(57)【要約】【課題】  ソケット本体の端面に内開先を形成することにより、溶接部の引張強度を向上させた差込ソケット溶接継手を提供する。【解決手段】  管体１，２の溶接端部をソケット本体３の端部に差し込んだ状態で両者を溶接することにより、管体の配管を行う差込ソケット溶接継手であって、ソケット本体の端部外周面側から内周面側へ端面を切徐することにより、ソケット本体の端部内周面側に内開先４を形成したもので、管体に対する溶接長が従来の内開先を設けない差込ソケット溶接継手に比べて溶接部の引張強度が格段に向上するため、差込ソケット溶接継手と管体を接続する溶接部の耐久性及び信頼性の向上が図れる。【選択図】  図５
2011073037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体の溶接端部をソケット本体の端部に差し込んだ状態で両者を溶接することにより、前記管体の配管を行う差込ソケット溶接継手であって、前記ソケット本体の端部外周面側から内周面側へ端面を切徐することにより、前記ソケット本体の端部内周面側に内開先を形成したことを特徴とする差込ソケット溶接継手。
【請求項２】
前記内開先を、前記ソケット本体の端面を外周面側から内周面方向へ楕円状に切徐することにより形成したＲ開先としてなる請求項１に記載の差込ソケット溶接継手。
【請求項３】
前記内開先を、前記ソケット本体の端部を外周面から内周面側へ斜めに切徐することにより形成したＶ開先としてなる請求項１に記載の差込ソケット溶接継手。
【請求項４】
前記内開先を、前記ソケット本体の端部を外周面側から内周面側へ斜めに切徐することにより形成した第１傾斜面と、前記第１傾斜面に連続し、かつ前記第１傾斜面と異なる角度で内周面方向へ斜めに切徐することにより形成した第２傾斜面とからなるＺ開先としてなる請求項１に記載の差込ソケット溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部の引張強度を向上させた差込ソケット溶接継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来ビル等の建造物には、水道管やガス管等（以下配管類という）が配管されており、これら配管類は建造物を建造する際に所定の配管スペース内に予め配管することが一般に行われている。
また、これら配管類は、例えば直管よりなる主管と、主管より分岐した枝管と称する分岐管等から構成されていて、主管同士の接続部や主管と分岐管の接続部、分岐管同士の接続部には、フランジやエルボ、チーズ、ソケット等の管継手が一般に使用されている。
【０００３】
これら管継手には、管体と継手をねじにより接続するものがあるが、現在では施工の容易性やシール材が不要であること、接続部の信頼性が高い等の理由から、管体と継手を溶接により接続する溶接継手が多く使用されている。
特に配管に差込ソケット溶接継手を使用した場合、フランジ継手を使用する場合に比べて次のような利点がある。
【０００４】
すなわち配管にフランジ継手を使用した場合は、フランジ継手の間にパッキンを介在させた状態でフランジ継手同士をボルトナット等の固着具により締結する作業を行うため、配管作業に時間がかかる上、パッキンや固着具等の部品を必要とすることから部品コストが高い等の問題があるが、差込ソケット溶接継手を使用した場合、パッキンや固着具が不要となるため部品コストの削減が図れる。
さらにビル等の建造物に配管する配管類には、凍結防止や保温のために配管類を保温材で被覆する必要がある。
【０００５】
しかし配管にフランジ継手を使用した場合、図１２に示すように配管類ａとフランジ継手ｂを別の保温材ｃ，ｄで保温する必要がある。
すなわち配管類ａの外周面は、筒状の保温材ｃで被覆するが、フランジ継手ｂ部分は、予めフランジ継手ｂの形状に合わせて製作したボックス型の保温材ｄにより被覆しなければならず、図１１に示す差込ソケット溶接継手を使用して配管した場合に比べて費用的に大幅な相違がある。
例えば口径が１００Ａの管体を差込ソケット溶接継手を使用して配管した場合、差込ソケット溶接継手部分に要する１個所の保温費用は、施工費も含めて約３００円程度である。
【０００６】
これに対しフランジ継手ｂを使用した場合、フランジ継手ｂ部分をボックス型の保温材ｄで被覆する必要があるため、フランジ継手ｂ部分に要する１個所の費用は約４４５０円程度となり、実にソケット継手の約１５倍もかかることになる。
以上のように配管に差込ソケット溶接継手を使用すると、配管作業が短時間で能率よく行える上、部品コストも低く、しかも保温に要する費用の大幅な削減が図れる等の利点があることから、差込ソケット溶接継手を使用した配管工法が注目されている。
