(57)【要約】【課題】管同士の溶接の際に、管内部の酸化を防ぐために、従来は該管内部に存在する大気を排気してアルゴン等の不活性ガスに置換するか又は該ガスを管内部に流入させて酸化雰囲気である大気を排除する方法が取られてきたが、大量の不活性ガスを使用する欠点があった。【解決手段】  比較的大きな口径を有する金属管の溶接において、溶接時に高温となる管内面溶接部の酸化を防止する目的で該溶接部を覆う不活性ガスを、管内面と該内面より外径が小さく構成された棒状物体の外周面との間によって作り出された三日月状の空間に導入することによって該空間を不活性ガスで満たし、さらに管内面上部を流れの中心とする付着流を形成させることによって、少ないガス量で確実に酸化雰囲気である大気から溶接部をシールする。【選択図】  図２
2005199291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的口径の大きな管の溶接において、該管の内径より外径を小さく構成された適当な寸法関係を有する棒状物体を該管内部に挿入し、さらに、該棒状物体の端部近傍の離れた位置において鍔等を嵌合してこれを閉塞するとともに、該鍔等を貫通して溶接用シールガスを該管内に導入することによって該管の内壁に沿った付着流層を形成させる溶接用シールガス層成形法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接の技術分野に属する。即ち、本発明は、比較的大きな口径を有する金属管の溶接において、溶接時に高温となる管内面溶接部の酸化を防止する目的で該溶接部を覆う不活性ガス（以下シールガスという）を、管内面と該内面より外径が小さく構成された棒状物体の外周面との間によって作り出された三日月状の空間に導入することによって該空間をシールガスで満たし、さらに管内面上部を流れの中心とする付着流を形成させることによって、少ないガス量で確実に酸化雰囲気である大気から溶接部をシールすることを目的として考案された溶接用シールガス層成形法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属の管、特に原子力機器等に使用されるステンレス管同士等の溶接ではタングステンイナートガスアーク溶接（以下溶接という）法が用いられ、溶接部の酸化を防ぐために、溶接材料とタングステン電極の間に発生させたアークの周囲から不活性ガスであるアルゴンガスを吹き付けて、溶接部を酸化雰囲気である大気から保護して酸化を防ぐ方法が広く産業界で行なわれている。
一方、この溶接において、管内部においても雰囲気が大気である場合には高温の溶接部において酸化が起きる。この管内部の酸化を防ぐために、従来は該管内部に存在する大気を排気してアルゴン等の不活性ガスに置換するか又は該ガスを管内部に流入させて酸化雰囲気である大気を排除する方法が取られてきた。
この管内部の溶接部の酸化を防止する実際の作業方法は、比較的口径の小さい管同士の溶接では管内部に不活性ガスを流入させる方法が取られ、比較的口径の大きい管同士の溶接では管の両方の端を適当な方法で密封して内部の大気を不活性ガスで置換した後、円周状の管溶接部を溶接する方が取られてきた。また、他の方法として、溶接しようとする２つの管を溶接治具によって回転させ、この管内面に位置する溶接部の金属が溶融している部分に該管の内部に挿入した該管より外径の細いガス導入管よりガスを噴出し、溶接部を大気の酸化雰囲気からシールする方法が取られてきた。
一方、比較的口径の大きい管内部に不活性ガスを流入させる方法もあるが、この方法は大量のガスを使用すること及び作業場にガスが充満する恐れがあることから実際の作業方法としては不適当であるため特殊な場合を除いては用いられていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの方法のうち、比較的口径の大きい管同士の溶接に用いられている管内部の大気を排気して不活性ガスに置換する方法は、管両端を適当な方法で密封すること及び管内部の大気をシールガスで置換した後のガス濃度を測定する等の作業を行なう必要があり溶接作業前の準備作業に多大な事案を取られる作業能率の悪い方法であった。
また、溶接しようとする２つの管を溶接治具によって回転させ、この管内面に位置する溶接部の金属が溶融している部分に、該管の内部に挿入した該管より外径の細いガス導入管よりガスを噴出して溶接部を大気からシールする方法は、溶接する２つの管を同時に回転させる回転治具が必要であり、また、溶接する管が回転していることが必要である等溶接時に必要な条件及び治具類が満たされ、また、用意されていなければならない問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、係る欠点を除去する目的で考案されたもので、比較的口径の大きな管同士の溶接に際し、該管の内径に対して、これより小さい適当な寸法関係に構成された棒状物体を該管内部に挿入して両者間に三日月状の空間をつくり、この空間にシールガスを流入させて公知の壁効果により該管内壁への付着流とし、該空間から流出した部分においてもこの付着流が一定区間形成される現象を利用して該管内壁に付着した三日月状のシールガス層をつくり出し、該管の高温溶接部を酸化雰囲気の大気から隔離して溶接部の酸化を防ぐ目的で発明されたものである。
