JPH0957470A - 管内面の特定領域をガスシールドする方法および装置 - Google Patents

管内面の特定領域をガスシールドする方法および装置

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JPH0957470A
JPH0957470A JP21930395A JP21930395A JPH0957470A JP H0957470 A JPH0957470 A JP H0957470A JP 21930395 A JP21930395 A JP 21930395A JP 21930395 A JP21930395 A JP 21930395A JP H0957470 A JPH0957470 A JP H0957470A
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Takao Hiyamizu
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属管を加熱する場合、たとえばTi合金管
を拡散接合のために加熱する場合に、管の被加熱部分の
内面を不活性ガスでシールドして酸化その他の空気によ
る影響を防ぐ。 【解決手段】 支持体上の2カ所に弾性体でつくったバ
ルーンを有する装置を用い、一方のバルーンを膨脹させ
管内を遮断してからシールドガスを放出し、空気をシー
ルドガスで置き換えたら、他方のバルーンを膨脹させて
管内を遮断し、両バルーン間にシールドガスを密封す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属製の管の溶接
や熱処理に当って、管内面の特定の領域の空気を排除し
て特定のガスでシールドしておくための方法および装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえばTi合金製の管がもつ高い耐食
性に注目し、これを海洋構造物の部材として、従来の鋼
管に代えて使用することが試みられている。 この場
合、定尺の管を多数本次々と溶接して連結していかなけ
ればならないが、Ti合金の溶接(TIG溶接により行
なわれる)は溶接部の信頼性に若干不安があり、改善策
が求められている。
【0003】発明者は、他の発明者との共同研究によっ
て、Tiの液相拡散によるTi合金部材の接合技術を確
立し、別途提案した。 その方法は、高周波誘導加熱に
より管を加熱して行なうのが有利であるが、このとき雰
囲気は非酸化性でなければならず、実際上はO2および
2が低濃度である実質上不活性なガス雰囲気とする
か、または真空とする必要がある。 容易に理解される
とおり、管の外側の特定部分について雰囲気をコントロ
ールすることはあまり困難ではないが、管の内側につい
ては問題が多い。
【0004】上記の海洋構造物の部材としてTi合金管
を使用する場合に真空雰囲気とすることは困難であり、
長尺の管内を不活性ガスで置換することもできないが、
雰囲気のコントロールは加熱が及ぶ部分に限定して行な
えばよく、管内面の特定領域をガスシールドすることを
考えればよい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような技術の状況にかんがみ、管内の限定された空間に
ある空気をパージしてこれを不活性のシールドガスに置
き換えることにより、管内面の特定領域をガスシールド
し、接合や熱処理などを空気の影響を防いで実施するた
めの方法および装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の管内面の特定領
域をガスシールドする方法は、管内部において、管内面
のガスシールドを要する領域の両端にそれぞれバルーン
を配置し、一方のバルーン内にガスを供給して膨脹させ
バルーンを管内壁に密着させることにより管内を遮断
し、ついでこのバルーンと他方のバルーンとの間の空間
にシールドガスを供給して空気をパージし、空間内の空
気をシールドガスで置換したのち他方のバルーン内にガ
スを供給して膨脹させ、バルーンを管内壁に密着させる
ことにより管内を遮断することからなる。
【0007】バルーンは、ゴムなどの弾性体のフィルム
で製造すればよい。 膨脹ガスは、通常は空気で足り
る。
【0008】バルーンが管内壁に密着したことは、バル
ーン内にバルーンを膨脹させるために供給したガス圧力
が上昇することにより検知できる。
【0009】空間からの空気のパージおよびシールドガ
スによる置換が完了したことは、空間内に酸素センサー
を配置して、その読みにより確認するとよい。
【0010】上記の方法を実施するに適した本発明の装
置は、図1に示すように、管状の支持体(1)上に距離
をおいて弾性体でつくった先端バルーン(2A)および
