WO2018142500A1 - 補強材の作製方法 - Google Patents

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WO2018142500A1
WO2018142500A1 PCT/JP2017/003567 JP2017003567W WO2018142500A1 WO 2018142500 A1 WO2018142500 A1 WO 2018142500A1 JP 2017003567 W JP2017003567 W JP 2017003567W WO 2018142500 A1 WO2018142500 A1 WO 2018142500A1
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WO
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pipe
reinforcing material
tubular member
piping
reinforced
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Application number
PCT/JP2017/003567
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English (en)
French (fr)
Inventor
西田　秀高
良文 川井
Original Assignee
中国電力株式会社
中電プラント株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/18—Appliances for use in repairing pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L57/00—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a reinforcing material for piping that reinforces the piping by covering the outer periphery of the piping that transports the fluid.
  • Steam for power used as power for steam turbines is a high-temperature and high-pressure fluid.
  • steam having a temperature of about 300 ° C. to 650 ° C. and a pressure of about 5 MPa to 8 MPa is used as the power steam.
  • a metal steam pipe for transporting power steam is always exposed to high-temperature and high-pressure steam, and therefore deteriorates due to creep.
  • Patent Document 1 describes that the steam pipe is reinforced by fitting a reinforcing tool on the outside of the reinforcement target portion of the steam pipe.
  • the reinforcing tool described in Patent Document 1 includes a plurality of reinforcing portions arranged in the axial direction, that is, along the vapor transport direction.
  • Each reinforcement part is provided with a pair of reinforcement member which has a flange part provided in the circumferential direction edge part of the curved board part and curved board part which encloses the half of the circumferential direction of steam piping.
  • the reinforcing tool has an integral configuration in the axial direction.
  • the present condition is that the production method of the reinforcing material which reinforces comparatively large scale piping like a steam piping is not established.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a reinforcing material for piping capable of effectively reducing stress acting in the axial direction of the piping.
  • the invention according to claim 1 is a preparation step of preparing a tubular member having an outer shape larger than the outer shape of a portion to be reinforced of piping, and dividing the tubular member along the axial direction. And a dividing step of dividing a line to form a plurality of divided pieces.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that the preparation step includes a step of processing a metal flat plate into a cylindrical shape to obtain a straight pipe.
  • the invention according to claim 3 is characterized in that the preparation step includes a step of bending the straight pipe in accordance with the shape of the portion to be reinforced.
  • the invention according to claim 4 is characterized in that the preparation step includes a step of joining the plurality of straight pipes to obtain the tubular member in which the straight pipes are connected in a crossed state.
  • the invention according to claim 5 is a process in which the tubular member prepared in the preparation step is an off-the-shelf product, and an inner surface of each divided piece obtained by the dividing step is processed according to an outer shape of the reinforcement target portion. It is characterized by including.
  • the invention according to claim 6 includes a step of forming a flange for joining the divided pieces along the dividing line.
  • the invention according to claim 7 is a provisional step of preparing a plurality of semi-tubular members having an outer shape larger than the outer shape of the portion to be reinforced of the pipe, and temporarily fixing the radial end portions of the semi-tubular members to face each other. And a step of bending the straight pipe obtained by matching the shape of the portion to be reinforced.
  • the invention according to claim 8 is characterized in that it includes a step of forming a flange for joining the semi-tubular members with each other along the axial direction at the circumferential end of the semi-tubular members.
  • the present invention is characterized in that a tubular member having an outer shape that is slightly larger than the outer shape of the portion to be reinforced of the pipe is prepared and divided into pipe reinforcing members.
  • the present invention is characterized in that a plurality of semi-tubular members having an outer shape that is slightly larger than the outer shape of the portion to be reinforced of the piping are prepared and combined to form a reinforcing material for piping.
  • the reinforcing material for piping is simply referred to as “reinforcing material”.
  • the axial direction of the pipe is a direction along the central axis of the pipe
  • the axial direction of the reinforcing material or the tubular member is a direction along the axial direction of the pipe when the reinforcing material is attached to the pipe. Means.
  • ⁇ Material of piping and reinforcement> The material of the piping and the reinforcing material will be described.
  • the reinforcement should be made of a material that has higher creep strength than the piping material.
  • a heat resistant steel such as 9Cr-1Mo steel or 2.25Cr-1Mo steel, which is a ferritic chromium steel
  • 18-8 stainless steel which is an austenitic stainless steel
  • a nickel alloy or the like can be preferably used.
  • cobalt alloy or high chromium steel may be used as the reinforcing material.
  • the reinforcing material is the same as the material used for the pipe ( So-called “tomo materials”) can be used.
  • the thickness of the reinforcing material is determined to be a thickness that can reduce the stress applied to the pipe.
  • the thickness of the reinforcing material can be determined as 8 mm (1/100 of the diameter of the pipe).
  • the production method of the reinforcing material for piping according to the first embodiment of the present invention will be described.
  • the first embodiment is characterized in that a tubular member having an outer shape that is slightly larger than the outer shape of the portion to be reinforced of the pipe is produced, and this is divided to obtain a pipe reinforcing member.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a production procedure of a reinforcing member for piping according to the first embodiment of the present invention.
  • 2 to 4 are schematic perspective views showing an example of a procedure for producing a piping reinforcing material.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the piping reinforcing material is attached to the piping.
  • the reinforcing material in the present embodiment is a reinforcing material for reinforcing the elbow portion of the pipe.
  • the reinforcing member 100 is composed of a plurality (here, two) semi-tubular divided bodies 110 and 110 that are in close contact with the outer peripheral surface of the pipe 150.
  • Each of the divided bodies 110 and 110 includes flanges 111 and 111 (a flange portion or a joining piece) extending along the axial direction and the radial direction at each end portion in the circumferential direction.
  • Bolt holes 113 are formed through the flange 111 at predetermined intervals along the axial direction.
  • the flanges 111 and 111 are parts for joining and integrating the two divided bodies 110 and 110 with bolts B and nuts N. As shown in FIG. 5, the inner peripheral surface of each divided body 110, 110 is brought into close contact with the outer peripheral surface of the pipe 150, and the bolt B is extended over the bolt holes 113, 113 of both flanges 111, 111 communicating with each other. By inserting and screwing nut N to bolt B, both divided bodies 110 and 110 are joined and integrated. In addition, in order to generate a tightening force to the pipe from the reinforcing material 100 so as to counter the expansion of the pipe, when the two divided bodies 110 and 110 are attached to the pipe, the gap between the flanges 111 and 111 is 5 to 10 mm. A gap of a degree can be made.
  • the procedure for producing the piping reinforcing material includes steps S1 “measurement / analysis step”, step S3a “tubular member preparation step”, step S5 “division step”, step S7 “flange formation step”, step S9 “adjustment process” and step S11 “bolt hole forming process” are included.
  • Step S1 is a preparatory stage for collecting information necessary for producing the piping reinforcing material, and the processing of the metal material and the like are performed in steps after step S3a.
  • Step S1: Measurement / Analysis Process three-dimensional measurement and stress analysis of pipes are executed.
  • three-dimensional measurement the external shape of the current pipe is measured.
  • laser measurement, analysis using images taken from many viewpoints, and the like can be used.
  • the stress analysis the stress applied to the pipe is analyzed by computer simulation based on the pipe shape at the time of design. As a result of the analysis, for example, a portion determined to be applied with a main stress of a predetermined value or more is determined as a portion to be reinforced.
  • the reinforcing range, the shape, size, and division position of the reinforcing material are determined.
  • Step S3a Tubular member preparation process >>
  • a tubular member having an outer shape that is slightly larger than the outer shape of the reinforcement target portion of the pipe is produced.
  • FIGS. 2A to 2C show an example of the tubular member preparation process.
  • a metal flat plate 121 having a size and a thickness corresponding to the shape and size of the reinforcing material finally obtained is prepared.
  • a rectangular metal flat plate 121 having a size of “the outer peripheral length of the pipe ⁇ the axial length of the portion to be reinforced” and a thickness required for the reinforcing material is prepared.
  • FIG. 1 shows that is the outer peripheral length of the pipe ⁇ the axial length of the portion to be reinforced
  • the flat plate 121 is processed into a cylindrical shape by roll processing, and the two opposite sides 121a and 121a are welded to produce a straight tube 123 (straight cylindrical tube).
  • the straight pipe 123 is bent in accordance with the shape of the portion to be reinforced to produce an elbow-shaped tubular member 125 that is curved to the curvature of the portion to be reinforced.
