(57)【要約】フランジをパイプ端部に固定する溶接部の完全性を試験するための装置および試験方法は、試験部材と補強部材とを有している。試験部材は、パイプ内に設けられた第一の封止手段と、フランジ表面に固定された第二の封止手段とを有し、溶接部を含む空間でパイプ内に封止空間を形成する。補強部材は、パイプの外壁に固定された円周クランプと、フランジに向かい合うように設けられた錨板とを有する。第一の封止手段とアンカー板との相対位置が変化しないように、第一の封止手段はアンカー板に連結される。アンカー板とクランプとの相対位置が変化しないように、アンカー板はクランプに連結される。溶接試験工程は、装置を設置する工程、封止空間を充填および加圧する工程、および封止空間内圧力を測定する工程を含む。補強部材は、第一の封止手段が分離するのを防ぎ、かつ溶接部に圧縮力がかからない状態での溶接部の試験を可能にする。また、本発明は、パイプ端部を分離するための補強装置および方法を実現する。
2010500534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ端部にフランジを連結する溶接部の完全性を試験する溶接試験装置であって、
使用時において、
試験部材と、
上記試験部材を固定するための補強部材とを有し、
上記試験部材は、
上記パイプ内に封止を形成する第一の封止手段と、
上記フランジを封止する第二の封止手段と、
上記第一の封止手段、上記第二の封止手段、および上記パイプの内壁により囲まれる空間を加圧する手段とを備え、
上記補強部材は、
上記パイプの外壁に固定されたクランプと、
上記クランプと間隔をあけて上記フランジに向かい合って設けられる錨板と、
上記錨板と上記第一の封止手段とが分離しないように、上記錨板と上記第一の封止手段とを連結する第一の固定手段と、
上記錨板と上記クランプとの相対位置が変化しないように、上記錨板と上記クランプとを連結する第二の固定手段とを備えることを特徴とする溶接試験装置。
【請求項２】
上記試験部材は、当該試験部材の内部を通って延びる通気口を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶接試験装置。
【請求項３】
パイプ端部にフランジを連結する溶接部の完全性を試験する方法であって、
第一の封止手段を上記パイプ内に固定する工程と、
第二の封止手段を上記フランジに固定する工程と、
上記溶接部を含み、かつ上記第一の封止手段と第二の封止手段と上記パイプの内壁とにより囲まれる封止空間を、上記パイプ内に形成する工程と、
上記パイプの外壁に摩擦的に取り付けられるクランプを設置する工程と、
上記フランジに向かい合う固定手段を設置する工程と、
上記固定手段と上記クランプとの相対位置が変化しないように、上記固定手段を上記クランプに連結する工程と、
上記固定手段と上記第一の封止手段との相対位置が変化しないように、上記固定手段を上記第一の封止手段に連結する工程と、
上記封止空間を試験流体により充填および加圧する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
パイプ端部を分離する装置であって、
上記パイプ内に封止を形成する封止手段を備える分離部材と、
上記分離部材を固定するための補強部材とを有し、
上記補強部材は、
上記パイプの外壁に固定されたクランプと、
上記クランプと間隔をあけて上記パイプ端部の反対側に位置する錨板と、
上記封止手段が上記パイプ内で軸方向に移動しないように、上記錨板と上記封止手段とを連結する第一の固定手段と、
上記錨板と上記クランプとの相対位置が変化しないように、上記錨板と上記クランプとを連結する第二の固定手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項５】
パイプ端部を分離する方法であって、
上記端部を残りのパイプ内部から分離するために、上記パイプ内に封止手段を固定する工程と、
上記パイプの外壁摩擦的に取り付けられるクランプを設置する工程と、
上記パイプ端部の反対側に固定手段を設置する工程と、
上記固定手段と上記クランプとの相対位置が変化しないように、上記固定手段を上記クランプに連結する工程と、
上記封止手段がパイプ内で軸方向に移動しないように、上記固定手段を上記封止手段に連結する工程とを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ端部を分離し、またはパイプ端部にフランジを連結する溶接部の完全性の試験を行う装置および方法に関する。特に、本発明は、軸補強手段を備えた、パイプ端部を分離および/または試験する装置および方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
化学あるいは石油化学プラント等においては、液体原料をある場所あるいは保持容器から、別の場所あるいは保持容器へ運搬する必要が頻繁に生じる。このような液体原料の運搬には、導管やパイプ、貯蔵容器や反応槽などの、一般的に金属製の設備が用いられている。これらの運搬設備の接合は、必要な部品を溶接することによってなされている。例えば、隣接するパイプの端部同士を接合させる場合、それぞれの端部にフランジを形成し、各端部同士を溶接して互いにボルトで固定することで、パイプが隙間のないよう接合されている。このような溶接部では、運搬する液体材料が漏れることのないよう、パイプ内が完全に密閉されている必要がある。これは、危険性（可燃性）のある原料や有毒性の原料を扱う場合に特に求められる。
【０００３】
