JPH07204843A - スタッブ管およびそれを用いた管寄せ部の溶接構造 - Google Patents

スタッブ管およびそれを用いた管寄せ部の溶接構造

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JPH07204843A
JPH07204843A JP303694A JP303694A JPH07204843A JP H07204843 A JPH07204843 A JP H07204843A JP 303694 A JP303694 A JP 303694A JP 303694 A JP303694 A JP 303694A JP H07204843 A JPH07204843 A JP H07204843A
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JP
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welded
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JP303694A
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Yasushi Sato
恭 佐藤
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】スタッブ管に形成される溶接熱影響部(HA
Z)の幅(厚み)を小さくして材料強度の劣化を極力抑
制すると共に、溶接部における応力の集中の少ない溶接
構造となし、信頼性の高い管寄せ部の溶接構造を提供す
る。 【構成】管寄せに溶接する部分のスタッブ管の肉厚を大
きくして、溶接による温度上昇を抑制して熱影響部の幅
(厚み)を小さくする。また、スタッブ管の端部を、管
寄せ側に設けた開先加工部の凹部に挿着して溶接する構
造となし、溶接部に曲げの外力が作用しても亀裂の生じ
ない管寄せ部の溶接構造とする。 【効果】高温、高圧で使用されるボイラや各種の熱交換
機器の健全性ならびに信頼性の向上をはかることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスタッブ管およびそれを
用いた管寄せ部の溶接構造に係り、特に高温あるいは高
圧の条件下において使用される発電用ボイラや各種熱交
換器等に好適なスタッブ管およびそれを用いた管寄せ部
の溶接構造に関する。
【0002】
【従来の技術】発電用ボイラや各種熱交換器において
は、多数の伝熱管群およびこれらの伝熱管を集合する管
寄せ部が高温あるいは高圧下において使用されている。
図6は、従来のスタッブ管およびそれを溶接した管寄せ
部の全体の構成の一例を示す模式図である。図に示すよ
うに、管寄せ部の構成は、管寄せ2に、短い接続用のス
タッブ管1dを溶接し、さらにスタッブ管1dに伝熱管
6を溶接により接続する構成が一般的である。図7は、
管寄せ2と、多数のスタッブ管1dの取り付け構造を示
したもので、例えば発電用ボイラにおいては、1本の管
寄せ2に、数百本のスタッブ管1dが溶接されている。
このスタッブ管1dと管寄せ2の溶接部の構造の一例
を、図8および図9に示す。図において、スタッブ管1
dは管寄せ2の外面部に設けられた開先加工部3に当接
され、周溶接によって接合されている。ところで、この
従来の管寄せ部の溶接構造において、以下に述べる冶金
的および構造的な問題があった。まず冶金的な問題とし
て、スタッブ管1dは管寄せ2と比較して通常1/10
程度の薄い肉厚であり、相対的に熱容量が小さい。この
ため溶接の際にスタッブ管1d側の温度が過度に上昇し
やすく、溶接金属の周辺に沿って形成される溶接熱影響
部(HAZ)5の幅(厚み)が、管寄せ2に形成される
HAZ5の幅(厚み)よりも大きくなることが多い。近
年、蒸気条件の高温・高圧化に伴って多用されるように
なった高温用高強度材料の場合、HAZ5に生じる金属
材料の組織的な変化によって材料強度が劣化するため、
HAZ5の幅を極力小さく抑えることが要望されてい
る。次に構造的な問題として、スタッブ管1dに、例え
ば図9に示す矢印(A)の方向に曲げの外力が作用する
場合に、溶接の止端部8あるいはルート部7は形状的に
応力集中部であるため、特に疲労あるいはクリープによ
って損傷を受け易く、亀裂などが発生して内部流体12
が漏洩する危険性が生じるので溶接部に作用する応力の
低減は重要な課題となっている。このスタッブ管の溶接
部に作用する応力の低減方法として、例えば実開昭61
−204193号公報において提案されているように、
肉厚の大きい中間ジョイントを用い、これを管板の内面
側から溶接する構造であるが、この溶接構造では、中間
ジョイントと管の溶接部における応力の集中は避けられ
ず、また、この管寄せ構造の場合においては、管寄せ部
の内径が、一般に数百mm以下と小さいために、管寄せ
の内面側からの溶接施工は極めて難しいという問題があ
った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
技術においては、冶金的な問題としてスタッブ管の肉厚
が小さいため溶接時に温度が過度に上昇するので、溶接
熱影響部(HAZ)の幅(厚み)が大きくなり、材料の
組織的な変化によって強度が劣化するため溶接部が損傷
され易く、また構造的な問題として溶接の止端部および
ルート部は形状的に応力が集中しやすくなり、亀裂など
が発生して内部流体が漏洩するという危険性があった。
【0004】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消するものであって、スタッブ管に形成される
溶接熱影響部(HAZ)の幅(厚み)を小さくして材料
強度の劣化を極力抑制すると共に、溶接部における応力
の集中の少ない溶接構造が得られるスタッブ管およびそ
れを用いた信頼性の高い管寄せ部の溶接構造を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、管寄せに溶接される部分のスタッブ管の肉
厚を大きくして、溶接による温度上昇を抑制して熱影響
部の幅(厚み)を小さくするか、またはスタッブ管の端