  • hot bending using high-frequency induction heating which is one of methods for producing a curved pipe, can be used for bending.
  • the elbow-shaped tubular member 125 obtained by this step has an outer shape that is slightly larger than the outer shape of the reinforcement target portion, has a curved shape similar to that of the reinforcement target portion, and has an inner peripheral length of the reinforcement target portion. Substantially equal to the perimeter. That is, the size of the hollow portion of the tubular member 125 is a size that can accommodate the reinforcement target portion of the pipe.
  • FIG. 3A shows a dividing step
  • FIG. 3B shows a flange forming step.
  • the tubular member 125 is cut along a dividing line 127 extending in the axial direction to form a plurality of semi-cylindrical divided pieces 129 and 129 divided by the dividing line 127.
  • plasma cutting, laser cutting, cutting with a machine tool, or the like can be used for the division of the tubular member 125.
  • the tubular member 125 may be divided into two as illustrated, or may be divided into three or more. At least, the tubular member is divided into a plurality of parts so that the reinforcing material can be attached to the pipe without disassembling the pipe to be reinforced.
  • the dividing line may be set at a location where the attaching work of the reinforcing material to the pipe becomes efficient according to the situation of the site where the pipe is installed.
  • a gap of about 5 to 10 mm is formed in the flanges 111 and 111 when the two divided bodies 110 and 110 are attached to the pipe. (See FIG. 5). This gap can be adjusted by the cutting width of the tubular member 125 to be cut in the dividing step.
  • Step S7 Flange Forming Process
  • flange forming step as shown in FIG. 3B, flanges 111 and 111 for joining the divided pieces 129 and 129 are formed along the dividing line 127 to obtain the divided bodies 110 and 110.
  • metal strips curved in accordance with the curvature in the axial direction of the respective divided pieces 129 and 129 are welded to the respective end portions in the circumferential direction of the divided pieces 129 and 129, and the flanges 111 and 111. To do.
  • FIG. 4A shows the adjustment process
  • FIG. 4B shows the bolt hole forming process.
  • the inner shapes of the divided bodies 110 and 110 are adjusted in accordance with the outer shape of the portion to be reinforced of the pipe.
  • the piping to be reinforced may be creep-deformed by use in a high-temperature environment, and the cross-sectional shape may be changed from the original perfect circle shape to a flat shape. Therefore, in the adjustment process, based on the current three-dimensional shape of the pipe measured in the measurement / analysis process of step S1, the inner shape of each divided body 110, 110 is adjusted to the outer shape of the part to be reinforced of the pipe. To do.
  • each divided body 110, 110 is increased or reduced using a hydraulic jack or the like, and the respective divided bodies 110, 110 are adjusted so as to be in close contact with the pipe.
  • the inner surface of the division bodies 110 and 110 is cut, or the division body 110 , 110 is formed to prevent interference between the protruding portion and the divided bodies 110, 110.
  • an opening is formed, a metal plate is welded to the opening as necessary, and the opening is closed and re-reinforced.
  • Step S11 Bolt Hole Forming Process
  • the flanges 111, 111 positioned at the circumferential ends of the two divided bodies 110, 110 are made to face each other, so Both flanges are temporarily fixed after being combined into a curved cylindrical shape.
  • a plurality of bolt holes 113 and 113 penetrating the opposing flanges 111 and 111 are formed.
  • displacement of the bolt holes 113 and 113 between the two divided bodies 110 and 110 is prevented.
  • the reinforcing member 100 is composed of two divided bodies 110 and 110 divided by a dividing line extending along the axial direction. Since the reinforcing material 100 is an integral object that is not divided in the axial direction, it can exhibit resistance to stress acting along the axial direction (for example, bending stress that tends to bend along the axial direction). Moreover, as shown in FIG. 5, since the force which compresses to the radial direction with respect to the piping 150 is added with the two division bodies 110 and 110 at the time of mounting
  • a tubular member having the same shape as the outer shape of the pipe and slightly larger than the pipe is produced.
  • the tubular member thus produced is divided into divided pieces constituting the reinforcing material. Therefore, it is easier to form and adjust the shape of each divided piece as compared to the case of separately producing each semi-cylindrical divided piece curved in the axial direction.
  • the amount of work required for producing the reinforcing material can be effectively reduced, and the working time can be shortened and the production cost can be reduced.
  • a reinforcing material for a relatively large pipe having an outer diameter of 800 mm or more can be easily created.
  • the manufacturing method of the reinforcing material which concerns on this embodiment is applicable also to the reinforcing material which reinforces linear piping.
  • the flange is formed and the two divided bodies are integrated using bolts and nuts.
  • a pair of divided pieces 129, shown in FIG. 129 may be used as a reinforcing material after the shape is adjusted in step S9.
  • the steel strip made of the same material as the reinforcing material is spirally wound from above the split pieces 129 and 129, and spot welding is appropriately performed.
  • the steel strip may be fixed.
  • the two divided pieces 129 and 129 may be integrated by welding.
  • step S3a the straight pipe obtained in step S3a is divided in step S5 and a flange is formed in step S7, the divided pieces may be temporarily joined and subjected to the bending process in step S3a.
  • the piping is cylindrical
  • the shape of the piping to be reinforced and the shape of the reinforcing material are not limited to the cylindrical shape.
  • ⁇ Second Embodiment> A method for producing a piping reinforcing material according to the second embodiment of the present invention will be described.
  • the second embodiment is characterized in that a reinforcing material is produced from a standard (or ready-made) pipe joint.
  • a reinforcing material is produced from a standard (or ready-made) pipe joint.
  • the example different from the first embodiment will be described mainly by the example of the cheese-type reinforcing material.
  • FIG. 6 is a plan view of a cheese-shaped pipe to be reinforced in the second embodiment of the present invention.
  • the pipe 250 (reinforcement target part) to be reinforced is a cheese type, and has a shape connected in a T shape so that the main pipe 251 and the branch pipe 253 that extend linearly cross each other.
  • a curved portion 255 is formed at a connection portion between the main pipe 251 and the branch pipe 253.
  • the reinforcing material needs to be in close contact with the pipe 250 at least so as not to be displaced, but the pipe 250 having the curved portion 255 between the main pipe 251 and the branch pipe 253 is as in the first embodiment. It is difficult to produce the tubular member 125 (see FIG.
  • a reinforcing material is produced using a standard product (or ready-made product) pipe joint having a curved portion at a connection portion between two straight pipes.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a production procedure of the piping reinforcing material according to the second embodiment of the present invention. Steps similar to those in the first embodiment are denoted by the same step numbers, and description thereof is omitted as appropriate.
  • the procedure for producing the reinforcing material for piping in the present embodiment includes step S1 “measurement / analysis step”, step S3b “tubular member preparation step”, step S5 “division step”, step S7 “flange formation step”, step S10 “inner surface”. Processing step ”and step S11“ bolt hole forming step ”.
  • the “measurement / analysis step” in step S1 is the same as in the first embodiment.
  • FIG. 8 to FIG. 10 are schematic perspective views showing an example of a procedure for producing a piping reinforcing material.
  • FIG. 8A and 8B show an example of the tubular member preparation step.
  • a cheese-shaped standard pipe joint 221 having an outer shape that is slightly larger than the outer shape of the reinforcement target portion of the pipe is prepared (FIG. 8A).
  • a pipe joint 221 that is one size larger than the outer diameter of the portion to be reinforced is prepared.
  • the inner diameter of the pipe joint 221 prepared here is smaller than the outer diameter of the part to be reinforced, and the wall thickness of the pipe joint 221 needs to be able to leave a thickness necessary for reinforcing the part to be reinforced after the inner surface is cut. It is.
  • the pipe joint 221 prepared in this step may be divided as a tubular member in the following “division step”, but depending on the length of the portion to be reinforced, it may be extended to each axial end of the pipe joint 221 as necessary.
  • Each tube 223 is welded to form a cheese-shaped tubular member 225 shown in FIG.
  • the tubular member 225 has a main part 227 that covers the main pipe 251 of the pipe 250 shown in FIG. 6 and a branch part 229 that covers the branch pipe 253.
  • FIG. 9A shows a dividing step
  • FIG. 9B shows a flange forming step.
  • the “division step” in step S5 is the same as in the first embodiment.
  • FIG. 9A shows an example in which the tubular member is divided into three parts. This figure is an example in which a dividing line 231a that divides the main portion 227 of the tubular member 225 shown in FIG. 8B and a dividing line 231b that divides the branch portion 229 are arranged in planes orthogonal to each other. .
