(57)【要約】【課題】複数の配管同士を安定的、かつ容易に接合することができる接合用スリーブ、接合装置、接合構造、及び接合方法を提供する。【解決手段】本発明に係る接合用スリーブ１は、軸線Ｏに沿って延びる管体１１、及び該管体１１の内周面１０Ａ，１０Ｂから径方向内側に突出するリング状をなすリング部１２を有するスリーブ本体１０と、アモルファス金属から形成されて、前記管体１１の内周面１０Ａ，１０Ｂ及び前記リング部１２における前記軸線Ｏ方向を向く両面に設けられた金属層Ｍと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びる管体、及び該管体の内周面から径方向内側に突出するリング状をなすリング部を有するスリーブ本体と、
アモルファス金属から形成されて、前記管体の内周面及び前記リング部における前記軸線方向を向く両面に設けられた金属層と、
を備える接合用スリーブ。
【請求項２】
前記リング部における前記軸線方向を向く前記両面がそれぞれ平坦状をなし、これら両面が互いに角度をなしている請求項１に記載の接合用スリーブ。
【請求項３】
端面同士が間隙を挟んで対向するように設けられた複数の配管における前記間隙に配置され、前記両面に設けられた前記金属層が前記複数の配管の前記端面のそれぞれに接触可能であるとともに、前記管体の前記内周面に設けられた前記金属層が前記複数の配管における径方向外側の面と接触可能に配置された請求項１又は２に記載の前記接合用スリーブと、
前記接合用スリーブを加熱することで前記金属層を溶融させる接合用コイルと、
前記配管を加熱することで熱伸びを生じさせるヒータと、
を備える接合装置。
【請求項４】
前記ヒータは、前記配管を、前記配管を形成する材料の溶融点以上、Ａｃ１変態点以下の温度に加熱する請求項３に記載の接合装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の前記接合用スリーブと、
前記接合用スリーブの前記管体に設けられた前記金属層によって外周面を覆われるとともに、前記リング部における前記両面に設けられた前記金属層によって接合された複数の配管と、
を有する接合構造。
【請求項６】
軸線に沿って延びる管体、及び該管体の内周面から径方向内側に突出するリング状をなすリング部を有するスリーブ本体と、アモルファス金属から形成されて、前記スリーブ本体の内周面及び前記リング部における前記軸線方向を向く両面に設けられた金属層と、を有する接合用スリーブを用い、
端面同士が間隙を挟んで対向するように設けられた複数の配管における前記間隙に、前記両面に設けられた前記金属層が前記複数の配管の前記端面のそれぞれに接触可能であるとともに、前記管体の前記内周面に設けられた前記金属層が前記複数の配管における径方向外側の面と接触可能に前記接合用スリーブを配置する工程と、
前記配管を加熱することで熱伸びを生じさせる工程と、
前記接合用スリーブを加熱することで前記金属層を溶融させて液相拡散接合を行う工程と、
を含む接合方法。
【請求項７】
前記配管を加熱する工程では、前記配管を、前記配管を形成する材料の溶融点以上、Ａｃ１変態点以下の温度に加熱する請求項６に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合用スリーブ、接合装置、接合構造、及び接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、火力発電用ボイラのような産業用ボイラでは、複数の配管を配列するとともに、これら配管同士の間をフィンで閉塞することによってボイラの火炉壁を構成することが一般的である。このような構造に用いられる配管の内部には高温の蒸気が流通することから、経年使用に伴って腐食や劣化等の損傷が生じやすい。
【０００３】
このような損傷が生じた部位を補修するための技術として、当該損傷部分を切除し、その部分と略同一の寸法を有する配管部材を液相拡散接合等によって接合する方法が知られている。液相拡散接合では、交換用の配管部材と既存の配管部材との端部同士の間にアモルファスシート等を配置し、これを加熱、及び加圧することで溶融金属を生じさせて接合を行う。アモルファスシートは、例えば急冷凝固法等によって製造される厚さ数十ミクロン程度の薄膜状の非晶質合金箔である。
【０００４】