安全性の観点から、運搬設備の各種部品（パイプ、容器、フランジなど）をつなぐ溶接部に対する完全性の試験を定期的に行うことが必要である。従来技術では、導管の溶接完全性試験を行うための様々な装置が開示されている。例えば、米国特許第６１３１４４１号および第５８４４１２７号（Berube 及び Carson）（開示内容全体を参照して本明細書中で援用される）が開示する溶接検査装置は、パイプのある特定箇所（例えば、溶接部を含む箇所）を分離し、分離した箇所を、溶接試験装置とパイプの内側表面とにより囲まれる環状空間内で高圧流体にさらす。環状空間内の流体の圧力を測定することにより、圧力の低下から溶接部での漏れを検知することができる。このような装置は、検査を行うためではなく、単にパイプの一部分を分離するだけの目的でも使用される。このような分離は、可燃性原料を収容していたパイプなどを溶接する際にしばしば必要となる。このような場合、可燃性原料のガスを溶接部から排除することが重要である。上記装置は、溶接部から一定の距離を置いてパイプの内壁に接するように固定することができ、残りのパイプ内に含まれる可燃性原料のガスが溶接部に接触するのを妨げる働きをする。ガスの蓄積およびそれに起因する圧力上昇を防ぐため、米国特許第６１３１４４１号および第５８４４１２７号に記載の装置は、ガスが溶接部を接触することなく通過できるよう、通気管を備えている。また、米国特許第６１３１４４１号および第５８４４１２７号に記載の装置は、如何なるパイプあるいは導管の長さ方向に沿って備えることが可能である。
【０００４】
米国特許第５０２７０７９号（Dufort）は、特に、フランジを備えるパイプの溶接完全性試験に利用される試験装置を開示している。米国特許第５０２７０７９号では、この試験装置は、溶接部から一定の距離にあって放射状に膨らんだブラダーを有する封止端部を備えている。ブラダーに加圧すると、装置がパイプの内壁に摩擦的に嵌め込まれる。これにより、装置は適切な位置に固定され、溶接部がパイプのその他の部分から分離される。さらに、上記装置は、パイプのフランジに接して固定されるフランジ板を備えており、このフランジ板により、フランジと装置の封止端部との間に、試験を行う溶接部を含んだ密閉空間が形成される。この密閉空間を試験流体により加圧し、漏れの有無が検知される。
【０００５】
上述の先行技術では、効果的に溶接部の試験が行える装置を提供できるものの、当該装置は、溶接部に対して主に半径方向に力が加わるよう設計されている。しかし、溶接部を極限条件下で試験を行うには、「最悪の状況」を再現するためのさらに別の圧力を溶接部に加える必要がある。特に、溶接部に軸方向への膨張力が加えることのできる試験を行う必要性がある。
【０００６】
また、周知の分離および／または試験装置のうち少なくとも一部では、装置奥側での圧力上昇（ガスの蓄積などに起因する）により、装置がパイプから軸方向（パイプの軸方向）に向かって爆発的に外れる“噴出”が引き起こされることがある。したがって、装置が軸方向に外れないように、パイプの分離および／または試験装置を補強する必要がある。
【０００７】
〔本発明の概要〕
一つの側面では、本発明は、パイプ端部にフランジを連結する溶接部の完全性を試験する溶接試験装置であって、
使用時において、
試験部材と、
上記試験部材を固定するための補強部材とを有し、
上記試験部材は、
上記パイプ内に封止を形成する第一の封止手段と、
上記フランジを封止する第二の封止手段と、
上記第一の封止手段、上記第二の封止手段、および上記パイプの内壁により囲まれる空間を加圧する手段とを備え、
上記補強部材は、
上記パイプの外壁に固定されたクランプと、
上記クランプと間隔をあけて上記フランジに向かい合って設けられる錨板と、
上記錨板と上記第一の封止手段とが分離しないように、上記錨板と上記第一の封止手段とを連結する第一の固定手段と、
上記錨板と上記クランプとの相対位置が変化しないように、上記錨板と上記クランプとを連結する第二の固定手段とを備える溶接試験装置を提供する。
【０００８】
他の側面では、本発明は、パイプ端部にフランジを連結する溶接部の完全性を試験する方法であって、
第一の封止手段を上記パイプ内に固定する工程と、
第二の封止手段を上記フランジに固定する工程と、
上記溶接部を含み、かつ上記第一の封止手段と第二の封止手段と上記パイプの内壁とにより囲まれる封止空間を、上記パイプ内に形成する工程と、
上記パイプの外壁に摩擦的に取り付けられるクランプを設置する工程と、
上記フランジに向かい合う固定手段を設置する工程と、
上記固定手段と上記クランプとの相対位置が変化しないように、上記固定手段を上記クランプに連結する工程と、
上記固定手段と上記第一の封止手段との相対位置が変化しないように、上記固定手段を上記第一の封止手段に連結する工程と、
上記封止空間を試験流体により充填および加圧する工程とを含む方法を提供する。
【０００９】
他の側面では、本発明は、パイプ端部を分離する装置であって、
上記パイプ内に封止を形成する封止手段を備える分離部材と、
上記分離部材を固定するための補強部材とを有し、
上記補強部材は、
上記パイプの外壁に固定されたクランプと、
上記クランプと間隔をあけて上記パイプ端部の反対側に位置する錨板と、
上記封止手段が上記パイプ内で軸方向に移動しないように、上記錨板と上記封止手段とを連結する第一の固定手段と、
上記錨板と上記クランプとの相対位置が変化しないように、上記錨板と上記クランプとを連結する第二の固定手段とを備える装置を提供する。
【００１０】
他の側面では、本発明は、パイプ端部を分離する方法であって、
上記端部を残りのパイプ内部から分離するために、上記パイプ内に封止手段を固定する工程と、
上記パイプの外壁摩擦的に取り付けられるクランプを設置する工程と、
上記パイプ端部の反対側に固定手段を設置する工程と、
上記固定手段と上記クランプとの相対位置が変化しないように、上記固定手段を上記クランプに連結する工程と、
上記封止手段がパイプ内で軸方向に移動しないように、上記固定手段を上記封止手段に連結する工程とを含む方法を提供する。
【００１１】
本発明の特徴は添付図面を参照した次の説明により明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、パイプ使用時の、一実施形態に係る試験装置の部分断面図である。
【図２】図２は、図１の２−２線に沿った端面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、一実施形態に係る、図１の３−３線に沿った端面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、他の実施形態に係る、図１の３−３線に沿った端面図である。