【０００７】
一方差込ソケット溶接継手を使用して配管類の配管を行う配管方法が例えば特許文献１や２に記載されている。
例えば特許文献１に記載の差込ソケット溶接継手の溶接方法は、配管の端部に差込ソケット溶接継手を差し込んで両者を肉盛り溶接するに当たって、上部に向けて複数層積層した溶接肉盛りの最終層を配管側に積層するようにしたもので、差込ソケット溶接継手の間隙部における溶接残留応力の発生を抑制することにより、応力腐食割れを防止することができる効果を得ている。
【０００８】
また前記特許文献２に記載の差込ソケット溶接継手は、配管端部をソケットに差し込んで両者を溶接した後、溶接部近傍のソケット端部外周を切除することにより、溶接部に発生する高引張り残留応力を低減するようにしたもので、溶接材における高温割れの発生及び進展を抑制できる等の効果を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１１８０７４号公報
【特許文献２】特開平９−２２９２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
差込ソケット溶接継手を使用して配管を行う場合、ソケット本体に管体の接続端部を差し込んで、ソケット本体の端面と管体の外周面を溶接する作業を行うが、配管類の使用時には、管体内の内圧により管体とソケット本体の溶接部に大きな引張荷重が作用する。
このため管体とソケット本体の溶接部には、引張荷重に耐える引張強度が必要となるが、前記特許文献１や２に記載の差込ソケット溶接継手のように、両端面が軸線に対し直角な平面となった図１３に示すような所謂Ｉ開先を使用した場合は、下記の表１に示す引張強度試験結果に示すように、引張強度が平均１４４．５Ｎ／ｍｍ２程度しか得られず、引張強度不足が問題となる。
【００１１】
【表１】
2011073037.tif 000003
溶接条件及び使用材料  ＴＩＧ溶接２層盛り
管体：ＪＩＳ  Ｇ  ３４５２（ＳＧＰ）
差込ソケット溶接継手：肉厚６．０ｍｍ以上
差込ソケット溶接継手の内周と管体外周間の隙間１．５ｍｍ±０．５ｍｍ
なお試験方法としては、ＪＩＳＺ２２４１（金属材料引張試験方法）により行い、引張強さを算定した。
また引張試験機は、ＪＩＳ７７２１による等級１級以上とした。
試験方法については、以下に示す各表についても同様である。
【００１２】
本発明は前記問題を改善するためになされたもので、ソケット本体の端面に内開先を形成することにより、溶接部の引張強度を向上させた差込ソケット溶接継手を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の差込ソケット溶接継手は、管体の溶接端部をソケット本体の端部に差し込んだ状態で両者を溶接することにより、管体の配管を行う差込ソケット溶接継手であって、ソケット本体の端部外周面側から内周面側へ端面を切徐することにより、ソケット本体の端部内周面側に内開先を形成したものである。
【００１４】
前記構成により、管体に対する溶接長が従来の内開先を設けない差込ソケット溶接継手に比べて増加するため溶接部の引張強度が格段に向上し、これによって差込ソケット溶接継と管体を接続する溶接部の耐久性及び信頼性の向上が図れる。
また差込ソケット溶接継手の端部に管体の溶接端部を差し込む際、ソケット本体の端部に形成された内開先が管体の溶接端部を差込ソケット溶接継手の内周面側へとガイドするため、管体の差し込み作業が容易な上、管体の溶接端部を差込ソケット溶接継手に差し込むことにより両者の芯合わせが完了し、これによって管体に継手を突き合せ溶接する配管方法に比べて、施工時の芯合わせと仮組みが容易かつ迅速に行えるようになる。
さらに差込ソケット溶接継手を使用して配管行うため、フランジ継手の間にパッキンを介在させた状態でフランジ継手同士をボルトナット等の固着具により締結する等の作業が不要となり、これによって配管作業が能率よく行える上、パッキンや固着具が不要となるため部品コストの削減が図れると共に、配管類の外周面を保温材で保温する場合、フランジ継手を使用して配管したものに比べてフランジ継手部分を予めフランジ継手形状に合わせて製作した保温材により被覆する必要がないため、保温に要する経費の大幅な削減が図れる。
【００１５】
本発明の差込ソケット溶接継手は、内開先を、ソケット本体の端面を外周面から内周面方向へ楕円状に切徐することにより形成したＲ開先としたものである。
【００１６】
前記構成により、管体対する溶接長が従来の内開先を設けない差込ソケット溶接継手の溶接長に比べて倍増するため、溶接部の引張強度が格段に向上する。
【００１７】
本発明の差込ソケット溶接継手は、内開先を、ソケット本体の端部を外周面から内周面側へ斜めに切徐することにより形成したＶ開先としたものである。
