JPH11294649A - 低温物質処理用設備 - Google Patents
低温物質処理用設備Info
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- JPH11294649A JPH11294649A JP10095875A JP9587598A JPH11294649A JP H11294649 A JPH11294649 A JP H11294649A JP 10095875 A JP10095875 A JP 10095875A JP 9587598 A JP9587598 A JP 9587598A JP H11294649 A JPH11294649 A JP H11294649A
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- stainless steel
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- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】Fe−Ni系低熱膨張率合金製の配管とステンレス
鋼製の管継手や機器との接続を合理的に行った低温物質
処理用設備の提供。 【解決手段】Fe−Ni系低熱膨張率合金製の配管1と、ス
テンレス鋼製の管継手（曲管6、分岐管７）や機器（弁
２等）に同材質の延長直管部３を設け、この延長直管部
３に上記低熱膨張率合金製配管を溶接する。直管部３の
長さＬ（mm）は、 0.6（Ｒ×ｔ）1/2 以上とする。ここ
で、Ｒは延長直管部の外半径（mm）、ｔはその肉厚（m
m）である。 【効果】異材質溶接が直管同士の溶接になるから、熱応
力分布の予測ができ、応力解析、配管設計が容易にな
る。
鋼製の管継手や機器との接続を合理的に行った低温物質
処理用設備の提供。 【解決手段】Fe−Ni系低熱膨張率合金製の配管1と、ス
テンレス鋼製の管継手（曲管6、分岐管７）や機器（弁
２等）に同材質の延長直管部３を設け、この延長直管部
３に上記低熱膨張率合金製配管を溶接する。直管部３の
長さＬ（mm）は、 0.6（Ｒ×ｔ）1/2 以上とする。ここ
で、Ｒは延長直管部の外半径（mm）、ｔはその肉厚（m
m）である。 【効果】異材質溶接が直管同士の溶接になるから、熱応
力分布の予測ができ、応力解析、配管設計が容易にな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Fe−Ni系低熱膨張
率合金製の配管と、ステンレス鋼製の機器とを組み合わ
せて構成される、低温物質、例えば液化天然ガス(LNG）
の輸送用、貯蔵用等の設備に関する。
率合金製の配管と、ステンレス鋼製の機器とを組み合わ
せて構成される、低温物質、例えば液化天然ガス(LNG）
の輸送用、貯蔵用等の設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】30〜45重量％のNiを含むFe−Ni系の合金
は、熱膨張率が著しく小さい。特に、36％Ni−Fe合金お
よび42％Ni−Fe合金は、インバー合金と呼ばれて温度変
化による熱膨張を嫌う種々の部品材料として実用に供さ
れている。しかし、インバー合金の従来の用途は、バイ
メタルやブラウン管のシャドウマスクというような比較
的小型の精密機器の部品が多い。
は、熱膨張率が著しく小さい。特に、36％Ni−Fe合金お
よび42％Ni−Fe合金は、インバー合金と呼ばれて温度変
化による熱膨張を嫌う種々の部品材料として実用に供さ
れている。しかし、インバー合金の従来の用途は、バイ
メタルやブラウン管のシャドウマスクというような比較
的小型の精密機器の部品が多い。
【０００３】上記の低熱膨張率合金をLNGのような低温
物質の輸送用配管（低温配管）に応用すれば、きわめて