このように液相拡散接合によって配管同士を接合する技術の一例として、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１には、金属管の接合方法及び、その方法において用いられる金属円筒継手が記載されている。この金属円筒継手の内面には、加熱されることで溶融する金属から形成されたインサート材（アモルファスシート）が設けられている。また、この金属円筒継手は、接合対象の鋼管の外径に対してインサート材の厚さに相当する寸法だけ大きな内径を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０９５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のような産業用ボイラの火炉壁を構成する配管では、高温のボイラ内部に曝される側（炉内側）で熱伸びによる変形が生じることが知られている。このような熱伸びによる変形が生じた配管の一部に損傷が生じ、該損傷部分を切除した場合、損傷部分と連続していた配管の端部は、内部応力が解放されることによって、炉内側に移動する。すなわち、損傷部位を切除した後の既存の配管の端部同士の間では、互いにある程度の角度が生じてしまう。したがって、交換用の配管部材と既存の配管の端部同士を接合する場合、この角度を一定程度だけ許容するような技術が要請される。
ここで、上記特許文献１に記載された金属円筒継手は、接合対象の配管に対してインサート材の厚さに相当する寸法だけ大きな内径を有するのみであるため、上述のように、交換用の配管部材と既存の配管の端部同士に角度が生じている場合、配管同士の接合を安定的、かつ容易に行うことができない可能性がある。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであって、複数の配管同士を安定的、かつ容易に接合することができる接合用スリーブ、接合装置、接合構造、及び接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
本発明の一の態様によれば、接合用スリーブは、軸線に沿って延びる管体、及び該管体の内周面から径方向内側に突出するリング状をなすリング部を有するスリーブ本体と、アモルファス金属から形成されて、前記管体の内周面及び前記リング部における前記軸線方向を向く両面に設けられた金属層と、を備える。
【０００９】
このような構成によれば、接合用スリーブに管体が設けられていることで、接合対象の複数の配管同士を外周面側から覆うため、これら複数の配管を互いに同じ軸線上に維持することができる。
さらに、リング部における軸線方向を向く両面に金属層が設けられていることから、接合対象の複数の配管同士の、軸線方向を向く端面同士をも接合することができる。
【００１０】
さらに、本発明の一の態様によれば、前記リング部における前記軸線方向を向く前記両面がそれぞれ平坦状をなし、これら両面が互いに角度をなしていてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、接合対象の複数の配管同士の間に角度が生じている場合であっても、リング部における軸線方向を向く両面が互いに角度を有するように形成されることで、これら複数の配管同士を適切に接合することができる。
【００１２】
さらに、本発明の一の態様によれば、接合装置は、端面同士が間隙を挟んで対向するように設けられた複数の配管における前記間隙に配置され、前記両面に設けられた前記金属層が前記複数の配管の前記端面のそれぞれに接触可能であるとともに、前記管体の前記内周面に設けられた前記金属層が前記複数の配管における径方向外側の面と接触可能に配置された上記の各態様に係る前記接合用スリーブと、前記接合用スリーブを加熱することで前記金属層を溶融させる接合用コイルと、前記配管を加熱することで熱伸びを生じさせるヒータと、を備える。
【００１３】
このような構成によれば、ヒータによって配管を加熱することで、該配管に軸線方向の熱伸びが生じるため、接合される配管同士の接合端面に生じる隙間を埋めることができる。
【００１４】
さらに、本発明の一の態様によれば、接合装置では、前記ヒータによって加熱された前記配管の温度は、前記配管を形成する材料の溶融点以上、Ａｃ１変態点以下であってもよい。
【００１５】
このような構成によれば、ヒータによって加熱される配管に変性が生じない範囲で熱伸びを生じさせることができるため、接合作業に伴って生じうる配管の劣化を抑制することができる。
【００１６】
