JPH0947896A - 配管の溶接用芯出し治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボイラ火炉の炉壁パネルの一方側面で伝熱管同
士の芯出し作業を行うことが可能で、安全性が高い溶接
用芯出し治具を提供する。 【解決手段】芯出し治具１０は、台座２２と押圧具２
４、２６から構成される。台座２２には伝熱管の外径寸
法に対応した芯出し用湾曲溝２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、
３０Ｂが形成される。台座２２に連結された押圧具２
４、２６は平板状に形成されて、炉壁パネルの表側から
溶接作業空間１８を介して炉壁パネルの裏側に挿通可能
となっている。押圧具２４、２６の両側には、伝熱管の
外径寸法に対応した円弧状の湾曲溝が形成される。炉壁
パネルの表側から押圧具２４、２６を溶接作業空間１８
に挿入し、押圧具２４、２６を炉壁パネルの裏側に位置
させた後、押圧具２４、２６の湾曲溝と台座２２の湾曲
溝とで伝熱管１４Ａ、１４Ａを挟み付け、そして、ナッ
ト４４、４６を締め付けて伝熱管同士の芯出しを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は配管の溶接用芯出し
治具に係り、特に多数枚の炉壁パネル（配管パネル）で
ボイラ火炉の炉壁を構築する際に、これらの炉壁パネル
の伝熱管（配管）同士を溶接するために使用される配管
の溶接用芯出し治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１に示すようにボイラ火炉１の炉壁
は、数十メートルの矩形状容器から成る大型製缶品で、
所定のサイズに形成された複数枚の炉壁パネルを溶接し
て組み上げることにより構築される。前記炉壁パネルは
図１２に示すように、高温高圧の流体が流通する複数本
の伝熱管２、２…を長尺状のメーンブレンバ（以下、
「羽根」と称する）３、３…で所定間隔をもって平行に
溶接連結することにより構成されている。前記炉壁パネ
ルは、上側の炉壁パネル４Ａと下側の炉壁パネル４Ｂと
の対向する伝熱管２、２…同士を溶接するために、溶接
部近傍の前記羽根３が溶接作業に必要なスペース分だけ
短く形成され、このスペースを溶接作業空間５として利
用している。前記溶接作業空間５は、１基のボイラ火炉
において数千箇所形成され、伝熱管２、２同士の溶接作
業終了後に図示しない羽根で遮蔽される。これにより、
ボイラ火炉１内が密閉気密容器となる。

【０００３】前記溶接作業空間５において、対向する伝
熱管２、２の軸芯は偏心しており、その偏心量も不均一
である。このため、伝熱管２、２同士の溶接作業時には
伝熱管２、２同士の芯出し作業が必要になる。従来の芯
出し治具は図１３、図１４に示すように、径方向に二分
割した円弧状溝を有する一対の押圧具６Ａ、６Ｂを用
い、一方の押圧具６Ａを炉壁パネル４Ａ、４Ｂの外側
に、そして他方の押圧具６Ｂを炉壁パネル４Ａ、４Ｂの
内側に配置し、これらの押圧具６Ａ、６Ｂをボルト７で
締め付けて伝熱管２、２同士を押圧具６Ａ、６Ｂで挟み
付けることにより伝熱管２、２の芯ズレを矯正し芯出す
るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
芯出し治具は、炉壁パネル４Ａ、４Ｂの外側、内側の両
側で押圧具６Ａ、６Ｂを溶接作業空間５に取り付ける作
業が必要になるので、ボイラ火炉１の外側と内側に作業
者が必要になり、これによって作業工数が増大すると共
に、ボイラ火炉１を高く構築していくに従って作業者の
危険度が増すという欠点がある。

【０００５】また、従来の芯出し治具は、ボルト７を緩
めて押圧具６Ａ、６Ｂを取り外す際にボルト７から外れ
た押圧具６Ｂが高所から落下する虞れがあるので、災害
の危険性があるという欠点がある。本発明はこのような
事情に鑑みてなされたもので、配管パネルの一方側面で
配管の芯出し作業を行うことができると共に、安全性を
高めた配管の溶接用芯出し治具を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、複数本の配管が連結部材によって所定間隔で
且つ平行に連結されて成る所定サイズの配管パネルを複
数枚備え、配管パネル同士を溶接するための配管の溶接
用芯出し治具に於いて、管端部が相対向する配管のうち
一方の配管の周面に当接される第１の芯出し用基準溝
と、他方の配管の周面に当接されると共に前記第１の芯
出し用基準溝と一直線上の位置に形成された第２の芯出
し用基準溝とが形成された台座と、前記台座に回動自在
で且つスライド移動自在に連結されると共に、所定の回
動位置で前記溶接部近傍の配管と配管との間の空間部に
挿入され、所定の位置に回動されて台座側にスライド移
動されることにより前記一方の配管に当接されて該一方
の配管を前記第１の芯出し用基準溝に押し付ける第１の
押圧具と、前記台座に回動自在で且つスライド移動自在
に連結されると共に、所定の回動位置で前記溶接部近傍
の配管と配管との間の空間部に挿入され、所定の位置に
回動されて台座側にスライド移動されることにより前記
他方の配管に当接されて該他方の配管を前記第２の芯出
し用基準溝に押し付ける第２の押圧具と、を備えたこと
を特徴としている。

