(57)【要約】【課題】アセチレンの代替ガスとして適切な可燃性ガス、および当該可燃性ガスを用いた鋼材のガス圧接方法を提供する。【解決手段】可燃性ガスは、１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている。また、鋼材のガス圧接方法は、可燃性ガスを燃焼ガスとして用いて鋼材を圧接する鋼材のガス圧接方法であって、当該可燃性ガスは、１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなる、可燃性ガス。
【請求項２】
容器内に封入され、前記容器内の圧力が３５℃において１ＭＰａ以上１４．７ＭＰａ以下である、請求項１に記載の可燃性ガス。
【請求項３】
鋼材の圧接に燃焼ガスとして用いられる、請求項１または２に記載の可燃性ガス。
【請求項４】
可燃性ガスを燃焼ガスとして用いて鋼材を圧接する鋼材のガス圧接方法であって、
前記可燃性ガスは、１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている、鋼材のガス圧接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可燃性ガスおよび鋼材のガス圧接方法に関し、より特定的には、ガス圧接、ガス溶断、ガス溶接、ロウ付けなどに適した可燃性ガス、および当該可燃性ガスを用いた鋼材のガス圧接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アセチレン（Ｃ２Ｈ２）は、ガス圧接、ガス溶断、ガス溶接、ロウ付けなどにおいて燃焼ガスとして広く用いられている。アセチレンは、燃焼速度や燃焼強度において優れており、燃焼ガスとして好適である。
【０００３】
しかし、アセチレンは圧縮ガスの状態で貯蔵、運搬等を行なうと分解爆発のおそれがある。そのため、アセチレンはアセトン、ジメチルホルムアミドなどの溶媒に溶解された溶解ガスの状態で貯蔵、運搬される。その結果、アセチレンは集合容器や大型容器による大量輸送に不向きであるなどの問題点を有している。
【０００４】
これに対し、アセチレンに代えて、天然ガスを燃焼ガスとして用いることが提案されている（たとえば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１２３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２２４８５６号公報
【特許文献３】特開２００５−２０５４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、燃焼ガスとしてアセチレンに代えて天然ガスを用い、たとえばガス圧接を手作業にて行なう場合、圧接部周辺の雰囲気の還元性が不十分となり、圧接部が酸化されるおそれがある。このような圧接部の酸化は、たとえば圧接の実施前に、接合されるべき鋼材の圧接面にポリエチレンなどからなるキャップを配置することにより抑制することができる。しかし、このような対応を行なう必要があることにより、天然ガスを燃焼ガスとして用いたガス圧接は、アセチレンを燃焼ガスとして用いる場合に比べて手間がかかるという問題がある。そのため、天然ガスは、アセチレンの代替ガスとして必ずしも適切であるとはいえない。
【０００７】
本発明はこのような問題に対応するためになされたものであって、その目的は、アセチレンの代替ガスとして適切な可燃性ガス、および当該可燃性ガスを用いた鋼材のガス圧接方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従った可燃性ガスは、１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている。
【０００９】
本発明者は、天然ガスをベースとした燃焼ガスを用いて鋼材のガス圧接、ガス溶断、ガス溶接、ロウ付けなどを実施するに際し、鋼材の酸化を抑制する方策について検討した。その結果、天然ガスにエチレンを混合し、かつ天然ガスとエチレンとの混合比を適切に調整することにより、たとえばガス圧接を実施するに際して接合されるべき鋼材の圧接面にポリエチレンなどからなるキャップを配置するなどの別段の酸化抑制策を講じることなく、良好なガス圧接等が達成可能であることを見出した。すなわち、天然ガスに適切な混合比でエチレンを混合することにより、上記ガス圧接の際の圧接部の酸化などを抑制することができる。このように、本発明の可燃性ガスによれば、アセチレンの代替ガスとして適切な可燃性ガスを提供することができる。
【００１０】
ここで、「天然ガス」とは、ＪＩＳ  Ｋ２３０１に定義されるガスであって、天然に産出するメタンを主成分とするガスを意味する。成分組成は、メタンを主成分とし、ガス状炭化水素類、水素、ヘリウム、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素および窒素を含む。より具体的には、一般的な天然ガスは、９０体積％程度のメタンを主成分とし、エタン、プロパン、ブタンを含み、その他の成分は１体積％未満である。
