JPH11106769A - 鋼材ガス圧接用エチレン混合組成物 - Google Patents

鋼材ガス圧接用エチレン混合組成物

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JPH11106769A
JPH11106769A JP28609497A JP28609497A JPH11106769A JP H11106769 A JPH11106769 A JP H11106769A JP 28609497 A JP28609497 A JP 28609497A JP 28609497 A JP28609497 A JP 28609497A JP H11106769 A JPH11106769 A JP H11106769A
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pressure welding
gas
ethylene
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gas pressure
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JP28609497A
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Yasunobu Yamazaki
恭布 山崎
Atsushi Matsumoto
惇 松本
Mamoru Takahashi
衛 高橋
Takashi Yasutomi
考 安富
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TOA ASSETSU KK
Toagosei Co Ltd
Yamazaki Corp
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TOA ASSETSU KK
Toagosei Co Ltd
Yamazaki Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】アセチレンガスと比較して安価で、かつ安全性
に優れた鋼材ガス圧接用可燃性ガスを提供する。 【解決手段】エチレンおよび下記(1)〜(5)から選
択される少なくとも1種の有機化合物からなり、前記有
機化合物がエチレン100重量部に対して0.1〜30
重量部である鋼材ガス圧接用エチレン混合組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材をガス圧接法
によって接合する場合に使用する可燃性ガスに関し、安
全性が高く、かつ安価であるエチレンおよび特定の有機
化合物からなる鋼材ガス圧接用エチレン混合組成物に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に鋼材をガス圧接法によって接合す
る方法は、以下のとおりである。まず、接合面をできる
だけ軸に対して直角にさせ、グラインダ研削によって平
滑および清浄に仕上げた後、接合面には何等の異物を介
在させることなく端面同士を突き合わせて圧接器(支持
器)でクランプし、次に軸方向への加圧(標準30〜5
0MPa)を行いながら、突き合わせ部周辺を、多孔式
リングバーナを用いて、酸素ガス/アセチレンガス混合
炎などで加熱することで、時間経過に伴って突き合わせ
部付近は赤熱され、塑性変形を起こして若干の膨らみを
生ずる(初期圧接)。それ以降は内部酸化の懸念がなく
なるので、酸素ガス/アセチレンガスの混合体積比が約
1:1である混合ガスを燃料とした炎に調節してバーナ
ーを揺動させつつ、接合部を中心にその付近を加熱す
る。所定の圧縮量に達したとき圧力を解放させ、バーナ
ーを消火して圧接を終了させる。上記の方法では、接合
する鋼材中の含炭素量が多いほど、または突き合わせ面
間の隙間が少ないほどフラット破面が生成されにくく、
圧接性が良好となる。このフラット破面とは、圧接した
鋼材の引張りまたは曲げ試験において、接合部から破断
した破面に認められる灰白色または黒灰色を呈する平滑
で非結晶な破面をいう。これは鋼材成分、圧接条件また