【０００７】本発明によれば、先ず、第１の押圧具と第
２の押圧具とを所定の回動位置に回動させて配管パネル
の一方側面から溶接部近傍の配管と配管との間の空間部
に挿入する。次に、台座の第１の芯出し用基準溝を一方
の配管の周面に当接させると共に、第２の芯出し用基準
溝を他方の配管の周面に当接させる。次いで、第１の押
圧具を所定の回動位置に回動させて台座側にスライド移
動させることにより、一方の配管を第１の押圧具で前記
第１の芯出し用基準溝に押し付ける。そして、第２の押
圧具も同様に、所定の回動位置に回動させて台座側にス
ライド移動させることにより、他方の配管を第２の押圧
具で前記第２の基準溝に押し付ける。これによって、溶
接対象の二本の配管の軸心は、台座の第１、第２の基準
溝に矯正されて芯出しされる。従って、本発明では、配
管パネルの一方側面で配管の芯出し作業を行うことがで
きる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る配管の溶接用芯出し治具の好ましい実施の形態につい
て詳説する。図１は、本発明の第１実施例に係る芯出し
治具１０を用いて、上側の炉壁パネル１２Ａの伝熱管１
４Ａと下側の炉壁パネル１２Ｂの伝熱管１４Ｂとを溶接
用芯出しする状況を示す斜視図である。

【０００９】前記炉壁パネル１２Ａの羽根１６Ａと炉壁
パネル１２Ｂの羽根１６Ｂとで形成される溶接作業空間
１８の縦方向長さは、炉壁パネル１２Ａと炉壁パネル１
２Ｂとの溶接部２０における両伝熱管１４Ａ、１４Ｂの
軸心偏心量の経験的な値と、その偏心量を冷間加工で修
正するのに必要な荷重（モーメント力）を算出する一般
的な計算式（Ｗｌ³ ／３ＥＩ）、及び試作実験結果のデ
ータ等から算出して設定されている。例えば、伝熱管１
４Ａ、１４Ｂの外径寸法が３８．１ｍｍの場合には、溶
接部２０から片側に１５０ｍｍ程度必要になり、これに
より溶接作業空間１８の長さが３００ｍｍ程度に設定さ
れる。

【００１０】前記芯出し治具１０は、台座２２と一対の
押圧具２４、２６とから構成される。前記台座２２の長
手方向両側には、前記伝熱管１４Ａ、１４Ｂの外径寸法
に対応した二つの円弧状の湾曲溝２８Ａ、２８Ｂ、３０
Ａ、３０Ｂが形成される。前記湾曲溝（第１の芯出し用
基準溝）２８Ａ、３０Ａは炉壁パネル１２Ａの隣接する
伝熱管１４Ａ、１４Ａに当接され、湾曲溝（第２の芯出
し用基準溝）２８Ｂ、３０Ｂは炉壁パネル１２Ｂの隣接
する伝熱管１４Ｂ、１４Ｂに当接されるもので、各々伝
熱管１４Ａ、１４Ｂのピッチ寸法と略等しいピッチ寸法
に形成されている。湾曲溝３０Ａと湾曲溝３０Ｂとは、
湾曲溝２８Ａと湾曲溝２８Ｂとの曲率中心Ｐ１、Ｐ２
（図３参照）が、同一直線上に位置するように形成され
る。また、湾曲溝３０Ａと湾曲溝３０Ｂも同様に、各々
の曲率中心Ｐ３、Ｐ４（図３参照）が同一直線上に位置
するように形成される。

【００１１】前記台座２２の材質は鋼材でよく、削り出
し又は鋳物で容易に製作することができる。また、湾曲
溝２８Ａと湾曲溝２８Ｂとの間の空間３２、及び湾曲溝
３０Ａと湾曲溝３０Ｂとの間の空間３４は、溶接トーチ
を挿入し溶接状況を目視確認するための窓で、且つ台座
２２の重量を軽減するための窓でもある。台座２２の上
部中央部には孔３６が形成され、この孔３６に前記押圧
具２４のネジ棒３８が挿通されている。また、台座２２
の下部中央部には長孔４０が上下方向に形成され、この
長孔４０に前記押圧具２６のネジ棒４２が挿通されて長
孔４０に沿って上下方向に移動自在となっている。