  • dividing line 231a that divides the main portion 227 of the tubular member 225 shown in FIG. 8B
  • a dividing line 231b that divides the branch portion 229 are arranged in planes orthogonal to each other.
  • the flange forming step in step S7 is the same as that in the first embodiment. As shown in FIG. 9B, in this example, a metal strip is welded to each end in the circumferential direction of the split pieces 233a, 233b, 233b to form the flange 211.
  • FIG. 10A shows an inner surface processing step
  • FIG. 10B shows a bolt hole forming step.
  • the inner surface machining step of step S10 the inner surfaces of the divided pieces 233a, 233b, 233b are cut according to the outer shape of the pipe 250 (see FIG. 6) measured in step S1.
  • the cutting process for example, milling by a multi-axis machining center can be used.
  • the divided body 210a having an inner shape that fits outside the pipe 250, 210b and 210b can be manufactured.
  • step S11 The bolt hole forming process in step S11 is the same as that in the first embodiment.
  • bolt holes 213 are formed in the flange 211 to obtain the reinforcing material 200.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing an example in which a cheese-shaped tubular member is divided into two parts. This figure is an example in which the dividing line 231c dividing the main part 227 of the tubular member 225 shown in FIG. 8B and the dividing line 231d dividing the branch part 229 are arranged in the same plane. By dividing in this way, two symmetrical pieces 233c and 233c having a generally T-shape in plan view can be obtained.
  • the subsequent steps can be carried out in the same manner as in the case where the tubular member is divided into three parts.
  • the tubular member is divided into two parts or three or more parts, it is desirable that the part that generates particularly high stress in the part to be reinforced does not overlap the dividing line of the tubular member. What is necessary is just to determine suitably the optimal thing according to the result of a stress analysis, and the work environment of a field about the division position and division number of a tubular member.
  • the reinforcing material is produced from the standard product (or ready-made) pipe joint, even if the tubular member having the same shape as the piping to be reinforced is difficult to produce, A reinforcing material can be easily produced.
  • the present embodiment can also be applied to the case where the portion to be reinforced is a straight tube type, an elbow type, or other shapes.
  • FIG. 12 is a plan view of a nozzle-type pipe to be reinforced in the third embodiment of the present invention.
  • the pipe 350 to be reinforced is a nozzle type, and has a shape connected in a T shape so that the main pipe 351 and the branch pipe 353 that extend linearly cross each other.
  • the pipe 350 shown in the figure is different from the cheese-type pipe 250 shown in FIG. 6, and the connecting portion between the main pipe 351 and the branch pipe 353 is not curved, so that a tubular member that is slightly larger than the pipe 350 is produced. It is easy. Therefore, in the present embodiment, a reinforcing material is produced by the same procedure as in the first embodiment.
  • step S1 Production Procedure
  • the “measurement / analysis step” in step S1 is the same as in the first embodiment.
  • FIGS. 13A and 13B are schematic perspective views showing an example of the tubular member preparation step.
  • a nozzle-shaped tubular member that is slightly larger than the reinforcement target portion of the pipe 350 is produced.
  • the first reinforcing pipe 321 has a substantially the same inner diameter as the outer diameter of the main pipe 351 of the pipe 350 and extends linearly, and has an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the branch pipe 353 and is linear.
  • a second reinforcing pipe 323 extending in a straight line is prepared (FIG. 13A).
  • tube 323 is the same as that of 1st embodiment (FIG.
  • a round hole 325 having substantially the same size as the inner diameter of the second reinforcing tube 323 is formed through the intermediate portion in the axial direction of the first reinforcing tube 321.
  • one end 323 a in the axial direction of the second reinforcing pipe 323 is processed into a shape that matches the curvature of the first reinforcing pipe 321.
  • Plasma cutting, laser cutting, cutting with a machine tool, or the like can be used for forming the round hole 325 and processing the one end 323a.
  • one end 323a in the axial direction of the second reinforcing pipe 323 is welded to the first reinforcing pipe 321, and the inside of the hollow part of the first reinforcing pipe 321 and the inside of the hollow part of the second reinforcing pipe 323 are connected via the round hole 325.
  • the tube-shaped tubular member 327 in which the reinforcing tubes are connected in a crossed state is obtained (FIG. 13B).
  • the “division step” in step S5 is the same as in the first and second embodiments.
  • the division position and the number of divisions of the tubular member 327 can be set in the same manner as in the second embodiment (see FIGS. 9A and 11).
  • FIG. 13B shows an example in which the tubular member 327 is divided into three parts by two parting lines 331a and 331b in planes orthogonal to each other.
  • Steps S7 to S11 are the same as in the first embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing the reinforcing material for piping according to the third embodiment.
  • the reinforcing material 300 comprised from the division bodies 310a, 310b, 310b which has the internal shape fitted on the outer side of the piping 350 can be obtained.
  • symbol 311 is a flange and the code
  • the method for producing a reinforcing material shown in the first embodiment can be similarly applied to a reinforcing material that reinforces a pipe having a branch by connecting straight pipes in a crossed state.
  • a metal flat plate (FIG. 2 (a) in the step before forming a cylindrical reinforcement pipe
  • ⁇ Fourth embodiment> A method for producing a reinforcing member for piping according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
  • the reinforcing material according to the present embodiment is characterized in that a semi-tubular member is produced instead of the tubular member.
  • differences from the first to third embodiments will be mainly described.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the reinforcing material for piping according to the fourth embodiment of the present invention.
  • 16 to 18 are schematic perspective views showing an example of a procedure for producing a piping reinforcing material.
  • the procedure for producing the reinforcing material for piping in the present embodiment includes step S1 “measurement / analysis step”, step S3c “semi-tubular member preparation step”, step S7 “flange formation step”, step S8 “bending step”, step S9. “Adjustment process” and step S11 “Bolt hole forming process” are included.
  • the “measurement / analysis step” in step S1 is the same as in the first embodiment.
  • step S3c two linear semi-cylindrical semi-tubular members are produced.
  • 16 (a) to 16 (c) are diagrams showing an example of a manufacturing procedure of a semi-tubular member having a flange.
  • FIG. 16A two rectangular metal flat plates 421 having a size of “(peripheral length of piping / 2 + flange length) ⁇ (axial length of a portion to be reinforced)” are prepared.
  • the flat plate 421 is curved by roll processing to obtain a semi-cylindrical semi-tubular member 423.
  • flanges 411 and 411 are formed by bending both end portions in the width direction of each semi-cylindrical member by pressing or the like.
  • FIGS. 17A and 17B show the “bending process” in step S8.
  • step S8 the two linear semi-tubular members 423 and 423 are combined into a cylindrical shape, and then bent according to the curvature of the pipe.
  • a gap of about 5 to 10 mm is provided between the flanges 411 and 411. Therefore, before bending, the gap between the flanges 411 and 411 of the two semi-tubular members 423 and 423 is set.
  • the spacer S made of a metal strip made of the same material as the flanges 411 and 411 is inserted (FIG. 17A).
  • Step S3c and Step S7 the machining is performed with a dimension in consideration of the gap provided between the flanges 411 and 411.
  • the two semi-tubular members 423 and 423 are temporarily fixed to form a straight tube as shown in FIG.
  • the elbow-shaped divided body 410 curved to the curvature of the portion to be reinforced as shown in FIG. 410 are produced. This step is the same as that in the first embodiment (FIG. 2C).
  • FIG. 18A shows the adjustment process
  • FIG. 18B shows the bolt hole forming process.
  • Adjustment step” of step S9 for each divided body 410 obtained by removing the temporary fixing of the two semi-tubular members 423 and 423, by the same method as in the first embodiment (FIG. 4A), Adjust the inner diameter and inner shape.
  • the “bolt hole forming step” in step S11 is the same as in the first embodiment. In this way, a reinforcing material 400 as shown in FIG. 18B is obtained.
  • Reference numeral 413 denotes a bolt hole.
  • step S7 when producing the reinforcing material which does not have a flange, the "flange formation process" of step S7 can be skipped. In this case, the bending of step S8 may be performed after the semi-tubular member 423 not formed with the flange is temporarily fixed in combination with a straight tube.
  • the manufacturing method of the reinforcing material according to this aspect includes a preparation step (step S3a) of preparing the tubular member 125 having an outer shape larger than the outer shape of the reinforcement target portion of the pipe 150, and a dividing line 127 along the axial direction of the tubular member. And a dividing step (step S5) in which the plurality of divided pieces 129 are formed by dividing by the above.
  • the reinforcing material 100 obtained by this aspect is composed of a plurality of divided bodies 110.