さらに、本発明の一の態様によれば、接合構造は、上記の各態様に係る前記接合用スリーブと、前記接合用スリーブの前記管体に設けられた前記金属層によって外周面を覆われるとともに、前記リング部における前記両面に設けられた前記金属層によって接合された複数の配管と、を有する。
【００１７】
このような構成によれば、接合用スリーブに管体が設けられているため、接合対象の複数の配管を外周側から覆うことで、これら複数の配管を互いに同じ軸線上に維持することができる。
さらに、リング部における軸線方向を向く両面に金属層が設けられていることから、接合対象の複数の配管同士の、軸線方向を向く端面同士をも接合することができる。
【００１８】
さらに、本発明の一の態様によれば、接合方法は、軸線に沿って延びる管体、及び該管体の内周面から径方向内側に突出するリング状をなすリング部を有するスリーブ本体と、アモルファス金属から形成されて、前記スリーブ本体の内周面及び前記リング部における前記軸線方向を向く両面に設けられた金属層と、を有する接合用スリーブを用い、端面同士が間隙を挟んで対向するように設けられた複数の配管における前記間隙に、前記両面に設けられた前記金属層が前記複数の配管の前記端面のそれぞれに接触可能であるとともに、前記管体の前記内周面に設けられた前記金属層が前記複数の配管における径方向外側の面と接触可能に前記接合用スリーブを配置する工程と、前記配管を加熱することで熱伸びを生じさせる工程と、前記接合用スリーブを加熱することで液相拡散接合を行う工程と、を含む。
【００１９】
このような方法によれば、接合用スリーブに管体が設けられているため、接合対象の複数の配管を外周側から覆うことで、これら複数の配管を互いに同じ軸線上に維持することができる。
さらに、リング部における軸線方向を向く両面に金属層が設けられていることから、接合対象の複数の配管同士の、軸線方向を向く端面同士をも接合することができる。
【００２０】
さらに、本発明の一の態様によれば、前記配管を加熱する工程では、加熱された前記配管の温度は、前記配管を形成する材料の溶融点以上、Ａｃ１変態点以下であってもよい。
【００２１】
このような方法によれば、ヒータによって加熱される配管に変性が生じない範囲で熱伸びを生じさせることができるため、接合作業に伴って生じうる配管の劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、複数の配管同士を安定的、かつ容易に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る接合用スリーブと、これを用いた接合構造における軸線を含む断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る接合用スリーブを、減肉が生じた配管に適用した際の接合構造における軸線を含む断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る接合用スリーブを、互いに角度を有する配管同士の接合に適用した際の接合構造における軸線を含む断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る接合方法を示す工程図である。
【図５】本発明の実施形態に係る接合方法に用いられるヒータの温度の時間変化を示す図（ａ）と、接合用コイルによって加熱される配管の温度の時間変化を示す図（ｂ）と、配管に加わる応力の時間変化を示す図（ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第一実施形態］
以下、本発明の実施形態に係る接合用スリーブ１、及び接合構造１００について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、接合構造１００は、ともに軸線Ｏに沿って延びるとともに、軸線Ｏ方向を含む断面の形状が円形をなす複数（２つ）の配管２０（第一配管２１、第二配管２２）と、これら配管２０の端部の間に設けられる接合用スリーブ１と、を有している。配管２０としては、例えば火力発電用ボイラや、ゴミ焼却等に用いられる産業用ボイラ等において、火炉壁の表面に沿って配列される配管等が挙げられる。このような配管２０の内部には、例えば蒸気等の流体が流通するための流路が形成されている。本実施形態に係る接合構造１００は、一例としてこのような配管２０の一部に腐食等が生じたことで、修繕を行う場合に適用される。