大きな実益が得られる。低温配管は、通常、SUS 304の
ようなオーステナイト系のステンレス鋼で作られている
が、この材料は、熱膨張率が大きいので、配管の温度変
化に起因する膨張・収縮量が大きい。従って、配管の所
々にはこの膨張・収縮を吸収するためのループ管を挟む
必要がある。
物質の輸送用配管（低温配管）に応用すれば、きわめて
大きな実益が得られる。低温配管は、通常、SUS 304の
ようなオーステナイト系のステンレス鋼で作られている
が、この材料は、熱膨張率が大きいので、配管の温度変
化に起因する膨張・収縮量が大きい。従って、配管の所
々にはこの膨張・収縮を吸収するためのループ管を挟む
必要がある。
【０００４】図２(a)は、LNG処理設備の輸送ラインの模
式的概略図であり、配管にステンレス鋼製の管を使用し
た従来の例である。(b)は配管にFe−Ni系低熱膨張率合
金製の管を使用した輸送ラインを含む本発明の設備の模
式的概略図である。
式的概略図であり、配管にステンレス鋼製の管を使用し
た従来の例である。(b)は配管にFe−Ni系低熱膨張率合
金製の管を使用した輸送ラインを含む本発明の設備の模
式的概略図である。
【０００５】図２(a)に示すように、従来のステンレス
鋼配管を用いる輸送ラインには、数十ｍ間隔ごとにルー
プ管４が設置されているが、それに伴い、下記のような
数々の問題が生じる。
鋼配管を用いる輸送ラインには、数十ｍ間隔ごとにルー
プ管４が設置されているが、それに伴い、下記のような
数々の問題が生じる。
【０００６】溶接継手の数が増える。また、ループ管
の保冷作業にも手間がかかる。
の保冷作業にも手間がかかる。
【０００７】ループ管のための材料、特に高価なエル
ボ管が必要になる。
ボ管が必要になる。
【０００８】ループ管の張り出しの分だけ大きな敷設
スペースを必要とする。トンネル内配管の場合にはトン
ネルの径を大きくしなければならない。
スペースを必要とする。トンネル内配管の場合にはトン
ネルの径を大きくしなければならない。
【０００９】ループ管により流体の流れ方向が変化
し、これに伴い圧力損失が増大する。
し、これに伴い圧力損失が増大する。
【００１０】前記の低熱膨張率合金の熱膨張率は、オー
ステナイト系ステンレス鋼の約1/10である。このような
合金を低温配管用の材料とすれば、図２の(b)に示すよ
うに配管の途中にループ管を設ける必要がなくなり、前
記の問題は一挙に解決できる。
ステナイト系ステンレス鋼の約1/10である。このような
合金を低温配管用の材料とすれば、図２の(b)に示すよ
うに配管の途中にループ管を設ける必要がなくなり、前
記の問題は一挙に解決できる。
【００１１】低温物質を取り扱う設備（輸送、貯蔵等の
設備。ここでは、低温物質処理設備と総称する）は、配
管1の途中に弁２、曲管（エルボ）６、分岐管７を有す
るだけでなく、貯槽（タンク）5や図示しない気化器、
ポンプ等様々な機器から構成されている。
設備。ここでは、低温物質処理設備と総称する）は、配
管1の途中に弁２、曲管（エルボ）６、分岐管７を有す
るだけでなく、貯槽（タンク）5や図示しない気化器、
ポンプ等様々な機器から構成されている。
【００１２】上記の曲管や分岐管（以下、これらを管継
手と記す）、ならびに弁、ポンプ、タンクおよび気化器
等（以下、これらを機器と記し、上記の管継手とこの機
器とを合わせて「管継手・機器」と総称する）が配管と
同じくNi−Fe系低熱膨張率合金で製造されていれば、相
互の接続を溶接で行っても、大きな問題は生じない。し
かしながら、上記の管継手・機器のすべてをNi−Fe系低
熱膨張率合金製とするのは困難であるから、これらの管
継手・機器としては、一般的なステンレス鋼製の物を使
用するのが現実的である。
手と記す）、ならびに弁、ポンプ、タンクおよび気化器
等（以下、これらを機器と記し、上記の管継手とこの機
