JPS6113909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、耐蝕二重管のカツプリング継手等
の管内面の溶接精度向上の技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は、カツプリング継手
等の短管体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付与して全域冷却し
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、特に、溶接
トーチを管内にセツトし下向にし、これに対して
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、管下側を常に浸漬させ、上側は
冷却水ジヤケツ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〉 周知の如く、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
造装置の設計上の条件、格納場所、現場までの輸
送制約等から製造時にユニツト管の長は規格的に
決められている。

したがつて、現場では継手を介してユニツト管
を連結し、所定長に配管している。

而して、配管に用いられる継手はさまざまなも
のがあるが、シールの確実さ、締結解離の容易さ
等の利点からカツ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に用
いるカツプリング継手等においては、第１図に示
す様に、炭素鋼製外管１のステンレス製の内管２
を一体化したユニツト管の二重管３相互を連結す
るカツプリング継手４に二重管３の耐蝕性に呼応
して炭素鋼製のカツプリング本体５にステンレス
製のオーバーハング部６を形成させる必要があ
る。

この場合、カツプリング４の形成加工に際して
はアンダーハング部６の別体成形によるカツプリ
ング本体５への溶接手段もあるが、一体溶接によ
る深溶け込みに工作上の難点があるため、肉盛溶
接加工を行うようにされている。

即ち、第２図に示す様にカツプリング本体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つて肉盛溶接６′を形
成し、しかる後、第３図に示す様に、アンダーハ
ング端部８、ネジ部９，９を機械加工形成する。

ところで、肉盛溶接は大量の溶接熱が発生し、
それにより軸力低下、材質変化、応力発生等が生
ずるため、溶接に伴つて冷却するようにされてい
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 而して、例えば、管外側から冷却エアを吹き付
けて空冷したり、水スプレ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、トーチを下向にして管を回転させるため、
冷却流体が管側面に吹き付けるといる難点があつ
た。

その結果として上述の如く従来の冷却方法を採
用して場合には、第４，５，６図に示す様に、カ
ツプリング本体５の外側面からボンド部７までの
深さD₀、オーバーレイ部の肉盛の深さD′として
横軸に深さＤ、縦軸に硬さＨをとると、最初カツ
プリング本体５の硬さH₁であつたのが、第１層
の肉盛溶接によりH₃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
接後にはH₂までΔＨの硬さ低下がおこる不具合
があった。

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、溶接に伴う必要冷却が確実に行
われ、又、溶接による熱影響が局限され、溶接に
よる材質変化、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技術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。

〈問題点を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの出願の発明の構成は、前述問題点を解決す
るため非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管に外接させると共に管
内に溶接トーチを臨ませ、冷却ドラムの外側冷却
水ジヤケツトに冷却水を充満させ、内部の冷却空
間に散水ノズルからジエツト水に冷却水を噴出さ
せて設定深さ管外側下部を冷却水に浸漬状態にさ
せ、上側は冷却水シヤワー状態に散水させ、その
状態で管をシールパツキンを介して回転クランプ
装置により回転させて下側の浸漬冷却とシヤワー
リング冷却を半サイクルで行わせると共にトーチ
を介して溶接を開始し、溶接部は直ちに冷却さ
れ、その前後は散水により予冷、後冷され、熱影
響がないようにした技術的手段を講じたものであ
る。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を第７図以下の
図面に従つて説明すれば以下の通りである。尚、
第１〜６図と同一態様部分は同一符号を用いて説
明するものとし、第１〜３図は援用するものとす
る。

第８〜１０図に示す実施例において、１０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１２の両側に設置
するスタンド１３，１３に載置される冷却ドラム
１４は周方向の一対の半割りユニツト１５，１５
より成り、対向部にゴムパツキンのシール１６，
１６を添接されクランプ１７，１８により緊結一
体化されるようにされている。

そして、各ユニツト１５，１５の外側には冷却
水ジヤケツト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、
上側の冷却水ジヤケツト１５には流量調整バルブ
２１を有する冷却水供給口２２が設けられて水道
水パイプ２３に接続されるようにされている。