部を、管寄せ側に設けた開先加工部の凹部に挿着して溶
接する構造となし、溶接部に曲げの外力が作用し応力が
発生しても亀裂の生じない管寄せ部の溶接構造が得られ
る。本発明のスタッブ管の具体的構成は、管寄せ部に溶
接により接合するスタッブ管であって、管寄せ側に溶接
する部分のスタッブ管の肉厚を、該スタッブ管側に形成
される溶接金属の厚み(幅)と、溶接金属の周辺に沿っ
て形成される熱影響部の厚み(幅)を加えた厚さよりも
大きく構成したスタッブ管である。また、本発明のスタ
ッブ管は、管寄せ部に溶接により接合するスタッブ管で
あって、管寄せ側に溶接する部分のスタッブ管の肉厚
を、該スタッブ管側に形成される溶接金属の厚みと、溶
接金属の周辺に沿って形成される熱影響部の厚みを加え
た厚さよりも大きく構成し、かつスタッブ管の外径をな
だらかに変化させて熱応力の発生を抑制し得る構造とし
たスタッブ管である。さらに、本発明のスタッブ管は、
管寄せ部に溶接により接合するスタッブ管であって、管
寄せ側に溶接する部分のスタッブ管の肉厚を、該スタッ
ブ管側に形成される溶接金属の厚みと、溶接金属の周辺
に沿って形成される熱影響部の厚みを加えた厚さよりも
大きく構成し、かつスタッブ管の外径をほぼ一定として
熱影響部の厚みを小さくし得る構造としたスタッブ管で
ある。そして、本発明の上記スタッブ管を用いた管寄せ
部の溶接構造は、管寄せ側に、スタッブ管の端部を挿入
可能とした開先加工部を形成し、該開先加工部に上記ス
タッブ管を挿着してスタッブ管の厚肉部と、上記管寄せ
側とを溶接した管寄せ部の溶接構造であり、あるいは管
寄せ側に開先加工部を形成し、該開先加工部にスタッブ
管の厚肉の一端を当接して上記管寄せ側とを溶接した構
造とすることもできる。
【0006】
【作用】スタッブ管の肉厚を従来のスタッブ管よりも大
きくしているので熱容量が増加し、溶接によるスタッブ
管の過度の温度上昇を防ぐことができ、溶接熱影響部
(HAZ)の幅(厚み)を小さく抑えることが可能とな
る。したがって、溶接の止端部近傍の材料強度を向上さ
せることができる。また、スタッブ管端部の管寄せ側へ
の挿入部分は、曲げの外力に対する抵抗力を持つため、
溶接部に作用する応力を低減させることもできる。
【0007】
【実施例】以下に本発明の一実施例を挙げ、図面を用い
てさらに詳細に説明する。図1は本発明のスタッブ管の
形状の一例を示す外観図で、図2は、スタッブ管1aを
管寄せ2の開先加工部3に挿入した状態を示す模式図で
ある。図1に示すように、スタッブ管1aは中央部の肉
厚を両端部よりも厚くして厚肉部10を形成すると共
に、スタッブ管1aの上端部の管寄せ側への挿入部9
は、その外径が管寄せ側の開先加工部3に設けたスタッ
ブ管1aの挿入部の内径とほぼ等しくなるように加工し
てある。なお、スタッブ管1aの下端部は伝熱管との接
合部11である。図3は、図1に示すスタッブ管1a
を、図2に示す管寄せ2に挿着し、スタッブ管1aの厚
肉部10の外周部と管寄せ2の開先加工部3との間を溶
接して接合した溶接構造を示す模式図である。図に示す
ように、スタッブ管1aは、特に溶接金属4に近接する
部分の肉厚を、従来のスタッブ管1d(図9参照)に比
べて著しく大きくしているので、それだけ熱容量が増加
したことになり、溶接の際にスタッブ管1aの温度が過
度に高くなるのを未然に防止することができる。したが
って、溶接金属4の周辺部に形成されるHAZ5の幅
は、管寄せ2側に形成されるHAZ5の幅とほぼ同程度
に抑えることができる。また、止端部8は形状的に応力
集中部となることは避けられないが、止端部8の部分の
スタッブ管1aの肉厚が大きいために応力の集中は低減
され溶接部は損傷を受けにくくなる。一方、スタッブ管
1aの上端部の管寄せ側の挿入部9は、管寄せ側の開先
加工部3のほぼ中央部に設けられた管寄せ側の凹部13
に嵌め込まれた形態となっているので、矢印(A)に示
す方向の曲げの外力に対して変形を拘束するため、結果
的に止端部8あるいはルート部7に作用する応力を低減
させることができる。さらに、本実施例では応力集中部
となるルート部7が、図9の従来構造に比べて内部流体
(ボイラでは高温蒸気)12の流路から離れており、腐
食環境に曝されにくいという利点もある。本発明のスタ
ッブ管およびそれを用いた管寄せ部の溶接構造の他の実
施例を図4および図5に示す。図4は、スタッブ管1b
の肉厚増加部を図1に示すような段付き形状とするので
はなく、テーパ形状としたもので、段付き部分の応力の
集中を緩和することができる。また図5は、スタッブ管
1cの熱容量を大きくするために、肉厚を大きくして管
寄せ側に挿入する凹部の形成をなくし、開先加工部3に
当接して溶接した構造のものであって、曲げ等の外力の
作用が小さい場合に適し、構造が簡単で効果が大きいと
いう特長がある。
【0008】
【発明の効果】本発明によれば、溶接の際にスタッブ管
の温度が過度に上昇するのを防止してHAZ幅を小さく
抑えることができると共に、曲げ等の外力の作用に対し
て強い溶接構造が得られる。したがって、高温、高圧で
使用されるボイラや各種の熱交換機器の健全性ならびに
信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で例示したスタッブ管全体の外
観を示す図。
【図2】本発明の実施例で例示したスタッブ管と管寄せ
部の嵌合状態を示す模式図。
【図3】本発明の実施例で例示したスタッブ管と管寄せ
部の溶接構造を示す模式図。
【図4】本発明の実施例で例示した他の形態のスタッブ
管と管寄せ部の溶接構造を示す模式図。
【図5】本発明の実施例で例示した他の形態のスタッブ
管と管寄せ部の溶接構造を示す模式図。
【図6】従来のスタッブ管を用いた管寄せ部の全体の構
成を示す模式図。
【図7】従来のスタッブ管と管寄せとの溶接状態を示す
模式図。
【図8】従来のスタッブ管を管寄せ側の開先加工部に当
接した状態を示す模式図。
【図9】従来のスタッブ管と管寄せ部の溶接構造を示す
模式図。
【符号の説明】
1a、1b、1c、1d…スタッブ管 2…管寄せ 3…開先加工部 4…溶接金属 5…溶接熱影響部(HAZ) 6…伝熱管 7…ルート部 8…止端部 9…管寄せ側への挿入部 10…厚肉部 11…伝熱管との接合部 12…内部流体 13…管寄せ側の凹部 14…火炉

