(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隙間を持って対向配置された２つの配管の接続部端部を溶接する際に、前記配管内部の隙間位置に不活性ガスを充填するための配管溶接治具であって、
前記隙間から配管の内部に挿入可能な大きさに収縮されるとともに、前記配管の内部で膨張させることにより、前記配管内部の隙間位置に不活性ガス充填用の環状空間を有する状態で、前記隙間を配管内部から封止する膨張部材を備えたことを特徴とする配管溶接治具。
【請求項２】
前記膨縮部材は、水により溶解する材質で構成されることを特徴とする請求項１記載の配管溶接治具。
【請求項３】
接続部端部同士が隙間を持って対向するように２つの配管を配置し、
前記配管同士の隙間から、膨縮自在な膨縮部材を収縮させて前記配管の内部に挿入し、
前記膨縮部材を前記配管の内部で膨張させることにより、前記配管内部の隙間位置に不活性ガス充填用の環状空間を有する状態で、前記隙間を配管内部から封止し、
前記環状空間に、不活性ガスを充填して、前記配管の接続部端部同士を溶接することを特徴とする配管溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配管溶接治具及び方法に係り、特に所定の隙間を持って対向配置された配管を溶接するための配管溶接治具及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配管同士の溶接は、まず、配管の接続部端部同士を所定隙間を持って対向配置させ、その開先された隙間に溶接金属を多層に盛り込むことによって行われる。その際、最も内側の層（初層）の溶接は、溶接金属の酸化を防止するため、配管内に不活性ガスを充填することが必要となる。
【０００３】
不活性ガスの充填作業は、２つの配管の外側の端部（即ち、対向していない側の端部）を封止し、その端部に設けた流入口から不活性ガスを注入することによって、配管の内部に不活性ガスを充填している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の配管溶接方法は、配管の内部全体に不活性ガスを充填するため、不活性ガスの使用量が多くなるという欠点があった。特に、溶接する配管が数十ｍと長い場合や大口径の場合には、不活性ガスの使用量が多くなり、コストが増加する。
【０００５】
さらに、多量の不活性ガスを放出、または滞留させておくことにより、酸欠災害を起こしたケースがあり、安全面からも危険が多い。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、不活性ガスの使用量を減少させることのできる配管溶接治具及び方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
請求項１記載の発明は前記目的を達成するために、隙間を持って対向配置された２つの配管の接続部端部を溶接する際に、前記配管内部の隙間位置に不活性ガスを充填するための配管溶接治具であって、前記隙間から配管の内部に挿入可能な大きさに収縮されるとともに、前記配管の内部で膨張させることにより、前記配管内部の隙間位置に不活性ガス充填用の環状空間を有する状態で、前記隙間を配管内部から封止する膨張部材を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明によれば、接続部端部同士が隙間を持って対向するように２つの配管を配置し、前記配管同士の隙間から、膨縮自在な膨縮部材を収縮させて前記配管の内部に挿入し、前記膨縮部材を前記配管の内部で膨張させることにより、前記配管内部の隙間位置に不活性ガス充填用の環状空間を有する状態で、前記隙間を配管内部から封止し、前記環状空間に、不活性ガスを充填して、前記配管の接続部端部同士を溶接することを特徴とする。
【０００９】
請求項１又は３記載の発明によれば、収縮した状態の膨縮部材を隙間から配管の内部に挿入して膨張させることにより、前記隙間を配管内部から封止して、前記隙間に沿った不活性ガス充填用の環状空間を形成した。これにより、充填する不活性ガスの量を減少させることができ、コストを低減することができるとともに、安全性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、前記膨張部材が、水により溶解するので、配管同士を溶接した後に、前記膨縮部材を取り出す必要がない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る配管溶接治具及び方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１２】