  • the reinforcing material is divided into a plurality when viewed in the circumferential direction, but has an integral structure in the axial direction. Therefore, the reinforcing material obtained by this aspect can effectively reduce the stress acting in the axial direction of the pipe.
  • this aspect forms a some division
  • the reinforcing material finally obtained needs to have an inner shape that is in close contact with the outer surface of the pipe, but the inner diameter of the tubular member prepared in the preparation step is substantially equal to the outer diameter of the portion to be reinforced in the pipe. , Smaller than this.
  • the preparation step includes a step of obtaining a straight pipe 123 by processing a metal flat plate 121 into a cylindrical shape.
  • the preparation step (step S3a) includes a step of bending the straight pipe 123 according to the shape of the portion to be reinforced.
  • step S3a in the preparation step (step S3a), a plurality of straight pipes (first reinforcing pipe 321 and second reinforcing pipe 323) are joined and the straight pipes are connected in a crossed state. And a step of obtaining a tubular member 327 formed.
  • the preparation step is a step of preparing a tubular member corresponding to the shape of the reinforcement target portion of the pipe.
  • the tubular member may be manufactured from scratch.
  • a straight pipe can be obtained as a tubular member from a metal flat plate.
  • an elbow-type tubular member can be obtained from a metal flat plate.
  • a tubular member (a cheese-shaped member, a Y-shaped tubular member, or other shaped tubular member) in which a plurality of tubes intersect can be obtained from a metal flat plate.
  • Various methods can be adopted for the production of each tubular member according to the shape of the portion to be reinforced.
  • the tubular member (pipe joint 221) prepared in the preparation step (step S3b) is an off-the-shelf product, and the inner surfaces of the divided pieces 233b and 233b obtained in the division step (step S5).
  • the method includes a step of processing according to the outer shape of the portion to be reinforced.
  • the preparation step is a step of preparing a tubular member corresponding to the shape of the reinforcement target portion of the pipe.
  • a ready-made tubular member may be prepared.
  • the reinforcing material needs to have an inner shape that is in close contact with the outer surface of the portion to be reinforced of the pipe.
  • the portion to be reinforced is cheese-shaped and has a curved portion at the connecting portion of the pipes that cross each other. is there.
  • the manufacturing method of the reinforcing material according to this aspect includes a step (step S7) of forming the flange 111 for joining the divided pieces 129 and 129 along the dividing line 127.
  • the split pieces or split bodies
  • the split pieces can be integrated with each other using bolts and nuts, and can be fixed to the reinforcement target portion of the pipe.
  • the split piece since it is also possible to use the division piece without a flange as a reinforcing material, formation of the flange with respect to a division piece is arbitrary. In such a case, the split piece may be fitted to the reinforcement target portion of the pipe and fixed to the pipe by a method such as welding or wrapping steel strip.
  • the manufacturing method of the reinforcing member 400 includes a preparation step (step S3c) for preparing a plurality of semi-tubular members 423 having an outer shape larger than the outer shape of the reinforcement target portion of the pipe 150, and the radial direction between the semi-tubular members.
  • the step of dividing the tubular member can be omitted.
  • the reinforcement target part is an elbow type, it is difficult to individually bend the semi-tubular member in accordance with the shape of the reinforcement target part. Therefore, in this embodiment, a reinforcing material can be produced without performing a dividing step by bending a straight pipe obtained by temporarily fixing semi-tubular members in combination.
  • the manufacturing method of the reinforcing material which concerns on this aspect includes the process (step S7) which forms the flange 411 for joining semitubular members 423 along the axial direction in the circumferential direction edge part of a semitubular member.