【００１８】
前記構成により、管体対する溶接長が従来の内開先を設けない差込ソケット溶接継手の溶接長に比べて倍増するため、溶接部の引張強度が格段に向上する。
【００１９】
本発明の差込ソケット溶接継手は、内開先を、ソケット本体の端部を外周面側から内周面側へ斜めに切徐することにより形成した第１傾斜面と、第１傾斜面に連続し、かつ第１傾斜面と異なる角度で内周面方向へ斜めに切徐することにより形成した第２傾斜面とからなるＺ開先としたものである。
【００２０】
前記構成により、管体対する溶接長が従来の内開先を設けない差込ソケット溶接継手の溶接長に比べて倍増するため、溶接部の引張強度が格段に向上する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の差込ソケット溶接継手によれば、管体に対する溶接長が従来の内開先を設けない差込ソケット溶接継手に比べて溶接部の引張強度が格段に向上し、これによって差込ソケット溶接継手と管体を接続する溶接部の耐久性及び信頼性の向上が図れる。
また差込ソケット溶接継手の端部に管体の溶接端部を差し込む際、ソケット本体の端部に形成された内開先が管体の溶接端部を差込ソケット溶接継手の内周面側へとガイドするため、管体の差し込み作業が容易な上、管体の溶接端部を差込ソケット溶接継手に差し込むことにより両者の芯合わせが完了するため、管体に継手を突き合せ溶接する配管方法に比べて、施工時の芯合わせと仮組みが容易かつ迅速に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手を使用した配管例を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手の使用状態を示す一部切欠拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手の内開先部分を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手の溶接部分を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手の第１変形例を示す使用状態の一部切欠拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手の第１変形例を示す内開先部分の拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手の第１変形例を示す溶接部分の拡大断面図である。
【図８】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手の第２変形例を示す使用状態の一部切欠拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手の第２変形例を示す内開先部分の拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手の第２変形例を示す溶接部分の拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態になる差込ソケット溶接継手を使用して配管した配管類の保温材施工状態を示す説明図である。
【図１２】従来のフランジ継手を使用して配管した配管類の保温材施工状態を示す説明図である。
【図１３】従来の差込ソケット溶接継手の溶接部分を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は差込ソケット溶接継手を使用して配管を行う差込ソケット溶接継手工法の１例を示すもので、例えば白ガス管（ＳＧＰ）よりなる管体１及び２を差込ソケット溶接継手により接続した状態を示しており、以下管体１，２のサイズが呼称１００Ａの場合について説明する。
なお称呼１００Ａ以外の管体１，２を使用する場合は、差込ソケット溶接継手と各管体１，２の内周面との間に形成される隙間等の寸法は当然異なるものである。
差込ソケット溶接継手を構成するソケット本体３は、図２に示すように各管体１，２の外径より例えば＋４ｍｍほど内径が大きい筒状に形成されていて、ソケット本体３と各管体１，２の内周面との間に１．５ｍｍ±０．５ｍｍ程度の隙間が生じるようになっている。
【００２４】
ソケット本体３は、例えば肉厚ｔは６．０ｍｍ以上となっており、ソケット本体３の両端部の内周面側に開先（これを内開先４という）が図３に示すように形成されている。
また図３に示す形状の内開先４をＲ開先４ａという。