【００１２】一方、前記押圧具２４は平板状に形成さ
れ、その板厚寸法は前記溶接作業空間１８の幅寸法より
も小さく形成されている。また、押圧具２４のネジ棒３
８の直径寸法も溶接作業空間１８の幅寸法よりも小さく
形成されている。これにより、押圧具２４は、炉壁パネ
ル１２Ａ、１２Ｂの表側から溶接作業空間１８を介して
炉壁パネル１２Ａ、１２Ｂの裏側に挿通可能となってい
る。更に、押圧具２４は、ネジ棒３８に台座２２の表側
から取り付けられたナット４４によって、台座２２から
の脱落が防止されている。

【００１３】押圧具２４の両側には、伝熱管１４Ａの外
径寸法に対応した円弧状の湾曲溝４８Ａ、５０Ａが形成
される。湾曲溝４８Ａ、５０Ａは、押圧具２４が溶接作
業空間１８を介して炉壁パネル１２Ａ、１２Ｂの裏側に
挿入されたのち、９０°向きを変えられることによって
伝熱管１４Ａ、１４Ａの裏側に押圧当接される。前記押
圧具２６は、前記押圧具２４と同一構造で平板状に形成
され、その板厚寸法は前記溶接作業空間１８の幅寸法よ
りも小さく形成されている。また、押圧具２６のネジ棒
４２の直径寸法も溶接作業空間１８の幅寸法よりも小さ
く形成されている。これにより、押圧具２６は、炉壁パ
ネル１２Ａ、１２Ｂの表側から溶接作業空間１８を介し
て炉壁パネル１２Ａ、１２Ｂの裏側に挿通可能となって
いる。更に、押圧具２６は、ネジ棒４２に台座２２の表
側から取り付けられたナット４６によって、台座２２か
らの脱落が防止されている。

【００１４】押圧具２６の両側には、伝熱管１４Ｂの外
径寸法に対応した円弧状の湾曲溝４８Ｂ、５０Ｂが形成
される。湾曲溝４８Ｂ、５０Ｂは、押圧具２６が溶接作
業空間１８を介して炉壁パネル１２Ａ、１２Ｂの裏側に
挿入されたのち、９０°向きを変えられることによって
伝熱管１４Ｂ、１４Ｂの裏側に押圧当接される。次に、
前記の如く構成された芯出し治具１０で伝熱管１４Ａ、
１４Ｂを芯出しする作業について説明する。

【００１５】先ず、炉壁パネル１２Ａ、１２Ｂの表側、
又は裏側のどちらか一方側（本実施例では表側とする）
から図２に示すように、芯出し治具１０の押圧具２４、
２６を溶接作業空間１８に挿入し、押圧具２４、２６を
炉壁パネル１２Ａ、１２Ｂの裏側に位置させる。次に、
台座２２の両側に形成した空間３２、３４が、溶接部２
０の位置に位置するように芯出し治具１０を位置決めす
る。次いで、図３に示すように押圧具２４のネジ棒３８
を９０°回転させて、湾曲溝４８Ａ、５０Ａを伝熱管１
４Ａ、１４Ａに対向させる。そして、ネジ棒３８を表側
に引いて、押圧具２４の湾曲溝４８Ａ、５０Ａと台座２
２の湾曲溝２８Ａ、３０Ａとで伝熱管１４Ａ、１４Ａを
図４に示すように挟み付ける。

【００１６】そして、この状態でナット４４を締め付け
ると、伝熱管１４Ａ、１４Ａは、湾曲溝４８Ａ、５０Ａ
と湾曲溝２８Ａ、３０Ａとに案内されて、所定の軸心位
置に矯正される。このナット４４の締め付けはスパナ、
トルクレンチ等の工具を用いて行う。次に、押圧具２６
のネジ棒４２を長孔４０を利用して溶接部２０近傍の下
方に位置させたのち、ネジ棒４２を９０°回転させて、
湾曲溝４８Ｂ、５０Ｂを伝熱管１４Ｂ、１４Ｂに対向さ
せる。そして、ネジ棒４２を表側に引いて、押圧具２６
の湾曲溝４８Ｂ、５０Ｂと台座２２の湾曲溝２８Ｂ、３
０Ｂとで伝熱管１４Ｂ、１４Ｂを図４に示すように挟み
付ける。

