(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接開先継手の一方の開先を構成する一方の配管と、他方の開先を構成するとともに溶接検査用のγプラグ孔を穿設した他方の配管と、前記一方と他方の配管内に装着されたバックシールド材と、を備え、シールドガスを配管内に保持して配管を突合せ溶接する溶接方法において、
帯状、紐状又は線状の耐熱クロスが前記一方の配管の内径寸法に対応して渦巻状に巻回されたバックシールド材を、前記一方の配管の管内面に装着するステップと、
前記一方の配管に装着された前記バックシールド材の巻回中心側の一端部を、前記γプラグ孔から引き出すステップと、
前記耐熱クロスが前記他方の配管の内径寸法に対応して渦巻状に巻回されたバックシールド材を、前記他方の配管の管内面であって前記γプラグ孔よりも開先側に装着するステップと、
前記他方の配管に装着された前記バックシールド材の巻回中心側の一端部を、前記γプラグ孔から引き出すステップと、
前記一方と他方の配管のそれぞれの開先を合わせ、前記開先の間からバックシールドガスをバックシールド材で囲まれた空間に供給した後に両配管を開先溶接するステップと、
溶接完了後に前記γプラグ孔から引き出されたバックシールド材の前記一端部を引っ張ることにより、前記他方の配管に装着されたバックシールド材と前記一方の配管に装着されたバックシールド材を順次引き抜いて前記バックシールド材を両配管から除去するステップと、から構成される
ことを特徴とするバックシールド材を用いた配管の溶接開先継手の溶接方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記開先溶接の前に、予熱用のヒーターコイルを前記開先と前記γプラグ孔との間の配管に巻き付けることを特徴とするバックシールド材を用いた配管の溶接開先継手の溶接方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
耐熱性をもつ前記バックシールド材は、伸縮性と通気性を備え、断面形状として真円度の無い配管に適用可能であってシール効果を有する
ことを特徴とするバックシールド材を用いた配管の溶接開先継手の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管を突合せ溶接するとき、溶接部の管内面のガスシールドを簡単に且つ配管内に異物を残さないバックシールド材を用いた配管の突合せ溶接継手の溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管の突合せ溶接開先継手の溶接において、裏波溶接金属の表面が大気に触れて酸化しないように、第１層溶接により円滑で良好な裏波ビードを形成するために、シールドガスを用いて裏当てして裏面に滑らかな溶融金属を得る必要がある。このガスシールドをするためのバックシールド材は、多種多様な配管サイズに適合した大きさのものを提供する必要があった。
【０００３】
バックシールド材の例として、溶接開先の前後に配管内径に合わせた円板を設置しその円板間を連結金具で繋ぎシールドガスの空間を設ける方法、また、複数のガス吹出し小穴を突設した筒状のガス吹出管と該吹出管の前後方向に複数枚の板バネを設けてアルゴンガスを吹出管の中心から吹き出す方法（例えば、特許文献１を参照）、また、溶接開先の前後に前風船と後風船を設置し溶接検査用γプラグ孔から導管により風船に空気を送り込み膨らませ、シールドガスの空間を設ける方法（例えば、特許文献２を参照）、が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５４６９４号公報
【特許文献２】特開平８−３０９５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のバックシールド方法における円板を使ったバックシールドの場合、配管内径に合わせたサイズの板を管内面に保持しているため、配管の製作歪や曲管に於いて内面と板との間に隙間が生じ、シールドガスが隙間から漏洩し、大量のシールドガスを封入する必要があり、様々な配管サイズに合わせてシールド板の準備も必要となる短所がある。また、上記引用文献１を含めた従来のバックシールド方法では、連続する配管溶接において直線で構成される配管においては、バックシールド装置を次の溶接部まで移動させ使用することは可能であるが、配管内部での作業となり円板の倒れや管内面との密着性が低下する短所もある。さらに最終の溶接完了後に配管内から撤去することが出来ない課題がある。
【０００６】
また、上記特許文献２に開示されているような風船を使ったバックシールド装置の場合、溶接完了後に風船を溶接検査用のγプラグ孔から引き出す為に、風船より大きいサイズのγプラグ孔を設計する必要がありγプラグ孔とプラグの加工費用や溶接費用が増加する課題がある。また、風船の引き出しの際にゴムが傷付いたりすることを防ぐ必要がある。溶接部近傍で風船を設置した場合は余熱や溶接熱によりゴムが硬化するため再使用ができない課題がある。伸縮性の有る風船であるが類似する配管内径に適用するには限度があるため、各配管内径に適合したサイズの風船を準備する必要がある。