基部バルーン(2B)をとりつけ、それぞれのバルーン
内に、バルーンを膨脹させるためのガスを送り込み所定
のガス圧に達したときに送り込みを停止する膨脹ガスバ
ルブ(3A,3B)を設けるとともに、膨脹ガスバルブ
に膨脹ガスを供給する膨脹ガスライン(31)を支持体
内に設け、各バルーン内にその内部の圧力を検知する圧
力センサー(4A,4B)を設け、支持体上で2箇のバ
ルーンの間にシールドガスを放出するシールドガスバル
ブ(5)を設けるとともに、シールドガスを供給するシ
ールドガス供給管(51)を支持体内に設け、かつ支持
体上で2箇のバルーンの間に酸素センサー(6)を配置
し、膨脹ガス源(32)およびシールドガス源(52)
をそなえ、先端バルーン(2A)と基部バルーン(2
B)とを別個に膨脹させられるように構成してなる。
【0011】この装置は、実用上、つぎの機能をもたせ
るとよい。 すなわち、2箇のバルーンへの膨脹ガスの
供給および停止、ならびにシールドガスの供給および停
止を、下記の手順に従って実施し、 1.膨脹ガスバルブ(3A)を開いて先端バルーン(2
A)へ膨脹ガスを供給すること、 2.先端バルーン(2A)内の圧力センサー(4A)の
読みが所定の値に達したとき、膨脹ガスの供給を停止
し、膨脹ガスバルブ(3A)を閉じること、 3.シールドガスバルブ(5)を開いてシールドガスの
供給を開始すること、 4.酸素センサー(6)の読みが所定の値を下回ったと
き、膨脹ガスバルブ(3B)を開いて基部バルーン(2
B)への膨脹ガスの供給を開始すること、 5.基部バルーン(2B)内の圧力センサー(4B)の
よみが所定の値に達したとき、膨脹ガスバルブ(3B)
を閉じて膨脹ガスの供給を停止すること、 6.シールドガスバルブ(5)を閉じ、シールドガスの
供給を停止すること、ついで別段の指示にもとづいて2
箇の膨脹ガスバルブ(3Aおよび3B)を開き、2箇のバ
ルーンの膨脹を解くようにプログラムしたコントローラ
ーをそなえることである。
【0012】熱処理や溶接のための加熱から装置を保護
し、シールドの破壊を防ぐため、必要に応じて支持体
(1)内に冷却水を通過させるよう、冷却水流路(8
A,8B)を設けることが好ましい。 冷却水は、通常
は図示したように管状の支持体内を往路復路の二つに分
けて循環させるが、差し支えない場合は、支持体の管の
端から流出するに委せることもできる。
【0013】支持体(1)のI−I方向断面を図2に示
す。 図2において、符号(9)は圧力センサー(4
A,4B)および酸素センサー(6)の信号をコントロ
ーラー(7)に伝えるケーブルや、膨脹ガスバルブ(3
A,3B)およびシールドガスバルブ(5)の開閉のた
めの電力を供給するケーブルを収容する(図1には示し
てない)シースをあらわす。
【0014】
【作用】本発明による管内面の特定領域のガスシールド
は、図3A〜Cおよび図4D〜Fに示すように行なう。
これらの図は、前に挙げたTi合金管の加熱加圧によ
る接合であって、インサート材を接合面の間に挿入する
場合を例にとっている。Ti合金管は、まず何らかのガ
イド手段(図示してない)により、図3Aのように突き
合わされる。 その管の中へ、図3Bのように本発明の
装置を挿入し、図3Cのように先端バルーンを膨脹させ
る。 先端バルーンが膨脹して管壁に密着し、管路を遮
断したらシールドガスを放出し、2箇のバルーンの間の
空間を満たす。 空間の空気がパージされ、図4Dのよ
うにシールドガスで置換されたら、基部バルーンを膨脹
させれば、図4Eにみるように両バルーン間の管内面の
ガスシールドが完成する。
【0015】図4は、加圧手段(図示してない)により
接合面に圧力を加えながら、高周波誘導コイルによる加
熱を行なったところをも示す。 加熱によりインサート
材が溶融して、溶質の原子が両側のTi合金管端へ拡散
して拡散接合層ができ、管の接合が完了する。 冷却を
待って両バルーン内の膨脹ガスを放出させ、バルーンを
しぼませれば、図4Fすなわち図3Bと同様な状態に戻
るから、装置を管から抜き出す。 上記の操作を繰り返
すことにより、Ti合金管をいくらでも長くつなげるこ
とができる。
【0016】
【発明の効果】本発明により、管の内面において所望の
特定領域を任意のガスでシールドする作業が容易にな
り、金属管の溶接や拡散接合、あるいは種々の熱処理の
可能性が拡大した。 シールドガスとして不活性ガスを
使用して表面を保護する場合に限らず、たとえば加熱条
件下に管の材料と反応するガスを使用して、特定の領域
に作用させることによって、表面硬化等の処理をするこ
とも可能である。 本発明において「ガスシールド」の
語は、そのような局面をも包含する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のガスシールド装置の構成を示す、一
部を概念化して示した縦断面図。
