(57)【要約】【課題】  管支持板の、内周面に環状の溝を備えた孔に挿通され、拡径して固着された枝管を、容易に且つ短時間で引き抜くことを可能とする枝管の撤去方法を提供する。【解決手段】  管支持板１に拡径、固着された枝管３を取り外すに当たって、まず、管支持板１の孔２に固着した挿通部３ａを、加熱とそれに続く冷却とによって縮径させて管支持板の孔２から弛緩させ、次いで、孔内周面に形成している溝４に向かい合う領域３ｈを赤熱状態となるように加熱し且つ枝管３を長手方向に引っ張り、赤熱した領域３ｈを引き伸ばして縮径させると共に破断させ、枝管３を管支持板１から引き抜く構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管支持板の、内周面に環状の溝を備えた孔に挿通され、拡径して固着された枝管を取り外す方法であって、前記枝管の、前記孔に挿通、固着された挿通部を、加熱とそれに続く冷却とによって縮径させて前記管支持板の孔から弛緩させ、次いで、前記枝管の、前記溝に向かい合う領域を赤熱状態となるように加熱し且つ前記枝管を長手方向に引っ張り、赤熱された領域を引き伸ばして縮径させると共に破断させ、枝管を前記管支持板から引き抜くことを特徴とする枝管の撤去方法。
【請求項２】
前記枝管の、前記溝に向かい合う領域を赤熱状態となるように加熱する操作を、前記枝管内に誘導加熱コイルを配し、該誘導加熱コイルに交流を通電することにより枝管を誘導加熱する方法によって行うことを特徴とする請求項１記載の枝管の撤去方法。
【請求項３】
前記孔の内周面に環状の溝が複数個形成されている場合において、前記枝管の、前記複数の溝に向かい合う領域を同時に赤熱状態に加熱することを特徴とする請求項１又は２記載の枝管の撤去方法。
【請求項４】
前記枝管を長手方向に引っ張る際、該枝管の、管支持板をはさんで先端とは反対側に位置する部分に引張力を作用させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の枝管の撤去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気ボイラーにおいて蒸気ドラムと水ドラムの間に多数配置されているボイラチューブを前記蒸気ドラムや水ドラムから引き抜いて撤去するとか、シェル−チューブタイプの熱交換器において管板に多数連結されている熱交換チューブを前記管板から引き抜いて撤去するというように、蒸気ドラムの胴板、水ドラムの胴板、熱交換器の管板などの、管を固定している部材（管支持板という）から、ボイラチューブ、熱交換チューブなどの管（枝管という）を引き抜き、撤去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気ボイラーや熱交換器に設けられている枝管は、その端部を管支持板に設けた孔に挿入、固定されている。この枝管を管支持板に固定するには、多くの場合、図４に示すように、管支持板１に設けた孔２に枝管３の端部を挿通し、その孔２内に位置する挿通部３ａを含む領域３ｂを拡径加工して挿通部３ａを孔２の内面に固着し、更に先端にフレア加工を施してフレア加工部３ｃとしている。また、拡管加工により枝管３の管支持板１の外側に位置する部分に孔２の内径よりも大径となった拡径部３ｄ，３ｅが形成されることが多い。更に、図５に示すように、孔２の内周面に環状の溝４を１条或いは複数条設けておき、拡管加工を施した際に溝４に対応する部位に拡径部３ｆを生じさせ、より強固な係合を図ることも多い。
【０００３】