【図４】図４は、他の実施形態に係る、図１に示す試験装置の部分断面図である。
【図５】図５は、他の実施形態に係る発明の試験装置の部分断面図である。
【図６】図６は、図５に示す試験装置の通気管および第一の封止装置の断面図である。
【図７】図７は、図６に示す封止装置の変形例の断面図である。
【図８】図８は、他の実施形態に係る、図５に示す試験装置の部分断面図である。
【図９】図９は、他の実施形態に係る、図５に示す試験装置の部分断面図である。
【図１０】図１０は、他の実施形態に係る、図５に示す試験装置の部分断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施形態に係る分離装置の部分断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す装置の変形例の部分断面図である。
【図１３】図１３は、図１に示す装置の変形例の部分断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、図１２に示す封止装置の概略断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａに示す封止装置の変形例の概略断面図である。
【００１３】
〔本発明の詳細な説明〕
本明細書中で、次の用語は以下に示す内容を意味する。
【００１４】
「パイプ」：パイプまたはパイプ状の導管であって、長さに制限はなく、フランジを取り付けることのできるパイプまたはパイプ状の導管を意味するものと理解される。本発明は、フランジが溶接された金属製パイプを対象として用いられるが、ＰＶＣなどの他の材料からなるパイプについても同様に使用可能であることは明らかである。従って、「パイプ」とは、直線状または曲線状の導管および、容器口やＴ字型管などに設けられるポートといった、他の設備や装置をつなぐ管状連結部を備えるものを想定している。便宜上、本明細書の記載および添付の図面では、ある長さを持つ直線状のパイプが示されている。
【００１５】
「環状」：この用語は、少なくとも一つの外径と少なくとも一つの内径とを有する物体を表現するのに用いられる。従って、「環状チューブ」は外径と内径とを有する中空管を意味する。「環状ディスク」は、外径と、内径を形成する中央部の開口とを有する物体を意味する。
【００１６】
「軸方向」：この用語は、パイプまたは導管の長手方向の軸に沿った方向を意味するように用いられる。従って、「軸方向への力」または「軸方向への圧力」とは、導管の長手方向に平行な方向に加えられる力（膨張、圧縮のいずれも）を示している。
【００１７】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る発明の装置１０は、パイプ１４内に設置される第一の封止手段１２と、フランジ１８の外面に接するように設置される第二の封止手段１６とを備える試験部材を有する。フランジ１８は、本発明を用いた試験対象である溶接部１７により接合されている。第一の封止手段１２はパイプ１４の内壁に接することによって封止を行う。第二の封止手段１６はフランジ１８の外面に接することによって封止を行う。また、上記装置は、試験部材を所望の位置に固定する補強部材２０を有する。補強部材２０は、円周クランプ２２および錨板２４を備えている。錨板は二つ以上のアンカーロッド２６によってクランプ２２に連結している。
【００１８】
本発明で用いられる円周クランプ２２の例が、同時係属中の国際出願ＷＯ２００６/０６９４４６（開示内容全体を参照して本明細書中で援用される）に開示されている。図２に示すように、クランプ２２は一般的にクラムシェル構造を持ち、二つ以上のセクション２８ａ・２８ｂから構成される（例えば、径の大きいパイプの場合、クランプの総重量が大きくなるため、さらに多くのセクションに分ける必要が生じることもある）。上記セクションは、締め付けフランジ３０ａ・３０ｂを備え、締め付けフランジ３０ａ・３０ｂは、それぞれボルト３２を通すための開口を有している。セクション同士はナット３４で留められ固定されており、ボルト３２とナット３４の数は限定されない。セクション２８ａ・２８ｂはそれぞれ、襟部３４ａ・３４ｂを備えており、襟部３４ａ・３４ｂは、通常はパイプ１４の外側表面の周囲に嵌め込まれる。上記記載から明らかなように、襟部３４ａ・３４ｂを設置した後、ボルト３２とナット３３とを締め付けフランジ３０ａ・３０ｂの開口に挿入する。ナット３３を締めつけることにより、襟部３４ａ・３４ｂがパイプ１４の外側表面に押し付けられ、固い締結が可能となる。クランプ２２とパイプ１４間を目的とする度合で締めるために必要な回転力は、本明細書に関する当業者には明らかである。また、それぞれの上記セクションが向かい合うフランジを持った構成を示しているが、国際出願ＷＯ２００６/０６９４４６に記載されているように、一対のフランジおよび付随するボルト３２とナット３３をヒンジに置き換えてもよいことは明らかである。
【００１９】
本明細書中で使用される「円周クランプ」は、パイプの周囲を全て囲んでいるものに限定されない。例えば、図に示す通り、ボルト３２を長くすることにより、様々な径のパイプに使用することができるクランプであってもよい。従って、「円周クランプ」とは、パイプの周囲の少なくとも一部に擦られるようにして嵌め込まれるクランプを意味している。
【００２０】
また、便宜上、本明細書では、一つのクランプがパイプ１４の外側表面に備えられているが、さらに補強をする必要がある場合、複数のクランプが用いられてもよいことは明らかである。さらに、クランプを締め付ける手段としてボルト３２とナット３３が用いられているが、上述の国際出願に記載されている通り、磁気や水圧などを用いた手段を使用してもよい。上記記載から明らかなように、クランプは、試験対象であるパイプ１４の外壁に擦られるようにして嵌め込まれ、試験装置が移動（特に軸方向へ移動）するのを防ぐように補強することを目的とする。