器とを合わせて「管継手・機器」と総称する）が配管と
同じくNi−Fe系低熱膨張率合金で製造されていれば、相
互の接続を溶接で行っても、大きな問題は生じない。し
かしながら、上記の管継手・機器のすべてをNi−Fe系低
熱膨張率合金製とするのは困難であるから、これらの管
継手・機器としては、一般的なステンレス鋼製の物を使
用するのが現実的である。
【００１３】管継手・機器と配管とは、フランジ構造で
も接合することはできるが、液密性を確保するためには
溶接によって接合するのが望ましい。従って、配管材料
に低熱膨張率合金を使用するためには、ステンレス鋼製
の管継手・機器と低熱膨張率合金製の管との溶接、即
ち、異材溶接の問題を解決しなければならない。
も接合することはできるが、液密性を確保するためには
溶接によって接合するのが望ましい。従って、配管材料
に低熱膨張率合金を使用するためには、ステンレス鋼製
の管継手・機器と低熱膨張率合金製の管との溶接、即
ち、異材溶接の問題を解決しなければならない。
【００１４】一般に、異なる材質の金属材料を溶接す
る、いわゆる異材溶接は困難なことが多い。特に前記の
ように熱膨張率に大きな相違がある材料では、溶接がで
きても使用中の温度変化によって溶接継手部に大きな熱
応力が発生する。
る、いわゆる異材溶接は困難なことが多い。特に前記の
ように熱膨張率に大きな相違がある材料では、溶接がで
きても使用中の温度変化によって溶接継手部に大きな熱
応力が発生する。
【００１５】この問題を解決するために、本出願人らの
一人は「Fe−Ni系低熱膨張率合金管とステンレス鋼管と
の間に、両材料の中間の熱膨張率を有する材料製の管を
介在させて溶接接合する構造」を提案した（特開平8-21
5879号公報、参照）。
一人は「Fe−Ni系低熱膨張率合金管とステンレス鋼管と
の間に、両材料の中間の熱膨張率を有する材料製の管を
介在させて溶接接合する構造」を提案した（特開平8-21
5879号公報、参照）。
【００１６】同径かつ同肉厚の管同士の接合であって
も、熱膨張率の異なる管が直接溶接された構造では、そ
れに低温流体を通したとき、熱膨張率の大きな管が収縮
するので、低熱膨張率合金には引張り応力が働くことに
なる。この引張り応力を緩和するため、上記提案の構造
では両材料の中間の熱膨張率を有する管を介在させるの
である。しかし、この構造には中間熱膨張率の管（たと
えば、９％Ni鋼製の管）を別途準備する必要がある。ま
た、主配管を構成する直管同士の接合であれば、上記の
効果が期待できるが、直管と複雑な形状を持つ管継手・
機器との接合の場合には、特に後者に発生する応力の解
析が難しく、仮に中間熱膨張率の管を介在させても設
計、施工の基準を定めるのが困難である。
も、熱膨張率の異なる管が直接溶接された構造では、そ
れに低温流体を通したとき、熱膨張率の大きな管が収縮
するので、低熱膨張率合金には引張り応力が働くことに
なる。この引張り応力を緩和するため、上記提案の構造
では両材料の中間の熱膨張率を有する管を介在させるの
である。しかし、この構造には中間熱膨張率の管（たと
えば、９％Ni鋼製の管）を別途準備する必要がある。ま
た、主配管を構成する直管同士の接合であれば、上記の
効果が期待できるが、直管と複雑な形状を持つ管継手・
機器との接合の場合には、特に後者に発生する応力の解
析が難しく、仮に中間熱膨張率の管を介在させても設
計、施工の基準を定めるのが困難である。
【００１７】本発明者らは、さらに研究を進めて、主配
管、即ち、同じサイズの直管同士の溶接であれば、管の
材質がステンレス鋼とFe−Ni系低熱膨張率合金であって
も、直接溶接して支障のない技術を開発した。しかしな
がら、管と前述の様々な機器との接合では、機器の形状
が単純ではないために、異材溶接には依然として問題が
ある。
管、即ち、同じサイズの直管同士の溶接であれば、管の
材質がステンレス鋼とFe−Ni系低熱膨張率合金であって