【０００７】
本発明は、バックシールド材を溶接部に接近して配置させることができ、シールドガスの消費量を低減させることができ、従来適用できなかった垂直配管のバックシール材として使用することができ、溶接完了後に配管内部に残留物を残さずに取り除けることのできる、配管の突合せ溶接継手の溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
溶接開先継手の一方の開先を構成する一方の配管と、他方の開先を構成するとともに溶接検査用のγプラグ孔を穿設した他方の配管と、前記一方と他方の配管内に装着されたバックシールド材と、を備え、シールドガスを配管内に保持して配管を突合せ溶接する溶接方法において、
帯状、紐状又は線状の耐熱クロスが前記一方の配管の内径寸法に対応して渦巻状に巻回されたバックシールド材を、前記一方の配管の管内面に装着するステップと、
前記一方の配管に装着された前記バックシールド材の巻回中心側の一端部を、前記γプラグ孔から引き出すステップと、
前記耐熱クロスが前記他方の配管の内径寸法に対応して渦巻状に巻回されたバックシールド材を、前記他方の配管の管内面であって前記γプラグ孔よりも開先側に装着するステップと、
前記他方の配管に装着された前記バックシールド材の巻回中心側の一端部を、前記γプラグ孔から引き出すステップと、
前記一方と他方の配管のそれぞれの開先を合わせ、前記開先の間からバックシールドガスをバックシールド材で囲まれた空間に供給した後に両配管を開先溶接するステップと、
溶接完了後に前記γプラグ孔から引き出されたバックシールド材の前記一端部を引っ張ることにより、前記他方の配管に装着されたバックシールド材と前記一方の配管に装着されたバックシールド材を順次引き抜いて前記バックシールド材を両配管から除去するステップと、から構成され、溶接部の管内面のガスシールドを簡単にし、さらに配管内に異物を残さないような構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、耐熱クロスを用いてバックシールド材を形成し、溶接作業完了後にγプラグ孔から取り出すことが可能な溶接継手の溶接手法とすることにより、管内に残留物を残さない方法でバックシールドができ、裏波溶接を可能とすることができる。
【００１０】
バックシールドは必要な配管内径に合わせた大きさに形成でき、且つ耐熱クロスによる伸縮性があるので規格品以外の配管や曲管、垂直配管へも適用が可能であり配管内面との密着性が向上し、さらに不燃性であるため溶接開先に極めて近く設置することにより安定したガスシールドを可能とし、シールドガスの消費量を極限まで低減することができる。
【００１１】
また、耐熱クロスをロール状に巻き上げているので、溶接完了後に耐熱クロス先端をそのまま引き出すことにより配管内部にバックシールドの異物を残すことなく完全に取り除ける。さらに、取り出したバックシールドは、そのまま巻き上げ装置で再度巻き上げて流用使用が可能であり何回も長期間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る配管の突合せ溶接開先継手の溶接方法において、バックシールド材の取り付け前の配置構成図である。
【図２】本実施形態に係る配管の突合せ溶接開先継手の溶接方法において、バックシールド材を取り付けた配置構成図である。
【図３】本実施形態に係る配管の突合せ溶接開先継手の溶接方法において、バックシールドを実施する配置構成図である。
【図４】本実施形態に係る配管の突合せ溶接開先継手の溶接方法において、バックシールド材をγプラグ孔を通して引き抜く説明図である。
【図５】本実施形態に係る配管の突合せ溶接開先継手の溶接方法に用いられるバックシールド用耐熱クロスの巻き上げ装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る配管の突合せ溶接開先継手の溶接方法について、図１〜図５を参照しながら以下説明する。図１〜図４には、本実施形態に関するバックシールド材の溶接前の取り付けから溶接後の引き抜きまでの過程を示し、図５には本実施形態に関するバックシールド材の巻き上げ装置を示す。
【００１４】
図面において、１はバックシールド材、２はバックシールド材端部、３は配管（反γプラグ孔側）、４は溶接開先（反γプラグ孔側）、５は配管（γプラグ孔側）、６は溶接開先（γプラグ孔側）、７はγプラグ孔（溶接後における溶接検査用のγ線源を配管内に挿入するための孔）、８は耐熱テープ、９は銅管、１０はシールドガス、１１はヒーターコイル、１２は溶接部、２１はバックシールド材、２２は耐熱クロスの端面揃え台、２３は巻き上げ機の巻き上げ中心軸、２４は巻き上げられたバックシールド材、２５はバックシールド材端部の止め部材、２６は巻き上げ機の回転用ハンドル、２７は耐熱クロスの端面くずれ防止ガイド、３０は巻き上げられたバックシールド材の端部、をそれぞれ表す。
【００１５】