【００２１】
クランプセクション２８ａ・２８ｂは襟部３４ａ・３４ｂに略垂直な方向に延びるフランジ３６ａ・３６ｂをそれぞれ含む。これらのクランプセクション同士がパイプ１４の周囲に適切な位置で連結されたとき、フランジ３６ａ・３６ｂが組み合わさって支持フランジ３７が形成される。支持フランジ３７は、通常、襟部から略垂直な方向に延び、かつパイプ１４の長軸に直交する。支持フランジ３７は、アンカーロッド２６を通す後述の二つ以上の開口３８を有している。
【００２２】
また、クランプセクション２８ａ・２８ｂは、襟部３４ａ・３４ｂおよびフランジ３６ａ・３６ｂそれぞれの相対位置を保持し、かつフランジ３６ａ・３６ｂを支持するために、多数の支柱４０が備えていることが好ましい。このような支柱の必要性やその数は、クランプ製造に用いる鋼鉄の規格やクランプの径など、様々な要素に依存することは明らかである。
【００２３】
上述したように、補強部材は、円周クランプの反対側に錨板２４を有している。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、錨板はディスク状（図３Ａ）でもよいし、矩形板状（図３Ｂ）でもよい。錨板２４は、アンカーロッド２６を通す二つ以上の第一の開口４２を有する。錨板に形成される開口４２の数は、必要とされるアンカーロッドの数に依ることは明らかである。したがって、径の大きなパイプでは、二つ以上のロッドが必要となることがある。さらに、アンカーロッドが二つ使用される場合は錨板が矩形板状（図３Ｂ）であってよいが、アンカーロッドが三つ以上使用される場合には錨板はディスク状（図３Ａ）である必要がある。また、ディスク状の錨板が矩形板状の錨板よりも重量が大きいことは明らかである。
【００２４】
錨板２４には、試験部材の通気管（後述）を通すための通気口４４がほぼ中心に形成されている。さらに、錨板２４には、試験部に備わるタイロッド（後述）を通すための支持開口４６が一つ以上形成されていてもよい。
【００２５】
図１に示すように、クランプ２２と錨板２４は、アンカーロッド２６の両端がそれぞれの開口を通るように配置されている。さらに、図１に示すように、アンカーロッドを取り付けられるように、クランプ２２の支持フランジ３７と錨板２４とはフランジ１８の直径よりも大きいことが好ましい。
【００２６】
図１に示すように、試験部材は第一の封止手段１２を有する。第一の封止手段１２は、パイプ１４の内部に収まる封止板４８を有し、封止板４８の直径はパイプ１４の内径よりも小さい。封止板には円周周囲に間隔をおいて複数のボルト５０が備えられている。ボルト５０は、溶接またはナット（図示せず）によって恒久的に封止板４８に固定されていてもよい。ボルト５０の板４８への固定は当業者に既知の如何なる方法によってなされてもよいことは明らかである。また、第一の封止手段１２は、環状リング５２および環状軸受板５４を有する。Ｏリングなどの弾性封止体５６・５８が、封止板４８と環状リング５２の間、および環状リングと軸受板５４の間にそれぞれ備えられている。図に示されるように、ボルト５０は、軸受板５４に形成された開口（図示せず）を通り、ナット６０によって固定される。
【００２７】
図から明らかなように、第一の封止手段１２の各部品が目的の位置に設置されているとき、ナット６０を締めると、封止板と軸受板５４とが互いに接近する。この動きにより、弾性封止体５６・５８が変形する。この変形はパイプの半径方向外側に向かって起こり、封止体がパイプ１４の内壁に押し付けられる。このようにして、二つの封止体は第一の封止手段１２とパイプ１４の内壁との間に位置づけられる。パイプ１４の内壁に隣接する環状リング５２の外縁は、封止体の半径方向外側に向かう変形を起こりやすくために、内側に向かって傾斜していることが好ましい。しかし、他の様々な方法によってもこのような方向の変形を起こすができる。例えば、封止体が半径方向内側へ変形するのを防ぐためにリングに突起を備え、変形が必ず外側へ向かって起こるようにしてもよい。また、本明細書ではボルト５０およびナット６０を備える実施形態が記載されているが、封止板と軸受板を接近させるのにあらゆる軸受方法を用いることができる。例えば、ナットやボルトを用いた機械的方法ではなく、水圧を用いた手段による方法でもよい。この場合、ボルトは水圧シリンダーに置き換えられる。当業者にとって他の各種加圧方法も使用可能であることは明らかである。
【００２８】
さらに、本発明の封止板４８は、封止板４８上に設けられる中央開口６４から延びる通気管６２を備える。通気管６２は、封止板４８に溶接あるいはボルトで固定されているか、他の手段によって封止板４８に連結されていてもよい。通気管６２は、試験部の両側同士をつなぐ通路となり、パイプ内に存在する煙やガスを排出する働きをする。通気管は一つのみ設置されていることが好ましいが、必要に応じて複数設置されていてもよい。
【００２９】
一実施形態として、封止板４８には、通気管６２と同方向に延びる一つ以上のタイロッド６３が備えられていてもよい。タイロッドは通常、通気管６２と同様に様々な方法により封止板４８に締め付けられて固定されている。一実施形態では、封止板に溶接されていてもよい。
【００３０】
試験部材は、第一の封止手段１２の反対側に、第二の封止手段１６を有している。第二の封止手段１６は略ディスク形状の閉止フランジ６６を有し、閉止フランジ６６は、通常フランジに形成されているボルト孔により、フランジ１８の外面に固定されている。便宜上、閉止フランジをフランジ１８に固定するボルトおよびナットは図示されていないが、ボルトおよびナットは当業者には明らかである。また、図示されていないが、閉止フランジ６６とフランジ１８を封止する封止体も周知である。通常このような封止体は、閉止フランジ６６とフランジ１８の対向する面同士の間に設けられるガスケット等を備えている。
【００３１】
