(57)【要約】【課題】ダクタイル鋳鉄管等の鉄管１にフランジ２を溶接によって取り付ける際、溶接部に割れが生じ難くする。【解決手段】鉄管１端部にフランジ２を溶接する方法であって、そのフランジは鉄管端部に嵌るスリーブ１０を有し、その鉄管端部にスリーブを内側にしてスリーブ及びフランジを嵌め込み、そのスリーブを鉄管端部に溶接ａ１した後、スリーブの内側端部及びフランジを鉄管端面に溶接ａ２、ａ３する。先にスリーブを管に溶接ａ１すれば、スリーブの溶接部ａ１を挟んだ両側の部分を溶接ａ２、ａ３しても、そのスリーブの溶接部によって一方の側の溶接部ａ３が熱収縮しようとしてもその収縮力がスリーブの溶接部ａ１に阻止されるため、他方の側の溶接部ａ２にその収縮力が及ばず、その他方の側の溶接部の割れが生じ難い。スリーブはその外周面に溝１１が形成されてその溝において鉄管への溶接を行うことができる。このようにすれば、スリーブの溶接が円滑になる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄管（１）端部にリング状物であるフランジ（２）を溶接する方法であって、そのフランジ（２）は前記鉄管端部に嵌るスリーブ（１０）を有し、その鉄管端部にスリーブ（１０）を内側にしてフランジ（２）及びスリーブ（１０）を嵌め込み、そのスリーブ（１０）を鉄管端部に溶接（ａ１）した後、スリーブ（１０）の内側端部を鉄管（１０）に溶接（ａ３）するとともに、フランジ（２）を鉄管端部に溶接（ａ２）する鉄管端部へのリング状物の溶接方法。
【請求項２】
同一軸上に突き合わされた両鉄管（１、１）の両端部の外周面にそれぞれスリーブ（１０）付リング（５）をそのスリーブ（１０）を内側にして嵌め込み、環状ハウジング（６）の内側に突出した突起（７）を前記リング（５）に係止するとともに両鉄管（１、１）の両端部に亘るゴムリング（８）を介在して、前記環状ハウジング（６）を両鉄管（１、１）の両端部に亘って設けた管継手構造において、
上記スリーブ（１０）を鉄管端部に溶接（ａ１）した後、そのスリーブ（１０）の内側端部を鉄管（１）に溶接（ａ３）するとともに、前記リング（５）を鉄管端部に溶接（ａ２）して上記スリーブ（１０）付リング（５）を鉄管端部に溶接する鉄管端部へのリング状物の溶接方法。
【請求項３】
上記スリーブ（１０）はその外周面に溝（１１）が形成されてその溝（１１）において鉄管（１）への溶接（ａ１）を行う請求項１又は２に記載のリング状物の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水などの流体輸送や粉体、燃焼灰などの固定輸送に使用される金属管の端部にフランジ等のリング状物を溶接する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接によって鉄管にリング状フランジを取り付ける方法は、ＪＩＳ  Ｂ  ２２２０：２０１２  付属書（参考）「溶接式フランジの溶接部詳細」に記載されている。この方法によれば、例えば、図１３、図１４に示すように、鉄管１をフランジ２に挿し込んだ（フランジ２を鉄管１端部に嵌め込んだ）状態で、フランジ２端面側と同背面側の円周部を鉄管１に溶接ａ０するようになっている。図１４は、鉄管１内の輸送物が溶接ビードやフランジ２に接触しないことを求められる場合であり、図１３はその要求がない場合である。
このフランジ２付の鉄管１は、図１５に示すように、接続する鉄管１、１の端面にガスケット３を介在して対向する両フランジ２、２をボルト・ナット４によって締結して接続する（特許文献１、第２図等参照）。
【０００３】
また、図１７に示す、同一軸上に接続する鉄管１、１の端部外周にリング５を設け、その両リング５、５に２ツ割りの環状ハウジング６の内側に突出した突起７をリング５の端面に係止して両鉄管１、１の両端部に亘るゴムリング８を介在して、前記環状ハウジング６を両鉄管１、１の両端部に亘って設け、その２ツ割りハウジング６をボルト・ナットで締結する管継手構造がある（特許文献２、図１等参照、なお、この文献の図６においては、突起７に変えて溝に係止させている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−５６２３２号公報
【特許文献２】特開２００３−４２３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この何れの手段においても、フランジ２やリング５を鉄管１に溶接する際、溶接部は冷却すると、温度差によって収縮する特性がある。
