JPH0931622A - 配管されたボイラーチューブ外周面溶射方法およびその溶射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラーチューブ細径配管外周面未溶射部溶
射方法とそれに使用する装置の提供。 【解決手段】 配管されたボイラーチューブ溶接継手の
付近などの未溶射部に対して溶射を行なうにあたり、ボ
イラーチューブの外周面にほぼ直角で溶射距離だけ離し
た位置に溶射ノズルを配置し、該溶射ノズルをボイラー
チューブの長手方向に移動させる機能とともにボイラー
チューブの断面中心近くを回転中心として円周方向に１
８０度以上回転できる機能によって、まず溶射のスター
ト位置からボイラーチューブの長手方向に所定の距離を
溶射しながら移動させ、次に設定角度だけ回転させてか
らボイラーチューブの長手方向に所定の距離を溶射しな
がら移動させ、前記の各工程を繰り返し行なうことによ
り、ボイラーチューブ溶接継手部等の未溶射部分に均質
な溶射を施すことを特徴とする配管されたボイラーチュ
ーブ外周面溶射方法とそれに使用する溶射装置。 【効果】 製造能率の向上と製品寿命の大幅な改善をす
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、溶接して組み立てられ
たボイラーチューブなどの細径配管外周面の未溶射部
に、溶射施行を行なう溶射方法とそれに使用する装置、
特に自動化された溶射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶接して組み立てられたボイラー
チューブなどの細径配管溶接部外周面の溶射装置として
は適切なものがなく、通常手動方式による溶射処理が採
用されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、手動方
式の溶射では非能率であり、溶射皮膜の厚みや品質も安
定せず、かつ衛生的にも問題があった。本発明は、前記
した従来の問題点を解決し、粉塵作業環境での作業量減
少による作業環境の改善、溶射自動化による作業能率の
向上、省力化、溶射皮膜品質の向上、安定化をはかるこ
とのできる溶射方法とそれに使用する装置、特に自動化
された溶射装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、溶接して組み
立てられたボイラーチューブなどの細径配管の外周面溶
射施行手順を規定することが効果的であることを知見
し、本発明を完成するに至った。

【０００５】前記の知見に基づいてなされた本発明は、
配管されたボイラーチューブ溶接継手の付近などの未溶
射部に対して溶射を行なうにあたり、ボイラーチューブ
の外周面にほぼ直角で溶射距離だけ離した位置に溶射ノ
ズルを配置し、該溶射ノズルをボイラーチューブの長手
方向に移動させる機能とともにボイラーチューブの断面
中心近くを回転中心として円周方向に１８０度以上回転
できる機能によって、まず溶射のスタート位置からボイ
ラーチューブの長手方向に所定の距離を溶射しながら移
動させ、次に設定角度だけ回転させてからボイラーチュ
ーブの長手方向に所定の距離を溶射しながら移動させ、
前記の各工程を繰り返し行なうことにより、ボイラーチ
ューブ溶接継手部等の未溶射部分に均質な溶射を施すこ
とを特徴とする配管されたボイラーチューブ外周面溶射
方法を要旨としている。

【０００６】また、本発明は、前記溶射方法の実施に使
用するため、配管されたボイラーチューブ用溶射ノズル
を取り付けた腕部を支持固定する基台部と、前記腕部に
沿って溶射ノズルをボイラーチューブの長手方向前後に
移動させる機構と、前記溶射ノズルをボイラーチューブ
の断面中心近くを回転中心として円周方向に１８０度以
上回転させる機構とからなることを特徴とする配管され
たボイラーチューブ外周面溶射装置を要旨とするもので
ある。

【０００７】そして、溶射機構を配管されたボイラーチ
ューブ本体に把持固定する機構を付加したり、溶射をす
る配管とは別の配管または支持棒に溶射機構を把持固定
したり、溶射操作の開始、停止、移動および回転を自動
化する機構を付加したり、配管方向の移動における平行
度を修正するセンシング機構を備えたり、不要な溶射粒
の不着を防止するシェードを設けたり、溶射ノズルをパ
ネル状に組み立て溶接されたボイラーチューブの前面側
と後面側に、対称的に設けたりすることも本発明の要旨
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の構成と作用を図面に基づ
いて説明する。図１、図２は、溶射皮膜２を形成された
ボイラーチューブ継手配管１に把持機構６によって取り
付けられた溶射装置を示すものである。把持機構６は溶
射ノズル３の腕部４の支持固定基台にもなっており、配
管との間に緩衝用筒材７を介在させて固定されるので、
すでに溶射された皮膜に損傷を与える心配はない。