ところで、枝管３に腐食や損傷が生じた時には、その枝管３を管支持板１から抜き取り、交換することが必要である。この枝管３の抜き取りのために従来行われている方法は、拡管加工して固着した挿通部３ａを内面側からガストーチによって或いは誘導加熱によって急速に加熱し、熱膨張しようとする挿通部３ａを孔２の内周面による拘束によって圧縮降伏させることで、冷却後には挿通部３ａが縮径した状態に変化しているようにするという加熱縮径操作を加えて挿通部３ａを孔２から弛緩させ、次いで、枝管３を矢印Ａ方向に或いは矢印Ｂ方向に引き抜く方法であった。なお、枝管３を引き抜く際には、枝管３を図４，図５において管支持板１より右側の適当な位置で切り離しておき、且つ、枝管３を矢印Ａ方向に引き抜く場合には、フレア加工部３ｃや拡径部３ｄが孔２に引っかかるので、これらをグラインダーで削り取ってしまうとか、或いはガストーチでフレア加工部３ｆの周方向に離れた３ヶ所を、管支持板１を損傷しないように、管軸方向に溶断した上で、ハンマー等で絞るといった操作を加え、また、矢印Ｂ方向に引き抜く場合には、拡径部３ｅが孔２に引っかかるので拡径部３ｅに同様な操作を加えていた。
【０００４】
しかしながら、加熱縮径操作によって挿通部３ａに生じる縮径率は１％程度が限度であり、しかも加熱縮径操作における加熱時には枝管の外面を拘束していることが必須であることから、図５に示すように、孔２の内周面に溝４を形成していた場合、その溝４内にある拡径部３ｆはあまり縮径せず、拡径部３ｆを孔２の内径よりも小さく縮径させることはほとんど不可能であった。このため、溝４を備えた構造では、拡径部３ｆが溝４の側面に引っ掛かって、このままでは抜けないことが多かった。そこでそのような場合には、枝管３の拡径加工した領域３ｂを管軸方向に溶断し、次いでハンマー等で絞る等の操作を加えるといった作業を行っており、作業が煩雑になると共に溶断時に、管支持板１を損傷することが多く、その補修に多大な費用を要するといった問題があった。また、フレア加工部３ｃや拡径部３ｄ，３ｅを削り取ったり、溶断したりする時にも、管支持板を損傷することが多く、その場合にもその補修に多大な費用を要するという問題があった。
【０００５】
本出願人はこの問題を解決する方法として、枝管の拡径加工した領域の一端の狭幅区間を加熱して赤熱状態とし、管端に引張力を作用させることにより、その赤熱状態の狭幅区間を引張降伏させて縮径させ、次いで同じ動作を隣接した狭幅区間について行い、以下、同じ動作を、赤熱する狭幅区間の位置を次々と移動させて繰り返し行うことにより、図５の拡径部３ｄ，３ｅ，３ｆを含む拡径加工領域のほぼ全域を縮径させ、枝管を管支持板から引き抜く方法を開発した（特許文献１参照）。この方法は縮径量を大きくすることが可能で枝管を容易に引き抜くことができる利点を有している。しかしながら、この方法では、狭幅区間を赤熱し、引張降伏させて縮径させる動作を位置を変えて次々と行うため、操作に手間がかかり、時間がかかるという欠点があった。
【特許文献１】特開平８−２２９７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、管支持板の、内周面に環状の溝を備えた孔に挿通され、拡径して固定された枝管を、簡単な操作で且つ短時間で、しかも管支持板に損傷を与えることなく引き抜き、撤去することを可能とする枝管の撤去方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべくなされた本願請求項１の発明に係る枝管の撤去方法は、管支持板の、内周面に環状の溝を備えた孔に挿通され、拡径して固着された枝管を取り外すに当たって、まず、前記枝管の、前記孔に挿通、固着された挿通部を、加熱とそれに続く冷却とによって縮径させて前記管支持板の孔から弛緩させ、次いで、前記溝に向かい合う領域を赤熱状態となるように加熱し且つ前記枝管を長手方向に引っ張り、赤熱された領域を引き伸ばして縮径させると共に破断させ、枝管を前記管支持板から引き抜く構成としたものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の枝管の撤去方法において、前記枝管の、前記溝に向かい合う領域を赤熱状態となるように加熱する操作を、前記枝管内に誘導加熱コイルを配し、該誘導加熱コイルに交流を通電することにより枝管を誘導加熱する方法によって行う構成としたものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の枝管の撤去方法において、前記孔の内周面に環状の溝が複数個形成されている場合において、前記枝管の、前記複数の溝に向かい合う領域を同時に赤熱状態に加熱する構成としたものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の枝管の撤去方法において、前記枝管を長手方向に引っ張る際、該枝管の、管支持板をはさんで先端とは反対側に位置する部分に引張力を作用させる構成としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明方法は、枝管の、管支持板の孔に挿通し拡径した領域を縮径、弛緩させた後、管支持板の溝に向かい合う領域を赤熱状態となるように加熱し且つ前記枝管を長手方向に引っ張り、赤熱された領域を引き伸ばして縮径させると共に破断させる構成としたことにより、赤熱状態への加熱の際には枝管から管支持板への伝熱が小さく、このため枝管を効率良く加熱でき、また赤熱された領域を引き伸ばす際には枝管に作用させた引張力を赤熱領域に効率良く作用させることができ、これにより、塑性変形抵抗がきわめて低下している赤熱領域を小さい引張力で引き伸ばして縮径させ、従って、前記溝に向かい合う領域に形成されていた拡径部を縮径させて、溝の側面に引っかかることなく引き抜くことができる。しかも枝管は管支持板の孔に挿通していた部分で破断するため、破断後の枝管は管支持板の両側に引き抜くことができ、このため、枝管の、管支持板の外側領域に拡径部やフレア加工部が存在していても、それを除去する必要がなく、従って拡径部やフレア加工部を除去するための作業が不要となると共に管支持板を損傷することもない。かくして、本発明方法を用いることで、能率良く、確実に、短時間で枝管の撤去を行うことができ、労力節減、品質維持、安全性の向上に大きく貢献するという効果が得られる。
【００１２】
ここで、枝管の、溝に向かい合う領域の赤熱操作を、枝管内に挿入した誘導加熱コイルによる誘導加熱によって行う構成とすると、急速入熱が行われるため、所望領域のみを敏速に赤熱状態に加熱することができ且つ温度制御も容易であり、枝管撤去を一層効率良く行うことができる。
【００１３】
また、管支持板の孔の内周面に環状の溝が複数個形成されている場合においては、前記枝管の、前記複数の溝に向かい合う領域を同時に赤熱状態に加熱する構成とすることで、一度の加熱操作及び引張操作で複数の溝に向かい合う領域の拡径部を縮径させて溝から引き抜くことができると共に赤熱領域の一箇所を破断して、枝管を引き抜くことができ、引き抜きに要する時間を短縮できる。
【００１４】
また、枝管を長手方向に引っ張り、赤熱領域を引き伸ばして縮径させ且つ破断させる際、該枝管の、管支持板をはさんで先端とは反対側に位置する部分に引張力を作用させる構成とすると、その部分の枝管の長さは自在に選定できるので、引張力を作用させるための装置を連結しやすく、換言すれば、連結するための機構として簡単な構造のものを用いることが可能となり、本発明の実施に用いる装置を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１（ａ）に示すように、管支持板１の、内周面に１個の環状の溝４を備えた孔２に挿通され、拡径して固着された枝管３を取り外す場合を例にとって本発明の好適な実施形態を説明する。なお、図中、３ａ〜３ｆは枝管３の一部分を示すものであり、３ａは孔２の内周面に固着された挿通部、３ｂは拡径加工領域、３ｃはフレア加工部、３ｄ，３ｅ，３ｆは孔２の内径よりも大径に拡径した拡径部である。本発明の撤去方法を実施する前の準備作業として、枝管３の、管支持板１に関して枝管先端とは反対側の領域を、管支持板１から適当な距離Ｌだけ離れた位置で切り離しておく。ここで、枝管先端とは反対側で管支持板１から延び出している枝管部分（以下枝管残存部という）３ｇの長さＬは、この枝管残存部３ｇに、引張力を作用させるための装置（後述する引張具）を連結しうる長さが確保されるように選定しておく。