【００１１】
上記可燃性ガスは、容器内に封入され、当該容器内の圧力が３５℃において１ＭＰａ以上１４．７ＭＰａ以下とされてもよい。
【００１２】
上記本発明の可燃性ガスは、ガス圧接、ガス溶断、ガス溶接、ロウ付けなどの加工が実施される場所においてエチレンガスと天然ガスとを混合して製造され、使用されてもよい。一方、本発明の可燃性ガスは、予めエチレンガスと天然ガスとを混合して製造され、容器内に封入された後、当該容器に保持された状態でガス圧接、ガス溶断、ガス溶接、ロウ付けなどの加工が実施される場所まで運搬され、使用されてもよい。この場合、効率的な運搬を達成するためには、容器内の圧力を上昇させることが好ましい。しかし、圧力を上昇させ過ぎると低温においてエチレンが液化し、使用時にエチレンと天然ガスとの所望の混合比を得ることが難しくなるおそれがある。容器内の圧力を３５℃において１ＭＰａ以上１４．７ＭＰａ以下とすることにより、このような問題の発生を抑制するとともに効率的な運搬を達成することができる。また、より効率的な運搬を達成するためには、容器内の圧力を３５℃において５ＭＰａ以上とすることが好ましく、１０ＭＰａ以上とすることがより好ましい。
【００１３】
上記可燃性ガスは、鋼材の圧接に燃焼ガスとして用いられてもよい。圧接部の酸化を抑制しつつアセチレンの代替ガスとして使用可能な本発明の可燃性ガスは、鋼材の圧接に用いる燃焼ガスとして好適である。
【００１４】
本発明に従った鋼材のガス圧接方法は、可燃性ガスを燃焼ガスとして用いて鋼材を圧接する鋼材のガス圧接方法である。この鋼材のガス圧接方法において用いられる可燃性ガスは、１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている。
【００１５】
本発明の鋼材のガス圧接方法によれば、アセチレンの代替ガスとして使用可能な上記本発明の可燃性ガスが燃焼ガスとして用いられることにより、アセチレンを使用することなく、かつ圧接部の酸化を抑制しつつ、鋼材の圧接を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明の可燃性ガスおよび鋼材のガス圧接方法によれば、アセチレンの代替ガスとして適切な可燃性ガス、および当該可燃性ガスを用いた鋼材のガス圧接方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。本実施の形態における可燃性ガスは、たとえば以下のようにボンベなどの容器に充填して製造することができる。まず、可燃性ガスを充填すべき容器内が所望のレベルまで減圧される。次に、容器内にエチレンガスが供給され、容器内の圧力が可燃性ガスにおけるエチレンの割合を１０体積％以上５０体積％以下とするために必要な圧力となるように、容器内にエチレンが充填される。
【００１８】
次に、上述のようにエチレンが充填された容器内に天然ガスが供給され、容器内の圧力が可燃性ガスにおけるエチレンの割合を１０体積％以上５０体積％以下とするために必要な圧力となるように、容器内に天然ガスが充填される。これにより、１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなる可燃性ガスが容器内に充填される。このとき、当該容器内の圧力が３５℃において１ＭＰａ以上１４．７ＭＰａ以下であることが好ましい。このように、可燃性ガスが容器内に充填されることにより、運搬が可能となり、たとえば鋼材の圧接などに燃焼ガスとして適用することが容易となる。
【００１９】
この燃焼ガスを用いた鋼材の圧接は、たとえば以下のように実施することができる。まず、鉄筋などの圧接すべき２つの鋼材の端面同士が接触するように鋼材を保持する。次に、内周側に複数の火口が周方向に並ぶ円弧状部を有するバーナーを、上記２つの鋼材の端面同士が接触領域に面するように配置する。これにより、バーナーの火口が、上記２つの鋼材の端面同士が接触する領域の外周を取り囲むように位置する状態となる。そして、バーナーに上記容器（ボンベ）に充填された本実施の形態の可燃性ガスと酸素との混合気体が供給され、これに点火することにより火炎が形成され、上記鋼材の端面同士が接触する領域が加熱されて圧接が達成される。
【００２０】
ここで、上記鋼材の圧接は、ロボット等を用いて自動的に実施してもよいし、作業者による手作業で実施してもよい。上記圧接が手作業にて実施される場合でも、上記本実施の形態における可燃性ガスが燃料ガスとして使用されることにより、圧接部の酸化を容易に抑制することができる。
【実施例】
【００２１】
