JPS5992194A - 管内面溶接の冷却方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分類〉 開示技術は１酬蝕二重管のカップリング継手等の管内面
の溶接向−Ｌ技術の分野に属する。

〈特許請求の範囲の解説〉 而して、この出願の発明は該カップリング継手等の短管
木等の管内面に肉盛溶接等の溶接を行うに際し、管外側
面に冷却水を角力して全域冷却して溶接するようにした
冷却方法とそれに直接使用する冷却装置に関する発明で
あり、！侍に、溶接１・−チを管内にセットし下向にし
、これ（Ｃ対して管を回転させ、その外側の冷却ドラム
の冷却空間に冷却水を張り、管下仰１を常に浸漬させ、
上側は冷却水ジャケントの散水ノズルからの散水により
冷却させるようにした管の内面の溶接冷却方法及び該冷
却方法に直接使用する冷却装置に係る発明である。

〈従来技術〉 １＾Ｊ知のＱｌく、配管はあらゆる方面に採用されてい
るが、該“配管長がさまざまであるのに対し、製造装置
の設ｉｔ−上の条件、格納１所、現場までの輸送制約等
からユニソ［・長は規格的に決められている。

したがって、現場では継手を介してユニット管を連結し
、所定長に配管している。

該継手はさまざまなものがあるが、シール性の確実さ、
締、結解離の容易さ等の利点からカップリング継手が広
く用いられている。

このうち、例えば、油井管等の耐蝕二重管のカップリン
グ継手等においては第１図に示す様に炭素鋼外管１にス
テンレス内管２を一体化したユニット管の二重管３相巨
を連結するカップリング継手４には管の耐蝕性に呼応し
て炭素鋼カップリング本体５にステンレスオーバー・・
ング部６を形成させる必要がある。

この場合、該カップリング４の形成加工に際してはｒン
ダー・・ング部６の別体成形によるカップリング本体５
への溶接もあるが、一体溶接による深溶は込みに工作上
の難点があるため、肉盛溶接加工を行う。

即ち、第２図に示す様にカップリング本体５に対しボン
ド部７を介して図示しないＴＩＧ溶接トーチによりオー
バーレイを行って肉盛溶接６′を形成し、しかる後第３
図に示す様にアンダーツ・ング部８、ネジ部９．９を機
械加工形成する。

ところで、肉盛溶接は大計の溶接熱が発生し、それによ
り軸性低下、材質変化、応力発生等が生ずるため、溶接
に伴って冷却することが行われる。

〈問題点〉 而して、例えば、管外側から冷Ｒ１エアを吹き伺けて空
冷したり、水スブンーを散水させたりするが、冷却能率
が悪く、しかも円周面に肉盛するため、トーチを下向に
し、管を回転させるため、冷却流体が管側面に吹きつけ
難い難点があった。

その結果とじて上述のような従来の冷却方法を採用した
場合には、第４．５．６図に示す様にカップリング本体
５の外側面からボンド部７までの・深さり。、オーバー
レイ部の肉盛の深さＤ′を横軸（（佑さ１）、村イ４Ｉ
ｌｌ＋　Ｋ硬さＩＩをとると、最初カンプリング本体５
の硬さはＩＩ１であったのが、第１層の肉盛溶接により
ＩＩ２の硬さに低下し、その後のオーバーレイによる長
時間の熱影響により最終溶接後にばｌｌ３−ｄ：でΔＨ
の硬さ低下がおこる不具合があった。

〈１」的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく管の内面
溶接における冷却の問題点を解決すべき技術的課題とし
、溶接（（伴う必要冷却が確実に行われ、溶接による熱
影響が局限され、溶接による拐質変化、応力発生等が避
けられるようにして各種産業における配管利用分野に益
する優れた管内面の冷却方法と該方法に直接使用する装
置を提供せんとするものである。