ソケット本体３の両端部に形成されたＲ開先４ａは、ソケット本体３の端面３ａを外周面３ｂからｔ１、例えば１．５ｍｍ残した状態で、機械加工により内周面３ｃ方向へ楕円状に切徐することにより形成されていて、端面３ａからの深さ、すなわち楕円の長半径Ｌ１は６．０〜６．６ｍｍ程度に、そして短半径Ｌ２は４．５ｍｍ程度となっている。
以上のようにしてソケット本体３の両端面にＲ開先４ａが形成された差込ソケット溶接継手は、工場において配管類を下拵えする際、互いに接続する管体１，２の一方に予め溶接されて配管現場へ搬入されるが、工場において差込ソケット溶接継手の両端部に管体１，２を溶接したり、配管現場において差込ソケット溶接継手の両端部に管体１，２を溶接することもある。
【００２５】
次に工場において予め一方の管体１に差込ソケット溶接継手を溶接する際の作用を説明すると、まず差込ソケット溶接継手の一端側開口部に管体１の溶接端部を差し込むが、このときソケット本体３の端部に形成したＲ開先４ａが管体１の端部を差込ソケット溶接継手の内周面方向へガイドするように作用するため、内開先が形成されていない従来の差込ソケット溶接継手に比べて管体１の差し込み作業が容易となる。
これは管体１のサイズが大きくなるほど顕著となるため、特に重量の重いサイズの大きい管体１の場合に差し込み作業が容易かつ能率よく行える効果が得られる。
差込ソケット溶接継手に管体１の溶接端部を差し込んだら、被覆アーク溶接または半自動溶接等によりソケット本体３の端部に形成されたＲ開先４ａより隅肉溶接を行う。
隅肉溶接による肉盛りは複数層、例えば２層により行い、図４に示すように差込ソケット溶接継手の端部に差し込まれた管体１の溶接端部と差込ソケット溶接継手の一方の端部を溶接するもので、ソケット本体３の端部にＲ開先４ａを形成することにより、管体１に対する溶接長Ｌ３が、内開先を設けない従来の差込ソケット溶接継手（図１３参照）のＬ７に比べて増大するため、溶接部の引張強度が格段に向上する。
なお工場において管体１の溶接端部と差込ソケット溶接継手の一方の端部を溶接した場合の引張強度試験結果を次の表２に示す。
【００２６】
【表２】
2011073037.tif 000004
溶接条件及び使用材料  半自動溶接２層盛り
使用溶接棒  フラックスワイヤ  径２．０ｍｍ
管体：ＪＩＳ  Ｇ  ３４５２（ＳＧＰ）
差込ソケット溶接継手：肉厚６．０ｍｍ以上
差込ソケット溶接継手の内周と管体外周間の隙間１．５ｍｍ±０．５ｍｍ
【００２７】
一方工場により一端側に差込ソケット溶接継手が溶接された管体１は、配管現場に搬入された後、差込ソケット溶接継手の他端側に現場溶接により管体２の溶接端部が溶接される。
一端側に差込ソケット溶接継手が溶接された管体１とともに現場へと搬入された管体２には、差込ソケット溶接継手を溶接する側と反対の端部に、例えばエルボ５を介して別の管体６が予め工場で溶接されている。
管体１及び２は建造物等へ配管される際には、水平方向へ配管される横管となり、エルボ５を介して管体２に溶接された管体６は、垂直方向へ配管される縦管となる。
管体２の溶接端部を差込ソケット溶接継手に溶接するに当っては、管体２の溶接端部を図２に示すように差込ソケット溶接継手の他端側開口より差し込むが、このときもソケット本体３の端部に形成されたＲ開先４ａが管体２の溶接端部を差込ソケット溶接継手の内周面側へとガイドするため、管体２にエルボ５を介して別の管体６が接続されているような場合でも、管体２の差し込み作業が容易な上、管体２の溶接端部を差込ソケット溶接継手に差し込むことにより両者の芯合わせが完了するため、管体に継手を突き合せ溶接する従来の配管方法に比べて、施工時の芯合わせと仮組みが容易かつ迅速に行えるようになる。
【００２８】
管体２の溶接端部を差込ソケット溶接継手の所定位置まで差し込んだら、被覆アーク溶接により差込ソケット溶接継手の端部に形成されたＲ開先４ａより隅肉溶接を開始し、肉盛りを例えば２層により行うことにより、差込ソケット溶接継手の端部に差し込まれた管体２の溶接端部と差込ソケット溶接継手の他方の端部を溶接するもので、１個所溶接するだけで縦管となる管体６を横管となる管体１に接続することができるようになる。
以上のようにして差込ソケット溶接継手に溶接された各管体２と差込ソケット溶接継手の引張強度は、ソケット本体３の両端部にＲ開先４ａを設けたことにより、管体２に対する溶接長Ｌ１が、開先を設けない従来の差込ソケット溶接継手ｆ（図１３参照）の管体ｇに対する溶接長Ｌ７に比べて倍増するため、溶接部の引張強度が格段に向上する。
なお配管現場において管体２の溶接端部と差込ソケット溶接継手の一方の端部を溶接した場合の引張強度試験結果を次の表３に示す。
【００２９】
【表３】
2011073037.tif 000005
溶接条件及び使用材料  被覆アーク溶接２層盛り
