(57)【要約】【課題】内管本体の周りに空隙部を保って外管を溶接接合して二重管を造る二重管の製作方法とその二重管製作用の溶接装置を提供する。【解決手段】外管１を保持するフランジ６と、外管１の端部と接合される開先が外周に形成された内管本体を保持するフランジ９と、両フランジ６、９の中心軸線上に位置されたシャフト８と、フランジ６、９に保持された外管１と内管本体を把持するチャック１６と、前記外管と内管本体との間の空隙にシールドガスを導入する導入管とを有している溶接装置と、内管端部４と二重管結合部材２と内管３を接合して内管本体をつくり、シャフト８を介して外管１内に内管本体を挿入して外管１の端部と接合部の開先取り合い面を位置決めし、外管１と内管本体との間の空隙部５にシールドガスを送入し、チャック１６によって外管１と内管本体を一体に回転させて内管本体と外管１を溶接接合する溶接方法により、二重管を製作する。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管との接合部を有するとともに前記内管との接合部の周りに空隙部を保って外管との接合部を具えた二重管結合部材を有する内管本体をつくり、フランジに固定された外管の軸心を通るシャフトを介して前記外管内に前記内管本体を挿入して前記外管の端部と前記接合部の開先取り合い面を位置決めし、前記外管と内管本体との間の前記空隙部にシールドガスを送入して前記開先を溶接することを特徴とする二重管の製作方法。
【請求項２】
外管を保持するフランジと、前記外管の端部と接合される開先が外周に形成された内管本体を保持するフランジと、前記両フランジの中心軸線上に位置されたシャフトと、前記フランジに保持された外管と内管本体を把持するチャックと、同チャックによって把持された外管と内管本体を一体に回転させる回転駆動機構と、前記外管と内管本体との間の空隙にシールドガスを導入する導入管と、を有することを特徴とする二重管の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内管と二重管結合部材を有する内管本体の二重管結合部材によって内管の周りに空隙部を保って外管を溶接接合して二重管を造る二重管の製作方法、及びそのような二重管を製作するため前記内管本体と外管とを溶接接合するための溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、管体と管体とを溶接で接合する場合には、これら管体に仮付け溶接を施した上、それら管体をチャック等で固定し、あるいは、ローラで回転させるとともに管内にシールドガスを送入して管継手における裏波溶接を実施することが考えられている。そのような技術については、特開平０９−２７１９８５号公報「シールドガスを用いる溶接方法およびシールドガス供給装置」、特開平０６−３２０２６８号公報「ステンレス鋼パイプなどの溶接方法と装置」、及び特開平０５−１７７３８９号公報「管溶接装置及び管溶接方法」などに記載されている。
【０００３】
一方、管体を通して液体窒素を流通させる場合、管内を流通する液体窒素を断熱するために、外管と内管との間に空隙部を介在させて構成した二重管が用いられる。
そのような二重管として、図２に示すように、フランジ部４−１を有する内管端部４と、この内管端部４の一端４−２に一端２−１を接合された二重管結合部材２と、この二重管結合部材２の内管接合部２−２に一端３−１が溶接接合された内管３とにより内管本体を構成し、この内管本体を外管１の貫通部１−１に挿入して、二重管結合部材２の外管接合部２−３と外管１の一端１−２とを溶接接合することにより、内管３と外管１との間に空隙部５が設けられた構造とした二重管が用いられる。
【０００４】
この二重管は、例えば、外管１を高張力鋼等、内管端部４と二重管結合部材２と内管３で構成された内管本体をステンレス鋼等で構成しているが、この二重管を製造するために二重管結合部材２の外管接合部２−３と外管１の一端１−２とを溶接接合する場合、外管接合部２−３と外管１の一端１−２とをショートビードによる仮付け溶接を施すと、ショートビードによる仮付け溶接による溶接熱、応力集中等により溶着部又は母材に欠陥等が生ずることとなるため、仮付け溶接を施すことができない、という問題点があった．
そのため、図３の（ａ）に示すように横向姿勢で裏波溶接等を行う際に、仮付け溶接を施すことなく外管接合部２−３と外管１の一端１−２とを溶接接合すると、図３の（ｂ）に示すように溶接による熱収縮により角変形による溶接歪みが生じ、二重管の精度を保持することが困難という問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、二重管結合部材に内管が接合されて形成された内管本体の前記内管との接合部の周りに空隙部を保って、仮付け溶接を施すことなく、しかも溶接による熱収縮により溶接歪みを生じさせずに、外管を溶接接合して二重管を造る二重管の製作方法、及びそのような二重管を製作するため前記内管本体と外管とを溶接接合するための溶接装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決する二重管の製作方法として、内管との接合部を有するとともに前記内管との接合部の周りに空隙部を保って外管との接合部を具えた二重管結合部材を有する内管本体をつくり、フランジに固定された外管の軸心を通るシャフトを介して前記外管内に前記内管本体を挿入して前記外管の端部と前記接合部の開先取り合い面を位置決めし、前記外管と内管本体との間の前記空隙部にシールドガスを送入して前記開先を溶接することを特徴とする二重管の製作方法を提供する。