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】管寄せ部に溶接により接合するスタッブ管
    であって、管寄せ側に溶接する部分のスタッブ管の肉厚
    を、該スタッブ管側に形成される溶接金属の厚みと、溶
    接金属の周辺に沿って形成される熱影響部の厚みを加え
    た厚さよりも大きく構成したことを特徴とするスタッブ
    管。
  2. 【請求項2】管寄せ部に溶接により接合するスタッブ管
    であって、管寄せ側に溶接する部分のスタッブ管の肉厚
    を、該スタッブ管側に形成される溶接金属の厚みと、溶
    接金属の周辺に沿って形成される熱影響部の厚みを加え
    た厚さよりも大きく構成し、かつスタッブ管の外径をな
    だらかに変化させて熱応力の発生を抑制する形状とした
    ことを特徴とするスタッブ管。
  3. 【請求項3】管寄せ部に溶接により接合するスタッブ管
    であって、管寄せ側に溶接する部分のスタッブ管の肉厚
    を、該スタッブ管側に形成される溶接金属の厚みと、溶
    接金属の周辺に沿って形成される熱影響部の厚みを加え
    た厚さよりも大きく構成し、かつスタッブ管の外径をほ
    ぼ一定として熱影響部の厚みを小さくする形状としたこ
    とを特徴とするスタッブ管。
  4. 【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれか1項記
    載のスタッブ管を用いて溶接接合した管寄せ部の溶接構
    造であって、管寄せ側に、スタッブ管の端部を挿入可能
    とした開先加工部を形成し、該開先加工部に上記スタッ
    ブ管を挿着してスタッブ管の厚肉部と、上記管寄せ側と
    を溶接により接合する構成としたことを特徴とする管寄
    せ部の溶接構造。
  5. 【請求項5】請求項3記載のスタッブ管を用いて溶接接
    合した管寄せ部の溶接構造であって、管寄せ側に開先加
    工部を形成し、該開先加工部にスタッブ管の厚肉部の一
    端を当接して、上記管寄せ側とを溶接により接合する構
    成としたことを特徴とする管寄せ部の溶接構造。
JP303694A 1994-01-17 1994-01-17 スタッブ管およびそれを用いた管寄せ部の溶接構造 Pending JPH07204843A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008068262A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Babcock Hitachi Kk 管寄/スタッブ管溶接構造体ならびにそれを備えたボイラ装置
JP2011173139A (ja) * 2010-02-23 2011-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 点検孔のプラグ構造
JP2014148453A (ja) * 2013-02-04 2014-08-21 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk ガラス製造用スターラー
KR101870061B1 (ko) * 2014-02-25 2018-06-22 다나카 기킨조쿠 고교 가부시키가이샤 유리 제조용 교반기

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Effective date: 20040316

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