〈構成〉 上述ト１的に沿うこの出願の発明の構成は被溶接管に対
して複数割りの冷却ドラムをシールパツキンを介して外
接させると共に管内に溶接トーチを臨まぜ、該冷力ｊド
ラムの外側冷却水ジャケットに冷却水を充満させ、内部
の冷却空間１′・（冒１女水ノズルからジェット状に冷
却水を噴出させて設定深さ管外側下部を冷却水に浸漬状
態にさせ、上側は冷力１水シャワー状態に散水させ：そ
の状態で管を上記シールパツキンを介して回転させると
共にトーチを介して溶接を開始し、溶接部は直ちに冷却
さ１し、その前後は散水により予冷、後端され、熱影響
がないようにした技術的手段を講じたことを要旨とする
ものである。

〈実施例〉 次にこの出願の発明の実施例２第７図１ソ下の図面にし
たがって説明ずれば以下の通りである、２尚。

第１〜６図と同一態様部分は同一符号を用いてＩＩ２明
するものとし、第１〜３図は援用するものとする。

第８〜１０図に示す態様はこの出願の発明の要旨を成す
溶接冷却装置１０であり、ベース１１に設けた排水溝１
２０両側に設置するスタンド１３．１３に載置される冷
却ドラム１４は１対の半割りユニット１５．１５より成
り、対向部ＩＣゴムバソキノのノール１６．１６を添設
されクランプ１７．１８により緊結一体化されるように
されている。

そして、８亥各ユニツト１５．１５の外イ則には冷却水
ジャケット１９．１９が形成され、その内側面には多数
の散水ノズル２０．２０・・・が穿設され、上側の冷却
水ジャケット１５には流量調整バルブ２１を有する冷却
水供給口２２が設けられ水道水パイプ２３に接続される
ようにされている。

又、下１１＋＋＋のユニット１５の冷却水ジャケット１
９の内面には上記４非水溝１２に臨むようにされる＃Ｉ
ｉ水［１２４がＩＪト水（辻調整バノトブ２５を具備し
て設けられている。

更に各二二ソト１５０両側壁２６．２６に設けた半円形
ブツシュ２７には内向山形状のテフロン製の凸条２８が
接着剤を介して設けられており、下ｔ（１１のユニット
１５の後部１目１１壁２６には別の流滑調幣パルプ２９
を有する冷却水供給口３０が水道水パイプ３１に接続さ
れるようにされている。

３２．３２・・・ば４個のシールパツキンであり、被溶
接管としてのカップリング本体５０半周面に緊着される
半割りゴムシール３３の外面にはテフロン製の凹条３４
が接着剤を介して添設されてオ・５す、該凹条３４は前
記凸条２８と水密外に係合してラビリンスシールな形成
すると共に相対回転を許容し合うようにされている。

３５は回転クランプ装置であり、図示しない駆動回転装
置にカンチレバ一式に支持されており、その先端には３
本のチャック３６．３６．３６が油圧式に設けられて上
記カップリング本体５を同１ｑｌ＋状にチャッキングす
るようにされている。

一方、３７は移１拍式のＴＴＧ溶Ｊ妾装置爵であり、ベ
ース１１のレール３８上に；侑退勤される溶接ｆｌ＋ｌ
Ｉ御装首３９に設けたスタンド４０はワイヤリール４１
を装（＋ｉｆｉすると共にカンチレバ一式にアーム４２
を薄延してカップリング本体５内だ延出可能にして設げ
られており、その先端にはトーチ４３を肉盛溶接部に対
向させて有している。

尚、４４は冷却水であり、冷却水ジャケット１９の散水
ノズル２０．２０・・・から該カップリング本体５の外
側に形成される空間４５に貯溜され、該カップリング本
体５の外ＩＨＩ＋下側を浸漬する。

又、４６は散水ンヤワーであり、該散水ノズル２０．２
０・・・からカップリング本体５の上側側面知噴射され
る１゜ 〈作用〉 ト述構成において、クランプ装置３５に対してカップリ
ング本体５を同心状に近接させ、チャック３６．３６．
３６でカンチレバ一式に固定支持する。