【０００９】溶射ノズル３は、移動のための腕部４に取
り付けられている。この腕部４は、回転アーム５に固定
されており、さらに駆動制御部９により駆動される回転
軸８によって、溶射操作中、配管１の外周を１８０度以
上の範囲に回転するようになっている。

【００１０】したがって腕部４上の配管長手方向におけ
る溶射ノズルの往復運動と、腕部４の回転運動により、
配管の未溶射部のほぼ半分を溶射することができる。こ
の場合配管１の中心軸と回転軸８とが近接しているほ
ど、溶射ノズル火口と配管１表面との距離に生ずる変化
が少ないので、可能な限り近付けるようにしている。

【００１１】配管１に溶射装置が固定されない場合も、
装置固定位置が配管１中心軸にできるだけ近くなるよう
に固定することは当然である。また、図２の矢印で示さ
れるように、溶射ノズル３と配管１表面との角度を固定
しないで調整できるばかりでなく、回転軸８による腕部
４の回転とともに溶射ノズル３と配管１表面との角度を
自動調整する制御機構を溶射ノズル３内に組み込んだも
のも本発明に包含される。

【００１２】また、溶射粒付着遮断用シェード１０は、
溶射操作の始点部、終点部の溶射ノズル低速移動および
停止時に、配管チューブ表面、特に既溶射部への溶射粒
飛散を防ぎ、高品質の溶射皮膜を形成させることができ
る。回転軸８と配管１の中心軸との平行度は、腕部４の
先端部に取り付けられたセンサー１１で感知し、平行度
を矯正、確保することができる。簡便には配管１へのタ
ッチセンサーで、機械的に行なうことができる。

【００１３】図３および図４は、把持機構内に回転レー
ル１３を備え、溶射ノズル把持基台が台車となって前記
回転レール１３に取り付けられ、対称位置の溶射ノズル
３，３による溶射装置を示すものである。溶射ノズル
３、３は、移動のための腕部４に取り付けられている。
この腕部４は、回転アーム５に固定されており、共に台
車となっている溶射ノズル把持基台６に取り付けられて
回転レール１３上に設置され、両台車６，６は固定金具
１４で連結されている。固定金具１４を外せば各溶射ノ
ズル３，３は夫々分離してクランプから取り外すことが
でき、取り扱いも容易である。

【００１４】前記装置は、溶射ノズル火口からボイラー
チューブ表面までの距離すなわち溶射距離が常に一定に
保持されることが特徴であり、より良好で均一な溶射皮
膜を形成することが可能である。その結果ボイラーチュ
ーブ全周で溶射皮膜厚さを一定にすることも容易に達成
できる。この装置は、構造上ボイラーチューブ表面への
溶射ノズル角度も常に一定に保持されるので、プリセッ
ト方式で足り、自動調整機構を必要としない。ただし、
前記装置は台車部等の製作費用が嵩むこと、配管された
ボイラーチューブが近接している部分には使用できない
という欠点もある。

【００１５】なお、溶射ノズル３は調整ねじ１２で溶射
ノズル火口とボイラーチューブ表面間の距離を調整する
ことができるが、前記の距離は溶射ノズル自体によって
も調整できるようになっている。また、溶射ノズルの腕
部まわりの回転は回転アーム５によって行なわれ、ボイ
ラーチューブに対する回転は、連結桿１４で結合された
対称の溶射ノズルを駆動部１５によって同時に行なう。

【００１６】図５はボイラーチューブｂと直交する支持
棒ｃに溶射装置ａを固定して溶射を行なう状態を示して
いる。ステッキ型ボイラーチューブ１の端部を溶接して
接合し、接合部Ａを、溶射装置ａの把持機構の腕部４上
を移動する溶射ノズル３によって溶射加工する。前記状
態で使用する溶射装置ａの一例は図６に示される。この
装置は、把持機構６の中心線に対して腕部４が直交し、
図５のように支持棒ｃに固定した状態で使用される。