も、直接溶接して支障のない技術を開発した。しかしな
がら、管と前述の様々な機器との接合では、機器の形状
が単純ではないために、異材溶接には依然として問題が
ある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、配管
にFe−Ni系低熱膨張率合金製の管を用いる低温物質輸送
用設備において、ステンレス鋼製の管継手・機器と配管
との接合を合理的に行って、設備の設計を容易にし、そ
の製作のコストを下げることを課題としてなされたもの
である。
にFe−Ni系低熱膨張率合金製の管を用いる低温物質輸送
用設備において、ステンレス鋼製の管継手・機器と配管
との接合を合理的に行って、設備の設計を容易にし、そ
の製作のコストを下げることを課題としてなされたもの
である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は「Fe−Ni
系低熱膨張率合金製の管と、ステンレス鋼製の管ならび
に同じくステンレス鋼製の管継手および機器（管継手・
機器）とで構成される設備であって、上記Fe−Ni系低熱
膨張率合金製の管に溶接されるものがステンレス鋼製の
直管であり、その長さＬが、下記の式を満たすことを
特徴とする低温物質処理設備」にある。なお、上記のス
テンレス鋼製の直管は、機器の配管との接続部に延長直
管部として設けるのが望ましい。
系低熱膨張率合金製の管と、ステンレス鋼製の管ならび
に同じくステンレス鋼製の管継手および機器（管継手・
機器）とで構成される設備であって、上記Fe−Ni系低熱
膨張率合金製の管に溶接されるものがステンレス鋼製の
直管であり、その長さＬが、下記の式を満たすことを
特徴とする低温物質処理設備」にある。なお、上記のス
テンレス鋼製の直管は、機器の配管との接続部に延長直
管部として設けるのが望ましい。
【００２０】 Ｌ（mm）≧ 0.6（Ｒ×ｔ）1/2・・・・・・ ここで、Ｒはステンレス鋼製の直管の外半径（mm）、ｔ
は同じく肉厚（mm）である。
は同じく肉厚（mm）である。
【００２１】上記の「ステンレス鋼製の管継手・機器」
とは、前述の曲管（エルボ）、分岐管、弁、気化器、貯
蔵槽（タンク）等を意味する。低温物質を取り扱う設備
用のこれらの機器は、一般にオーステナイト系のステン
レス鋼で作製されているが、フェライト系や二相系のス
テンレス鋼製であってもよい。ただし、直管部３の材質
は機器の材質と同じであることが望ましい。
とは、前述の曲管（エルボ）、分岐管、弁、気化器、貯
蔵槽（タンク）等を意味する。低温物質を取り扱う設備
用のこれらの機器は、一般にオーステナイト系のステン
レス鋼で作製されているが、フェライト系や二相系のス
テンレス鋼製であってもよい。ただし、直管部３の材質
は機器の材質と同じであることが望ましい。
【００２２】図１は、図２(b)のＡ、ＢおよびＣ部の拡
大図で、本発明設備の機器と配管の接続部の態様を示す
図である。ステンレス鋼製の管継手・機器として、図１
の(a)では弁２、同(b)では曲管６、(c)では分岐管７を
それぞれ例示している。図示のように、弁２、曲管６ま
たは分岐管７には上記式を満たす長さＬのステンレス
鋼製の延長直管部３を設け、その直管部とFe−Ni系低熱
膨張率合金製の管１とを溶接して、低温物質処理設備を
構成する。
大図で、本発明設備の機器と配管の接続部の態様を示す
図である。ステンレス鋼製の管継手・機器として、図１
の(a)では弁２、同(b)では曲管６、(c)では分岐管７を
それぞれ例示している。図示のように、弁２、曲管６ま
たは分岐管７には上記式を満たす長さＬのステンレス
鋼製の延長直管部３を設け、その直管部とFe−Ni系低熱
膨張率合金製の管１とを溶接して、低温物質処理設備を
構成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１(a)は、本発明設備の一部を