次いで冷Ｊｅ１１ドラム１４の半割りユニット１５．１
５の各両側凸条２８．２８に対しシールパツキン３２の
凹条３４を嵌合させてカップリング本体ノｔｌ！６　而
Ｋ　Ｂｅシ〜ルパッキン３２．３２・・・のゴムシ−ル
３３．３３・・を緊着さぜ、クランプ１７．１８．１７
．１８・・・を介して冷却ドラムを１体化し、カッフリ
７　り本体５０周囲に囲繞させ、スタンド１３．１３に
ブツシュを介して固定座着させ、供給口２２．３０を水
道水パイプ２３．３１に接続′４−イ）６゜ そして、溶ｊト装置３７をレール３８に沿って進出させ
トーチ４３を肉盛溶接部の初期位置にセットする。

そこでまず水道水供給口２２．３０の流用゛調整バルブ
２１．２９を開ぎ環状冷却水ジャケット１９に冷却水４
４を充満させ散水ノズル２０．２０・・・から空間４５
に散水し、カップリング本体５のＬＩＨｌｌは散水シャ
ワーをキ）びせ、下仰１は浸漬状態にニし、設定耐水か
たまったらＪｕｌｉ水（］２４のバルブ２５を開き排水
溝１２に冷却水を排水さぜ、バルブ２１．２９．２５の
調整により、空間の［ζ半分に冷却水４４が定置貯溜さ
れるようにし、カンブリング本体５の下側浸ｆ’ｌｔ　
、　、、Ｉ：　（ｔｌ、、ンワーあびせ状態を維持する
ようにする。

この時、該カップリング本体５のかたさく・」、第７図
ＩＩｌ′の状態にある。

このセント状態が準備されたところでクランプ装置３５
を図示しない回転、駆動装置で設定回転速度で回転させ
、カップリング本体５をチャック３６．３６．３６を介
して回転させ、ＴＩＧ＠接装置３７をレール３８に沿っ
て仏退させ、１・−チ４３をして該カンプリング本体５
内にスパイラル状に第２図に示す様に肉盛溶接６′を行
ってい（。

この間、該カップリング本体５と共に緊着されて回転さ
れるシールパツキン３２はそのテフロン製四条３４が、
冷却ドラム１４の同じくテフロン製凸条２８に嵌合して
相対回動し、該冷却ドラム１４の静定を許容するか、該
凹凸条３４．２８の緊密摺接、ラビリンスシールにより
冷却水４４は漏出することはない。

又、回転カップリング本体５の下側は冷却水４４に常に
浸漬冷却され、上側は散水ンヤワーにより冷却される。

而して、第１層の肉盛溶接はカップリング本体５／べ充
分に冷却されているため（（第７図Ｈ２’に見られる様
にボンド部７の内側で急冷によるスパイク状の硬化部Ｐ
が発生するが、第２層以降の後婢ビートのテンパー効果
により該スパイク状の硬化部Ｐが消え、最終溶接後の硬
さＨ３′では完全に消去され、しかも、常冷されている
ため、従来態様の第６図の硬度低下ΔＨに比し、ΔＨ’
と極めて少く、充分な硬さが保たれる。

尚、水道水は通常相当に冷水状態にあり、］ｙツブリン
グ本体５の回転により−に部散水シャワー４６で充分に
冷却され、下側でその冷却を保たれて溶接を受けるが、
溶接熱を吸収するには散水シャワーでは不充分であり、
貯溜水により該溶接熱を吸収される。

そして、該貯蒲水は排水１］２４から刊−水され、散水
シャワー４６で補水されろため相当の冷却がなされる。

そして、上部で散水シャワー４６により更に冷却される
。

勿論下側の浸漬冷却水４４は散水シャワー４６による補
水の他に他の冷却水供給口３０からの冷却水によっても
量、低温を補給される。

このようにして冷却状態を全周的に維持されて第２．４
．５図の様に肉盛溶接が所定厚さで終了すれば、前述セ
ット工程とは逆の工程により水排出後冷却ドラム１４を
解離し、カップリング本体５を取り出し、第３図に示す
様にオーパーツ・ング部８、ネジ部９を機械加工しカッ
プリング４を得ろ。

〈他の実施例〉 尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るもの
でないことは勿論であり、例えば、冷却水はプライン等
と均等であり、管内面の溶接はカップリングの肉盛溶接
の外に外管に対する内管のスパイラル溶接に用いる等種
々の態様が採用可能である。