  • the semi-tubular members can be integrated with each other using bolts and nuts, and can be fixed to the reinforcement target portion of the pipe.
  • the formation of the flange is optional, and even if the semi-tubular member not provided with the flange is fitted to the portion to be reinforced of the pipe, and the split piece is fixed to the pipe by a method such as welding or winding a steel strip. Good.

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Abstract

配管の軸方向に働く応力を効果的に低減することができる配管用の補強材を作製する。配管（１５０）の補強対象部位の外形よりも大きい外形を有する管状部材（１２５）を準備する準備工程（ステップＳ３ａ）と、管状部材を軸線方向に沿った分割線（１２７）により分割して複数の分割片（１２９）を形成する分割工程（ステップＳ５）と、を含む。本発明により得られる補強材（１００）は、軸方向において一体的な構成を有する複数の分割体（１１０）から構成されている。

Description

補強材の作製方法
　本発明は、流体を輸送する配管の外周部を被覆することにより配管を補強する配管用の補強材の作製方法に関する。
　蒸気タービン等の動力として使用される動力用蒸気は高温高圧の流体である。動力用蒸気には、例えば温度が３００℃から６５０℃、圧力が５ＭＰａから８ＭＰａ程度の蒸気が用いられる。動力用蒸気を輸送する金属製の蒸気配管は、常時、高温高圧の蒸気に曝されるためクリープによる劣化が生じる。
　クリープ劣化に伴う蒸気配管の破壊を防止するため、蒸気配管に対する改修や補強が行われる。通常、改修には、蒸気配管の補強対象部位を切断し、切断箇所に健全な配管を接合する方法が採られる。しかし、この方法では、蒸気配管の溶接作業や熱処理作業が伴うため、作業に手間がかかるという問題がある。
　そこで、特許文献１には、蒸気配管の補強対象部位の外側に補強用具を嵌めることによって蒸気配管の補強を行うことが記載されている。特許文献１に記載の補強用具は、軸方向、即ち蒸気の輸送方向に沿って並ぶ複数の補強部から構成される。各補強部は、蒸気配管の周方向の半分を囲繞する湾曲板部と湾曲板部の周方向端部に設けられたフランジ部を有する一対の補強部材を備えている。補強部材のフランジ部同士をボルト及びナットを用いて一体化することにより、蒸気配管の周方向の全体を囲繞して蒸気配管を補強する。
特開２０１４－５８６２公報
　ここで、配管の軸方向に働く応力を効果的に低減するためには、補強用具が軸方向において一体的な構成を有することが望ましい。しかし、蒸気配管のように比較的大規模な配管を補強する補強材の作製方法は、確立されていないのが現状である。
　本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、配管の軸方向に働く応力を効果的に低減することができる配管用の補強材の作製方法を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、配管の補強対象部位の外形よりも大きい外形を有する管状部材を準備する準備工程と、該管状部材を軸線方向に沿った分割線により分割して複数の分割片を形成する分割工程と、を含むことを特徴とする。
　請求項２に記載の発明は、前記準備工程は、金属製の平板を筒状に加工して直管を得る工程を含むことを特徴とする。
　請求項３に記載の発明は、前記準備工程は、前記直管を前記補強対象部位の形状に合わせて曲げ加工する工程を含むことを特徴とする。
　請求項４に記載の発明は、前記準備工程は、複数の前記直管を接合して該直管同士が交叉状態で連結された前記管状部材を得る工程を含むことを特徴とする。
　請求項５に記載の発明は、前記準備工程で準備する前記管状部材が既製品であり、前記分割工程により得られる前記各分割片の内面を前記補強対象部位の外形状に合わせて加工する工程を含むことを特徴とする。
　請求項６に記載の発明は、前記分割片同士を接合するためのフランジを前記分割線に沿って形成する工程を含むことを特徴とする。
　請求項７に記載の発明は、配管の補強対象部位の外形よりも大きい外形を有する複数の半管状部材を準備する準備工程と、該半管状部材同士の径方向端部を対向させて仮固定することにより得られる直管を補強対象部位の形状に合わせて曲げ加工する工程と、を含むことを特徴とする。
　請求項８に記載の発明は、前記半管状部材同士を接合するためのフランジを、該半管状部材の周方向端部に軸方向に沿って形成する工程を含むことを特徴とする。
　本発明によれば、配管の軸方向に働く応力を効果的に低減することができる配管用の補強材を作製できる。
本発明の第一の実施形態に係る配管用補強材の作製手順を示すフローチャートである。 配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。 配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。 配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。 配管用補強材を配管に装着した様子を模式的に示した横断面図である。 本発明の第二の実施形態において補強対象となるチーズ型の配管の平面図である。 本発明の第二の実施形態に係る配管用補強材の作製手順を示すフローチャートである。 配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。 配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。 配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。 チーズ型の管状部材を二分割した例を示す模式的斜視図である。 本発明の第三の実施形態において補強対象となる管台型の配管の平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、管状部材準備工程の一例を示す模式的斜視図である。 第三の実施形態に係る配管用補強材を示す模式的斜視図である。 本発明の第四の実施形態に係る配管用補強材の作製手順を示すフローチャートである。 配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。 配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。 配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。
　本発明は、配管の補強対象部位の外形よりも一回り大きい外形を有する管状部材を準備し、これを分割して配管用補強材とする点に特徴がある。また、本発明は、配管の補強対象部位の外形よりも一回り大きい外形を有する複数の半管状部材を準備し、これを組み合わせて配管用補強材とする点に特徴がある。
　以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
　以下の説明においては配管用補強材を単に「補強材」という。また、以下の説明において配管の軸方向とは配管の中心軸に沿った方向であり、補強材又は管状部材の軸方向とは補強材を配管に取り付けたときに配管の軸方向に沿った方向を意味する。
〈配管と補強材の材質〉
　配管と補強材の材質について説明する。
　５００度～６００度、或いはそれ以上の高温環境下で使用される耐熱鋼からなる配管についてクリープ変形による破壊を防止する目的で補強する場合、補強材には配管材料よりもクリープ強度の高い材料を用いる。例えば、配管材料としてフェライト系のクロム鋼である9Cr-1Mo鋼や2.25Cr-1Mo鋼等の耐熱鋼が用いられている場合、補強材には一例としてオーステナイト系ステンレスである１８－８ステンレス鋼や、ニッケル合金等を好適に用いることができる。また、温度条件によっては補強材にコバルト合金、高クロム鋼を用いてもよい。
　配管のクリープ変形による破壊を防止する必要がない場合、言い換えれば、クリープ変形が発生しないような低温環境下で使用される配管の場合、補強材には配管に使用されている材料と同じ材料（いわゆる「とも材」）を用いることができる。
〈配管と補強材の大きさ〉
　ここで、補強材の肉厚は、配管に加わる応力の低減効果が得られる厚さに決定する。例えば、直径８００ｍｍ、肉厚４０ｍｍ（直径の１／２０）の配管に対して、補強材の肉厚は８ｍｍ（配管の直径の１／１００）のように決定できる。
〈第一の実施形態〉
　本発明の第一の実施形態に係る配管用補強材の作製方法について説明する。第一の実施形態においては、配管の補強対象部位の外形よりも一回り大きい外形を有する管状部材を作製し、これを分割して配管用補強材を得る点に特徴がある。
　図１は、本発明の第一の実施形態に係る配管用補強材の作製手順を示すフローチャートである。図２～図４は、配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。図５は、配管用補強材を配管に装着した様子を模式的に示した横断面図である。
《補強材の形状》
　本実施形態における補強材は、配管のエルボ部分を補強するための補強材である。補強材１００は、図４（ｂ）、及び図５に示すように、配管１５０の外周面に密着する複数の（ここでは二つの）半管状の分割体１１０，１１０から構成されている。各分割体１１０，１１０は、周方向の各端部に、軸方向及び径方向に沿って伸びるフランジ１１１，１１１（鍔部、又は接合片）を備えている。フランジ１１１には、軸方向に沿って所定の間隔でボルト穴１１３が貫通形成されている。フランジ１１１，１１１は、両分割体１１０，１１０をボルトＢ及びナットＮにより接合し、一体化するための部位である。