【００１６】
まず、枝管３の挿通部３ａを加熱し、熱膨張しようとする挿通部３ａを孔２の内面による拘束によって圧縮降伏させ、次いで冷却することによって、図１（ｂ）に示すように、挿通部３ａを縮径させて管支持板１の孔２から弛緩させる。この加熱は枝管内面からガストーチによって行っても良いが、挿通部３ａが急熱されるほど、すなわち、挿通部３ａが所定温度に昇温した時点での管支持板１の熱伝導による昇温が小さいほど、弛緩代を大とできるため、挿通部３ａ内に誘導加熱コイルを配し、これに交流を通電することによって行う誘導加熱法によることが推奨される。誘導加熱法によれば、これに続く冷却を空冷としても、弛緩代は十分確保される。例えば、誘導加熱法により５０．８ｍｍφ×３．２ｍｍｔの枝管が、気温にもよるが、２５ｋＷ×１分程度の通電によって約９００℃に加熱され、続いて空気を吹き付けるなどして冷却を行えば、枝管は１％前後縮径する。
【００１７】
上記した挿通部３ａの加熱、冷却による弛緩を行うことにより、管支持板１の孔２の内周面で拘束されていた領域では縮径が生じるが、溝４内に位置する拡径部３ｆではあまり縮径は発生せず、このため、拡径部３ｆの外径は孔２の内径よりも大きくなっていて、このままでは枝管３を引き抜くことはできない。そこで、上記した弛緩操作を行った後、図１（ｃ）に示すように、枝管３の、溝４に向かい合う部分を含む領域３ｈを赤熱状態となるように加熱して、その領域３ｈの塑性変形抵抗を大幅に低下させ、且つ、図１（ｄ）に示すように、枝管３を長手方向に引っ張ることによって、塑性変形抵抗が大幅に低下している赤熱領域を長手方向に塑性変形させてすなわち引き伸ばして縮径させ、更に引き伸ばして破断させる操作を行う。以下、この操作を更に説明する。
【００１８】
赤熱状態となるように加熱する領域３ｈは、その領域３ｈを長手方向に引き伸ばした時に、溝４内に嵌まっていた拡径部３ｆが縮径して溝４から外れるように定めるものであり、溝４に厳密に向かい合った領域に限るものではなく、それよりも多少狭い領域或いは広い領域としてもよい。領域３ｈの幅は拡径部３ｆを溝４から引き出すことができる範囲内で極力小さくすることが、引き伸ばされて縮径する部位を狭い範囲に集中させて効率よく縮径させることができ且つ破断も敏速に行うことができ、従ってエネルギー効率を高めることができるので望ましいが、加熱位置に誤差があっても確実に拡径部３ｆを赤熱することができるよう或る程度は広くすることも好ましく、おおよその目安としては、溝４の幅の３〜１０倍程度に選定することが好ましい。図面の実施形態では加熱位置に多少の誤差があっても確実に拡径部３ｆを赤熱状態に加熱しうるよう、領域３ｈを溝４の幅よりも広く設定している。領域３ｈの加熱温度は、高いほど塑性変形抵抗が小さくなって縮径や破断に要する引張力を小さくできるが、一方消費エネルギーは増加する。これらの兼ね合いを考慮すると、加熱温度としては、８００〜１１００℃程度とすることが好ましい。また、領域３ｈの加熱温度は、必ずしも均一とする必要はなく、温度分布は生じていてもよいが、その場合、縮径させるべき拡径部３ｆの中央が最も高温となるようにすることが好ましい。領域３ｈの加熱は、急速入熱により短時間に行うほど、所望の領域のみを赤熱状態とすることができるので好ましい。この観点から、ガストーチによる直火も優れた急速手段ではあるが、更に急速な入熱の可能な誘導加熱法が最適であると言える。