図１において、突き合わせ溶接される一方の配管３はその端部に開先４が形成され、他方の配管５にも同様にその端部に開先６が形成されていて、それぞれの配管３，５に装填されるバックシールド材１が準備される。バックシールド材１は帯状、線状又は紐状の耐熱クロスを巻回したものであり、巻回数を増減することにより巻回の巻き径を変更して配管の内径に合わせるように構成することができる。また、このバックシールド材１は、クロスでできているので伸縮性を有し配管内面との密着性も良い。さらに、バックシールド材１の最内周側からその端部２が延在する構造であり、その延在した端部２は他方の配管５に設けられたγプラグ孔（溶接後に溶接検査用のγ線源を配管内に挿入するための孔）に挿通されるだけの長さを有している。
【００１６】
図２において、突き合わせ溶接される一方の配管３の開先４の近傍にバックシールド材１が図示のように取り付けられる。この取り付けのときにバックシールド材１の端部２を、他方の配管５に設けられたγプラグ孔７を通して引き出しておく。次に、他方の配管５の開先６の近傍にバックシールド１を取り付ける前に端部２をγプラグ孔７から引き出しておき、バックシールド１を開先６にセットする。この際、一方の配管３に取り付けられたバックシールド材１の端部２は、他方の配管５に取り付けられたバックシールド材１の最外周部と配管５の内壁との間に介在している。当該介在した端部２はバックシールド材１の耐熱クロスの伸縮性によってバックシールド材１のシールド性を阻害することはない。
【００１７】
次に、図３に示すように、溶接開先４と６を合わせ、開先の溝を耐熱テープ８で覆って気密性を持たせる。その後、両配管３，５内のバックシールド材１で囲まれ且つ耐熱テープ８で覆われた配管内に銅管９を封入し、銅管９の端部に存するシールドガス１０を銅管９を通して配管内にシールドガスの封入を行う。
【００１８】
溶接に要求される予熱処理を行うためのヒーターコイル１１を開先近傍（開先とγプラグ孔との間）に設置する。その後、両配管内のバックシールド材１と耐熱テープ８で覆われた配管内にシールドガス１０を充填し、不図示の溶接機からシールガスを吹き付けて前記覆われた配管内に酸素の侵入を防ぎながら溶接を行い、図示する溶接部１２を形成する。
【００１９】
図４に示す溶接部１２を形成することで配管の突き合わせ溶接の終了後、まず、γプラグ孔７から突出している配管５内のバックシールド材１の端部２を引っ張ることにより、配管５内のバックシールド材１をその中心より解いて抜き出す。続いて、配管３（γプラグ孔７が設けられた配管５に対向して突き合わされた配管）内のバックシールド材１の端部２（γプラグ孔７から突出している）を引っ張ることにより、配管３内のバックシールド材１をその中心より解いて抜き出す。このように、耐熱クロス（帯状、紐状、又は線状）の端部又は先端をγプラグ孔７を利用してそのまま引き出すことにより、配管５，３の内部にバックシールド材１の異物を残すことなく完全に取り除くことができる。さらに、取り出したバックシールド材１は、そのまま再度巻き上げることで再度使用することが可能である。
【００２０】
図５に本実施形態に関するバックシールド用耐熱クロスの巻き上げ装置を示す。図５において、図４に示す溶接の終了後に引き出されたバックシールド材２１は、図示例で帯状又はテープ状の耐熱クロスがその端部３０をバックシールド材端部の止め部材２５に仮止され、巻き上げ機の回転用ハンドル２６を回転操作させることによって、耐熱クロスの端面揃え台２２と耐熱クロスの端面くずれ防止ガイド２７でその両端面を案内されながら巻き上げ機の巻き上げ中心軸２３を回転中心として巻き上げられていく。端面揃え台２２に巻き上げられたバックシールド材１の径を示す数値を表示しておくと、配管３，５の内径に見合ったバックシールド材１を作り上げることができる。
【００２１】
以上説明したように、本発明の実施形態におけるバックシールド材を用いた配管の突合せ溶接継手の溶接方法は、耐熱クロスを巻き上げ装置を用いて配管内径に合せてロール状に形成したバックシールド材を作り、開先合せ前に溶接部に接近した管内面にはめ込み、両方の耐熱クロスの先端をγプラグ孔より引き出した装着方法であり、さらに、バックシールドを必要とする溶接作業終了後に既存のγプラグ孔より引き出しておいた耐熱クロスの端部を引っ張ることにより、ロール状のバックシールド材が中心よりほどけて取り出せ、配管内部にバックシールド材の残留物を残ることがない手法であること特徴とするものである。
【符号の説明】
【００２２】
１  バックシールド材
２  バックシールド材端部
３  配管（反γプラグ孔側）
４  溶接開先（反γプラグ孔側）
５  配管（γプラグ孔側）
６  溶接開先（γプラグ孔側）
７  γプラグ孔
８  耐熱テープ
９  銅管
１０  シールドガス
１１  ヒーターコイル
１２  溶接部
２１  バックシールド材
２２  耐熱クロスの端面揃え台
２３  巻き上げ機の巻き上げ中心軸
２４  巻き上げられたバックシールド材
２５  バックシールド材端部の止め部材
２６  巻き上げ機の回転用ハンドル
２７  耐熱クロスの端面くずれ防止ガイド
３０  巻き上げられたバックシールド材の端部
【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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