このため、図１６に示すように、フランジ２（リング５）の内周面両側２ヶ所（端面側と同背面側）を溶接ａ０（隅肉溶接ａ０１、ａ０２）すると、先行して溶接した部分、例えば、同図において、ａ０１部分を先に溶接すると、後から溶接した部分ａ０２の冷却に伴う熱収縮によって、ａ０１部分が引張作用を受ける。鉄管１がダクタイル鋳鉄等の炭素を多く含む物の場合、溶接を行うと、冷却時に鉄部に白銃化と呼ばれる固くて伸びないセメンタイトを主成分とする層（以下、熱影響部）が形成される。この熱影響部に過度の引張力が作用すると、熱影響部が伸びない性状のため、割れなどの不具合が発生することがある。
【０００６】
この発明は、以上の実状の下、ダクタイル鋳鉄管等の鉄管にフランジ等のリング状物（部材）を溶接によって取り付ける際、溶接部に割れが生じ難くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、この発明は、フランジに予めスリーブを溶接等によって一体化し、このスリーブを鉄管に嵌めて溶接した後、フランジを鉄管に溶接することとしたのである。
このように、先にスリーブを鉄管に溶接すれば、そのスリーブの溶接部を挟んだ両側の部分を溶接しても、そのスリーブの溶接部によって一方の側の溶接部が熱収縮しようとしてもその収縮力がスリーブの溶接部に阻止されるため、他方の側の溶接部にその収縮力が及ばず、その他方の側の溶接部の割れが生じ難い。
【０００８】
この発明の具体的な鉄管端部へのリング状物の溶接方法は、鉄管端部にリング状物であるフランジを溶接する方法であって、そのフランジは前記鉄管端部に嵌るスリーブを有し、その鉄管端部にスリーブを内側にしてスリーブ及びフランジを嵌め込み、そのスリーブを鉄管端部に溶接した後、スリーブの内側端部を鉄管に溶接するとともに、フランジを鉄管端部に溶接する構成を採用したのである。
【０００９】
他の具体的な鉄管端部へのリング状物の溶接方法は、同一軸上に突き合わされた両鉄管の両端部の外周面にそれぞれスリーブ付リングをそのスリーブを内側にして嵌め込み、環状ハウジングの内側に突出した突起を前記リングに係止するとともに両鉄管の両端部に亘るゴムリングを介在して、前記環状ハウジングを両鉄管の両端部に亘って設けた管継手構造において、前記スリーブを鉄管端部に溶接した後、そのスリーブの内側端部を鉄管に溶接するとともに、前記リングを鉄管端部に溶接してスリーブ付リングを鉄管端部に溶接する構成を採用したのである。
【００１０】
この両構成において、上記スリーブはその外周面に溝が形成されてその溝において鉄管への溶接を行うことができる。このようにすれば、溶接位置が溝となって明確であることから、スリーブの溶接が円滑になる。
【００１１】
また、この発明の具体的な鉄管端部にリング状物であるフランジを溶接した構造は、そのフランジは前記鉄管端部に嵌るスリーブを有し、その鉄管端部にスリーブを内側にしてスリーブ及びフランジが嵌め込まれ、そのスリーブは鉄管端部に溶接されているとともに、スリーブの内側端部が鉄管に溶接され、フランジも鉄管端部に溶接されている構成を採用し得る。
【００１２】
また、他の具体的な鉄管端部にリング状物を溶接した構造は、同一軸上に突き合わされた両鉄管の両端部の外周面にそれぞれスリーブ付リングをそのスリーブを内側にして嵌め込み、環状ハウジングの内側に突出した突起を前記リングに係止するとともに両鉄管の両端部に亘るゴムリングを介在して、前記環状ハウジングを両鉄管の両端部に亘って設けた管継手構造において、そのスリーブは鉄管端部に溶接されているとともに、スリーブの内側端部も鉄管に溶接されており、前記リングは鉄管端部に溶接されている前記スリーブ付リングを鉄管端部に溶接した構成を採用し得る。
この構成において、上記スリーブはその外周面に溝が形成されて、その溝において鉄管への溶接が行われている構成とし得る。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、以上のように構成したので、ダクタイル鋳鉄管などの炭素を大量に含む管にフランジ等のリング状物を溶接した場合に生じていた溶接部が割れる不具合を解消することができる。また、ハウジング継手用突起付き管の製造の際、リング状部材の両側を溶接する場合の溶接部の割れを防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明に係る鉄管端部へのリング状物であるフランジの溶接方法及びその溶接構造の一実施形態におけるスリーブ付フランジの上半分切断正面図