通気管６２とタイロッド６３は、閉止フランジ６６に形成された開口を通って延びている。このような開口は、Ｏリングなどの弾性封止部材やパッキング押さえなどを用いた手段で封止される。図１に示す実施形態では、軸封板と共に、Ｏリングが通気管６２およびタイロッド６３の円周を囲むように設置されている。ここでは、通気管６２に関していえば、Ｏリングは部材６８として、軸封板は部材７０として示される。開口の封止には、閉止フランジ６６の外面に連結し外側に向かって（フランジ１８から離れる方向へ）延びる二つ以上のボルト７１が用いられる。続いて、通気管６２およびボルト７１を通す開口を持つ軸封板７０が設置される。その後、ボルト７１に対してナット７２が取り付けられ、十分に締めることで必要な封止がなされる。上述のように、タイロッド６３を有する場合は、タイロッド６３それぞれに対しても同様の封止手段が用いられる。他の実施形態として、通気管６２（あるいはタイロッド６３）の外壁にネジ山を設けることによりボルト７１を省略してもよい。この場合、軸封板７０は、通気管６２の外壁に設けられたネジ山に嵌め込むことのできるナットによって閉止フランジに固定されていてもよい。通気管６２およびタイロッド６３を通す閉止フランジの開口が他の様々な方法によっても封止可能であることは当業者に明らかである。さらに、図１には個別の軸封板７０が示されているが、さらに他の実施形態として、通気管６２およびタイロッド６３を通す開口が形成された単一の軸封板を用いてもよい。また、軸封板７０あるいは単一軸封板は、ディスク状や矩形状など、如何なる形状を有していてもよい。
【００３２】
閉止フランジ６６は、さらに、少なくとも一つの注入口７４と少なくとも一つの排出口７６を有する。注入口７４と通気口７６はそれぞれ、閉止フランジ６６を通る通路を有している。これらの通路を介して、加圧流体が第一の封止手段１２、閉止フランジ、およびパイプ１４の内壁により囲まれる試験空間７８へと注入および排出される。注入口７４は、加圧流体の供給源（図示せず）に連結している。排出口７６は、注入操作が開始されると、試験空間７８内の空気を排出する働きをする。空気の排出が完了すると、排出口７６は閉じられ、後述するように、試験空間７８への加圧が可能となる。注入口および排出口の形態は、閉止フランジ６６の大きさによって様々である。
【００３３】
図１に示すように、通気管６２とタイロッド６３の外端部にはネジ山が形成されており、ナット８０が嵌め込まれる。ナット８０は、後述するように、通気管６２およびタイロッド６３を錨板に固定する役割を持つ。
【００３４】
また、後述するように、アンカーロッド２６の両端では、ナット８２が嵌め込まれるように、外壁にネジ山が形成されていてもよい。
【００３５】
本発明に係る方法について、図１の装置を参照して説明する。一実施形態において、この方法の最初の段階で、封止部材が設置される。この工程において、最初に第一の封止手段１２が、試験対象の溶接部を含むパイプ１４へ挿入される。この溶接部は、フランジ１８と連結している。このとき第一の封止手段１２は、溶接部が第一の封止手段１２とフランジ１８の間に位置するように、溶接部よりも奥側に挿入される。第一の封止手段１２の挿入前に、封止板４８、リング５２、軸受板５４、封止体５６・５８、およびナット６０が締められていない状態で組み立てられ、それらがともにパイプ１４へと挿入されてもよい。目的の位置に設置後、ナット６０を締め、パイプ１４の内壁との間を封止する。また、上述の部材を別々にパイプ１４に挿入し、パイプ内で連結してもよい。
【００３６】
第一の封止手段１２がパイプ内壁との封止を形成する適切な位置に固定された後、第二の封止手段１６が設置される。この工程において、まず第二の封止手段の閉止フランジ６６がフランジ１８の外面へ固定される。上述したように、フランジ１８と閉止フランジ６６との間には、両者間を封止するために、ガスケットや他の封止手段が用いられる。また、上述したように、閉止フランジ６６には複数のボルト孔が形成されており、ボルト孔は、通常フランジ１８に設けられるボルト孔に相当する。したがって、閉止フランジ６６を実装するときは、フランジボルトや通気管６２、タイロッド６３がそれぞれの開口を通るように配置する。閉止フランジ６６を適切な位置に設置した後、ナットを取り付けて締めることによって、閉止フランジ６６をフランジ１８の外面に固定する。次に、一つ以上の封止体６８および軸封板７０を、通気管６２、および設置されている場合はタイロッド６３に、それぞれ設置する。その後、必要なナット７２を取り付けて締めることで、通気管６２およびタイロッド６３を通すために閉止フランジに形成された開口を封止する。これにより、封止部材の設置は完了し、溶接部１７に対する圧力試験を開始することができる。しかしながら、本発明では、圧力試験前に補強部２０も設置する。
【００３７】
補強部材２０の設置においては、まず円周クランプ２２がパイプ１４の外壁に設けられる。上述したように、クランプ２２は通常二つのセクションに分けられパイプ１４の周囲に設置される。また、クランプ２２はパイプ上で第一の試験手段よりもさらに奥側に位置することが好ましい。クランプ２２が適切な位置に設置された後、ナット３３を締め、パイプ１４の外側表面と摩擦するようぴったりと嵌める。本出願と同時係属中の国際出願ＷＯ２００６/０６９４４６に記載されるように、このタイプの円周クランプは、軸方向の力に対して高い支持力を発揮する。
【００３８】
クランプ２２がパイプ１４の外側表面に固定された後、クランプの支持フランジ３７に形成された開口にアンカーロッド２６を挿入する。次に、通気管６２、タイロッド６３、およびアンカーロッド２６がそれぞれ錨板２４に形成された開口を通るように、錨板２４を設置する。錨板を設置した後、通気管６２およびタイロッド６３上にナット８０を固定する。ナット８０を締める必要はない。その後、アンカーロッド２６に取り付けられたナット８２の位置を調整して、錨板２４を固定する。
【００３９】
この段階で、加圧流体が閉止フランジ６６に設けられた注入口７４を介して試験空間７８へと注入される。上述のように、注入工程では、排出口７６が試験空間７８内の空気を排出する働きをする。空気排出が完了すると、排出口は閉じられ、試験空間内の圧力が目的とする圧力になるまで注入工程が継続する。注入完了後、圧力の測定を行う。このとき、圧力低下が溶接部１７の不完全性を意味している。