【図2】 図1のI−I方向横断面図。
【図3】 本発明によるガスシールドの手順をTi合金
管の接合に適用した場合に例をとって示す図であって、
Aは2本の管を接合用インサート材をはさんで突き合わ
せた段階、Bは突き合わされたTi合金管内にシールド
装置を挿入した段階、Cは先端バルーンを膨脹させたの
ち、シールドガスを放出している段階、をそれぞれ示す
図。
【図4】 図3に続く手順を示す図であって、Dは特定
の空間の空気をシールドガスで完全に置換した段階、E
は基部バルーンを膨脹させてシールドガスを完成し高周
波誘導コイルによる加熱下に溶融拡散接合を行なった段
階、Fは両バルーンをしぼませてシールド装置を管内か
らとり出す段階、をそれぞれ示す図。
【符号の説明】
1 支持体 2A 先端バルーン 2B 基部バルーン 3A,3B 膨脹ガスバルブ 31 膨脹ガス供給管 32 膨脹ガス源 4A,4B 圧力センサー 5 シールドガスバルブ 51 シールドガス供給管 52 シールドガ
ス源 6 酸素センサー 7 コントローラー 8A,8B 冷却水流路 9 ケーブルのシース

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管内部において、管内面のガスシールド
    を要する領域の両端にそれぞれバルーンを配置し、一方
    のバルーン内にガスを供給して膨脹させバルーンを管内
    壁に密着させることにより管内を遮断し、ついでこのバ
    ルーンと他方のバルーンとの間の空間にシールドガスを
    供給して空気をパージし、空間内の空気をシールドガス
    で置換したのち他方のバルーン内にガスを供給して膨脹
    させ、バルーンを管内壁に密着させることにより管内を
    遮断することからなる管内面の特定領域をガスシールド
    する方法。
  2. 【請求項2】 バルーンが管内壁に密着したことを、バ
    ルーン内のガス圧力の上昇により検知して実施する請求
    項1の方法。
  3. 【請求項3】 空間からの空気のパージを、空間内に配
    置した酸素センサーにより確認して実施する請求項1ま
    たは2の方法。
  4. 【請求項4】 管状の支持体(1)上に距離をおいて弾
    性体でつくった先端バルーン(2A)および基部バルー
    ン(2B)をとりつけ、それぞれのバルーン内に、バル
    ーンを膨脹させるためのガスを送り込み所定のガス圧に
    達したときに送り込みを停止する膨脹ガスバルブ(3
    A,3B)を設けるとともに、膨脹ガスバルブに膨脹ガ
    スを供給する膨脹ガス供給管(31)を支持体内に設
    け、各バルーン内にその内部の圧力を検知する圧力セン
    サー(4A,4B)を設け、支持体上で2箇のバルーン
    の間にシールドガスを放出するシールドガスバルブ
    (5)を設けるとともに、シールドガスを供給するシー
    ルドガス供給管(51)を支持体内に設け、かつ支持体
    上で2箇のバルーンの間に酸素センサー(6)を配置
    し、膨脹ガス源(32)およびシールドガス源(52)
    をそなえ、先端バルーン(2A)と基部バルーン(2
    B)とを別個に膨脹させられるように構成してなる、管
    内面の特定領域をガスシールドする装置。
  5. 【請求項5】 2箇のバルーンへの膨脹ガスの供給およ
    び停止、ならびにシールドガスの供給および停止を、下
    記の手順に従って実施し、 1.膨脹ガスバルブ(3A)を開いて先端バルーン(2
    A)へ膨脹ガスを供給すること、 2.先端バルーン(2A)内の圧力センサー(4A)の
    読みが所定の値に達したとき、膨脹ガスの供給を停止
    し、膨脹ガスバルブ(3A)を閉じること、 3.シールドガスバルブ(5)を開いてシールドガスの
    供給を開始すること、 4.酸素センサー(6)の読みが所定の値を下回ったと
    き、膨脹ガスバルブ(3B)を開いて基部バルーン(2
    B)への膨脹ガスの供給を開始すること、 5.基部バルーン(2B)内の圧力センサー(4B)の
    よみが所定の値に達したとき、膨脹ガスバルブ(3B)
    を閉じて膨脹ガスの供給を停止すること、 6.シールドガスバルブ(5)を閉じてシールドガスの
    供給を停止すること、ついで別段の指示にもとづいて2
    箇の膨脹ガスバルブ(3Aおよび3B)を開き、2箇のバ
    ルーンの膨脹を解くようにプログラムしたコントローラ
    ー(7)をそなえた請求項4の装置。
  6. 【請求項6】 支持体内に冷却水を通過させるよう、冷
    却水流路(8A,8B)を設けた請求項4または5の装
    置。
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