誘導加熱を行うには、例えば、図２に示すように、枝管３の先端側から枝管３内に誘導加熱コイル１１を挿入、配置し、その誘導加熱コイル１１に交流を通電することにより、その誘導加熱コイル１１に向かい合った枝管領域を敏速に誘導加熱することができる。枝管３の領域３ｈを加熱する際、挿通部３ａが弛緩状態となっていて、管支持板１の孔２の内周面に密着していないので枝管３から管支持板１への熱伝導が抑制されており、この点からも領域３ｈを敏速に加熱、昇温させることができる。誘導加熱を利用した場合、５０．８ｍｍφ×３．２ｍｍｔの枝管であれば、２８ｋＷ×２０秒程度の通電によって、縮径及び破断に適した１０００℃前後の赤熱が行える。
【００１９】
赤熱状態に加熱昇温させた領域３ｈの縮径及び破断のための引張力付与は、図１（ｃ）において、フレア加工部３ｃを適当な治具によって枝管長手方向に引っ張ることによって行っても良いが、好ましくは、図示したように枝管残存部３ｇを矢印Ａ方向に引張って行う。これは、フレア加工部３ｃとは異なり、枝管残存部３ｇは長く且つ所望長さとすることができることから、この枝管残存部３ｇに、引張力を作用させるための引張具を連結しやすく、換言すれば、引張具を枝管残存部３ｇに連結する機構を簡単なもとすることができるためである。枝管に引張力を作用させるための引張具は、枝管に引張力を作用させることができるものであれば、その構造は限定されないが、図２に示す引張具１５を用いることが好ましい。この引張具１５は、管支持板１に吸着させるための吸着用マグネット１６を備えたフレーム１７と、そのフレーム１７に保持された油圧シリンダ等の駆動装置１８と、その駆動装置１８で往復動させられる連結ヘッド１９等を備えており、連結ヘッド１９は、Ｕ字状部材１９ａと、そのＵ字状部材１９ａ及び枝管残存部３ｇに形成した貫通孔に通して両者を連結するピン１９ｂを備えている。なお、フレーム１７は、ピン１９ｂの着脱に支障のないよう、ピン１９ｂを出し入れする位置に大きい空間を備えた形状としている。この構造の連結ヘッド１９は、枝管残存部３ｇに連結する際に、枝管残存部３ｇにピン１９ｂを挿入するための孔を開ける必要があるものの、構造がきわめて簡単となる利点を有している。なお、連結ヘッド１９はこの構造に限らず、コレットチャック機構を用いて枝管残存部３ｇを把持する構造としても良い。
【００２０】
上記構成の引張具１５は、図示したように、マグネット１６を利用して管支持板１に保持させ、連結ヘッド１９を枝管残存部３ｇに連結し、駆動装置１８を作動させることで、管支持板１に反力をとって枝管残存部３ｇに矢印Ａ方向の引張力を加えることができる。この引張具１５は、枝管３の領域３ｈを赤熱する前に図示したように取り付けておく。
【００２１】
図１（ｃ）において、枝管３の領域３ｈを加熱して赤熱状態とした後、図２の引張具１５によって枝管残存部３ｈに矢印Ａ方向の引張力を作用させる。この際、枝管３の挿通部３ａは管支持板１の孔２から弛緩した状態となっているので、枝管残存部３ｇに作用する引張力が赤熱状態の領域３ｈに効率良く伝わり、その領域３ｈが引き伸ばされると共に縮径する。このため、溝４内に嵌合していた拡径部３ｆが縮径して溝４から外れる。更に領域３ｈが引き伸ばされ、ついには、図１（ｄ）に示すように破断する。これにより、枝管残存部３ｈ側の枝管切片３Ａが管支持板１から抜き出され、撤去される。一方、残りの枝管切片３Ｂも孔２内に引っかかっている部分はないので、反対方向に引っ張ることで簡単に引き出し、撤去できる。以上により、管支持板１に固着されていた枝管を撤去できる。
【００２２】
なお、以上の実施形態では、領域３ｈを赤熱した後、枝管残存部３ｈに引張力を作用させて、赤熱した領域３ｈの縮径及び破断を行っているが、この手順に限らず、領域３ｈの加熱に先立って枝管残存部３ｈに引張力を作用させ、その状態で、領域３ｈの加熱を行うように変更してもよい。