【００４０】
当業者には明らかなように、上記記載から本発明の様々な特徴が明らかである。まず、試験空間７８に対する圧力試験は、溶接部１７に圧縮力を加えることなく行われる。これにより、正確な試験が可能である。さらに、第一の試験手段１２は、錨板２４および円周パイプクランプ２２を有する補強部材に接続されていることにより、軸方向に移動することがない。これにより、試験装置がパイプ１４から “噴出”する危険性のない状態で試験を行うことができる。
【００４１】
さらなる特徴として、第一の封止手段１２の封止体５６・５８が試験空間７８内で加圧流体にさらされている点が挙げられる。これにより、試験空間７８内の流体圧力がこれらの封止体に半径方向外側に向かう方向で加わり、第一の封止手段１２とパイプ１４の内壁と間の封止力がさらに強固となる。
【００４２】
本発明装置の他の実施形態を図４に示す。図４中で、図１の装置と同一の部材には図１中と同一の部材番号を付す。図４に示す実施形態では、第一の封止手段の変形例が示されている。ここでは、リング５２および弾性封止部材５６・５８の代わりに、環状の可膨張ブラダー９０が設けられる。図に示すように、ブラダー９０は、パイプ１４の内壁に当接しており、ボルト５０および軸受板５４によって支持されている。明らかなように、本実施形態では、ナット６０を締めて封止がなされることにより、ブラダー９０が設置される。さらに、加圧流体（空気、水、作動流体など）がブラダー注入口９２を介してブラダーに注入される。このとき、空気の代わりに、水、作動流体、または他の同様の媒体が使用される場合は、注入工程で空気の排出を行う排出口９４もブラダーに設けられている。
【００４３】
図５に、特に径の小さいパイプの試験に適する、本発明のさらに他の実施形態を示す。図５中で、図１中と同一の部材には図１中と同一の部材番号を付す。図５に示す実施形態において、補強部材２０は上述とほぼ同様の構造を持ち、アンカーロッド２６で連結されている円周クランプ２２と錨板２４とを含んでいる。しかしながら、パイプ１４の直径が小さいため、上述のタイロッドが不要となり、錨板はナット８０によって通気管６２に固定されている。
【００４４】
図５に示す第一の封止手段は、図１に示すものと以下の点でも異なっている。具体的には、図５の第一の封止手段では、パイプ１４の直径が小さいため、軸受板５４の代わりに略環状の軸受ディスク１００が設置されている。ディスク１００の略中央には、通気管６２を通す開口が形成されている。通気管６２は、少なくともディスク１００に近接する箇所の外側表面にネジ山が形成されており、ナット１０２が嵌め込まれるようになっている。ナット１０２を締めることにより、ディスク１００が封止板４８に向かって押され、弾性封止部材１０４が変形する。封止形成を促すため、図６に示すように、ディスク１００の弾性部材に接する外縁は傾斜を有していてもよい。これにより、弾性部材が半径方向外側に向かって移動しパイプ１４の内壁に接する。封止部材１０４は、Ｏリングなどからなってもよい。
【００４５】
図７が示すように、他の実施形態として、図５に示す装置は二重に封止がなされていてもよい。図７では、封止板４８と軸受ディスク１００との間に環状体１０６が設けられている。環状体は、弾性封止部材１０４（Ｏリングなど）により、封止板４８および軸受ディスク１００から隔離されている。ナット１０２が通気管６２上で奥側に進むと、軸受ディスクにより封止部は圧縮され、封止部材１０４が半径方向外側に向かって試験対象のパイプの内壁に接するように変形する。この二重封止を形成する方法は、単一のナット（１０２）が使用される以外は、図１の装置と同様であることは明らかである。
【００４６】
図８は、図５に示す装置のさらに他の実施形態を示す。図８中で、図５と同一の部材には図５中と同一の部材番号を付す。この実施形態では、弾性封止部材が楔形部材１０８からなる。この場合、軸受ディスク１１０の弾性部材に隣接する外縁が傾斜している。図に示されるように、軸受ディスク１１０の傾斜は、弾性部材の楔形状とは反対方向に向いている。従って、当業者には明らかなように、ナット１０２が奥側へ進むと、軸受ディスク１１０により弾性部材１０８が外側に向かって押され、パイプ１４の内壁との間を封止する。
【００４７】
図９は、図５に示す装置の他の変形例を示す。図９中で、図５と同一の部材には図５中と同一の部材番号を付す。この実施形態では、図５の軸受ディスク１００の代わりに、通気管６２の同軸上に延びるスリーブ１１２が設置されている。スリーブ１１２は、奥側の端部に、弾性封止部材１０４を押圧する軸受ディスク部１１４を有する。スリーブの手前側端部（外側に延びた端部）は錨板２４の開口を通っている。図９から分かるように、ナット８０を締めると、スリーブは奥側へと進み、軸受ディスク部１１４が弾性部材１０４を押圧する。その結果、弾性部材１０４は変形し、半径方向外側へ拡がるので、パイプ１４の内壁との間を封止する。上述のように、軸受ディスク部１１４の封止部材に接する外縁は、弾性部材の半径方向の拡張を確実にするために傾斜を有していてもよい。図９の実施形態では、パイプ内壁間の二重封止のために、図７に示すような環状体１０６およびさらなる弾性部材が設置されていてもよいことは明らかである。
【００４８】
図１０は、本発明のさらなる実施形態として、図９に示す実施形態の変形例を示す。図１０では、封止部材は通気管６２の同軸上に設置されたスリーブ１１２を有するが、軸受ディスク部が省略され、その代わりにスリーブ１１２が広径部１１６を有している。図から分かるように、広径部１１６は試験空間７８の容量の大部分を占めるため、試験に必要な加圧流体の量を減らすことができる。広径部１１６の奥側端部は、弾性封止部材１０４に当接し、上述のように弾性部材１０４とパイプ１４の内壁と間の封止を促すため、傾斜を有していてもよい。図９に示す実施形態と同様に、通気管６２に備えられたナット８０を締めることにより、スリーブ１１２が弾性部材１０４に向かって押し込められる。図１０の実施形態では単一の弾性部材が使用されているが、上述の二重封止が行われてもよいことは明らかである。