【００１７】そして、この状態でナット４６を締め付け
ると、伝熱管１４Ｂ、１４Ｂは、湾曲溝４８Ｂ、５０Ｂ
と湾曲溝２８Ｂ、３０Ｂとに案内されて、所定の軸心位
置に矯正される。この結果、台座２２の湾曲溝２８Ａと
湾曲溝２８Ｂ、及び湾曲溝３０Ａと湾曲溝３０Ｂとは、
伝熱管１４Ａ、１４Ｂを共有した一直線の基準溝となっ
ているので、伝熱管１４Ａ、１４Ｂは図５に示すよう
に、その芯ズレ量ｔが矯正されて芯出しされる。また、
この芯出し治具１０を使用すると、垂直から水平までの
全姿勢で芯出しすることができる。

【００１８】このように本実施例の芯出し治具１０で
は、炉壁パネル１２Ａ、１２Ｂの一方側面で伝熱管１４
Ａ、１４Ｂの芯出し作業を行うことができるので、一人
の作業者による作業が可能となり、これによって作業工
数が低減する。また、本実施例の芯出し治具１０では、
台座２２と押圧具２４、２６とがナット４４、４６によ
って連結されているので、芯出し治具１０の取り外しの
際に押圧具２４、２６が台座２２から脱落するのを防止
できる。従って、本実施例の芯出し治具１０では、安全
性の高い作業を保障することができる。

【００１９】更に、押圧具２６は長孔４０にガイドされ
ているので、伝熱管１４Ａ、１４Ｂの変位量に応じた任
意の位置で位置決めでき、且つ局部的に押し付けが可能
なので小さいモーメント力で芯出しすることができる。
また、押圧具２４、２６は、局部的に押し付けができる
ように板厚を薄く形成しているので、狭い空間部でも挿
入することができ、且つ小型軽量になり、取扱いが容易
になる。

【００２０】芯出し終了後、台座２２の空間３２、３４
を利用して溶接トーチを挿入し溶接部２０を溶接する。
この溶接状況は、前記空間３２、３４を介して目視確認
することができる。溶接終了後、芯出し治具１０は、前
記取り付け手順の逆手順で簡単に取り外すことができる
ので、これらの手順を繰り返し行うことにより炉壁パネ
ルの伝熱管の全ての芯出し作業を行うことができる。

【００２１】前述したように芯出し治具１０を操作し
て、林立配管の仮付溶接開先合わせ作業終了後、開先合
わせ検査、本溶接及び溶接部検査を行い、溶接作業空間
１８を羽根で溶接し密閉気密性のボイラ火炉を構築す
る。尚、図６に示すようにナット４４、４６と台座２２
との間にスラスト軸受５２を設けると、ナット４４、４
６を円滑に締め込むことができる。これにより、ネジ棒
３８、４２の軸力が向上するので、押圧具２４、２６
（図１参照）で伝熱管１４Ａ、１４Ｂを台座２２側に強
く押し付けることができる。従って、芯出し精度が向上
する。

【００２２】図７は、本発明の第２実施例に係る芯出し
治具の外観を示す斜視図であり、同図に示す芯出し治具
６０は、上下一対の伝熱管１４Ａ、１４Ｂの芯出しを行
うようにしたものである。前記芯出し治具６０の押圧具
６２、６４は、一端にネジ棒６６、６８が形成され、他
端にネジ部７０、７２が形成されている。また、前記押
圧具６２、６４の板厚寸法は、溶接作業空間１８（図１
参照）に挿通可能な寸法に形成されている。

【００２３】即ち、前記芯出し治具６０によれば、押圧
具６２、６４を溶接作業空間に炉壁パネルの一方側面か
ら挿入し、そして、９０°回動させてネジ棒６６、６８
のナット７４、７６を締め付けると共に、ネジ部７０、
７２のナット７８、８０を締め付ける。これにより、押
圧具６２の湾曲溝６２Ａと台座８２の湾曲溝８４とで伝
熱管１４Ａの軸心が矯正され、そして、押圧具６４の湾
曲溝６４Ａと台座８２の湾曲溝８６とで伝熱管１４Ｂの
軸心が矯正されるので、伝熱管１４Ａ、１４Ｂ同士の芯
出しを行うことができる。

【００２４】図８は、本発明の第３実施例に係る芯出し
治具の外観を示す斜視図であり、同図に示す芯出し治具
９０は第２実施例と同様に、上下一対の伝熱管１４Ａ、
１４Ｂの芯出しを行うようにしたものである。前記芯出
し治具９０の押圧具９２、９４には、台座９６に挿通さ
れたネジ棒９８、１００が形成され、また、押圧具９
２、９４の板厚寸法は、溶接作業空間１８（図１参照）
に挿通可能な寸法に形成されている。