即ち、本発明は、比較的口径の大きな管の溶接に関し、該管の内径に対してこれより小さい適当な寸法関係の外径を有する棒状物体を該管の中に運動自在に挿入し、これによって両者間の上部付近に三日月状の空間を構成するとともに、該棒状物体端部の近傍の適当な距離のところにシールガスを流入させるための短管を具備した管内径を閉塞する鍔を嵌合することによって、この三日月状の空間にシールガスを流入させ付着流を形成し、さらに、該付着流を棒状物体から離れた一定の区域においても持続的に形成させることによって、高温の溶接部を酸化雰囲気である空気からシールする方法である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のシールガス層成形法によれば、溶接に際して特別な装置を必要とせず、現場において適当な材質の簡単な治具を用意するだけで消費するシールガスの量を少なくすることができ、かつ、溶接する管内壁に付着した安定したシールガスの層を得ることができるので、管内面における溶接部の酸化を防止することができ品質の高い溶接を得ることができる。
【発明の実施の態様】
【０００６】
図１に本発明の方法の実施例の正面図を図２に本発明の方法の実施例の使用状況説明部分断面図を示す。
本発明の説明をするに、図において１は棒状物体、２は流路、３は鍔、４は短管、５は溶接する管、６はシールガスの流れ、７は空気の流れである。
さらに詳細に説明するに、シールガスは、短管４より溶接する管５の中心に平行に流入し、溶接する管５と棒状物体１によって構成された断面が三日月状の流路２を通って溶接する管５の内面壁に付着するように整流され流される。
また、鍔３は短管４と組み合わされて、シールガスを短管４を通して溶接する管５の内部に導入するとともに、溶接する管７の内径を閉塞する状態に構成される。
かかる本発明の方法によれば、溶接する管上部を最大流路幅とする三日月状の流路を作り出すことができ、この流路にシールガスを流入させることによって、棒状物体の端から離れた位置の溶接する管内面壁の上部に、管内壁面に付着したシールガスの流動層を作り出すことができる。
つまり、かかる構成の本発明の方法によって、溶接する管内に流入するシールガスは管上部に流れの中心を持つ三日月状の流れを形成するが、この流れに該管内部の空気が引かれて内部が負圧になる現象が生ずる。このことによって、管外の空気が管内部に引き込まれる現象が起き、この流れの中心は流出するシールガスの流れの中心と管の軸心に対して対象をなすことが試験によって判明している。
さらに、この両気体の流動状態は定常状態で平衡となるため、溶接する管内面
上部に作られた付着流は安定した流動状態を維持する。この安定した流動状態はシールガスの種類及び流速によって大きく影響され、空気の質量と同等の質量及びこれより軽い質量のガスについては流速の影響が小さく、比較的容易に溶接する管内面の上部に付着流を成形することができるが、空気より重い質量のガスを使用して付着流を形成せんとする場合には流速を大きくするなど、重力の効果とのバランスを適当なものとする必要がある。
一方、管と管などの溶接に当たっては、通常溶接作業が容易な下向き溶接が行われるため、通常の溶接では管外周側の溶接部の上部付近で溶接が実施される。このため、管外周を溶接するためには該管自体を回転させて溶接する方法が一般的行われているが、本発明の方法によれば、管の回転とともに内部の棒状物体が連動して回転するため、常時、管内部には、管上部を最大流路幅とする三日月状の流路が構成され、ここから流出したシールガスの付着流によって溶接部分が覆われる。
従って、前述のとおり、本発明のシールガス層成形法によれば、溶接に際して特別な装置を必要とせず、現場において適当な材質の簡単な治具を用意するだけで消費するシールガスの量を少なくすることができ、かつ、溶接する管内壁に付着した安定したシールガスの層を得ることができるので、管内面における溶接部の酸化を防止することができ品質の高い溶接を得ることができる。
【実施例】
【０００７】
本発明の方法を用いた実施例は次のとおりである。
使用した溶接する管の内径は１０８ｍｍ、肉厚は ３ｍｍ、棒状物体の外径は１００ｍｍ、長さ４６０ｍｍ、シールガス流量は３０リットル／分である。棒状物体の端から７０ｍｍ
の位置において付着流の存在を確認した。シールガスとして、空気と質量が近似している窒素を用いた。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の方法の実施例の正面図である
【図２】本発明の方法の実施例の使用状況説明部分断面図である。
【符号の説明】
【０００９】
１．棒状物体、２．流路、３．鍔、4．短管、５．溶接する管、６．シールガスの流れ、７．空気の流れ
【図１】
2005199291.tif 000003
【図２】
2005199291.tif 000004