【００４９】
以上では、主に、フランジ１８とパイプ１４の端部を連結する溶接部１７の試験装置の使用について述べた。しかしながら、本装置は、フランジ１８をパイプ１４に安全に溶接するための装置としても利用することもできる。この実施形態を図１１に示す。図１１中で、上述の図面と同様の部材には上述図面中と同様の部材番号を付す。図に示されるように、アンカーロッド２６によって連結したクランプ２２と錨板２４とを含む補強部材２０は、基本的には上述のものと同様である。しかしながら、アンカーロッド２６に嵌め込まれるナット８２は、錨板２４上の支持フランジ３７の反対側に設けられる。このような配置により、アンカーロッド２６に圧縮負荷が加わり、錨板が円周クランプ２２の支持フランジ３７に向かって押し込まれる。この配置は、上述した溶接部試験方法に関する実施形態とは反対の配置であり、その目的を以下に示す。
【００５０】
図１１には、第一の封止手段１２のみが備えられた実施形態が示されている。後述するように、第二の封止手段を備える必要はない。具体的には、図１１に示される装置は、フランジ１８とパイプ１４端部との溶接のため、パイプ１４の端部をそれより奥側の部分から分離することを目的としている。このために、第一の封止手段１２をパイプに挿入し、上述の方法でパイプ内壁に密着させる。つまり、第一の封止手段１２は、パイプ端部より奥側に位置するように挿入される。その後、ナット６０を締め、パイプ１４の内壁との間を封止する。パイプ内に設置された第一の封止手段１２は、パイプ１４内のあらゆるガス等を遮断する働きをする。通気管６２は、以下に示す溶接工程が妨げられることのないようにこれらのガスを排出する。
【００５１】
第一の封止手段１２が設置された後、上述と同様の方法で補強部材が設置されてもよい。具体的には、円周クランプ２２がパイプ１４の外側表面に設置される。クランプ２２は、第一の封止手段１２からある程度奥側に位置することが好ましい。クランプ２２がパイプ１４に固定された後、アンカーロッド２６および錨板２４が上述のように設置される。具体的には、アンカーロッドはクランプ２２の支持フランジ２７に形成された開口を通るよう設置され、錨板上の開口をアンカーロッド２６、通気管６２、および設置する場合はタイロッド６３が通るように錨板が配置される。その後、第一の封止手段１２と錨板２４との間、および錨板２４とクランプ２２との間の相対的な移動を防ぐためにナット８０・８２を締める。補強部材は、第一の封止手段奥側でガスが蓄積し、通気管６２により圧力上昇を防ぐことができなくなったときに、第一の封止手段１２が押し出されるのを防ぐことを目的としている。錨板に取り付けられた通気管６２および／またはタイロッド６３は、共に第一の封止手段が外側へ向かって移動するのを防ぐ。これは、クランプ２２に固定された錨板２４を備えることによって可能となる。
【００５２】
第一の封止手段１２および補強部材２０を設置した後、フランジ１８が溶接によってパイプ１４に取り付けられる。溶接トーチ１２０が概略的に図１１に示されている。
【００５３】
一実施形態として、図１１に示す装置では、通気管６２およびタイロッド６３上で錨板２４の対面に、第二のナット８１が設けられることが好ましい。すなわち、第二のナット８１は、上記のナット８０とは反対側に設けられる。対向するナット同士が装置の軸方向両側へ働く力を吸収することは明らかである。
【００５４】
図１２は、図１１に示す装置の変形例を示す。図１２において、補強部材は、円周クランプ２２、アンカーロッド２６、およびそれに取り付けられるナット８２を備え、錨板２４は上述の装置と同様である。なお、クランプはパイプ１４の外壁とより広い面積で接している。広面積での接触は、装置の移動に対してより大きな摩擦抵抗をもたらし、締め付け力が増加することは明らかである。クランプ２２やその関連部材の大きさは特に限定されない。また、図１２には、前出の図面において部材３７に相当する支持フランジの変形例が示される。図１２において、支持フランジは、ボルト１２７およびその付属ナットによりクランプ２２へ固定される環状板１２５を有している。使用時において、環状板１２５は前出の図面で示される支持板３７と同様に作用する。
【００５５】
第一の封止手段１２は、上述のように備えられる。しかしながら、図１２において、第一の封止手段１２は、流体を通す注入口１３２および排出口１３４に接続している環状リング１３０を有している。注入口１３２および排出口１３４は、環状リング１３０から延設しており、環状リング１３０は、その外壁がパイプ１３の内壁に向いている（リング１３０がパイプ１４内で適切な位置に設置されているとき）。第一の封止手段の構成は、本件出願人の先行米国特許第６１３１４４１号および第５８４４１２７号に開示された分離/試験装置と基本的に同様である。使用時において、第一の封止手段１２は上述のように設置される。すなわち、各種部材はパイプ１４の内側または外側で組み立てられ、ナット６０を締めることにより、弾性封止部材５６・５８がパイプ１４の内壁に当接する。上述のとおり、これによって第一の封止手段１２とパイプ１４の内壁との間に二重封止がなされる。この時点で注入口１３２から加圧流体を注入し、弾性部材５６・５８、環状リング１３０の外壁、およびパイプ１４の内壁により囲まれる空間を充填する。排出口１３４は空間内の空気を排出する働きをする。空気排出の完了後は排出口１３４を閉じ、空間内を充填して加圧された状態にする。このとき、第一の封止手段１２とパイプ１４の内壁との間には、加圧された空間による第三の封止が形成される。この三段階の封止により、ガス等が第一の封止手段１２を通過するのを効果的に防ぐことができる。
【００５６】
さらに、第一の封止手段が補強部材に固定されていることにより、第一の封止手段の軸方向への移動を防ぐことができる。
【００５７】