【００２５】
接合用スリーブ１は、円筒状の管体１１、及び管体１１の内周面１０Ａ，１０Ｂ（管体第一内周面１０Ａ，管体第二内周面１０Ｂ）に設けられたリング部１２を有するスリーブ本体１０と、このスリーブ本体１０の内周面１０Ａ，１０Ｂの一部に設けられた金属層Ｍと、を有する。
管体１１の内径は、配管２０の外径よりも大きく設定されている。リング部１２は、この管体１１の内周面１０Ａ，１０Ｂの軸線方向における一部から、径方向内側、すなわち軸線Ｏに向かう方向に沿って突出して設けられるとともに、リング状をなして形成されている。さらに、これら管体１１及びリング部１２を有するスリーブ本体１０は、例えば炭素鋼や、導材、１％クロム鋼等によって、一体に形成されている。
【００２６】
さらに、リング部１２における軸線Ｏ方向を向く両面（リング部第一主面１２Ａ、リング第二主面１２Ｂ）は、リング部１２を挟んで軸線Ｏ方向両側に画成された管体１１の２つの内周面１０Ａ，１０Ｂ（管体第一内周面１０Ａ，管体第二内周面１０Ｂ）に対してそれぞれ概ね直角をなすようにして突出している。すなわち、リング部第一主面１２Ａは、管体１１の管体第一内周面１０Ａに対して概ね直角をなしている。同様に、リング部第二主面１２Ｂは、管体１１の管体第二内周面１０Ｂに対して概ね直角をなしている。
【００２７】
さらに、管体１１の軸線Ｏ方向両側を向く２つの端面のうち、一方側を管体第一端面１０Ｃとし，他方側を管体第二端面１０Ｄとした場合、リング部１２は、これら管体第一端面１０Ｃ、及び管体第二端面１０Ｄから互いに離間した領域に設けられている。言い換えると、軸線Ｏの方向の途中の位置からリング部１２が突出している。
加えて、リング部１２における軸線Ｏに近接する側の面であるリング部内周面１２Ｃは、配管２０の内周面１０Ａと概ね面一となるように形成されている。言い換えると、リング部１２の突出する寸法は、配管２０の肉厚と概ね同等となるように設定されている。
【００２８】
リング部１２がこのように形成されることにより、接合用スリーブ１を用いて複数の配管２０を接合した場合であっても、配管２０の内部にリング部内周面１２Ｃが突出することで流体の流れを遮蔽、又は阻害してしまう可能性を低減することができる。
【００２９】
金属層Ｍは、管体１１の内周面１０Ａ，１０Ｂ（管体第一内周面１０Ａ，管体第二内周面１０Ｂ）と、リング部第一主面１２Ａと、リング部第二主面１２Ｂとにそれぞれ設けられた非晶質のアモルファス金属箔である。金属層Ｍの具体的な例としては、接合対象である配管２０と同等の炭素鋼に融点降下元素としてのホウ素等を添加することにより低融点化したものが好適に用いられる。さらに、金属層Ｍの厚さは、２０〜５０μｍ程度とされている。このような金属層Ｍは、外部から加熱、及び加圧を施すことによって、溶融するとともに、その体積が膨張する性質を有している。溶融、膨張した金属層Ｍは、その後冷却されることで再び凝固する。
【００３０】
このような接合用スリーブ１を用いた場合、第一配管２１と第二配管２２とは以下のようにして互いに接合された状態となる。
まず、第一配管２１における軸線Ｏ方向を向く端面である第一端面２１Ａと、リング部１２のリング部第一主面１２Ａとが、金属層Ｍを介して互いに接合される。同様にして、第二配管２２における軸線Ｏ方向を向く端面である第二端面２２Ａと、リング部１２のリング部第二主面１２Ｂとが、金属層Ｍを介して互いに接合される。
さらに、第一配管２１における径方向外側の面である外周面２１Ｂと、管体１１の管体第一内周面１０Ａとが、金属層Ｍを介して互いに接合される。同様にして、第二配管２２における径方向外側の面である外周面２２Ｂと、管体１１の管体第二内周面１０Ｂとが、金属層Ｍを介して互いに接合される。
【００３１】
ここで、上述のように、金属層Ｍは外部から加熱、及び加圧されることによって、溶融するとともに、その体積が膨張する。したがって、例えば図２に示すように、配管２０の一方側（ボイラの火炉等においては炉内側）の表面に減肉部位Ｓが生じた場合であっても、減肉部位Ｓと接合用スリーブ１の管体１１の内周面１０Ａ，１０Ｂとの間に、溶融したアモルファス合金（金属層Ｍ）が行き渡る。これにより、この減肉部位Ｓを隙間なく充填することができる。
【００３２】