【００１７】腕部４の構造は図１の溶射装置とほぼ同様
で、回転アーム５に設けた高さ調整機構１２により溶射
ノズル火口とボイラーチューブ表面間の間隔を調整す
る。また回転アーム５は駆動部９によって回転される回
転軸８により、往復約１８０度の回転運動が行なえる。
なお、回転軸８の回転中心と、被溶射ボイラーチューブ
の断面中心はほぼ一致した位置で溶射を行なう必要があ
る。

【００１８】なお、溶射法の一例としてボイラーチュー
ブ表面に対して溶射ノズルを若干傾斜させて溶射をする
ことがあり、特に、溶射ノズルをボイラーチューブの両
側に対称的に配置した２ヘッド方式の場合は、溶射ノズ
ルを若干傾斜させることによって溶射フレーム同士の衝
突を防ぎ、より安定した品質の溶射皮膜が得られる。さ
らに、溶射に当たってボイラーチューブ周囲の死角をな
くすことにも役立っている。

【００１９】本発明において、コンピュータ制御機構を
利用し、溶射操作をオートマチックに行なわせることが
出来る。すなわち、溶射操作の始点、終点等を自動検出
したり、溶射走行線の検出、倣い走行をするセンシング
機構、走行工程を事前に記憶させ、その通りに走行溶射
させるティーチィングプレイバック機構、遠隔操作で、
手元操作のとおり溶射トーチが動く、いわゆるマジック
ハンドの役割をするマスタースレーブ機構、同じ工程を
複数回繰り返して操作するリピート機構、予め操作工程
を入力し、そのプログラム通り動作するプログラム機構
等の一つ以上を組み合わせて使用する。

【００２０】

【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これによって本発明が限定されることはない。 実施例１ 接合して配管されたボイラーチューブ１（材質：ＳＴＢ
Ｈ−２２、寸法：径４．０ｍｍφ、曲線部曲率半径１０
０ｍｍ、直線部長さ２０００ｍｍ）を治具に固定し、図
６の溶射装置ａを図５に示すように支持棒ｃに固定し
て、ボイラーチューブ配管１の溶接継手部前後の未溶射
部２００ｍｍに対して往復移動させ右半分に均質な溶射
皮膜を形成した。

【００２１】右半分の溶射が終了すると、把持機構６を
ゆるめ、溶射装置ａをボイラーチューブ配管１の左側に
回転させ、残りの溶接継手部前後の未溶射部に対して再
び往復移動させ左半分に均質な溶射皮膜を形成した。こ
れによりボイラーチューブ配管１全表面に溶射皮膜を形
成する。使用した溶射ノズルはメテコ社製で、溶射条件
は、形成された溶射皮膜厚さが平均０．２ｍｍで、皮膜
厚さのバラツキは±０．０１ｍｍであった。これを１０
回繰り返し皮膜厚さ２±０．１ｍｍの溶射皮膜が形成さ
れた。

【００２２】従来の手動装置による溶射操作では、１本
／３０分の溶射皮膜が形成されるにすぎず、溶射皮膜の
均質性も得られなかったのに対し、本発明では１本／１
０分の割合で溶射を行なうことができ、３倍の能率向上
とともに均質な溶射皮膜が形成され、ボイラーチューブ
の寿命が従来製品に比べて大幅に改善された。

【００２３】実施例２ 図３、図４に示される対称的に溶射ノズルを配置した溶
射装置を使用して、実施例１と同様の溶射操作を行なっ
た。実施例１に比べ溶射時間は半分となった。また、こ
の溶射装置では溶射がボイラーチューブ配管１の両面か
ら同時に行なわれるので、熱膨張による配管の歪が防止
され、溶射皮膜の品質がさらに向上した。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるから、ボイラーチューブ組立作業に際し、狭隘で悪
環境でも効率よく溶射を行なうことが可能であり、従来
通常の溶射手段では達成されなかった作業環境の改善、
省力化、能率化、品質と製品寿命の向上に大幅な寄与を
することができるという優れた効果が奏され、産業上極
めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明溶射装置の実施例の一部分断面正面概
要図である。