図１は、本実施の形態の配管溶接治具１０の全体構造図である。
【００１３】
まず、溶接される配管１２の説明であるが、配管１２、１２は、その端部（接続部端部に相当）１２ａ、１２ａが、所定の隙間１４を持って対向するように配置されている。配管１２の端部１２ａには、テーパが形成され、これによって、溶接金属を盛り込むための開先隙間１４が形成されている。ここで、隙間１４は、開先角や溶接金属の種類等によって異なるが、例えば３ｍｍに設定される。
【００１４】
一方、配管溶接治具１０は、膨縮自在な風船部材１６が、供給ホース１８を介してアルゴンガス供給ボンベ２０に連結されて構成されている。風船部材１６は、内部に流体が注入されてない収縮状態では、折り畳まれて前記所定の隙間１４よりも薄くなっている（図２（ａ）参照）。したがって、収縮状態の風船部材１６は、隙間１４から配管１２の内部に挿入することができる。
【００１５】
また、風船部材１６は、内部に流体を注入することにより膨張し、図１に示すような略鼓形状となる。この形状は、両側の大径部１６ａと、中央の小径部１６ｂとからなり、大径部１６ａは、配管１２の内周面に全周にわたって接するような大きさに設定され、小径部１６ｂは、配管１２の内周面に非接触となるような大きさに設定される。したがって、配管１２の内部で風船部材１６を膨張させると、小径部１６ｂが配管１２に非接触のまま、両側の大径部１６ａが配管１２の内周面に全周にわたって当接する。これにより、小径部１６ｂの外側に、配管１２と風船部材１６によって囲まれた環状空間が形成される。
【００１６】
前記供給ホース１８の先端は、風船部材１６の小径部１６ｂに着脱自在に連結されており、アルゴンガス供給ボンベ２０から供給ホース１８を介して供給されたアルゴンガスは、風船部材１６の小径部１６ｂに供給される。したがって、風船部材１６は、まず、小径部１６ｂが膨張し、次いで、該小径部１６ｂが膨張したことによってその間隔がひらいた大径部１６ａ、１６ａが膨張する。なお、前記供給ホース１８は、風船部材１６を抑えた状態で強く引っ張ることにより、小径部１６ｂから取り外すことができる。
【００１７】
ところで、前記風船部材１６の材質は、水溶性ポリマー、水溶性可塑剤、水、及び必要に応じて着色料と少量の消泡剤とを混練りしたものによって構成されている。水溶性ポリマーとしては、非イオン性セルロース誘導体、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースの一種、又は二種以上の混合物が挙げられる。また、上記水溶性可塑剤としては、グリセリン、ポリエチレングリコール、又はプロピレングリコール等が挙げられる。上述した材質は、十分な量の常温水に浸漬すると完全に溶解消失する。
【００１８】
次に上記の如く構成された配管溶接治具１０の作用について図２に基づいて説明する。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、収縮状態の風船部材１６を、配管１２の開先隙間１４から配管１２の内部に挿入する。
【００２０】
次いで、図２（ｂ）に示すように、アルゴンガス供給ボンベ２０から風船部材１６に供給ホース１８を介してアルゴンガスを供給し、風船部材１６を膨張させる。風船部材１６は、小径部１６ｂが先に膨張し、両側の大径部１６ａが後から膨張する。したがって、小径部１６ｂが隙間１４に位置したまま、大径部１６ａが両側方に移動して膨張する。そして、大径部１６ａが配管１２の端部１２ａから奥方向に入り込んだ位置において、配管１２の内周面と全周にわたって当接する。これにより、前記隙間１４は、風船部材１６によって配管１２の内側から封止され、配管１２の内部には、前記隙間１４に沿った環状空間が形成される。なお、風船部材１６を膨張させた後は、供給ホース１８を閉塞して、前記風船部材１６の内圧を保持する。
【００２１】
次に、図２（ｃ）に示すように、不活性ガス供給ボンベ２２に連結された充填用ホース２４の先端を、前記隙間１４より充填空間内に挿入する。そして、その挿入位置を始点として、シール用テープ２６を隙間１４の回りに一周させ、隙間１４を外側から封止する。これにより、前記環状空間が外部から遮断される。次いで、不活性ガス供給ボンベ２２から、環状空間に不活性ガスを注入する。不活性ガスは、一般にアルゴンガスが選択される。
【００２２】
