(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内に柔軟性のある中空構造の２個のチューブを各々前記配管内周面に接して取付けると共に、前記チューブの各々を該チューブ内部に充填される気体の圧力によって前記チューブが内周側に広がらないように前記配管の長さ方向に所定の間隔で設けられ前記チューブの各々に対応する２個の圧力保持用内輪によって保持し、前記圧力保持用内輪の少なくとも一方の内周側に一体に形成された漏洩水受けにより前記配管内に漏洩した漏洩水を受け、該漏洩水を前記漏洩水受けに接続された排水手段を通して前記配管外に排水すると共に、前記チューブ内に気体を注入することにより前記配管内の一方側を大気より隔離することを特徴とする配管の密封方法。
【請求項２】
配管内の内周面に接するように設けられる柔軟性のある中空構造の２個のチューブと、前記チューブ内部に充填される気体の圧力によって前記チューブが前記配管内周面全周に接すると共に内周側に広がらないように前記チューブの各々を保持する２個の圧力保持用内輪と、前記チューブの各々に設けられ該各々のチューブ内に前記気体を注入する注入手段と、前記各々の圧力保持用内輪間を前記配管の長さ方向に所定の間隔で連結する連結手段と、前記圧力保持用内輪の少なくとも一方の内周側に設けられた前記配管内の漏洩水を受ける漏洩水受けと、該漏洩水受けに接続され前記配管内に漏洩した漏洩水を前記配管外に排水する排水手段とを備え、前記各々のチューブ内に前記気体を注入することにより前記配管内の一方側を大気より隔離することを特徴とする配管の密封装置。
【請求項３】
ステンレス鋼配管内に柔軟性のある中空構造の２個のチューブを溶接部近傍に各々前記配管内周面に接して取付けると共に、前記チューブの各々を該チューブ内部に充填される気体の圧力によって前記チューブが内周側に広がらないように前記配管の長さ方向に所定の間隔で設けられた２個の圧力保持用内輪によって保持し、前記圧力保持用内輪の少なくとも一方の内周側に一体に形成された漏洩水受けにより前記配管内に漏洩した漏洩水を受け、該漏洩水を前記漏洩水受けに接続された排水手段を通して前記配管外に排水すると共に、前記チューブ内に前記気体を注入することにより前記配管内の一方側を大気より隔離し、前記配管の他方側に溶接される他の配管の開放側を大気より隔離する隔壁を設け、前記他方側の前記配管内に不活性ガスを充填した後、前記漏洩水を前記配管外に排水しながら前記ステンレス鋼配管と他の配管とを突合せ溶接することを特徴とするステンレス鋼配管の溶接方法。
【請求項４】
ステンレス鋼配管内の内周面に接するように設けられた柔軟性のある中空構造の２個のチューブと、前記チューブ内部に充填される気体の圧力によって前記チューブが前記配管内周面全周に接すると共に内周側に広がらないように前記チューブの各々を保持する２個の圧力保持用内輪と、前記各々のチューブに設けられ該各々のチューブ内に前記気体を注入する注入手段と、前記各々の圧力保持用内輪間を前記配管の長さ方向に所定の間隔で連結する連結手段と、前記圧力保持用内輪の少なくとも一方の内周側に一体に設けられた前記配管内の漏洩水を受ける漏洩水受けと、該漏洩水受けに接続され前記配管内に漏洩した漏洩水を前記配管外に排水する排水手段とを備え、前記各々のチューブ内に前記気体を注入する注入手段により前記配管内の一方側を大気より隔離し、前記配管の他方側に溶接される他の配管の開放側に設けられ大気より隔離する隔壁と、前記他方側の前記配管内に不活性ガスを充填する充填手段と、前記ステンレス鋼配管と他の配管とを突合せ溶接する溶接装置とを有することを特徴とするステンレス鋼配管の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、新規な配管の密封方法とその装置及びステンレス鋼配管の溶接方法とその装置に係り、特に溶接作業に際し、ステンレス鋼配管内に漏洩水が発生した際の隔離と不活性ガスの充填とを行う密封方法とその装置及び溶接方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既存の発電プラントのステンレス配管取替を実施する場合、既設側の配管と新設配管の取り合い部が発生する。新設側の配管には水等の異物発生の可能性はないが、既設側の配管は既存発電プラントであるため炉、各種熱交換器ないしはポンプ類と弁ないしは封水プラグ等により配管内流体を隔離している。配管の取替作業は配管内の流体の隔離後配管を切断し、開先加工、新管溶接を行い取替を実施する。配管内流体は既設弁ないしは封水プラグで隔離されるため往々にして流体の漏洩が発生する。
【０００３】