【０００７】
本発明のこの二重管の製作方法によれば、二重管結合部材を有する内管本体をつくり、フランジに固定された外管の軸心を通るシャフトを介してその外管内にその内管本体を挿入して外管の端部と前記接合部の開先取り合い面を位置決めし、外管と内管本体との間の空隙部にシールドガスを送入して前記開先を溶接することにより、仮付け溶接を施すことなく、しかも溶接による熱収縮により溶接歪みが生じないようフランジと外管の軸心を通るシャフトによって保持しつつ、外管を内管本体に溶接接合して所望どおり二重管を造ることができる。
【０００８】
また、本発明は、前記課題を解決する二重管の溶接装置として、外管を保持するフランジと、前記外管の端部と接合される開先が外周に形成された内管本体を保持するフランジと、前記両フランジの中心軸線上に位置されたシャフトと、前記フランジに保持された外管と内管本体を把持するチャックと、同チャックによって把持された外管と内管本体を一体に回転させる回転駆動機構と、前記外管と内管本体との間の空隙にシールドガスを導入する導入管と、を有することを特徴とする二重管の溶接装置を提供する。
【０００９】
本発明のこの二重管の溶接装置によれば、外管と内管本体を、それぞれ、フランジによって保持するとともに両フランジの中心軸線上に位置されたシャフトによって外管と内管本体を同心に位置決めして、前記フランジに保持された外管と内管本体をチャックによって一体に回転させ、かつ、内管本体と外管との間の空隙にシールドガスを導入して外管を内管本体に溶接接合して、所望どおり二重管を造ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。
この実施の形態は、図２に示したように、内管端部４、二重管結合部材２、及び内管３とにより構成された内管本体に対し、内管３の周りに空隙部５を保って外管１を溶接して二重管を製造するのに本発明による二重管の溶接装置を適用した場合である。
【００１１】
この二重管において、外管１は高張力鋼等で構成され、内管本体を構成している二重管結合部材２、内管３、及び内管端部４はステンレス鋼等で構成されている。また、内管３とその周りの外管１との間には、空隙部５が形成されている。
【００１２】
この二重管において、内管本体を構成する二重管結合部材２、内管３、及び内管端部４は、既知の溶接手法を適宜利用して接合すべき各端部を溶接接合して組み立てる。その内管本体に対して図１に示す溶接装置を使って図２に示す状態に外管１を溶接接合する。
【００１３】
次に、内管本体に対し外管１を溶接接合するやり方を図１によって説明する。図１において、１５はフランジで、その中心軸線上にシャフト８端部の螺子と係合されてシャフト８を保持する孔部１５−１を設けてある。
１１はフランジで、フランジ１５の端部に位置し、外管１を保持するためのボルト１０を挿入するためのボルト挿入孔部１１−１を有している。
【００１４】
６はフランジで、外管１を位置決め拘束する機能をもつ。すなわち、外管１は、フランジ６、１１、１５を貫通するボルト１０が外管１に設けられた螺子部１−３に螺合することによってフランジ６に固定して位置決めされる。
８はシャフトで、このシャフト８の一端部に螺子部８−１を有しフランジ１５の中心軸線上に設けられた孔部１５−１に螺合して取り付けられている。
【００１５】
シャフト８は外管１と内管本体の軸線を貫通していて、その他端に螺子部８−２を有している。
１６はチャックを示し、チャック１６はフランジ６、１１、１５を介して外管１と内管本体からなる二重管を把持し、図示していない駆動源からの動力で二重管に回転を与える。
【００１６】
７はガス導入管で、二重管の内管本体と外管１との間の空隙部５にＡｒガス等のシールドガスを送入する機能をもつ。
９は調節フランジで、この調節フランジ９はシャフト８の他端に設けられている螺子部８−２に螺合してルートギャップ保持の機能をもつ。調節フランジ９は、内管本体を構成する内管端部４のフランジ部４−１にボルト１２、ナット１３で拘束される。
１４はナットで、ルートギャップ保持用の調節フランジ９の後方に位置してシャフト８の螺子部８−２と螺合する。
【００１７】
以上説明したように、外管１をフランジ６、１１、１５を貫通するボルト１０によって固定するとともに、シャフト８に内管本体を通してその内管端部４をルートギャップ保持用の調節フランジ９にボルト１２とナット１３によって保持して、外管１の一端１−２と内管本体を構成する二重管結合部材２の外管接合部２−３との開先取り合い面を、ルートギャップ保持用の調節フランジ９後方に位置されたシャフト８の螺子部８−２に螺合するナット１４によって調節して拘束する。
【００１８】
ガス導入管７からＡｒガス等のシールドガスを二重管内の空隙部５に送入して、チャック１６を介して図示していない駆動源で二重管に回転を与えながら二重管結合部材２の外管接合部２−３との開先を下向き裏波溶接する。
【００１９】
こうして、図１の溶接装置によって内管３と外管１との間に空隙部５を介在させた二重管を製作することができ、この二重管は、内管３内に液体窒素を流通させる場合に、内管３と外管１の間の空隙部５が外管１に対する液体窒素等の低温流体の熱影響による不具合を解消することができる。
【００２０】