又、下側のユニツト１５の冷却水ジヤケツト１
９の内面面には排水溝１２に臨むようにされる排
水口２４が排水量調整バルブ２５を具備して設け
られている。

更に、第１０図に示す様に、各ユニツト１５の
両側壁２６，２６に設けた半円形のブツシユ２７
には内向きの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、下側のユニツト１
５の後部側壁２６には別の流量調整バルブ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…は４個のシールパツキンであり、
被溶接体としてのカツプリング本体５の半周面に
緊着される半割りゴムシール３３の外面にはテフ
ロン製の凹状３４が接着剤を介して添設されてお
り、凸条２８と水密裡に係合してラビリンスシー
ルを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ー式に支持されており、
その先端には３本のチヤツク３６，３６，３６が
油圧式に設けられてカツプリング本体５を同軸状
にチヤツキングするようにされている。

一方、３７は移動式のTIG溶接装置であり、ベ
ース１１のレール３８上に進退動される溶接制御
装置３９に設けたスタンド４０はワイヤリール４
１を装備すると共にカンチレバー式にアーム４２
を前延してカツプリング本体５内に延出可能にし
て設けられており、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、冷却水ジヤケツト１
９の散水ノズル２０，２０…からカツプリング本
体５の外側に形成される空間４５に貯溜され、カ
ツプリング本体５の外側を浸漬するようにされて
いる。

又、４６は散水シヤワーであり、散水ノズル２
０，２０…からカツプリング本体５の上側側面に
噴射されるようにされている。

上述構成において、クランプ装置３５に対して
カツプリング本体５を同心状に近接させ、チヤツ
ク３６，３６，３６でカンチレバー式に固定支持
する。

次いで、冷却ドラム１４の半割りのユニツト１
５，１５の各両側凸条２８，２８に対しシールパ
ツキン３２の凹条３４を嵌合させてカツプリング
本体５の周面にシールパツキン３２，３２…のゴ
ムシール３３，３３…を緊着させ、クランプ１
７，１８，１７，１８…を介して冷却ドラムを一
体化し、カツプリング本体５の周囲に囲繞させ、
スタンド１３，１３にブツシユを介して固定座着
させ、供給口２２，３０を水道水パイプ２３，３
１に接続する。

そして、溶接装置３７をレール３８に沿つて進
出させ、トーチ４３を肉盛溶接部の初期位置にセ
ツトする。

そこで、まず水道水供給口２２，３０の流量調
整バルブ２１，２９を開き、環状冷却水ジヤケツ
ト１９に冷却水４４を充満させ、散水ノズル２
０，２０…から空間４５に散水し、カツプリング
本体５の上側は散水シヤワーをあびせ、下側は浸
漬状態にし、設定量の水が溜まつた状態で排水口
２４のバルブ２５を開き排水溝１２に冷却水を排
水させ、バルブ２１，２９，２５の調整により、
空間の下半分に冷却水４４が定量貯溜されるよう
にし、カツプリング本体５の下側浸漬、上側に対
するシヤワーあびせ状態を維持するようにする。

この時、カツプリング本体５の硬さは第７図
H₁の状態にある。

このセツト状態が準備されたところで、回転ク
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、カツプリング本体５をチヤ
ツク３６，３６，３６を介して回転させて、TIG
溶接装置３７をレール３８に沿つて進退させ、ト
ーチ４３をしてカツプリング本体５内にスパイラ
ル状に第２図に示す様に肉盛溶接６′を行つてい
く。

この間、カツプリング本体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
の凹条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、冷却ドラム１
４の静定を許容するか、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、回転カツプリング本体５の下側は冷却水４
４に常に浸漬冷却され、上側は散水シヤワーによ
り冷却される。