上述のような接合用スリーブ１によれば、接合用スリーブ１に管体１１が設けられていることで、複数の配管２０をそれぞれの外周面２１Ｂ、２２Ｂ側から覆うため、これら複数の配管２０を互いに同じ軸線Ｏ上に維持することができる。さらに、接合用スリーブ１にはリング部１２が設けられるとともに、リング部１２における軸線Ｏ方向を向く両面（リング部第一主面１２Ａ、リング部第二主面１２Ｂ）に金属層Ｍが設けられていることにより、接合対象の複数の配管２０の、軸線Ｏ方向を向く端面同士も接合することができる。これにより、複数の配管２０同士を安定的に接合することができる。
【００３３】
さらに、管体１１が配管２０の外周面を外側から覆うようにして設けられることにより、配管２０，２０同士の径方向におけるずれを規制することができる。したがって、配管２０，２０同士の突き合わせ精度をある程度緩和することができる。これにより、複数の配管２０同士を容易に接合することができる。
【００３４】
［第二実施形態］
続いて、本発明の第二実施形態に係る接合用スリーブ３１について、図３を参照して説明する。なお、第一実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。図３に示すように、本実施形態では、接合対象となる複数（２つ）の配管２０，２０のうちの一方が、軸線Ｏに対して角度θをなすようにして互いに対向している。より詳細には、第一配管２１の第一端面２１Ａは、第二配管２２の第二端面２２Ａに対して角度θをなして傾斜している。
【００３５】
ここで、産業用ボイラ等の配管２０では、高温に曝される炉内側の面に熱伸びによる変形が生じることが一般的に知られている。このような熱伸びが生じた状態で配管２０の一部を切除した場合、熱伸びによる応力によって、残余の配管２０には曲げが生じる。これにより、上述のように第一配管２１の第一端面２１Ａと、第二配管２２の第二端面２２Ａとが互いに角度θをなした状態となる。本実施形態に係る接合用スリーブ３１は、一例としてこのような状況下で複数の配管２０を接合する場合に適用される。
【００３６】
接合用スリーブ３１では、リング部１２のリング部第一主面１２Ａとリング部第二主面１２Ｂとが、軸線Ｏ方向を含む断面上で、互いに角度θを有するようにそれぞれ形成されている。言い換えると、リング部第一主面１２Ａとリング部第二主面１２Ｂとがなす角度は、第一配管２１の第一端面２１Ａと第二配管２２の第二端面２２Ａとがなす角度θと概ね一致するようにして形成されている。
【００３７】
このような接合用スリーブ３１を用いた場合、第一配管２１と第二配管２２とは以下のようにして互いに接合された状態となる。
まず、第一配管２１における軸線Ｏ方向を向く端面である第一端面２１Ａと、リング部１２のリング部第一主面１２Ａとが、金属層Ｍを介して接合される。同様にして、第二配管２２における軸線Ｏ方向を向く端面である第二端面２２Ａと、リング部１２のリング部第二主面１２Ｂとが、溶融した金属層Ｍを介して接合される。
さらに、第一配管２１の外周面２１Ｂと、管体１１の内周面１０Ａとが金属層Ｍを介して接合される。同様にして、第二配管の２２の外周面２２Ｂと、管体１１の内周面１０Ｂとが金属層Ｍを介して接合される。
【００３８】
このような構成によれば、接合対象の複数の配管２０同士の間に角度θが生じている場合であっても、リング部１２における軸線Ｏ方向を向く両面が軸線Ｏに対して同一の角度θを有するように形成することで、適切に接合を行うことができる。
これにより、複数の配管２０同士を安定的に接合することができる。
【００３９】
さらに、管体１１が配管２０の外周面を外側から覆うようにして設けられることにより、配管２０，２０同士の径方向におけるずれを規制することができる。したがって、配管２０，２０同士の突き合わせ精度をある程度緩和することができる。これにより、複数の配管２０同士を容易に接合することができる。
【００４０】
［接合方法］
以下では、本実施形態に係る接合方法について、図４を参照して説明する。
図４に示すように、本実施形態に係る接合方法は、例えば配管２０において、一部に腐食等が生じたことで、修繕を行う必要がある場合に用いられる。図４（ａ）は、軸線Ｏと交差する２つの切断線Ｌによって区画された領域である損傷部位２３に損傷が生じた場合を示している。まず、これら切断線Ｌ上で、損傷部位２３を切除する。