天然ガスとエチレンとの混合ガスにおいて、エチレンの含有率を５、１０、２０、３０、３５および４０体積％としたものを準備し、これを用いて鋼材の圧接を行なう実験を行なった。その結果、エチレンの含有率が５体積％の場合、圧接部に明確な酸化が確認された。これに対し、エチレンの含有率を１０体積％以上としたものについては、１０体積％および２０体積％の場合に圧接部の外周部に若干の酸化が確認されたものの、良好な圧接が達成された。そのため、引張強度などの静的強度に着目した場合、エチレンの含有率を１０体積％以上とすればよいものと考えられる。ただし、上記若干の酸化の発生は、疲労強度に影響を与える可能性がある。そのため、鋼材が疲労強度を要求されるような用途に使用される場合、エチレンの含有率は２０体積％以上とすることが好ましいと考えられる。
【００２２】
なお、上記可燃性ガスをボンベなどの容器に充填する場合、エチレンの含有率が５０体積％を超えると、容器内でエチレンが液化し、容器内から適切な混合比の可燃性ガスがとりだせない可能性がある。そのため、エチレンの含有率は５０体積％以下とすることが好ましい。
【００２３】
今回開示された実施の形態および実施例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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の可燃性ガスおよび鋼材のガス圧接方法は、アセチレンの代替ガスとして使用される燃料ガス、および当該燃料ガスを用いた鋼材のガス圧接に、特に有利に適用され得る。
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月26日(2013.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に従った可燃性ガスは、鋼材の圧接に燃焼ガスとして用いられる可燃性ガスであって、１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記本発明の可燃性ガスは、ガス圧接が実施される場所においてエチレンガスと天然ガスとを混合して製造され、使用されてもよい。一方、本発明の可燃性ガスは、予めエチレンガスと天然ガスとを混合して製造され、容器内に封入された後、当該容器に保持された状態でガス圧接が実施される場所まで運搬され、使用されてもよい。この場合、効率的な運搬を達成するためには、容器内の圧力を上昇させることが好ましい。しかし、圧力を上昇させ過ぎると低温においてエチレンが液化し、使用時にエチレンと天然ガスとの所望の混合比を得ることが難しくなるおそれがある。容器内の圧力を３５℃において１ＭＰａ以上１４．７ＭＰａ以下とすることにより、このような問題の発生を抑制するとともに効率的な運搬を達成することができる。また、より効率的な運搬を達成するためには、容器内の圧力を３５℃において５ＭＰａ以上とすることが好ましく、１０ＭＰａ以上とすることがより好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
圧接部の酸化を抑制しつつアセチレンの代替ガスとして使用可能な本発明の可燃性ガスは、鋼材の圧接に用いる燃焼ガスとして好適である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の圧接に燃焼ガスとして用いられる可燃性ガスであって、
１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなる、可燃性ガス。
【請求項２】
容器内に封入され、前記容器内の圧力が３５℃において１ＭＰａ以上１４．７ＭＰａ以下である、請求項１に記載の可燃性ガス。
【請求項３】
可燃性ガスを燃焼ガスとして用いて鋼材を圧接する鋼材のガス圧接方法であって、
前記可燃性ガスは、１０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている、鋼材のガス圧接方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月16日(2013.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に従った可燃性ガスは、鋼材の圧接に燃焼ガスとして用いられる可燃性ガスであって、３０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に従った鋼材のガス圧接方法は、可燃性ガスを燃焼ガスとして用いて鋼材を圧接する鋼材のガス圧接方法である。この鋼材のガス圧接方法において用いられる可燃性ガスは、３０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の圧接に燃焼ガスとして用いられる可燃性ガスであって、
３０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなる、可燃性ガス。
【請求項２】
容器内に封入され、前記容器内の圧力が３５℃において１ＭＰａ以上１４．７ＭＰａ以下である、請求項１に記載の可燃性ガス。
【請求項３】
可燃性ガスを燃焼ガスとして用いて鋼材を圧接する鋼材のガス圧接方法であって、
前記可燃性ガスは、３０体積％以上５０体積％以下のエチレンを含有し、残部天然ガスおよび不可避的不純物からなっている、鋼材のガス圧接方法。