図１２は、第一の封止手段が錨板を付勢する構成の変形例を示す。上述の実施形態では、補強部材の錨板は通気管および／またはタイロッドに固定されていたが、図１２に示す実施形態では、錨板に一つ以上の伸展アームが備わっている。図１２には、２本の補強アーム１４０・１４２が示されており、各アームは、錨板２４に取り付けられるか一体化し、かつ錨板２４に略直交する方向に延びている。アーム１４０・１４２は、パイプ１４の内部に向かって延びている。アーム１４０・１４２は、第一の封止手段１２の封止板４８を付勢する軸受板１４４まで延びている。使用時、アーム１４０・１４２は上述の通気管および／またはタイロッドと同様に機能する。
【００５８】
他の実施形態として、アーム１４０および／または１４２は単一チューブ状でもよい。この場合、軸受板１４４が好ましくは環状板であることは明らかである。また、アーム１４０および／または１４２の他の様々な様態については当業者に明らかである。
【００５９】
図１３は、図１の装置の変形例である他の実施形態を示す。図１３中で、図１の装置と同一の部材には図１中と同一の部材番号を付す。図１３に示す実施形態においては、図１中で部材６６として示される閉止フランジの代わりに、その変形である部材６６ａが設けられている。この場合、図から分かるように、閉止フランジ６６ａはパイプ１４の内部に挿入されている。閉止フランジ６６ａの内面（すなわち、フランジ１８に対向しない面）は環状リング５２に隣接するよう構成され、図１中の軸受板５４と同様に、弾性封止体５６・５８を圧縮・変形させる。封止体５６・５８は、基本的には図１に示した装置中と同様に機能する。
【００６０】
タイロッド６３および通気ロッド６２に取り付けられるナット８１によてスリーブ１４８に圧縮負荷をかけ、その負荷が伝達されることによって、閉止フランジ６６は封止体５６・５８に向かって移動する。図１３に示すように、スリーブ１４８は、タイロッド６３および通気ロッド６２のそれぞれ同軸上に備えられ、スライド可能に構成されている。それぞれのスリーブの、一方の端部が軸封板７０に接し、他方の端部がナット８１に接している。スリーブ１４８とナット８１との間にはワッシャー１５０等が備えられることが好ましい。当業者には明らかなように、ナット８１を締めると、スリーブ１４８が軸方向に封止板７０に向かって移動する。これにより、封止板７０が閉止フランジ６６ａを押圧し、弾性封止体５６・５８が変形する。
【００６１】
また、図１３から分かるように、排出口７４ａおよび注入口７６ａは、図１中のものと同様であるが、ここでは閉止フランジ６６ａを通る単一孔を含んでもよい。
【００６２】
図１３に示す装置の操作は図１に示すものと同様であるが、最初に封止体５６・５８とパイプ内壁との間の周囲の封止のためにナット８１が締められている（上述の方法による）点が唯一異なっている。
【００６３】
図１２に関して上述したように、本発明の一実施形態では、三段階封止を用いることができる。三段階封止では、弾性部材または封止体（Ｏリング等）による二段階の封止とともに、これらの封止体間に位置する加圧空間を利用する。図１４Ａにこのような封止構成を概略的に示す。図に示されるように、二つの封止体５６・５６がナット６０を締めることにより変形し、軸受板５４が環状リング１３０を押圧する。その後、パイプ１４、環状リング１３０、および封止体５６・５８により囲まれる空間１５２が、引き込み口１３２・１３４を介して加圧される。
【００６４】
図１４Ａに示す構成の変形例として、図１４Ｂは、同様の三段階の封止手段を有し、さらに弾性部材１５４が環状リング１３０の凹部１５６に備えられた構成を示す。凹部１５６は、環状リング１３０の封止板４８に対向する面に形成されている。ナット６０を締めることによって環状リング１３０が移動すると、弾性部材１５４が封止板４８に向かって押圧され、弾性部材１５４と封止板４８との間が封止される。環状リング１３０はさらに一つ以上の引き込み口１５８を備え、引き込み口１５８は、環状リング１３０、封止板４８、および封止体５６・１５４に囲まれる環状空間１６０と空間１５２とをつなぐ通路として機能する。使用時は、封止体５６・５８・１５４によって封止をした後に、上述のように空間１５２が加圧される。この工程で、通路１５８により、環状空間１６０からなる第四の加圧空間が形成される。このようにして、図１４Ｂに示す実施形態では四段階の封止が実現される。一形態として、本発明は、図１４Ｂに示すようにそれ自体がパイプ内部封止部材を形成するような封止装置を実現する。このような封止部材は、上述の補強装置の有無に関わらず利用可能である。
【００６５】
本発明は、上述の具体的な実施形態に限定されず、本発明の精神と次に記載する請求項の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。引用された先行技術は全体を参照することにより本明細書中で援用される。
【図１】
2010500534.tif 000003
【図２】
2010500534.tif 000004
【図３ａ】
2010500534.tif 000005
【図３ｂ】
2010500534.tif 000006
【図４】
2010500534.tif 000007
【図５】
2010500534.tif 000008
【図６】
2010500534.tif 000009
【図７】
2010500534.tif 000010
【図８】
2010500534.tif 000011
【図９】
2010500534.tif 000012
【図１０】
2010500534.tif 000013
【図１１】
2010500534.tif 000014
【図１２】
2010500534.tif 000015
【図１３】
2010500534.tif 000016
【図１４ａ】
2010500534.tif 000017
【図１４ｂ】
2010500534.tif 000018
【国際調査報告】
2010500534.tif 000019
2010500534.tif 000020
2010500534.tif 000021