以上説明したように、図１に示した実施形態によれば、シャフト８を介して外管１内に、内管端部４、二重管結合部材２及び内管３から適宜の溶接接合によって組み立てた内管本体を挿入し、フランジ６に固定された外管１と調節フランジ９に保持された内管本体の二重管結合部材２との開先取り合い面を位置決めして拘束し、仮付溶接を施すことなく二重管内へシールドガスを送入して前記開先を溶接して内管３と外管１との間に空隙部５を形成した二重管を製作することができる。
【００２１】
以上説明した実施形態では、次のような利点をもつ二重管の製作方法及び二重管の製造装置が提供されている。
１）外管１と二重管結合部材２との溶接面を仮付け溶接をすることなく、開先面のルートギャップを自在に設定して健全な溶着金属を得て高品質な溶接をうることができる。
２）仮付け溶接を施すことなく溶接接合する従来のやり方では、熱収縮による溶接歪みが生じて手直し作業が必要であったが、本実施形態によればそのような手直し作業が必要でない。
【００２２】
以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で種々の変形、変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００２３】
例えば、本発明による二重管の製作方法は、図１に示した実施形態による溶接装置以外、適宜の装置を使って実施してよい。
【００２４】
また、この実施形態では外管１及び内管本体をフランジ６、９に取付けるのにボルト１０、１２を用いているが、ボルトによる取り付けに代え、クランプ等、他の適宜の取り付け機構によってもよい。
【００２５】
更にまた、図示した実施形態では、内管本体が内管端部４、二重管結合部材２及び内管３の３つの部材から構成されるものとしているが、３つの部材から構成することは不可欠ではなく、要は、内管との接合部を有するとともに内管との接合部の周りに空隙部を保って外管との接合部を具えた二重管結合部材を有する内管本体であればよく、その内管本体の二重管結合部材によって内管と外管を、両者の間に空隙部を形成して溶接接合するようにした構造であればよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、内管との接合部を有するとともに前記内管との接合部の周りに空隙部を保って外管との接合部を具えた二重管結合部材を有する内管本体をつくり、フランジに固定された外管の軸心を通るシャフトを介して前記外管内に前記内管本体を挿入して前記外管の端部と前記接合部の開先取り合い面を位置決めし、前記外管と内管本体との間の前記空隙部にシールドガスを送入して前記開先を溶接する二重管の製作方法を提供する。
【００２７】
本発明のこの二重管の製作方法によれば、二重管結合部材を有する内管本体を適宜組み立ててつくり、フランジに固定された外管の軸心を通るシャフトを介して該外管内にその内管本体を挿入して外管の端部と二重管結合部材の接合部の開先取り合い面を位置決めし、外管と内管本体との間の空隙部にシールドガスを送入して前記開先を溶接することにより、仮付け溶接を施すことなく、外管を内管本体に溶接接合して所望どおり二重管を造ることができる。
【００２８】
また、本発明は、外管を保持するフランジと、前記外管の端部と接合される開先が外周に形成された内管本体を保持するフランジと、前記両フランジの中心軸線上に位置されたシャフトと、前記フランジに保持された外管と内管本体を把持するチャックと、同チャックによって把持された外管と内管本体を一体に回転させる回転駆動機構と、前記外管と内管本体との間の空隙にシールドガスを導入する導入管と、を有する二重管の溶接装置を提供する。
【００２９】
本発明の二重管の溶接装置によれば、外管と内管本体を、それぞれ、フランジによって保持するとともに両フランジの中心軸線上に位置されたシャフトによって外管と内管本体を同心に位置決めして、前記フランジに保持された外管と内管本体をチャックによって一体に回転させ、かつ、内管本体と外管との間の空隙にシールドガスを導入して外管を内管本体に溶接接合して、所望どおり二重管を造ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による二重管の溶接装置を用いて内管本体と外管とを溶接接合して二重管を製作している状態を示す断面図。
【図２】本発明を適用して内管本体と外管を溶接接合して製造される二重管の例を示す断面図。
【図３】図２に示すように内管本体と外管を溶接接合して二重管を製造する従来のやり方を説明する断面図で、（ａ）は横向姿勢で仮付け溶接無しで裏波溶接を行う場合を示し、（ｂ）は溶接による熱収縮で角変形を生じた状態を示している。
【符号の説明】
１　　　　外管
１−１　　外管の貫通部
１−２　　外管の一端
１−３　　外管の螺子部
２　　　　二重管結合部材
２−１　　二重管結合部材の一端
２−２　　内管接合部
２−３　　外管接合部
３　　　　内管
３−１　　内管の一端
４　　　　内管端部
４−１　　フランジ
４−２　　内管端部の一端
５　　　　空隙部
６　　　　フランジ
７　　　　　ガス導入管
８　　　　　シャフト
８−１　　シャフトの螺子部
８−２　　シャフトの螺子部
９　　　　フランジ
１０　　　ボルト
１１　　　フランジ
１１−１　ボルト挿入孔部
１２　　　ボルト
１３　　　ナット
１４　　　ナット
１５　　　フランジ
１５−１　孔部
１６　　　チャック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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