なす配管1と機器（この例では弁）2との接合状態を示す
図である。配管1はFe−Ni系低熱膨張率合金（いわゆる
インバー合金）製であり、弁２は通常のステンレス鋼(S
US304）製のものである。弁２には同材質の延長直管部
３が設けられており、この直管部３がFe−Ni系低熱膨張
率合金製の配管１に溶接される。即ち、配管１は、標準
的な形状の通常の弁に直接溶接されるのではなく、弁2
と同材質、即ち、ステンレス鋼製の直管部3を介して弁
２に接続される。
なす配管1と機器（この例では弁）2との接合状態を示す
図である。配管1はFe−Ni系低熱膨張率合金（いわゆる
インバー合金）製であり、弁２は通常のステンレス鋼(S
US304）製のものである。弁２には同材質の延長直管部
３が設けられており、この直管部３がFe−Ni系低熱膨張
率合金製の配管１に溶接される。即ち、配管１は、標準
的な形状の通常の弁に直接溶接されるのではなく、弁2
と同材質、即ち、ステンレス鋼製の直管部3を介して弁
２に接続される。
【００２４】弁２に直管部３を設ける方法には、特に制
約はない。例えば、弁の製造の際に、直管部３を一体的
に製造しておいてもよい。要するに、主配管に接続する
部分に、前記の所定長さ以上の直管部が存在すればよい
のである。しかしながら、直管部３は、汎用の標準的な
弁に所定長さの短管を溶接して構成するのが実際的であ
る。この場合の溶接は、通常のステンレス鋼部材同士の
溶接法、例えばティグ溶接などで行えばよい。短管を予
め機器に溶接しておけば、図１のS1の溶接を作業環境の
良い場所で十分な管理の下に行うことができるだけでな
く、設備の現地組立の作業が楽になる。
約はない。例えば、弁の製造の際に、直管部３を一体的
に製造しておいてもよい。要するに、主配管に接続する
部分に、前記の所定長さ以上の直管部が存在すればよい
のである。しかしながら、直管部３は、汎用の標準的な
弁に所定長さの短管を溶接して構成するのが実際的であ
る。この場合の溶接は、通常のステンレス鋼部材同士の
溶接法、例えばティグ溶接などで行えばよい。短管を予
め機器に溶接しておけば、図１のS1の溶接を作業環境の
良い場所で十分な管理の下に行うことができるだけでな
く、設備の現地組立の作業が楽になる。
【００２５】図１に示す構造では、異材溶接はS2の部分
だけである。そして、この部分は、ほぼ同じ外径と肉厚
の管同士の溶接であるから、内部を流れるLNGのような
極低温の液体で冷却されても、両方の管に生じる熱応力
は、後述する図３に示すように応力の向きは異なるもの
の大きさはほぼ同等であり、どちらかの管に極端に負担
が生じることはない。さらに、接合部の形状が単純であ
ることから特定の部分に大きな応力集中が生じるような
ことはなく、かつ発生応力の分布を解析により正確に把
握することができる。
だけである。そして、この部分は、ほぼ同じ外径と肉厚
の管同士の溶接であるから、内部を流れるLNGのような
極低温の液体で冷却されても、両方の管に生じる熱応力
は、後述する図３に示すように応力の向きは異なるもの
の大きさはほぼ同等であり、どちらかの管に極端に負担
が生じることはない。さらに、接合部の形状が単純であ
ることから特定の部分に大きな応力集中が生じるような
ことはなく、かつ発生応力の分布を解析により正確に把
握することができる。
【００２６】前記のように、直管部３と機器（弁）２と
の接合部S1は、溶接でもよい。この場合、同じ材質のス
テンレス鋼同士の溶接であるから、従来の差込式継手の
溶接でもまったく問題はない。仮に、弁2に配管1を直接
溶接すれば、通常、弁2の剛性は配管1の剛性よりも遙か
に大きいことから、低温物質によって冷却された場合、
配管1側は弁2の冷却による変形に追随せざるを得ないこ
とになり、配管1側に偏って大きな熱応力が生じる。弁