　図５に示すように、各分割体１１０，１１０の内周面を配管１５０の外周面に密着させると共に、互いに連通する両フランジ１１１，１１１のボルト穴１１３，１１３に跨がってボルトＢを挿通し、ボルトＢにナットＮを螺着することにより、両分割体１１０，１１０を接合、一体化する。なお、補強材１００から配管に対して、配管の膨張に対抗できる程度の締め付け力を発生させるため、両分割体１１０，１１０を配管に取り付けたときにフランジ１１１，１１１の間には５～１０ｍｍ程度の隙間ができるようになっている。
《補強材の作製手順》
　図１に示すように、配管用補強材の作製手順は、ステップＳ１「計測・解析工程」、ステップＳ３ａ「管状部材準備工程」、ステップＳ５「分割工程」、ステップＳ７「フランジ形成工程」、ステップＳ９「調整工程」、及び、ステップＳ１１「ボルト穴形成工程」を含む。
　ステップＳ１は配管用補強材を作製するために必要な情報を収集する事前の準備段階であり、金属材料の加工等はステップＳ３ａ以下の工程にて行われる。
《ステップＳ１：計測・解析工程》
　「計測・解析工程」においては、配管の三次元計測と応力解析を実行する。
　三次元計測では、現在の配管の外形を測定する。三次元計測には、レーザ計測、多数の視点から撮影した画像による解析等を利用できる。
　応力解析では、設計時の配管形状を基準として、配管に加わる応力をコンピュータ・シミュレーションにより解析する。解析の結果、例えば所定値以上の主応力が加わっていると判定された部分を補強対象部位と決定する。
　補強対象部位の三次元計測の結果と応力解析の結果とに基づいて、補強範囲、補強材の形状、大きさ、及び分割位置等を決定する。
《ステップＳ３ａ：管状部材準備工程》
　第一の実施形態における「管状部材準備工程」では、配管の補強対象部位の外形よりも一回り大きい外形を有する管状部材を作製する。図２（ａ）～（ｃ）は、管状部材準備工程の一例を示している。
　図２（ａ）に示すように、最終的に得る補強材の形状やサイズに応じた大きさ及び厚さの金属製の平板１２１を用意する。具体的には、「配管の外周長×補強対象部位の軸方向長」の大きさ、及び補強材に求められる肉厚を有した矩形状の金属製の平板１２１を用意する。
　図２（ｂ）に示すように、平板１２１をロール加工により円筒状に加工して、対向する二つの辺１２１ａ，１２１ａを溶接することにより直管１２３（直線状の円筒管）を作製する。
　最後に、図２（ｃ）に示すように、直管１２３に対して補強対象部位の形状に合わせて曲げ加工を施すことにより、補強対象部位の曲率に湾曲したエルボ型の管状部材１２５を作製する。曲げ加工には、一例として、湾曲した配管を作製する方法の一つである高周波誘導加熱を利用した熱間曲げ加工を用いることができる。
　本工程により得られるエルボ型の管状部材１２５は、補強対象部位の外形よりも一回り大きい外形を有するものであり、補強対象部位と同様の湾曲形状を有し、内周長が補強対象部位の外周長に実質的に等しい。即ち、管状部材１２５の中空部内の大きさは、配管の補強対象部位を収容可能な大きさである。
《ステップＳ５：分割工程》
　図３（ａ）は分割工程を示し、（ｂ）はフランジ形成工程を示す図である。
　「分割工程」では、管状部材１２５を軸方向に沿って伸びる分割線１２７で切断して、分割線１２７により分割された半筒状の複数の分割片１２９，１２９を形成する。管状部材１２５の分割には、プラズマ切断、レーザ切断、工作機械による切断等を用いることができる。本工程では管状部材１２５を図示するように二分割してもよいし、三以上に分割してもよい。少なくとも、補強対象である配管を分解することなく、配管に対して補強材を装着可能となるように管状部材を複数に分割する。
　エルボ型の配管の場合は軸方向における曲率の最大部分と最小部分の応力が高くなる傾向にあるため、配管を効果的に補強するためには、図示するように曲率の最大部分と最小部分を回避した位置、言い換えれば曲率の中間部分にて管状部材１２５を切断することが望ましい。もちろん、配管が設置されている現場の状況に応じて、補強材の配管への取付作業が効率的となる箇所に分割線を設定して構わない。
　上述の通り、補強材１００から配管に対して締め付け力を発生させるため、両分割体１１０，１１０を配管に取り付けたときにフランジ１１１，１１１には５～１０ｍｍ程度の隙間ができるようになっている（図５参照）。この隙間は、分割工程で切断する管状部材１２５の切断幅によって調整することができる。
《ステップＳ７：フランジ形成工程》
　「フランジ形成工程」では、図３（ｂ）に示すように、分割片１２９，１２９同士を接合するためのフランジ１１１，１１１を分割線１２７に沿って形成して分割体１１０，１１０を得る。本実施形態においては、各分割片１２９，１２９の軸方向の曲率に合わせて湾曲させた金属製の帯板を分割片１２９，１２９の周方向の各端部に溶接してフランジ１１１，１１１とする。
《ステップＳ９：調整工程》
　図４（ａ）は調整工程を示し、（ｂ）はボルト穴形成工程を示す図である。
　「調整工程」では、分割体１１０，１１０の内形状を配管の補強対象部位の外形状に合わせて調整する。
　ここで、補強対象となる配管は、高温環境下での使用によりクリープ変形して、横断面形状が当初の真円形状から偏平形状となっている場合がある。そこで、調整工程では、ステップＳ１の計測・解析工程で計測された配管の現在の三次元形状に基づいて、各分割体１１０，１１０の内形状を配管の補強対象部位の外形状に合わせて調整する。具体的には、油圧ジャッキ等を用いて各分割体１１０，１１０の内径を拡径又は縮径させて、各分割体１１０，１１０が配管に密着するように調整する。なお、フランジ形成工程の後に調整工程を実施することで、フランジの溶接により各分割体１１０，１１０に発生したひずみを取り除くことが可能である。
　また、本工程では、補強対象となる配管の外周面に溶接部の余盛り、γプラグ、吊りピース等による突出部位が存在する場合、分割体１１０，１１０の内面を切削し、又は分割体１１０，１１０に開口を形成して、突出部位と分割体１１０，１１０との干渉を防止する。なお、開口を形成した場合は、必要に応じて開口に金属板を溶接して開口を閉止して再補強する。
《ステップＳ１１：ボルト穴形成工程》
　「ボルト穴形成工程」では、図４（ｂ）に示すように、二つの分割体１１０，１１０の周方向端部に位置するフランジ１１１，１１１を対向させることにより、両分割体１１０，１１０を湾曲する円筒状に組み合わせた上で、両フランジを仮固定する。仮固定した状態にて、対向するフランジ１１１，１１１を貫通する複数のボルト穴１１３，１１３（所謂「とも穴」）を形成する。なお、本工程を調整工程の後に実施することで、二つの分割体１１０，１１０間でのボルト穴１１３，１１３の位置ずれを防止する。
《効果》
　本実施形態に係る補強材１００は、図４（ｂ）に示すように、軸方向に沿って伸びる分割線で分割された二つの分割体１１０，１１０から構成されている。補強材１００は、軸方向には分割されていない一体物であるので、軸方向に沿って働く応力（例えば軸方向に沿って湾曲しようとする曲げ応力）に対する抵抗力を発揮することができる。また、図５に示すように、装着時に二つの分割体１１０，１１０によって、配管１５０に対してその径方向に圧縮する力を加えるので、配管１５０の内圧（配管が膨らもうとする力）に対する抵抗力を発揮することもできる。
　本実施形態においては、金属製の直管を形成した後、直管に対して曲げ加工を施すことにより、配管の外形状と同様の形状で配管よりも一回り大きい管状部材を作製する。このようにして作製した管状部材を分割して補強材を構成する分割片とする。従って、軸方向に湾曲した半円筒状の各分割片を別個に作製する場合に比べて各分割片の形成及び形状調整が容易である。また、補強材の作製に必要な作業量を効果的に低減することができ、作業時間の短縮及び作製費用の低減を図ることができる。本実施形態によれば、例えば外径が８００ｍｍ以上といった比較的大径の配管に対する補強材を容易に作成することができる。
　なお、本実施形態に係る補強材の作製方法は、直線状の配管を補強する補強材に対しても適用することができる。
　本実施形態においては、フランジを形成してボルトとナットを用いて二つの分割体を一体化するようにしたが、フランジを形成せずに、図３（ａ）に示す一対の分割片１２９，１２９を、ステップＳ９にて形状調整した後に補強材として使用してもよい。この場合、分割片１２９，１２９を配管の補強対象部位に装着した後、補強材と同材質の帯鋼を複数回、分割片１２９，１２９の上から螺旋状に巻き付けて、適宜スポット溶接を施すことにより、帯鋼を固定すればよい。また、分割片１２９，１２９を配管の補強対象部位に装着した後、二つの分割片１２９，１２９を溶接により一体化してもよい。
　なお、本実施形態に示した各ステップは、適宜入れ替えて実施することも可能である。例えば、ステップＳ３ａにて得られる直管をステップＳ５で分割して、ステップＳ７でフランジを形成した後に、分割片を仮接合してステップＳ３ａの曲げ加工を施してもよい。
　本実施形態においては、配管が円筒形である場合の例を示したが、補強対象となる配管の形状、及び補強材の形状は円筒形に限定されない。
〈第二の実施形態〉
　本発明の第二の実施形態に係る配管用補強材の作製方法について説明する。第二の実施形態においては、規格品（又は既製品）の管継手から補強材を作製する点に特徴がある。以下、チーズ型の補強材の例により、第一の実施形態と異なる部分を中心に述べる。
《補強対象となる配管の形状》
　図６は、本発明の第二の実施形態において補強対象となるチーズ型の配管の平面図である。
　本実施形態において補強対象となる配管２５０（補強対象部位）はチーズ型であり、直線的に伸びる主配管２５１と分岐配管２５３とが交叉するように、Ｔ字型に連結された形状を有する。主配管２５１と分岐配管２５３との接続部分には湾曲部２５５が形成されている。
　補強材は配管２５０に対して少なくともずれない程度に密着する必要があるが、主配管２５１と分岐配管２５３との間に湾曲部２５５を有する配管２５０に対しては、第一の実施形態のような方法で補強材の元となる管状部材１２５（図２参照）を作製することは困難である。また、仮に管状部材を一から作製できるとしても作製手順が煩雑であり、多大な費用と時間が必要となる可能性がある。