而して、第１層の肉盛溶接はカツプリング本体
５が充分に冷却されているために、第７図H₂′に
見られるようにボンド部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
後続ビートのテンパー効果によりスパイク状の硬
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図の硬化程度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、カツ
プリング本体５の回転により上部散水シヤワー４
６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ヤ
ワーでは不充分であり、貯溜水により溶接熱を吸
収される。

そして、該貯溜水は排水口２４から排水され、
散水シヤワー４６で補水されるため、相当の冷却
がなされる。

そして、上部で散水シヤワー４６により更に冷
却される。

勿論、下側の浸漬冷却水４４は散水シヤワー４
６による補水の他に冷却水供給口３０からの冷却
水によつても量、低温を補給される。

このようにして、冷却装置を全周的に保持され
て第２，４，５図に示す様に肉盛溶接が所定厚さ
で終了すれば、前述セツ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、カツプリン
グ本体５を取り出し、第３図に示す様にオーバー
ハング端部８、ネジ部９を機械加工しカツプリン
グ４を得る。

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
水はブライン等と均等であり、管内面の溶接はカ
ツ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。

〈発明の効果〉 以上、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亙り冷
却水により冷却されるため、第１層からの溶接に
よる溶接熱が完全に、且つ、急速に除去され、管
に溶接熱によるり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、管の外側下半分は冷却水中に浸漬され、上
側に散水シヤワーをあびるようにしたことによ
り、トーチが下向に溶接作用を行う過程で発生す
る大量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
ヤワーにより充分に冷却される効果がある。

而して、この冷却は管の回転クランプ装置によ
り回転状態で行われるため、下側と上側が半サイ
クルで浸漬冷却、シヤワーリング冷却が溶接に随
伴して行われるという優れた効果が奏される。

そして、満水状態にしないことにより、上部に
温水が溜らず、したがつて、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割りにされて
管外側面に対してクランプ治具を介し合体解離自
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対回転
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、したがつて、トーチ
の姿勢を変化させず、それだけ溶接が正確に出来
るという優れた効果が奏される。

更に、冷却ドラムの外側には冷却水ジヤケツト
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、冷却水ジヤケツトに低温冷却水を
溜め、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却水散水シヤワ
ーを噴出させることが出来る効果がある。

加えて、空間に排水口を冷却水ジヤケツトに冷
却水供給口を設けたことにより溶接態様、管径、
肉厚等により上記空間に於ける冷却水の貯水量を
調節することが出来るという効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の実施例の説明図であ
り、第１図は二重管に対するカツプリング継手の
部分断面図、第２図はカツプリング本体内面肉盛
溶接部分断面図、第３図は溶接後の機械加工の部
分断面図、第４図は肉盛溶接後のカツプリングの
概略断面図、第５図は第４図部分拡大断面図、第
６図は一般のカツ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
部分縦断面図、第９図は同横断面図、第１０図は
要部分解斜視図である。 ５……管、６′……溶接、４４，４６……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、１
９……冷却水ジヤケツト、２０……散水ノズル、
２２，３０……供給口、２４……排水口、３５…
…回転クランプ装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管内面に対する溶接を行うに際し該管の外側
   を水により冷却させる方法において、該管の内面
   溶接部に下向に溶接トーチが指向されている管の
   下側外表面部分を冷却水に浸漬冷却させ、又該管
   の上側外表面に冷却水を連続的に散水させ、而し
   て上記管を回転させて管内面から溶接を実施しつ
   つ管体全周面を冷却するようにしたことを特徴と
   する管内面溶接の冷却方法。 ２ 管内面溶接に際し管外側に対する冷却装置に
   おいて、回転クランプ装置にクランプされて回転
   する管の外側に外装される冷却ドラムが周方向に
   少くとも２つ割りにされてクランプ治具を介して
   締結解離可能にされると共に相対回転自在なシー
   ルパツキンを有しており、而して管側に対する冷
   却空間を介して冷却水ジヤケツトが設けられ、該
   冷却水ジヤケツ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
   方上記冷却空間は排水口が設けられていることを
   特徴とする溶接冷却装置。