と配管の溶接接合部には差込み式継ぎ手が多用される
が、突き合わせ継ぎ手に比べて形状が複雑であり、この
部分が異材継ぎ手になると、熱応力の集中が生じ、配管
使用中の破損の原因となるおそれがある。また、解析に
より応力分布を正確に求めることも困難である。
の接合部S1は、溶接でもよい。この場合、同じ材質のス
テンレス鋼同士の溶接であるから、従来の差込式継手の
溶接でもまったく問題はない。仮に、弁2に配管1を直接
溶接すれば、通常、弁2の剛性は配管1の剛性よりも遙か
に大きいことから、低温物質によって冷却された場合、
配管1側は弁2の冷却による変形に追随せざるを得ないこ
とになり、配管1側に偏って大きな熱応力が生じる。弁
と配管の溶接接合部には差込み式継ぎ手が多用される
が、突き合わせ継ぎ手に比べて形状が複雑であり、この
部分が異材継ぎ手になると、熱応力の集中が生じ、配管
使用中の破損の原因となるおそれがある。また、解析に
より応力分布を正確に求めることも困難である。
【００２７】配管1と直管部（短管）3との溶接は、溶接
材料として、たとえば30%Fe-70%Ni系材料を使用し、テ
ィグ溶接などにより突き合わせ溶接継ぎ手として施工で
きる。また、配管の直線部は、図２に示すように多数の
低熱膨張率合金製の管の突き合わせ溶接S3によって製作
されるのであるが、その溶接は、共金系の溶接材料を使
用するTIG溶接法等によって行うことができる。
材料として、たとえば30%Fe-70%Ni系材料を使用し、テ
ィグ溶接などにより突き合わせ溶接継ぎ手として施工で
きる。また、配管の直線部は、図２に示すように多数の
低熱膨張率合金製の管の突き合わせ溶接S3によって製作
されるのであるが、その溶接は、共金系の溶接材料を使
用するTIG溶接法等によって行うことができる。
【００２８】延長直管部（短管）3の長さは、機器（例
えば弁2）の形状に応じて、下記のように決定すればよ
い。
えば弁2）の形状に応じて、下記のように決定すればよ
い。
【００２９】図３は、同径、同肉厚の低熱膨張率合金製
の管とステンレス鋼（SUS304）製の管の溶接継手部を室
温(20℃）から−164℃に冷却したときに溶接継手部の近
傍に生じる熱応力分布を示す図である。円周方向応力は
境界部で最大となり、軸方向応力は境界からほぼ0.6
（Ｒ×ｔ）1/2離れた位置で最大となる。このように、
直管同士の接合であれば、異材質管の接合であっても接
合部近傍の応力分布は、ほぼ正確に計算できるから、配
管の設計に支障はない。しかし、一方が直管で、他方が
図１の弁２のような特殊な形状の機器であって、しかも
それらが異材質であれば、図３に示すような応力分布の
解析は困難である。従って、設計次第では、配管または
機器に局部的な応力集中が起きて破損事故につながるお
それがある。
の管とステンレス鋼（SUS304）製の管の溶接継手部を室
温(20℃）から−164℃に冷却したときに溶接継手部の近
傍に生じる熱応力分布を示す図である。円周方向応力は
境界部で最大となり、軸方向応力は境界からほぼ0.6
（Ｒ×ｔ）1/2離れた位置で最大となる。このように、
直管同士の接合であれば、異材質管の接合であっても接
合部近傍の応力分布は、ほぼ正確に計算できるから、配
管の設計に支障はない。しかし、一方が直管で、他方が
図１の弁２のような特殊な形状の機器であって、しかも
それらが異材質であれば、図３に示すような応力分布の
解析は困難である。従って、設計次第では、配管または
機器に局部的な応力集中が起きて破損事故につながるお
それがある。
【００３０】本発明によれば、配管と機器との間には前
記の直管部（短管）３が存在する。そうすると異材質溶
接部近傍の応力分布は、図３に示したように、ほぼ正確
に予測することができる。短管３の長さＬを0.6（Ｒ×
ｔ）1/2以上とするのは、軸方向応力が最大になる位置
を常に短管内にするためである。望ましいのは、Ｌを3.