は施工が不適当な場合に、接合面に酸化膜が生成され
て、金属拡散が行われないか、または不十分なことによ
って生ずる不良圧接部である。
【0003】前記フラット破面をなくするために改良さ
れたのがいわゆる還元炎法あるいはアセチレン噴射法で
あり、これらは初期圧接の加熱にアセチレンガス過剰炎
を用いるもので、例えば、突き合わせ部分に若干の圧縮
膨らみが生ずるまでの初期圧接時の加熱に還元炎(酸素
ガス/アセチレンガスの体積比がほぼ1:1.3である
混合ガスを燃料とする)を用いて、加熱雰囲気を強い還
元性として、接合面の酸化を防止または抑制することに
よって、ガス圧接の向上を図るものである。
【0004】しかしながら、アセチレンは高価であり、
そのため上記還元炎法あるいはアセチレン噴射法では、
その圧接コストが高くなる。また、アセチレンはその爆
発を防止するために、ボンベ中に充填物を入れ、かつア
セトンまたはジメチルホルムアミドに溶解させて貯蔵す
るため、ボンベ容量に対するアセチレンの充填量が少な
く、そのため、運搬費用が高くなるとともに、多量のア
セチレンを貯蔵するために非常に大きな空間を必要とす
る。さらに、アセトンまたはジメチルホルムアミドに溶
解しているため、ボンベ中のアセチレンの気化能力が低
く、気温の低い冬場ではボンベを数本並列させて、使用
量を確保する必要であり、また、ボンベからアセトンま
たはジメチルホルムアミドが流出する危険がある。その
うえ、アセチレンは逆火が起こりやすく、作業時には厳
重な監視が必要であり、万一、逆火が起こった場合、バ
ーナーが破損するとともに、作業員が火傷したり、ま
た、爆発を誘引するなどの問題点がある。一方、鋼材の
圧接に際しても、アセチレンガスの場合は火力が強過ぎ
るため、鋼材の表面部分が焼け過ぎるなどの問題があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アセ
チレンガスに代わり、鋼材の圧接に優れた性能を発揮
し、安全性が高く、かつ経済的に優れた鋼材ガス圧接用
可燃性ガスを提供することである。
【0006】
【発明を解決するための手段】本発明者らは、アセチレ
ン以外の可燃性ガスを使用して鋼材のガス圧接を行う方
法を鋭意検討した結果、エチレンと特定の有機化合物か
らなる混合組成物を可燃性ガスとして使用すれば、アセ
チレンガスを使用した場合と比較して、鋼材の表面の焼
け過ぎが起こらずに鋼材のガス圧接ができること、さら
に前記混合組成物はアセチレンに比べて安全性が高く、
かつ経済的に優れたものであることを見出し、本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明は、エチレンと下
記(1)〜(5)から選択される少なくとも1種の有機
化合物からなり、前記有機化合物がエチレン100重量
部に対して0.1〜30重量部である鋼材ガス圧接用エ
チレン混合組成物である。 (1)炭素数が5〜12個の炭化水素 (2)炭素数が1〜12個のアルコール類 (3)炭素数が2〜12個のエーテル類 (4)炭素数が3〜12個のケトン類 (5)炭素数が3〜12個のエステル類
【0007】
【発明の実施の形態】本発明における鋼材ガス圧接用混
合組成物は、エチレンと有機化合物を混合したものであ
るが、その混合方法としては、ボンベなどの耐圧容器
中、加圧下で液体−液体状態で混合させても良いし、エ
チレンのみを充填したボンベと有機化合物を気化させる
装置を組み合わせて、気体−気体状態で混合させてもよ
い。なお、本発明におけるエチレンは、工業原料として
用いられているものを特に精製する必要もなく、そのま
まの状態で使用可能であり、その純度は99モル%以上
であることが望ましい。
【0008】本発明における有機化合物として用いられ
る、(1)炭素数が5〜12個の炭化水素としては、ペ
ンタン、n−ヘキサン、1−ヘキセン、i−ヘキサン、
n−ヘプタン、1−ヘプテン、i−ヘプタン、n−オク
タン、1−オクテン、i−オクタン、ネオオクタン、n
−ノナン、n−デカン、i−デカン、n−ドデカン、シ
クロペンタン、シクロペンテン、シクロヘキサン、シク
ロヘキセン、メチルシクロヘキサン、エチルヘキサン、
ジメチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、エチル
ベンゼン、キシレン、ビニルベンゼンおよび上記の化合
物が主成分の混合物であり一般的に知られているガソリ
ン、灯油、軽油などの石油留分等が挙げられ、(2)炭
素数が1〜12個のアルコール類としては、メタノー
ル、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノー
ル、n−ブタノール、2−ブタノール、n−ペンタノー
ル、n−ヘキサノール、シクロペンタノール、シクロヘ
キサノール、n−デカノールおよびn−ドデカノール等
が挙げられ、(3)炭素数が2〜12個のエーテル類と
しては、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジ
エチルエーテル、i−プロピルエーテル、ジヘキシルエ
ーテル、エチルビニルエーテル、テトラヒドロフラン、
1,4−ジオキサンおよび1,3−ジオキサン等が挙げ
られ、(4)炭素数が3〜12個のケトン類としては、
アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−
ペンタノン、シクロペンタノンおよびシクロヘキサノン
等が挙げられ、(5)炭素数が3〜12個のエステル類
としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸エチル、酢酸
イソプロピルおよび酢酸イソブチルなどが挙げられ、こ
れらの有機化合物は2種類以上を併用することができ
る。これらの有機化合物の中でも、トルエン、アセト
ン、メタノールおよびオクタンが燃焼性の面で好まし
い。
【0009】エチレンと前記有機化合物の割合は、エチ
レン100重量部に対して有機化合物が0.1〜30重
量部であり、好ましくは、1〜15重量部である。有機
化合物の割合が30重量部を越えると混合物が気化しに
くく、一方、0.1重量部未満では添加した効果が発揮
されない。
【0010】また、前記鋼材ガス圧接用エチレン混合組
成物においては、前記エチレンと有機化合物以外にその
他の可燃性炭化水素が含まれても良く、その他の可燃性
炭化水素として、例えば、LPG(プロパン、ブタンお
よびブテンからなる)、LNG(メタンを主成分とす
る)、エタン、アセチレン、メチルアセチレンおよびプ
ロピレン等が挙げられ、これらは混合組成物全体の30
重量%以下の範囲で使用することが望ましい。
【0011】本発明における鋼材ガス圧接用エチレン混
合組成物は、アセチレンガスを使用して行なわれている
従来の圧接方法と同様の方法で使用でき、鋼材ガス圧接
に際しては、酸素ガスまたは空気と混合させて使用する
ことが好ましく、この場合、混合組成物:酸素ガスまた
は空気の体積比は1:0.5〜2.5であることが好ま
しく、更に好ましくは、1:1.0〜2.0である。酸
素ガスの割合が多過ぎると接合面に酸化膜が形成され鋼
材の圧接部の機械強度が低下する。特に初期圧接時に酸
素比の大きい炎で加熱した場合、酸化膜が形成されやす
く機械強度への影響が大きい。
【0012】次に、前記鋼材ガス圧接用エチレン混合組
成物を燃料用の可燃性ガスに用いた鋼材ガス圧接方法の
一例を以下に示す。使用する鋼材としては、一般的な鋼
鉄を機械や建築の材料に加工したものが、特に制限なく
使用できる。まず、鋼材の接合端面をできるだけ軸に直
角として、グラインダ研削によって平滑、清浄に仕上げ
た後、接合端面には何等の異物を介在させることなく端
面同士を突き合わせて圧接器(支持器)でクランプす
る。この時、従来技術で使用されている手動圧接装置、
半自動圧接装置および自動圧接装置などが使用できる。
次に、軸方向への加圧(標準30〜50MPa)を行な
いつつ、突き合わせ部周辺をバーナーを用いて加熱す
る。また、鋼材ガス圧接用エチレン混合組成物と酸素ガ
スの混合体積比は前記のとおり、1:0.5〜2.5の
範囲が好ましく、この混合体積比は、鋼材ガス圧接時に
おいて一定に維持しても良いが、接合面の酸化膜の形成
を避けるために、初期に段階では酸素ガスの割合(例え
ば、エチレン混合組成物:酸素ガス=1:1.0〜1.