【図２】 本発明溶射装置の実施例の側面概要図であ
る。

【図３】 本発明溶射装置の他の実施例の一部分断面正
面概要図である。

【図４】 本発明溶射装置の他の実施例の側面概要図で
ある。

【図５】 本発明溶射装置の使用状態を示す平面概要図
である。

【図６】 本発明溶射装置のさらに他の実施例の一部分
断面正面概要図である。

【符号の説明】

１ ボイラーチューブ溶接継手部配管 ９
駆動制御部 ２ 溶射皮膜 １０
シェード ３ 溶射ノズル １１
センサー ４ 腕部 １２
調整ねじ ５ 回転アーム １３
回転レール ６ 把持機構 １４
固定金具 ７ 緩衝用筒材 １５
回転駆動部 ８ 回転軸

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管されたボイラーチューブ溶接継手の
   付近などの未溶射部に対して溶射を行なうにあたり、ボ
   イラーチューブの外周面にほぼ直角で溶射距離だけ離し
   た位置に溶射ノズルを配置し、該溶射ノズルをボイラー
   チューブの長手方向に移動させる機能とともにボイラー
   チューブの断面中心近くを回転中心として円周方向に１
   ８０度以上回転できる機能によって、まず溶射のスター
   ト位置からボイラーチューブの長手方向に所定の距離を
   溶射しながら移動させ、次に設定角度だけ回転させてか
   らボイラーチューブの長手方向に所定の距離を溶射しな
   がら移動させ、前記の各工程を繰り返し行なうことによ
   り、ボイラーチューブ溶接継手部等の未溶射部分に均質
   な溶射を施すことを特徴とする配管されたボイラーチュ
   ーブ外周面溶射方法。
2. 【請求項２】 配管されたボイラーチューブ用溶射ノズ
   ルを取り付けた腕部を支持固定する基台部と、前記腕部
   に沿って溶射ノズルをボイラーチューブの長手方向前後
   に移動させる機構と、前記溶射ノズルをボイラーチュー
   ブの断面中心近くを回転中心として円周方向に１８０度
   以上回転させる機構とからなることを特徴とする配管さ
   れたボイラーチューブ外周面溶射装置。
3. 【請求項３】 溶射ノズルを取り付けた腕部を支持固定
   する基台部が、ボイラーチューブ自体に把持固定される
   機構を付加した請求項２記載の配管されたボイラーチュ
   ーブ外周面溶射装置。
4. 【請求項４】 溶射ノズルを取り付けた腕部を支持固定
   する基台部が、ボイラーチューブ以外の別配管または支
   持棒に把持固定される機構を設けた請求項２記載の配管
   されたボイラーチューブ外周面溶射装置。
5. 【請求項５】 配管されたボイラーチューブ長手方向の
   スタート位置、終点位置、配管円周方向の回転の開始点
   と終点あるいは回転角をプリセットできる制御機構を付
   加した請求項２、３または４記載の配管されたボイラー
   チューブ外周面溶射装置。
6. 【請求項６】 配管されたボイラーチューブ長手方向へ
   の、溶射ノズルの移動方向平行度を修正できるセンシン
   グ制御機構を備えた請求項２ないし５のいずれかに記載
   の配管されたボイラーチューブ外周面溶射装置。
7. 【請求項７】 溶射始点部、溶射終点部で一旦停止し、
   長手方向の移動時に、低速および停止時の溶射粒を遮断
   するシェードを取り付けた請求項２ないし６のいずれか
   に記載の配管されたボイラーチューブ外周面溶射装置。
8. 【請求項８】 パネル状に組み立て溶接されたボイラー
   チューブの前面側と後面側に、対称的に溶射機構を設け
   た請求項２ないし７のいずれかに記載の配管されたボイ
   ラーチューブ外周面両側同時溶射装置。
9. 【請求項９】 配管表面に当たる溶射フレーム角度の制
   御機構を付加した請求項２ないし８のいずれかに記載の
   配管されたボイラーチューブ外周面両側同時溶射装置。