次に、前記シール用テープ２６を剥がしながら、該剥がした部分の隙間１４において順次、溶接を行い、配管１２の端部１２ａ同士を全周に渡って溶接する。このとき、隙間１４には、径の小さい小径部１６ｂが位置しているので、作業者は、隙間１４を介して反対側の溶接箇所を覗くことができる。したがって、作業者は、溶接箇所とともに配管１２の回りを周回しなくても、全周にわたって溶接することができる。また、シール用テープ２６を剥がしながら溶接を行うので、溶接作業の際に環状空間から不活性ガスの洩れることを抑制することができる。したがって、不活性ガスの雰囲気のもとで溶接を行うことができるので、確実に溶接金属の酸化を防止することができる。
【００２３】
溶接箇所が一周する直前、供給ホース１８と充填用ホース２４を隙間１４から引き抜く。そして、溶接箇所の最終部に充填用ホース２４から不活性ガスを噴射しつつ、最終部を溶接する。これにより、配管１２の溶接が終了する。
【００２４】
溶接終了後、又は、全ての配管系の工事終了後、配管１２内に水を流す。これにより、配管１２内の風船部材１６が溶解され、配管１２の外部に溶出される。したがって、風船部材１６が配管１２の内部に残ることがない。
【００２５】
このように本実施の形態の配管溶接治具１０によれば、風船部材１６を配管１２の内部で膨らますことによって、隙間１４に沿って不活性ガス充填用の環状空間を形成したので、配管１２の内部全体に不活性ガスを充填する場合に比べて、不活性ガスの使用量を大幅に減少させることができる。
【００２６】
また、配管溶接治具１０は、風船部材１６の小径部１６ｂが前記隙間１４に位置するので、作業者は、隙間１４を介して、反対側の隙間１２部分を見ることができる。したがって、作業者は、その姿勢を変えることなく、配管１２の反対側も含めた全周を溶接することができる。
【００２７】
また、配管溶接治具１０は、風船部材１６が、水により溶解する材質によって構成されているので、風船部材１６を取り出す後処理を行う手間を省くことができる。
【００２８】
さらに、風船部材１６を配管１２の内部に挿入して膨張させるだけで配管１２の内部に設置することができ、取付作業が容易である。
【００２９】
なお、風船部材１６の膨張形状は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、配管１２の内部に、前記隙間１４に沿った不活性ガス充填用の環状空間を形成するものであればよい。例えば、図３（ａ）に示す風船部材３０は、多段の蛇腹を有する形状に膨張し、一つの配管１２に対して２つの大径部３０ａ、３０ｂの２か所で２重に内接する。これにより、不活性ガスが環状空間から配管１２の奥方向に洩れることを効果的に抑制することができる。また、図３（ｂ）に示す風船部材３２は、両側部３２ａ、３２ａが球形に形成され、配管１２の内周面に面接触する。この場合も同様に、不活性ガスが配管１２の奥方向に洩れることを効果的に防止することができる。
【００３０】
また、風船部材１６の材質は、水で溶解する材質に限定するものではなく、例えば、ゴム等の弾性体であってもよい。この場合、溶接完了後に行う洩れ試験の際に、溶接した配管１２の一方側から流体を注入することによって、配管１２の他端側から風船部材１６を取り出すことができる。
【００３１】
また、風船部材１６に供給される流体は、アルゴンガスに限定されるものではないが、最終部を溶接する際に風船部材１６内の流体が環状空間に洩れることを考慮すると、不活性ガスを使用することが好ましい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の配管溶接治具及び方法によれば、収縮した状態の膨縮部材を配管同士の隙間から配管の内部に挿入して膨張させることにより、前記隙間を配管の内部から封止し、前記隙間に沿った不活性ガス充填用の環状空間を形成するようにしたので、不活性ガスの使用量を減少させる。これにより、コストを低減することができるとともに、安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る配管溶接治具の本実施の形態の全体構造を示す概念図
【図２】本発明に係る配管溶接方法を説明する説明図
【図３】図１と異なる形状の風船部材を示す図
【符号の説明】
１０…配管溶接治具、１２…配管、１２ａ…配管の端部、１４…隙間、１６…風船部材、１８…供給ホース、２０…アルゴンガス供給ボンベ、２２…不活性ガス供給ボンベ、２４…充填用ホース、２６…シール用テープ
【図１】
0003956560.tif 000002
【図２】
0003956560.tif 000003
【図３】
0003956560.tif 000004