部品
よりも質において優れており、且つ、疲れ傾向が
少ないことを示した。

石油及びガス工業における世界的に顕著な複数
の会社とロイズ船級協会の代表者の前で、取り付
け部品に対する標準試験が行われた。これらの試
験には、現在石油化学工業に使用されている圧力
配管設計仕様書の破裂試験用件に関して、本発明
の枝管連結部の無欠性を証明する標準破裂試験を
含んでいた。２個の試験スプールが製作され、そ
して、両スプールは、破裂試験設計要件を超える
圧力の管で破裂する。従つて、この試験は、成功
したものとみなされた。同様な成功が、液圧洩れ
及び破壊試験についても認められた。ロイズ船級
協会は、トランジシヨン部品を認定し、且つ、業
界の複数の顕著な会社は、本発明のトランジシヨ
ン部品を将来の使用のための標準的な取り付け部
品とすることに強い感心を示した。

本発明のトランジシヨン部品について利用し得
るデータは、沢山あり過ぎてここで複製すること
はできない。然しながら、製品中にウエスト部を
つけたことが、予想外に有益な効果を生じさせた
ということを挙げれば充分である。