【００２３】
上記した実施形態は、管支持板１の孔２の内周面に１個の溝４が形成されている場合のものであるが、本発明はこの場合に限らず、複数個の溝４が形成されている場合にも適用可能である。図３は孔２の内周面に３個の溝４がある場合に本発明の撤去方法を適用した実施形態を示すものである。まず、図３（ａ）において、枝管３の挿通部３ａに加熱、冷却による弛緩操作を施し、図３（ｂ）に示すように、挿通部３ａを弛緩させる。次に、枝管３の、３個の溝４に向かい合う領域を含む領域３ｈを赤熱状態に加熱し、次いで枝管残存部３ｇに矢印Ａ方向の引張力を作用させるか、或いは枝管残存部３ｇに矢印Ａ方向の引張力を作用させた状態で領域３ｈを赤熱状態に加熱する。これにより、赤熱状態の領域３ｈが引き伸ばされて縮径し、各拡径部３ｆが溝４から外れ、最終的には、図３（ｃ）に示すように破断する。このようにして、枝管３を二つの枝管切片３Ａ，３Ｂに分離し、管支持板１から反対方向に引き抜くことで、撤去できる。
【００２４】
以上に説明したように、本発明の撤去方法では、管支持板１の孔２の内周面に形成している溝４内に嵌合している拡径部３ｆを引き伸ばして縮径させ且つ挿通部３ａ内で切断して二つの枝管切片３Ａ，３Ｂに分離し、管支持板１の両側に引き抜き撤去している。このため、管支持板１の両側に形成されている拡径部３ｄ，３ｅやフレア加工部３ｃを除去することなく枝管撤去を行うことができ、その分工程を簡略化できると共に、拡径部３ｄ、３ｅやフレア加工部３ｃの除去操作時に生じ勝ちであった管支持板１の損傷が生じることがないといった利点が得られる。また、枝管の領域３ｈを赤熱して引き伸ばし縮径させる操作は１回行うのみで良いので、特許文献１に示すように、位置を変えながら複数回繰り返す場合に比べて、操作が簡単で且つ短時間で実施できるといった利点も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の枝管の撤去方法は、管支持板の、内周面に環状の溝を備えた孔に枝管を挿通し拡径して取り付けた構造の任意の装置における枝管撤去に用いることができ、代表例としては、蒸気ボイラーの蒸気ドラム及び水ドラムから、ボイラチューブを撤去する場合、シェル−チューブタイプの熱交換器において管板から熱交換チューブを撤去する場合を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の実施形態における枝管撤去手順を示す、管支持板に枝管を固着した部分の概略断面図
【図２】枝管撤去に用いる引張具及び誘導加熱コイルを、管支持板及び枝管にセットした状態で示す概略側面、断面図
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の他の実施形態における枝管撤去手順を示す、管支持板に枝管を固着した部分の概略断面図
【図４】管支持板に枝管を固着した部分を示す概略断面図
【図５】管支持板に枝管を固着した部分の他の例を示す概略断面図
【符号の説明】
【００２７】
１  管支持板
２  孔
３  枝管
３ａ  挿通部
３ｂ  拡径加工する領域
３ｃ  フレア加工部
３ｄ，３ｅ，３ｆ  拡径部
３ｇ  枝管残存部
３ｈ  赤熱する領域
３Ａ，３Ｂ  枝管切片
１１  誘導加熱コイル
１５  引張具
１６  マクネット
１７  フレーム
１８  駆動装置
１９  連結ヘッド
１９ａ  Ｕ字状部材
１９ｂ  ピン
【図１】
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【図２】
2005305599.tif 000004
【図３】
2005305599.tif 000005
【図４】
2005305599.tif 000006
【図５】
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