【図２】同実施形態のスリーブ付フランジを管端に溶接した上半分切断正面図
【図３】同実施形態の管継手構造の上半分切断正面図
【図４】この発明に係る鉄管端部へのリング状物であるフランジの溶接方法及びその溶接構造の他の実施形態におけるスリーブ付フランジの上半分切断正面図
【図５】同実施形態のスリーブ付フランジを管端に溶接した上半分切断正面図
【図６】この発明に係る鉄管端部へのリング状物の溶接方法及びその溶接構造の一実施形態におけるスリーブ付リングを管に溶接した上半分切断正面図
【図７】同実施形態の管継手構造の上半分切断正面図
【図８】この発明に係る鉄管端部へのリング状物の溶接方法及びその溶接構造の他の実施形態におけるスリーブ付リングを管に溶接した上半分切断正面図
【図９】同実施形態の管継手構造の上半分切断正面図
【図１０】この発明に係る鉄管端部へのリング状物の溶接方法及びその溶接構造のさらに他の実施形態におけるスリーブ付リングを管に溶接した上半分切断正面図
【図１１】同実施形態におけるスリーブ付リングの他例を溶接した管の上半分切断正面図
【図１２】同実施形態の管継手構造の上半分切断正面図
【図１３】従来のフランジを管端部に溶接した一例の切断正面図
【図１４】従来のフランジを管端部に溶接した他例の切断正面図
【図１５】従来のフランジによる管継手構造の上半分切断正面図
【図１６】図１４のフランジ溶接部の拡大図
【図１７】従来の環状ハウジングによる管継手構造の上半分切断正面図
【図１８】図１６における環状ハウジング等を除去した切断正面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明に係る鉄管端部へのリング状物であるフランジ２の溶接方法及びその溶接構造の一実施形態を図１〜図３に示し、この実施形態は、図３に示す、接続するダクタイル鋳鉄管１、１の端部にＲＦフランジ２を設け、その両フランジ２、２をガスケット３を介在してボルト・ナット４によって締結する管継手構造の場合である。
その特徴は、そのフランジ２が、図１〜図３に示すように、鉄製円筒状スリーブ１０を有する点である。この実施形態におけるスリーブ１０はフランジ２に予め溶接ａ0されているが、フランジ２とスリーブ１０を一体成形したものとすることもできる（特許文献１、第１図参照）。
スリーブ１０にはその軸方向に溝１１が形成されている。この溝１１の幅や長さは効果が得られる限りにおいて、任意である。溝１１の本数もスリーブ１０の外周面周囲に任意であるが、複数の場合は周囲等間隔が好ましい。この実施形態においては、周囲等間隔の３本とした。溝１１は軸方向に間欠的でも良い。
【００１６】
このスリーブ１０付きのフランジ２を、図２に示すように、ダクタイル鋳鉄管１の端部に嵌め込み、まず、溝１１において、溶接ａ１によってスリーブ１０を管１に取り付ける（溶接する）。その後、フランジ２の外側内周部を管１に溶接ａ２するとともに、スリーブ１０の端（フランジ２との反対端）を管１に溶接ａ３する。そのフランジ２の外側内周部の溶接ａ２と、スリーブ１０の端の溶接ａ３はどちらが先でも後でも良い。
【００１７】
このとき、スリーブ１０が先に管１に溶接ａ１されているため、一方の側（スリーブ端側）の溶接部ａ３が熱収縮しようとしてもその収縮力がスリーブ１０の溝１１の溶接部ａ１に阻止されるため、他方の側（フランジ２側）の溶接部ａ２にその収縮力が及ばず、その他方の側の溶接部ａ２の割れが生じ難い。
【００１８】
上記溝１１は軸方向であったが、図４、図５に示すように周方向とすることもできる。この溝１１の本数もスリーブ１０の軸方向に任意であるが、複数の場合は周囲等間隔が好ましい。この実施形態においては１本とした。また、溝１１は全周全長に亘って形成する必要もなく、間欠的でも良い。
この実施形態のスリーブ１０付フランジ２も同様にして管継手として使用される（図３参照）。
【００１９】
この発明に係る鉄管端部へのリング状物の溶接方法及びその溶接構造の他の実施形態を図６、図７に示し、この実施形態は、図１７に示した、突き合わされる（接続される）ダクタイル鋳鉄管１、１の端部外周にリング５を設け、その両リング５、５に２ツ割りの環状ハウジング６をその内側の突起７をゴムリング８を介在して係止し、２ツ割りハウジング６をボルト・ナットで締結する管継手構造の場合である。
【００２０】
その特徴は、リング５が、図６に示すように、鉄製円筒状スリーブ１０を有する点である。このスリーブ１０はリング５に一体鋳造されているが、リング５にスリーブ１０を溶接した物でも良い。スリーブ１０には同様にその軸方向に溝１１が形成されている。この溝１１の幅や長さは効果が得られる限りにおいて、任意である。溝１１の本数も任意であるが、複数の場合は周囲等間隔が好ましい。この実施形態においては、周囲等間隔の３本とした。溝１１は軸方向に間欠的でも良い。