　そこで、本実施形態においては、２つの直管の接続部分に湾曲部を有する規格品（又は既製品）の管継手を利用して、補強材を作製する。
《作製手順》
　図７は、本発明の第二の実施形態に係る配管用補強材の作製手順を示すフローチャートである。第一の実施形態と同様のステップには、同一のステップ番号を付して、適宜その説明を省略する。
　本実施形態における配管用補強材の作製手順は、ステップＳ１「計測・解析工程」、ステップＳ３ｂ「管状部材準備工程」、ステップＳ５「分割工程」、ステップＳ７「フランジ形成工程」、ステップＳ１０「内面加工工程」、及び、ステップＳ１１「ボルト穴形成工程」を含む。
　ステップＳ１の「計測・解析工程」は、第一の実施形態と同一である。
　図８～図１０は、配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。
　図８（ａ）、（ｂ）は、管状部材準備工程の一例を示している。
　ステップＳ３ｂの「管状部材準備工程」では、配管の補強対象部位の外形よりも一回り大きい外形を有するチーズ型の規格品の管継手２２１を準備する（図８（ａ））。例えば、工業規格で外径が約５０ｍｍごとに規定されている場合は、補強対象部位の外径よりも１サイズ大きい管継手２２１を準備する。ここで準備する管継手２２１の内径は補強対象部位の外径よりも小さく、且つ、管継手２２１の肉厚は内面の切削加工後において補強対象部位の補強に必要な肉厚を残せることが必要である。即ち、管継手２２１の中空部内の大きさは、配管の補強対象部位の外形よりも小さく、配管の補強対象部位収容できないものである。
　本工程で準備した管継手２２１を管状部材として次の「分割工程」で分割してもよいが、補強対象部位の長さにより、必要に応じて管継手２２１の軸方向の各端部に延長管２２３を夫々溶接して、図８（ｂ）に示すチーズ型の管状部材２２５とする。管状部材２２５は、図６に示す配管２５０の主配管２５１を被覆する主部２２７、及び分岐配管２５３を被覆する分岐部２２９を有する。
　図９（ａ）は分割工程を示し、（ｂ）はフランジ形成工程を示す図である。
　ステップＳ５の「分割工程」は、第一の実施形態と同様である。図９（ａ）は管状部材を三分割した例を示している。本図は、図８（ｂ）に示す管状部材２２５の主部２２７を分割する分割線２３１ａと、分岐部２２９を分割する分割線２３１ｂとが互いに直交する平面内に配置されている例である。分割工程を経ることにより、軸方向に直線的に伸びる１つの半円筒状の分割片２３３ａと、二つの対称な略Ｌ字形状の分割片２３３ｂ，２３３ｂが得られる。
　ステップＳ７のフランジ形成工程は、第一の実施形態と同様である。図９（ｂ）に示すように、本例では、分割片２３３ａ，２３３ｂ，２３３ｂの周方向の各端部に金属製の帯板を溶接してフランジ２１１とする。
　図１０（ａ）は内面加工工程を示し、（ｂ）はボルト穴形成工程を示す図である。
　ステップＳ１０の内面加工工程では、分割片２３３ａ，２３３ｂ，２３３ｂの内面を、ステップＳ１にて計測した配管２５０（図６参照）の外形状に応じて切削加工する。ここで、切削加工には、例えば多軸マシニングセンタによるフライス加工を用いることができる。このとき、ステップＳ１にて計測した配管の外形状のデータから切削加工用のＣＡＤデータを生成して多軸マシニングセンタに入力することで、配管２５０の外側に嵌まる内形状を有する分割体２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｂを作製することが可能である。
　ステップＳ１１のボルト穴形成工程は、第一の実施形態と同様である。各分割体２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｂを組み付けて仮固定した状態にて、フランジ２１１にボルト穴２１３を形成して、補強材２００を得る。
《他の分割例》
　ステップＳ５の「分割工程」においては、管状部材を二分割してもよいし、三以上に分割してもよい。図１１は、チーズ型の管状部材を二分割した例を示す模式的斜視図である。本図は、図８（ｂ）に示した管状部材２２５の主部２２７を分割する分割線２３１ｃと分岐部２２９を分割する分割線２３１ｄが同一の平面内に配置されている例である。このように分割することで、平面視概略Ｔ字形状の対称な二つの分割片２３３ｃ，２３３ｃを得ることができる。管状部材を二分割した場合も、三分割した場合と同様に以降の工程を実施できるため、各工程の説明を省略する。
　管状部材を二分割する場合も三以上に分割する場合も、補強対象部位で特に高い応力を発生する部位が、管状部材の分割線と重ならないようにすることが望ましい。管状部材の分割位置及び分割数については、応力解析の結果と現場の作業環境に応じて最適なものを適宜決定すればよい。
《効果》
　以上のように本実施形態によれば、規格品（又は既製品）の管継手から補強材を作製するので、補強対象となる配管と同形状の管状部材が作製しにくい形状であっても、容易に補強材を作製することができる。なお、本実施形態は補強対象部位が直管型、エルボ型、又はその他の形状である場合にも適用することができる。
〈第三の実施形態〉
　本発明の第三の実施形態に係る配管用補強材の作製方法について説明する。
　図１２は、本発明の第三の実施形態において補強対象となる管台型の配管の平面図である。本実施形態において補強対象となる配管３５０は管台型であり、直線的に伸びる主配管３５１と分岐配管３５３とが交叉するように、Ｔ字型に連結された形状を有する。図示する配管３５０は、図６に示したチーズ型の配管２５０と異なり、主配管３５１と分岐配管３５３との接続部分は湾曲した形状ではないため、配管３５０よりも一回り大きい管状部材を作製することは容易である。そこで、本実施形態においては、第一の実施形態と同様の手順により補強材を作製する。
　以下、補強材の作製手順について図１を参照しながら、第一の実施形態と異なる部分を中心に述べる。
《作製手順》
　ステップＳ１の「計測・解析工程」は、第一の実施形態と同一である。
　図１３（ａ）、（ｂ）は、管状部材準備工程の一例を示す模式的斜視図である。
　ステップＳ３ａの「管状部材準備工程」では、配管３５０の補強対象部位よりも一回り大きい管台型の管状部材を作製する。
　まず、配管３５０の主配管３５１の外径と実質的に同一の内径を有すると共に直線的に伸びる第一補強管３２１と、分岐配管３５３の外径と実質的に同一の内径を有すると共に直線的に伸びる第二補強管３２３を準備する（図１３（ａ））。第一補強管３２１と第二補強管３２３の作製方法は、第一の実施形態（図２（ａ）、（ｂ））と同様である。次に、第一補強管３２１の軸方向中間部に、第二補強管３２３の内径と略同サイズの丸穴３２５を貫通形成する。続いて第二補強管３２３の軸方向の一端部３２３ａを第一補強管３２１の曲率に合わせた形状に加工する。丸穴３２５の形成と一端部３２３ａの加工には、プラズマ切断、レーザ切断、工作機械による切断等を利用することができる。
　最後に第二補強管３２３の軸方向の一端部３２３ａを第一補強管３２１に溶接して、第一補強管３２１の中空部内と第二補強管３２３の中空部内とを丸穴３２５を介して連通させることにより、補強管同士が交叉状態で連結された管台型の管状部材３２７を得る（図１３（ｂ））。
　ステップＳ５の「分割工程」は、第一、及び第二の実施形態と同様である。管状部材３２７の分割位置及び分割数は、第二の実施形態（図９（ａ）、図１１参照）と同様に設定できる。図１３（ｂ）には、互いに直交する平面内にある２つの分割線３３１ａ，３３１ｂによって管状部材３２７を三分割する例を示している。
　ステップＳ７～ステップＳ１１も、第一の実施形態と同様である。
　図１４は、第三の実施形態に係る配管用補強材を示す模式的斜視図である。上記各工程を経ることにより、配管３５０の外側に嵌まる内形状を有する分割体３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｂから構成される補強材３００を得ることができる。なお、符号３１１はフランジであり、符号３１３はボルト穴である。
《効果》
　このように、第一の実施形態に示した補強材の作製方法は、直管同士が交叉状態で連結されることにより、分岐を有する配管を補強する補強材についても同様に適用できる。
　なお、第一補強管３２１の丸穴３２５と、第二補強管３２３の軸方向の一端部３２３ａの加工については円筒状の補強管を形成する前の段階で金属製の平板（図２（ａ）参照）に対して施してもよい。
〈第四の実施形態〉
　本発明の第四の実施形態に係る配管用補強材の作製方法について説明する。本実施形態に係る補強材は、管状部材の代わりに半管状部材を作製する点に特徴がある。以下、第一～第三の実施形態と異なる部分を中心に述べる。
　図１５は、本発明の第四の実施形態に係る配管用補強材の作製手順を示すフローチャートである。図１６～図１８は、配管用補強材の作製手順の一例を示す模式的斜視図である。
《作製手順》
　本実施形態における配管用補強材の作製手順は、ステップＳ１「計測・解析工程」、ステップＳ３ｃ「半管状部材準備工程」、ステップＳ７「フランジ形成工程」、ステップＳ８「曲げ加工工程」、ステップＳ９「調整工程」及び、ステップＳ１１「ボルト穴形成工程」を含む。
　ステップＳ１の「計測・解析工程」は、第一の実施形態と同一である。
　ステップＳ３ｃの「半管状部材準備工程」では、二つの直線的な半円筒状の半管状部材を作製する。図１６（ａ）～（ｃ）は、フランジを有する半管状部材の作製手順の一例を示す図である。図１６（ａ）に示すように、「（配管の外周長／２＋フランジ長）×（補強対象部位の軸方向長）」の大きさを有する矩形状の金属製の平板４２１を２枚用意する。図１６（ｂ）に示すように、平板４２１をロール加工により湾曲させて半円筒状の半管状部材４２３を得る。
　ステップＳ７の「フランジ形成工程」では、各半円筒状の部材の幅方向両端部をプレス加工等により折り曲げてフランジ４１１，４１１を形成する。
　図１７（ａ）、（ｂ）は、ステップＳ８の「曲げ加工工程」を示している。
　ステップＳ８の「曲げ加工工程」では、直線状の二つの半管状部材４２３，４２３を円筒状に組み合わせた後に、配管の曲率に合わせて曲げ加工をする。