5（Ｒ×ｔ）1/2以上とすることである。そうすれば、図
３から明らかなように、機器２には接合部に起因する応
力の影響がほとんど及ばなくなる。
記の直管部（短管）３が存在する。そうすると異材質溶
接部近傍の応力分布は、図３に示したように、ほぼ正確
に予測することができる。短管３の長さＬを0.6（Ｒ×
ｔ）1/2以上とするのは、軸方向応力が最大になる位置
を常に短管内にするためである。望ましいのは、Ｌを3.
5（Ｒ×ｔ）1/2以上とすることである。そうすれば、図
３から明らかなように、機器２には接合部に起因する応
力の影響がほとんど及ばなくなる。
【００３１】なお、図３に示すように、周方向応力のピ
ークは常に接続部にあるが、この周方向応力と内圧によ
る周方向応力が重畳しても管の破壊が生じるようなこと
はない。なぜなら、図３の周方向応力は必ず引張り側と
圧縮側が釣り合うように発生しており、内圧による周方
向の引張り応力が加わり、引張り側が一般部より先に降
伏点に達しても、圧縮側はその分だけ一般部より余裕が
あるからである。このことは、一般的な強度検討におい
て溶接部の残留応力を考慮しなくてもよいのと同じ原理
である。
ークは常に接続部にあるが、この周方向応力と内圧によ
る周方向応力が重畳しても管の破壊が生じるようなこと
はない。なぜなら、図３の周方向応力は必ず引張り側と
圧縮側が釣り合うように発生しており、内圧による周方
向の引張り応力が加わり、引張り側が一般部より先に降
伏点に達しても、圧縮側はその分だけ一般部より余裕が
あるからである。このことは、一般的な強度検討におい
て溶接部の残留応力を考慮しなくてもよいのと同じ原理
である。
【００３２】以上、機器として主に弁を例にとって説明
したが、上記のような溶接構造は、配管中に弁を設ける
場合だけでなく、様々な管継手・機器と配管との接続部
分に適用できる。
したが、上記のような溶接構造は、配管中に弁を設ける
場合だけでなく、様々な管継手・機器と配管との接続部
分に適用できる。
【００３３】例えば、図１(b)または(c)に示すような、
通常のステンレス鋼製曲管（エルボ）６、または分岐管
７と配管１との接合の場合には、曲管６または分岐管７
に同じ材質の延長直管部３（前記の所定長さを有するも
の）を設け、この直管部３にFe-Ni系低熱膨張率合金製
の配管１を溶接すればよい。ステンレス鋼製の曲管６ま
たは分岐管７自体に低熱膨張率合金製の管を直接溶接す
るのを避けることによって、曲管６または分岐管７に複
雑な熱応力が発生するのを防止できるとともに、異材質
溶接部(S2）の応力分布がほぼ正確に予測できるので配
管設計が容易になる。
通常のステンレス鋼製曲管（エルボ）６、または分岐管
７と配管１との接合の場合には、曲管６または分岐管７
に同じ材質の延長直管部３（前記の所定長さを有するも
の）を設け、この直管部３にFe-Ni系低熱膨張率合金製
の配管１を溶接すればよい。ステンレス鋼製の曲管６ま
たは分岐管７自体に低熱膨張率合金製の管を直接溶接す
るのを避けることによって、曲管６または分岐管７に複
雑な熱応力が発生するのを防止できるとともに、異材質
溶接部(S2）の応力分布がほぼ正確に予測できるので配
管設計が容易になる。
【００３４】
【発明の効果】前述のとおり、低温物質処理設備には
弁、曲管、分岐管の外にも様々な機器が含まれるが、そ
のような機器と配管との接合にも本発明が適用できる。
そして、これらの機器としては市販のステンレス鋼製の
ものが使用できるから、設備全体の製作コストを下げる
ことができるだけでなく、種々の形状を持つ機器内の複
雑な熱応力の発生を懸念せずに設備設計を行うことが可
能になる。
弁、曲管、分岐管の外にも様々な機器が含まれるが、そ
のような機器と配管との接合にも本発明が適用できる。
そして、これらの機器としては市販のステンレス鋼製の
ものが使用できるから、設備全体の製作コストを下げる
ことができるだけでなく、種々の形状を持つ機器内の複
雑な熱応力の発生を懸念せずに設備設計を行うことが可
能になる。
【図１】本発明設備の要部を例示する図である。(a)、
(b)、(c)は、それぞれ図２(b)のA、B、C部の拡大図で、
配管と弁、曲管、および分岐管との接合状態を示す図で
ある。
(b)、(c)は、それぞれ図２(b)のA、B、C部の拡大図で、
配管と弁、曲管、および分岐管との接合状態を示す図で
ある。
【図２】LNG処理設備の一部概略図であり、(a)は配管に
ステンレス鋼製の管を使用した従来の例、(b)は配管にF
e−Ni系低熱膨張率合金製の管を使用した本発明の例で
ある。
ステンレス鋼製の管を使用した従来の例、(b)は配管にF
e−Ni系低熱膨張率合金製の管を使用した本発明の例で
ある。
【図３】同径、同肉厚の低熱膨張率合金製の管とステン
レス鋼製の管の継ぎ手部近傍に生じる熱応力分布を示す
図である。
レス鋼製の管の継ぎ手部近傍に生じる熱応力分布を示す
図である。
１．配管、 ２．弁（機器）、 ３．延長直管部、
４．ループ管、 ５．貯槽、６．曲管（エルボ）、
７．分岐管、 S1,S2,S3．接合部（継ぎ手）
４．ループ管、 ５．貯槽、６．曲管（エルボ）、