【００２１】
このスリーブ１０付きのリング５を、図６に示すように、ダクタイル鋳鉄管１の端部に嵌め込み、まず、溝１１において、溶接によってスリーブ１０を管１に取り付ける（溶接ａ１する）。その後、リング５の外側内周部を管１に溶接ａ２するとともに、スリーブ１０の端（リング５との反対端）を管１に溶接ａ３する。そのリング５の外側内周部の溶接ａ２と、スリーブ１０の端の溶接ａ３はどちらが先でも後でも良い。
【００２２】
このとき、スリーブ１０が先に管１に溶接ａ１されているため、一方の側（スリーブ端側）の溶接部ａ３が熱収縮しようとしてもその収縮力がスリーブの溶接部ａ１に阻止されるため、他方の側（リング５側）の溶接部ａ２にその収縮力が及ばず、その他方の側の溶接部ａ２の割れが生じ難い。
このスリーブ１０付リング５を取り付けた鉄管１は、図７に示すように、その両リング５、５に２ツ割りの環状ハウジング６をその内側に突出した突起７をゴムリング８を介在して係止し、２ツ割り環状ハウジング６をボルト・ナットで締結する。
なお、スリーブ１０付きのリング５は、周方向において分割されていても良い。この場合、その分割面における管１への溶接を溝１１の溶接に代用することもできる。
【００２３】
スリーブ１０付きのリング５は、図８に示すように、管１の外面に形成した溝１５にその一方の溝壁に当接させて嵌め、その状態でリング５又はスリーブ１０を溶接することができる。この場合は、図９に示す接続態様となる。このとき、リング５及びスリーブ１０は少なくとも周方向の一つ割り形状として溝１５に嵌めることが可能とする。溶接の順序は、スリーブ１０の溝１１を介した溶接ａ１を行い、つづいて、リング５側面の溶接ａ２、スリーブ１０の端の溶接ａ３を行う。その溶接ａ２と溶接ａ３はどちらが先でも良い。リング５及びスリーブ１０の分割面ｂを溶接したり、その分割面ｂにおける管１との溶接を溝１１部分の溶接に代えることができる。
【００２４】
また、溝１１は、軸方向に限らず、図１０、図１１に示すように、周方向とすることができる。このとき、溝１１は間欠的でも良いが、等間隔に周囲全長に亘ることが好ましい。
このスリーブ１０付リング５を取り付けた鉄管１は、図１２に示すように、その両リング５、５に２ツ割りの環状ハウジング６をその内側に突出した突起７をゴムリング８を介在して係止し、２ツ割り環状ハウジング６をボルト・ナットで締結する。
【００２５】
上記実施形態において、フランジ２をスリーブ１０に溶接する方法は、スリーブ１０の端面に溶接した場合（図１）と、端部に溶接した場合（図１３、図１４参照）がある。また、フランジ２を溶接する鉄管１は、両端が挿し口形状であっても、一方が受け口形状であっても良い。両端が挿し口形状の場合、一方のフランジ２は遠心鋳造によって管と一体鋳造することができる。
なお、各実施形態において、溶接ａ１が適切に行われれば、溝１１は無くても良く、また、溝１１は貫通していても良いが、周方向の貫通する溝１１は間欠的に設けた場合とする。また、溝１１の深さも任意である。溝１１を設けない場合は、溶接の熱によってスリーブ１０と管１とを溶かすことができるように、溶接部分のスリーブ１０の厚みを実験等によって適宜に設定する（薄くする）。
【００２６】
さらに、この発明は、上記ＲＦフランジの管継手に限らず、他のＦＦフランジ等の種々のフランジの管継手にも採用できることは勿論であり、この発明に係る溶接方法（溶接構造）は、水等の上下水道や工業用水の管路のみならず、粉体、燃焼灰などの固定輸送に使用される耐摩耗管、トンネル内の消火管等の耐摩耗性を要求される金属管路に適用することができる。また、鉄管１はダクタイル鋳鉄管に限らず、溶接が可能な各種の金属管とすることができる。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００２７】
１  ダクタイル鋳鉄管
２  フランジ
３  ガスケット
４  締結ボルト・ナット
５  リング
６  環状ハウジング
７  突起
８  ゴムリング
１０  スリーブ
１１  溝
ａ０、ａ０１、ａ０２、ａ１、ａ２、ａ３  溶接（溶接部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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