　ここで補強材を配管に取り付けたときにフランジ４１１，４１１の間に５～１０ｍｍ程度の隙間を設けるため、曲げ加工を行う前に二つの半管状部材４２３，４２３のフランジ４１１，４１１の間に、フランジ４１１，４１１と同材質の金属製の帯板からなるスペーサＳを挿入する（図１７（ａ））。なお、ステップＳ３ｃとステップＳ７の工程では、フランジ４１１，４１１の間に設ける隙間を考慮した寸法で加工する。フランジ４１１，４１１とスペーサＳの適所を溶接することにより、二つの半管状部材４２３，４２３を仮固定して、図１７（ａ）に示すような直管状にする。
　続いて、直管状に組み合わせられた二つの半管状部材４２３，４２３に対して曲げ加工を施すことにより、図１７（ｂ）に示すような補強対象部位の曲率に湾曲したエルボ型の分割体４１０，４１０を作製する。この工程は、第一の実施形態（図２（ｃ））と同様である。
　図１８（ａ）は調整工程を示し、（ｂ）はボルト穴形成工程を示す図である。
　ステップＳ９の「調整工程」では、二つの半管状部材４２３，４２３の仮固定を外して得られる夫々の分割体４１０について、第一の実施形態（図４（ａ））と同様の方法により、内径及び内面形状を調整する。
　ステップＳ１１の「ボルト穴形成工程」は、第一の実施形態と同様である。このようにして、図１８（ｂ）に示すような補強材４００を得る。なお、符号４１３はボルト穴である。
《効果》
　以上のように、本実施形態によっても、軸方向において一体的な構成を有する一対の分割体４１０，４１０を含む補強材を得ることができる。
　なお、フランジを有さない補強材を作製する場合は、ステップＳ７の「フランジ形成工程」を省略することができる。この場合は、フランジを形成していない半管状部材４２３を直管状に組み合わせて仮固定した後にステップＳ８の曲げ加工を実施すればよい。
〈本発明の実施態様例と作用、効果のまとめ〉
《第一の実施態様》
　本態様に係る補強材の作製方法は、配管１５０の補強対象部位の外形よりも大きい外形を有する管状部材１２５を準備する準備工程（ステップＳ３ａ）と、管状部材を軸線方向に沿った分割線１２７により分割して複数の分割片１２９を形成する分割工程（ステップＳ５）と、を含むことを特徴とする。
　本態様により得られる補強材１００は複数の分割体１１０から構成されている。補強材は、周方向にみれば複数に分割されているが、軸方向においては一体的な構成を有する。従って、本態様により得られる補強材は、配管の軸方向に働く応力を効果的に低減することができる。
　また、本態様は、配管の一部として使用可能な管状部材を軸線方向に沿って切断することにより複数の分割片を形成し、形成された分割片から補強材を得るものである。このため、分割体を個別に作製する場合に比べて、補強材を補強対象部位に対応させる為の形状調整が容易である。
　なお、最終的に得られる補強材は配管の外面に密着する内形状を有することが必要であるが、準備工程において準備する管状部材の内径は、配管の補強対象部位の外径と略同等か、これより小さくてよい。
《第二～第四の実施態様》
　第二の態様に係る補強材の作製方法において、準備工程（ステップＳ３ａ）は、金属製の平板１２１を筒状に加工して直管１２３を得る工程を含むことを特徴とする。
　第三の態様に係る補強材の作製方法において、準備工程（ステップＳ３ａ）は、直管１２３を補強対象部位の形状に合わせて曲げ加工する工程を含むことを特徴とする。
　第四の態様に係る補強材の作製方法において、準備工程（ステップＳ３ａ）は、複数の直管（第一補強管３２１、第二補強管３２３）を接合して直管同士が交叉状態で連結された管状部材３２７を得る工程を含むことを特徴とする。
　準備工程は配管の補強対象部位の形状に応じた管状部材を準備する工程である。準備工程においては、管状部材を一から作製してもよい。第二の態様においては金属製の平板から管状部材として直管を得ることができ、第三の態様においては金属製の平板からエルボ型の管状部材を得ることができ、第四の態様においては金属製の平板から複数の管が交叉する管状部材（チーズ型やＹ字型、或いはその他の形状の管状部材）を得ることができる。上記各管状部材の作製には補強対象部位の形状に応じて種々の方法を採ることができる。
《第五の実施態様》
　本態様に係る補強材の作製方法において、準備工程（ステップＳ３ｂ）で準備する管状部材（管継手２２１）が既製品であり、分割工程（ステップＳ５）により得られる各分割片２３３ｂ，２３３ｂの内面を補強対象部位の外形状に合わせて加工する工程を含むことを特徴とする。
　準備工程は配管の補強対象部位の形状に応じた管状部材を準備する工程である。準備工程においては、既製品の管状部材を準備してもよい。
　上述のように、補強材は配管の補強対象部位の外面に密着する内形状を有することが必要である。しかし、例えば補強対象部位がチーズ型で、互いに交叉する配管の接続部分に湾曲部を有するような場合のように、補強対象部位の外形状に応じた管状部材を作製することが困難な場合がある。このような場合は、管状部材を一から作製するよりも、既製品の管状部材を用意したほうが、補強材の作製に必要な費用と時間を削減できる。
《第六の実施態様》
　本態様に係る補強材の作製方法は、分割片１２９，１２９同士を接合するためのフランジ１１１を分割線１２７に沿って形成する工程（ステップＳ７）を含むことを特徴とする。
　フランジを形成することにより、ボルトとナットを用いて分割片同士（又は分割体同士）を一体化すると共に、配管の補強対象部位に固定することができるようになる。
　なお、フランジを備えない分割片を補強材として使用することも可能であるので、分割片に対するフランジの形成は任意である。このような場合は、分割片を配管の補強対象部位に嵌合させると共に、溶接や帯鋼を巻き付ける等の方法により配管に固定すればよい。
《第七の実施態様》
　本態様に係る補強材４００の作製方法は、配管１５０の補強対象部位の外形よりも大きい外形を有する複数の半管状部材４２３を準備する準備工程（ステップＳ３ｃ）と、半管状部材同士の径方向端部を対向させて仮固定することにより得られる直管を補強対象部位の形状に合わせて曲げ加工する工程（ステップＳ８）と、を含むことを特徴とする。
　準備工程で半管状部材を作製すれば、管状部材を分割する工程を省略できる。しかし、補強対象部位がエルボ型である場合は、補強対象部位の形状に合わせて半管状部材を個別に曲げ加工することは困難である。そこで、本態様においては、半管状部材同士を組み合わせて仮固定することにより得られる直管に対して曲げ加工を施すことにより、分割工程を経ずとも補強材を作製できるようにした。
《第八の実施態様》
　本態様に係る補強材の作製方法は、半管状部材４２３同士を接合するためのフランジ４１１を、半管状部材の周方向端部に軸方向に沿って形成する工程（ステップＳ７）を含むことを特徴とする。
　フランジを形成することにより、半管状部材同士を、ボルトとナットを用いて一体化すると共に、配管の補強対象部位に固定することができる。なお、フランジの形成は任意であり、フランジを備えない半管状部材を配管の補強対象部位に嵌合させると共に、溶接や帯鋼を巻き付ける等の方法により配管に対して分割片を固定してもよい。
　１００…補強材、１１０…分割体、１１１…フランジ、１１３…ボルト穴、１２１…平板、１２１ａ…辺、１２３…直管、１２５…管状部材、１２７…分割線、１２９…分割片、１５０…配管、２００…補強材、２１０ａ，２１０ｂ…分割体、２１１…フランジ、２１３…ボルト穴、２２１…管継手、２２３…延長管、２２５…管状部材、２２７…主部、２２９…分岐部、２３１ａ～２３１ｄ…分割線、２３３ａ～２３３ｃ…分割片、２５０…配管、２５１…主配管、２５３…分岐配管、２５５…湾曲部、３００…補強材、３１０ａ，３１０ｂ…分割体、３１１…フランジ、３１３…ボルト穴、３２１…第一補強管、３２３…第二補強管、３２３ａ…一端部、３２５…丸穴、３２７…管状部材、３３１ａ，３３１ｂ…分割線、３５０…配管、３５１…主配管、３５３…分岐配管、４００…補強材、４１０…分割体、４１１…フランジ、４１３…ボルト穴、４２１…平板、４２３…半管状部材

Claims (8)

  1. 　配管の補強対象部位の外形よりも大きい外形を有する管状部材を準備する準備工程と、
    　該管状部材を軸線方向に沿った分割線により分割して複数の分割片を形成する分割工程と、を含むことを特徴とする補強材の作製方法。
  2. 　前記準備工程は、金属製の平板を筒状に加工して直管を得る工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の補強材の作製方法。
  3. 　前記準備工程は、前記直管を前記補強対象部位の形状に合わせて曲げ加工する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の補強材の作製方法。
  4. 　前記準備工程は、複数の前記直管を接合して該直管同士が交叉状態で連結された前記管状部材を得る工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の補強材の作製方法。
  5. 　前記準備工程で準備する前記管状部材が既製品であり、前記分割工程により得られる前記各分割片の内面を前記補強対象部位の外形状に合わせて加工する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の補強材の作製方法。
  6. 　前記分割片同士を接合するためのフランジを前記分割線に沿って形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の補強材の作製方法。
  7. 　配管の補強対象部位の外形よりも大きい外形を有する複数の半管状部材を準備する準備工程と、
    　該半管状部材同士の径方向端部を対向させて仮固定することにより得られる直管を補強対象部位の形状に合わせて曲げ加工する工程と、を含むことを特徴とする補強材の作製方法。
  8. 　前記半管状部材同士を接合するためのフランジを、該半管状部材の周方向端部に軸方向に沿って形成する工程を含むことを特徴とする請求項7に記載の補強材の作製方法。
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