【００２５】即ち、前記芯出し治具９０によれば、押圧
具９２、９４を溶接作業空間に炉壁パネルの一方側面か
ら挿入し、そして、９０°回動させてネジ棒９８、１０
０のナット１０２、１０４を締め付ける。これにより、
押圧具９２の湾曲溝９２Ａと台座９６の湾曲溝１０６と
で伝熱管１４Ａの軸心が矯正され、そして、押圧具９４
の湾曲溝９４Ａと台座９６の湾曲溝１０８とで伝熱管１
４Ｂの軸心が矯正されるので、伝熱管１４Ａ、１４Ｂ同
士の芯出しを行うことができる。

【００２６】第１〜第３実施例では、湾曲状の基準溝で
伝熱管を芯出ししたが、これに限られるものではなく、
図９に示すように台座１１０と押圧具１１２の両方にＶ
字状の溝１１４、１１６で形成しても良い。この場合、
伝熱管の外径及び断面の寸法誤差をＶ字状溝１１４、１
１６で吸収することができる。また、図１０に示すよう
に台座１１８にＶ字状の溝１２０を形成し、押圧具１２
２の押さえ面１２４をフラットに形成しても芯出しする
ことができる。

【００２７】また、伝熱管は一般に磁性体なので、芯出
し治具の台座を磁石で製作すると、芯出し治具を伝熱管
に磁力で固定することができるので、芯出し治具の不用
意な落下を防止することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る配管の
溶接用芯出し治具によれば、配管パネルの一方側面で配
管の芯出し作業を行うことができるので、溶接用芯出し
作業工数を削減することができ、また、台座に第１、第
２の押圧具を連結したので、押圧具の不用意な落下を防
止することができる。これにより安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る芯出し治具と炉壁パ
ネルの外観を示す斜視図

【図２】図１に示した芯出し治具が炉壁パネルに装着し
た状態を示す外観図

【図３】芯出し治具の押圧具が伝熱管と対向した状態を
示す平面図

【図４】芯出し治具の台座と押圧具とで伝熱管を挟み付
けた状態を示す平面図

【図５】芯出し治具で芯出しされた伝熱管の側面図

【図６】ナットにスラスト軸受を取り付けてネジ棒の軸
力を高めた説明図

【図７】本発明の第２実施例に係る芯出し治具の外観図

【図８】本発明の第３実施例に係る芯出し治具の外観図

【図９】台座及び押圧具の両方にＶ字状溝を形成した要
部拡大図

【図１０】台座にＶ字状溝を形成し、押圧具をフラット
な板材とした要部拡大図

【図１１】ボイラ火炉の外観図

【図１２】炉壁パネルの連結部を示す要部説明図

【図１３】従来の芯出し治具の正面図

【図１４】従来の芯出し治具の断面図

【符号の説明】

１０、６０、９０…芯出し治具 １２Ａ、１２Ｂ…炉壁パネル １４Ａ、１４Ｂ…伝熱管 １６Ａ、１６Ｂ…羽根 １８…溶接作業空間 ２０…溶接部 ２２、８２、９６…台座 ２４、２６、６２、６４、９２、９４…押圧具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一口径の複数本の配管が連結部材によっ
   て所定間隔で且つ平行に連結されて成る配管パネルの管
   端部を相互に突合せ溶接するための配管の溶接用芯出し
   治具に於いて、 管端部が相対向する配管のうち一方の配管の周面に当接
   される第１の芯出し用基準溝と、他方の配管の周面に当
   接されると共に前記第１の芯出し用基準溝と一直線上の
   位置に形成された第２の芯出し用基準溝とが形成された
   台座と、 前記台座に回動自在で且つスライド移動自在に連結され
   ると共に、所定の回動位置で前記所定間隔で隣接する配
   管との間の空間部に挿入され、所定の位置に回動されて
   台座側にスライド移動されることにより前記一方の配管
   に当接されて該一方の配管を前記第１の芯出し用基準溝
   に押し付ける第１の押圧具と、 前記台座に回動自在で且つスライド移動自在に連結され
   ると共に、所定の回動位置で前記所定間隔で隣接する配
   管との間の空間部に挿入され、所定の位置に回動されて
   台座側にスライド移動されることにより前記他方の配管
   に当接されて該他方の配管を前記第２の芯出し用基準溝
   に押し付ける第２の押圧具と、 を備えたことを特徴とする配管の溶接用芯出し治具。