溶接棒  Ｂ−１７  径３．２ｍｍ
管体：ＪＩＳ  Ｇ  ３４５２（ＳＧＰ）
差込ソケット溶接継手：肉厚６．０ｍｍ以上
差込ソケット溶接継手の内周と管体外周間の隙間１．５ｍｍ±０．５ｍｍ
【００３０】
以上はソケット本体３の両端部にＲ開先４ａを形成した差込ソケット溶接継手を使用して配管を行う場合であるが、図５ないし図７に示す第１変形例や、図８ないし図１０に示す第２変形例の場合も同様な効果が得られる。
図５ないし図７に示す第１変形例の差込ソケット溶接継手は、ソケット本体３の端部を外周面から内周面側へ斜めに切徐することにより内開先４が成されていて、開先角度θ１は、ソケット本体３の軸線と直交する線に対し４０〜６０°程度に設定されており、以下この内開先形状をＶ開先４ｂという。
ソケット本体３の両端部にＶ開先４ｂが形成された差込ソケット溶接継手を使用して配管を行う方法は、前記実施の形態と同様なのでその説明は省略するが、管体１，２に対する溶接長Ｌ４が、開先を設けない従来の差込ソケット溶接継手（図１３参照）の溶接長Ｌ７に比べて倍増するため、溶接後の引張強度は下記の表４及び表５に示す通り、従来の内開先を設けない差込ソケット溶接継手に比べて格段に向上する。
なお表４はＶ開先４ｂのθ１が５０°の場合、表５はＶ開先４ｂのθ１が６０°の場合を示す（溶接条件及び使用材料は、何れも同じ）。
【００３１】
【表４】
2011073037.tif 000006
【表５】
2011073037.tif 000007
溶接条件及び使用材料  被覆アーク溶接２層盛り
溶接棒  Ｂ−１７  径３．２ｍｍ
管体：ＪＩＳ  Ｇ  ３４５２（ＳＧＰ）
差込ソケット溶接継手：肉厚６．０ｍｍ以上
差込ソケット溶接継手の内周と管体外周間の隙間１．５ｍｍ±０．５ｍｍ
【００３２】
図８ないし図１０に示す第２変形例の差込ソケット溶接継手は、ソケット本体３の端部を外周面から内周面側へ角度θ２で斜めに切徐することにより形成した第１傾斜面４ｃと、第１傾斜面４ｃに連続し、かつ異なる角度θ３で内周面方向へ斜めに切徐することにより形成した第２傾斜面４ｄからなる内開先４が形成されていて、第１傾斜面４ｃの角度θ２は、ソケット本体３の軸線と直交する線に対し６０°程度に、そして第２傾斜面４ｄの角度θ３は、ソケット本体３の軸線と直交する線に対し４５°程度に設定されており、以下この内開先形状をＺ開先４ｅという。
ソケット本体３の両端部にＺ開先４ｅが形成された差込ソケット溶接継手を使用して配管を行う方法は、前記実施の形態と同様なのでその説明は省略するが、管体１，２に対する溶接長Ｌ５が、内開先を設けない従来の差込ソケット溶接継手（図１３参照）の溶接長Ｌ７に比べて倍増するため、溶接後の引張強度は下記の表６の通り、従来の内開先を設けない差込ソケット溶接継手に比べて格段に向上する。
【００３３】
【表６】
2011073037.tif 000008
溶接条件及び使用材料  被覆アーク溶接２層盛り
溶接棒  Ｂ−１７  径３．２ｍｍ
管体：ＪＩＳ  Ｇ  ３４５２（ＳＧＰ）
差込ソケット溶接継手：肉厚６．０ｍｍ以上
【００３４】
なお前記実施の形態及び第１，２変形例では、差込ソケット溶接継手と管体１，２を接続する場合について説明したが、差込ソケット溶接継手と例えばエルボやチーズ等の継手を溶接する場合にも適用できるものである。
また配管に使用する管体１，２は、白ガス管に限らず、黒ガス管や黒ＳＴＰＧ管等でもよく、管体１，２の口径は、５０Ａ〜４００Ａ等が好適であり、配管の用途は、雨水配管、冷水配管、冷温水配管、冷却配管、蒸気配管、還水配管等に適用できるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１    管体
２    管体
３    ソケット本体
４    内開先
４ａ    Ｒ開先
４ｂ    Ｖ開先
４ｃ    第１傾斜面
４ｄ    第２傾斜面
４ｅ    Ｚ開先
【図１】
2011073037.tif 000009
【図２】
2011073037.tif 000010
【図３】
2011073037.tif 000011
【図４】
2011073037.tif 000012
【図５】
2011073037.tif 000013
【図６】
2011073037.tif 000014
【図７】
2011073037.tif 000015
【図８】
2011073037.tif 000016
【図９】
2011073037.tif 000017
【図１０】
2011073037.tif 000018
【図１１】
2011073037.tif 000019
【図１２】
2011073037.tif 000020
【図１３】
2011073037.tif 000021