く効果〉 先述の如きこの出願の発明によれば、基本的に管内面に
溶接を行うに管外面が熱影響域全周に亘り冷却水により
冷却されるため、第１層からの溶接（でよる溶接熱が完
全に、且つ、急速に除去され、管に溶接熱による材質変
化等が生ぜず、或は、それらの影響が極少で済む優れた
効果が奏される。

又、管の外Ｇｉｌ＋下半分は冷却水中に浸漬され、土１
則に散水シャワーをあびせるようにしたことに９より１
・−チが下向に溶接作用を行う過程で発生する大：ＩＹ
の熱は熱吸収容量の大きな水により効率的に吸収除去さ
れ、−上側は予め、又、後から散水シャワーにより充分
に冷却される効果がある。

そして、満水状態にしないことにより上部に温水がたま
らず、したがって、冷却効率を阻害することもなく、大
量の水を使用することもない利点がある。

而して、装置は冷却ドラムが複数側りにされて管外（１
１１面に対してクランプ治具を介［−合体解離自在にさ
れていることにより管に対する装着が容易であり、又、
シールパツキンを介して相ｚＪ回転可能にされているこ
とにより管のみを冷却ドラム内で回転させることが出来
、したがって、トーチの姿勢を変化させず、それだけ溶
接が正確に出来る優れた効果が奏される。

更に、該冷力ｊドラムの外側には冷却水ジャケットが設
けられてその内壁に多数の散水ノズルを設けたことによ
り、該冷却水ジャケットに低温冷却水を貯め、管囲繞空
間に冷却水を供給出来るばかりでなく、散水ノズルから
管に対し冷力１水散水シヤワーを噴出させることが出来
る効果がある。

加えてｉｔ　Ｑ間に排水口を冷却水ジャケットに冷却水
供給口を設けたことにより溶接態様、管径、肉、匣等に
より」二記空間における冷却水の貯水量を調節すること
が出来る効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の詳細な説明図であり、第１図は
二重管に対するカップリング継手の説明断面図、第２図
はカンプリング本体内面肉盛溶接断面図、第３図は溶接
後の機械加工断面図、第４図は肉盛溶接後のカップリン
グの概略断面図、第５図は第４図部分拡大断面図、第６
図は一般のカップリング本体の深さと硬さの溶接影響グ
ラフ図、第７図はこの出願の発明による第６図相当グラ
フ図、第８図は装置全体概略縦断部分断面図、第９図は
同断面図、第一１０図は要部分解斜視図である。 ５・・・管、　　　　　　　６′・・・溶接、４４．４
６・・・水（冷却水）、　４３・・・トーチ、１０・・
・装置、　　　　　１４・・冷却ドラム、１７．１８・
・・クランプ治具、 ３２・・・シールパツキン、 ４５・・・冷却空間、　　　１９・・・冷却水ジャケッ
ト、２０・・・散水ノズル、　　２２．３０・・・供給
口、２４・・・排水口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）管内面に対する溶接ケ行うに際し肢管の外側を水
   により冷却させる方法において、肢管の内面に下向に溶
   ｊ妾１−−チが指向されている管の下（１ｍ表面部分な
   冷力１水に浸漬冷却させ、又、肢管の上側表面に冷刀１
   水を散水させ、而して上記管を回転させて管内面から溶
   接を実施しつつ管体全川面を冷却すイ＋Ｊ：５＆こした
   ことを特許とする管内面溶接の冷７．ｌＩ力法。
2. （２）管内面溶接に際し管外側を冷却する方法に直１妾
   使用する冷却装置において、管外側に外装されろ冷７１
   ．：Ｉｊドラムが少（とも２つ割りにされてクランプ治
   具を介して締、結解＋ｊｉｆｆ可能にされると共妬相対
   回転可能／、「シールパツキンを有しており、而して管
   ｆｉｌに対する冷却空間を介して冷却水ジャケットが設
   けられ、該冷却水ジャケットは該冷却水空間に対する散
   水ノズルを多数有すると共に冷却水供給口を有し、一方
   上記冷却空間には排水口が設けられていることを特数と
   する溶接冷却装置。