なお、以下の説明では、損傷部位２３を切除したことで生じる配管２０の残余の部分をそれぞれ第一配管２１、第二配管２２と呼ぶ。また、説明の便宜上、図４（ｂ）〜図４（ｄ）上では、軸線Ｏを省略する。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、交換用の配管２０である交換用配管２４を、第一配管２１と第二配管２２との間に形成された空間に配置する。ここで、交換用配管２４の軸線Ｏ方向における寸法は、第一配管２１における軸線Ｏ方向を向く端面である第一端面２１Ａと、第二配管２２における軸線Ｏ方向を向く端面である第二端面２２Ａとの間の離間寸法よりもわずかに小さく設定される。これにより、交換用配管２４における軸線Ｏ方向を向く２つの端面をそれぞれ第三端面２４Ａ、第四端面２４Ｃとした場合、互いに対向する第一端面２１Ａと第三端面２４Ａ、及び第二端面２２Ａと第四端面２４Ｃの間には、間隙が形成される。すなわち、端面同士（第一端面２１Ａと第三端面２４Ａ、第二端面２２Ａと第四端面２４Ｃ）は、間隙を挟んでそれぞれ互いに対向した状態となる。
【００４２】
このような状態で、配管２０に対して、接合装置Ｄを配置する。本実施形態に係る接合装置Ｄは、上述の接合用スリーブ１と、接合用スリーブ１を加熱することで金属層Ｍを溶融させる接合用コイルＣと、配管２０を加熱することで熱伸びを生じさせるヒータＨと、を有している。接合用コイルＣは、通電されることによって磁場を発生する公知の装置である。
【００４３】
また、これら接合用コイルＣの外周側には、歪みゲージ（不図示）を配置してもよい。歪みゲージを用いることによって、接合作業中に配管２０に生じる軸線Ｏ方向の歪みを計測することができる。この歪みの値を基にして例えば図５（ｃ）に示すように、配管２０に生じる応力の時間変化を知ることができる。
なお、図４（ｃ）、図４（ｄ）では、説明を簡略化するため、接合用コイルＣ、ヒータＨの記載を省略する。
【００４４】
接合装置Ｄを配置するに際して、まず配管２０と交換用配管２４との、端面同士（第一端面２１Ａと第三端面２４Ａ、第二端面２２Ａと第四端面２４Ｃ）の間に形成された間隙に、それぞれ接合用スリーブ１を配置する（接合用スリーブ１を配置する工程）。
より詳細には、接合用スリーブ１は、配管２０と交換用配管２４との間の間隙に配置される。さらに、接合用スリーブ１のリング部第一主面１２Ａ、及びリング部第二主面１２Ｂに設けられた金属層Ｍが、配管２０、２４の軸線Ｏ方向における端面（第一端面２１Ａと第三端面２４Ａ、第二端面２２Ａと第四端面２４Ｃ）のそれぞれに接触可能に配置される。さらに、管体１１の内周面１０Ａ，１０Ｂに設けられた金属層Ｍが配管２０の径方向外側の面（外周面２１Ｂ，２２Ｂ）と接触可能に配置される。
続いて、接合用スリーブ１の周囲を覆うようにして、接合用コイルＣをそれぞれ配置する。さらに、交換用配管２４の軸線Ｏ方向における概ね中央部分の外周を覆うようにして、ヒータＨを配置する。
【００４５】
なお、交換用配管２４と接合用スリーブ１とを配置する順番は上記の説明に限らない。例えば、交換用配管２４に先立って、接合用スリーブ１を第一端面２１Ａと第二端面２２Ａとに配置してもよい。
【００４６】
続いて、ヒータＨを稼働させることにより、交換用配管２４を加熱する。交換用配管２４は加熱されることによって、主として軸線Ｏに沿って熱伸びを生じる。この熱伸びによって、上述の第一配管２１における第一端面２１Ａと、接合用スリーブ１におけるリング部第一主面１２Ａとの間、及び交換用配管２４における第三端面２４Ａとリング部第二主面１２Ｂとの間にそれぞれ形成された間隙は、軸線Ｏ方向に沿って縮小する（図４（ｃ）、熱伸びを生じさせる工程）。なお、リング部第一主面１２Ａ、リング部第二主面１２Ｂについては図３を参照されたい。
【００４７】
さらに、続けて交換用配管２４を加熱し続けることで、交換用配管２４にはさらに熱伸びを生じる。これにより、第一端面２１Ａとリング部第一主面１２Ａとの間、及び第三端面２４Ａとリング部第二主面１２Ｂとの間には、軸線Ｏ方向に圧縮応力が生じる。
同様にして、配管２０の径方向においても熱伸びが生じるため、交換用配管２４の外周面２４Ｂ、２４Ｄは、それぞれ接合用スリーブ１の管体１１の内周面１０Ａに押し付けられる。
なお、このとき、ヒータＨによって加熱された配管２４（２０）の温度は、配管２４（２０）を形成する材料の溶融点以上、Ａｃ１変態点以下であることが望ましい。例えば、配管２４（２０）を炭素鋼で形成した場合、ヒータＨによって加熱された交換用配管２４の温度は７００℃以下に保たれることが望ましい（図５（a））。
【００４８】