７．分岐管、 S1,S2,S3．接合部（継ぎ手）
フロントページの続き (72)発明者 久保 尚重 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 岩橋 拓 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 山本 修二 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 小森 寛治 兵庫県加古郡播磨町新島８番地川崎重工業 株式会社播磨工場内 (72)発明者 岸本 節二 兵庫県加古郡播磨町新島８番地川崎重工業 株式会社播磨工場内 (72)発明者 竹内 宣孔 兵庫県加古郡播磨町新島８番地川崎重工業 株式会社播磨工場内 (72)発明者 鷹尾 正純 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】Fe−Ni系低熱膨張率合金製の管と、ステン
レス鋼製の管ならびに同じくステンレス鋼製の管継手お
よび機器とで構成される設備であって、上記Fe−Ni系低
熱膨張率合金製の管に溶接されるものがステンレス鋼製
の直管であり、その長さＬが、下記の式を満たすこと
を特徴とする低温物質処理設備。 Ｌ（mm）≧ 0.6（Ｒ×ｔ）1/2・・・・・・ ここで、Ｒはステンレス鋼製の直管の外半径（mm）、ｔ
は同じく肉厚（mm）である。 - 【請求項２】ステンレス鋼製の管継手または機器に上記
式を満たす長さＬのステンレス鋼製の延長直管部が設
けられており、その延長直管部とFe−Ni系低熱膨張率合
金製の管とが溶接されていることを特徴とする請求項１
の低温物質処理設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09587598A JP3263027B2 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 低温物質処理用設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09587598A JP3263027B2 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 低温物質処理用設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11294649A true JPH11294649A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3263027B2 JP3263027B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=14149526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09587598A Expired - Lifetime JP3263027B2 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 低温物質処理用設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3263027B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005103631A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Tokyo Gas Co Ltd | 異種材料の溶接方法および低温液化ガスの配管構造 |
| JP2011501698A (ja) * | 2007-09-18 | 2011-01-13 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー | 油およびガス工業におけるスチール構造物を接合するための溶接金属組成物 |
| WO2012114788A1 (ja) * | 2011-02-25 | 2012-08-30 | 三菱重工業株式会社 | 洋上高圧ガス配管構造 |
| CN104308382A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-28 | 合肥通用机械研究院 | 奥氏体不锈钢压力管道的连接方法及其连接结构 |
Citations (3)
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| JPH0929429A (ja) * | 1995-07-21 | 1997-02-04 | Toshiba Corp | 溶接施工方法 |
-
1998
- 1998-04-08 JP JP09587598A patent/JP3263027B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3263027B2 (ja) | 2002-03-04 |
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