4)が少なくし、その後、酸素ガスの割合を増やすこと
が望ましい。上記の方法で接合面の加熱を行なうと、突
き合わせ部付近は赤熱され塑性変形を起こして若干の膨
らみを生ずる。それ以降は、バーナーを揺動させつつ接
合部を中心にその付近を加熱する。所定の圧縮量に達し
た時、圧力を開放させ、バーナーを消火して圧接を終了
させる。この時の圧接部の温度は1,100〜1,30
0℃であることが好適である。
【0013】
【実施例】以下、本発明を、実施例および比較例を挙げ
て更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限りこれらの実施例に限定されるものではない。以下の
実施例において、種々の組成の可燃性ガスと酸素ガスを
用いて鋼材のガス圧接試験を行った。なお、鋼材として
は、JIS G 3112記載のSD345−D25を
用いた。圧接結果の評価として、ガス圧接によって得ら
れた各試験片について、外観の観察(焼き割れ、垂れ下
がりの有無)および接合部にノッチを入れて曲げ破断
し、フラット面積(全破面に対するフラット破面の面積
比率)を求め、また、同条件で別途圧接を行なった試験
片についてJIS Z 3120(鉄筋コンクリート用
棒鋼ガス圧接継手の検査方法)記載の方法で引張り試験
を行った。
【0014】実施例1 エチレン100重量部に対しトルエン5.0重量部を混合
させた組成物を用い、前記鋼材のガス圧接を行った。接
合部が5mm圧縮するまでの初期圧接はエチレン混合組
成物33.5リットル/分に対し酸素ガス43.5リッ
トル/分の量を供給し、その後、接合部が25mm圧縮
するまではエチレン混合組成物33.5リットル/分に
対し酸素ガス50.0リットル/分の量を供給した。接
合部が5mm圧縮し、密着するまでの時間(密着時間)
は70秒、更に25mmまで圧縮し加熱を終了するまで
の時間(幅焼時間)は60秒で、合計130秒であっ
た。その結果を後記表1に示す。
【0015】実施例2〜実施例7 表1に示す種類と割合の有機化合物をエチレンに混合さ
せた組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法で前記
鋼材のガス圧接試験を行い、その結果を表1に示す。
【0016】比較例1 エチレンのみを用いた以外は、実施例1と同様の方法で
前記鋼材のガス圧接を行い、その結果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】実施例8 エチレン100重量部に対しトルエン5.0重量部を混合
させた組成物を用いて、前記鋼材のガス圧接を行った。
接合部が5mm圧縮するまでの初期圧接および25mm
圧縮するまで加熱用ガスの供給量は終始一定量として、
エチレン混合組成物36.3リットル/分に対し酸素ガ
ス59.7リットル/分の量を供給した。密着時間は4
1秒、幅焼時間は58秒で、合計99秒であった。結果
を後記表2に示す。
【0019】実施例9〜実施例12 表2に示す種類と割合の有機化合物をエチレンに混合さ
せた組成物を用いた以外は実施例8と同様の方法で前記
鋼材のガス圧接試験を行い、その結果を表2に示す。
【0020】比較例2 エチレンのみを用いた以外は実施例8と同様の方法で前
記鋼材のガス圧接を行い、その結果を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】本発明の鋼材ガス圧接用エチレン混合組
成物はアセチレンと比べて安価で、かつ、安全性に優れ
たものであり、本エチレン混合組成物を使用すれば、鋼
材の表面部分の焼け過ぎも起こらず、充分な圧接強度を
持つ鋼材のガス圧接ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 惇 大阪府大阪市東淀川区小松5丁目1番23号 東亜圧接株式会社研究所内 (72)発明者 高橋 衛 愛知県名古屋市港区船見町1番地の1 東 亞合成株式会社名古屋綜合研究所内 (72)発明者 安富 考 大阪府大阪市中央区3−6−2 東亞合成 株式会社大阪支店内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレンおよび下記(1)〜(5)から選
    択される少なくとも1種の有機化合物からなり、前記有
    機化合物がエチレン100重量部に対して0.1〜30
    重量部である鋼材ガス圧接用エチレン混合組成物。 (1)炭素数が5〜12個の炭化水素 (2)炭素数が1〜12個のアルコール類 (3)炭素数が2〜12個のエーテル類 (4)炭素数が3〜12個のケトン類 (5)炭素数が3〜12個のエステル類
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