次に、上述のような状態で、接合用コイルＣを駆動する。接合用コイルＣによって、接合用スリーブ１の金属層Ｍは加熱されて溶融する。ここで、上述のように、接合用スリーブ１の金属層Ｍは、交換用配管２４が押し付けられることによって加圧された状態となっている。したがって、金属層Ｍは加熱と加圧とによって、溶融するとともに膨張する。これにより、図４（ｄ）に示すように、接合用スリーブ１と配管２０との間に溶融した金属が拡散する。その後、接合用スリーブ１、及び配管２０を冷却することで、一旦溶融した金属層Ｍは、凝固する。これにより、交換用配管２４と、第一配管２１と、第二配管２２とが互いに強固に接合される（液相拡散接合を行う工程）。以上により、本実施形態に係る接合方法の全工程が完了する。
【００４９】
ここで、上述のような接合を行った場合、図５（ｃ）に示すように、冷温状態の交換用配管２４には、軸線Ｏ方向両側に向かう引っ張り応力が残留する。ここで、この配管２０を備えるボイラ等の設備が運転状態に投入された場合、配管２０の内部に蒸気等が流通することで、配管２０にはわずかな熱伸びが生じる。この熱伸びは、上述の冷温状態で生じていた引っ張り応力によって概ね相殺される。したがって、配管２０が高温に曝された場合であっても、過度の応力が付加されることで生じる配管２０の劣化等が抑制される。
【００５０】
また、上述のような接合方法によれば、接合用スリーブ１に管体１１が設けられていることで、接合対象の複数の配管２０を外周側から覆うことで、これら複数の配管２０を互いに同じ軸線Ｏ上に維持することができる。
さらに、リング部１２における軸線Ｏ方向を向く両面に金属層Ｍが設けられていることから、接合対象の複数の配管２０同士の、軸線Ｏ方向を向く端面同士をも接合することができる。
加えて、管体１１が配管２０の外周面を外側から覆うようにして設けられることにより、配管２０，２０同士の径方向におけるずれを規制することができる。したがって、配管２０，２０同士の突き合わせ精度をある程度緩和することができる。これにより、複数の配管２０同士を容易に接合することができる。
【００５１】
さらに、上述のような方法によれば、ヒータＨは、配管２０を、配管２０を形成する材料の溶融点以上、Ａｃ１変態点以下の温度に加熱する。これにより、配管２０に変性が生じない範囲で熱伸びを生じさせることができるため、接合作業に伴って生じうる配管２０の劣化を抑制することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００５３】
例えば、上述の各実施形態では、接合用スリーブ１（３１）によって接合される対象として、内部に流体が流通する配管２０を例に説明した。しかしながら、接合用スリーブ１（３１）が適用される対象はこれに限定されず、例えば中実の柱状部材を接合する際に適用してもよい。
【００５４】
また、上述の各実施形態では、配管２０、及び接合用スリーブ１（３１）は軸線Ｏと直交する方向の断面形状が円形であるものとした。しかしながら、配管２０、及び接合用スリーブ１（３１）の断面形状はこれに限定されず、例えば、多角形の断面や、楕円等、種々のものに適用可能である。
【００５５】
さらに、上述の各実施形態では、接合装置Ｄとして、接合用コイルＣと、ヒータＨとを用いる例を説明した。しかしながら、接合装置Ｄの態様はこれに限定されず、接合用スリーブ１（３１）の金属層Ｍを加熱するとともに、配管２０に熱伸びを生じせしめることができる限りにおいて、いかなる装置を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１００…接合構造  １、３１…接合用スリーブ  １０…スリーブ本体  １１…管体  １０Ａ…管体第一内周面  １０Ｂ…管体第二内周面  １２…リング部  １２Ａ…リング部第一主面  １２Ｂ…リング部第二主面  １２Ｃ…リング部内周面  ２０…配管  ２１…第一配管  ２１Ａ…第一端面  ２１Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２４Ｄ…外周面  ２２…第二配管  ２２Ａ…第二端面  ２３…損傷部位  ２４…交換用配管  ２４Ａ…第三端面  ２４Ｃ…第四端面  Ｌ…切断線  Ｍ…金属層  Ｏ…軸線  Ｓ…減肉部位  θ…角度  Ｃ…接合用コイル  Ｄ…接合装置  Ｈ…ヒータ  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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