一方、ステンレス配管の溶接は配管内面に酸素がある状態で溶接を実施すると溶接部内面の裏波が酸化し溶接欠陥が発生する。そのため、特開平８―２６７２８５号公報には配管の水中での溶接法として水溶性シート材を用いる方法が示されている。又、従来は、溶接前に配管内面に対し既設側配管内面に水溶性薄膜を貼り付けその領域に不活性ガスを充填し酸素と不活性ガスを置換し酸素濃度が１％未満になったのを確認後溶接を実施することとしている。配管内面流体の漏洩が発生するとその流体により水溶性薄膜が溶解し不活性ガスが既設側配管取り合い部のさらに奥に拡散し不活性ガス充填濃度が低下する。そのため溶接部内面の酸素濃度が増加し溶接欠陥発生の原因となる。従来の技術では既設配管内から内面流体の漏洩が発生した場合には溶接の実施が困難となりそれを防止する技術が確立されていなかった。
特開平５―１４６８９３号公報及び特開平７―５１８９３号公報には配管の突合わせ溶接のバックシールド装置が開示されているが、配管内に漏洩水が発生する場合については全く示されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ステンレス鋼配管内に漏洩水が発生しても単純な構造と簡単な操作で容易に装着と着脱が出来、確実に漏洩水を遮断すると共に、配管内を不活性ガスで満たし、容易に溶接することのできる配管の密封方法とその装置、並びにステンレス鋼配管の溶接方法及びその装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶接を実施しようとするステンレス鋼配管の内面に漏洩水が発生した場合、その漏洩水を溶接部から隔離し、かつ不活性ガス充填の隔壁となり、溶接作業を行うことが可能な配管の密封方法とその装置及びステンレス鋼配管の溶接方法とその装置にある。
【０００６】
本発明は、ステンレス鋼配管内に柔軟性のある中空構造のチューブを漏洩水が発生する場所と溶接部の中間に取付け、チューブ内側に外部から気体を注入し漏洩部から溶接部を隔離する工法にある。
【０００７】
更に、不活性ガス充填のための隔壁を兼ねる工法、チューブを２段構造とする工法、チューブの内側に内部気体の圧力が拡散しないように圧力保持用の内輪を持つ工法を有する。
【０００８】
漏洩があるステンレス配管内に上述の本装置を挿入し、溶接開先部に対し、漏洩のある配管側に設定する。次に、第一段チューブ及び第二段チューブに気体を封入する。これにより漏洩水が溶接開先部から隔離される。中空硬質ポールの先端にはドレンホースを取付け漏洩水をドレンホースから回収する。次に配管開放端を目張りしそこから不活性ガスを充填する。酸素濃度を確認しながら充填を実施し、不活性ガスと空気の置換が完了したなら溶接作業が可能となる。
【００１０】
本発明は、配管内に柔軟性のある中空構造の２個のチューブを各々前記配管内周面に接して取付けると共に、前記チューブの各々を該チューブ内部に充填される気体の圧力によって前記チューブが内周側に広がらないように前記配管の長さ方向に所定の間隔で設けられ前記チューブの各々に対応する２個の圧力保持用内輪によって保持し、前記圧力保持用内輪の少なくとも一方の内周側に一体に形成された漏洩水受けにより前記配管内に漏洩した漏洩水を受け、該漏洩水を前記漏洩水受けに接続された排水手段を通して前記配管外に排水すると共に、前記チューブ内に気体を注入することにより前記配管内の一方側を大気より隔離することを特徴とする配管の密封方法にある。
【００１２】
又、本発明は、配管内の内周面に接するように設けられる柔軟性のある中空構造の２個のチューブと、前記チューブ内部に充填される気体の圧力によって前記チューブが前記配管内周面全周に接すると共に内周側に広がらないように前記チューブの各々を保持する２個の圧力保持用内輪と、前記チューブの各々に設けられ該各々のチューブ内に気体を注入する注入手段と、前記各々の圧力保持用内輪間を前記配管の長さ方向に所定の間隔で連結する連結手段と、前記圧力保持用内輪の少なくとも一方の内周側に設けられた前記配管内の漏洩水を受ける漏洩水受けと、該漏洩水受けに接続され前記配管内に漏洩した漏洩水を前記配管外に排水する排水手段とを備え、前記各々のチューブ内に気体を注入することにより前記配管内の一方側を大気より隔離することを特徴とする配管の密封装置みある。
【００１３】
又、本発明は、ステンレス鋼配管内に柔軟性のある中空構造の２個のチューブを溶接部近傍に各々前記配管内周面に接して取付けると共に、前記チューブの各々を該チューブ内部に充填される気体の圧力によって前記チューブが内周側に広がらないように前記配管の長さ方向に所定の間隔で設けられた２個の圧力保持用内輪によって保持し、前記圧力保持用内輪の少なくとも一方の内周側に一体に形成された漏洩水受けにより前記配管内に漏洩した漏洩水を受け、該漏洩水を前記漏洩水受けに接続された排水手段を通して前記配管外に排水すると共に、前記チューブ内に気体を注入することにより前記配管内の一方側を大気より隔離し、前記配管の他方側に溶接される他の配管の開放側を大気より隔離する隔壁を設け、前記他方側の前記配管内の溶接部に不活性ガスで充填した後、前記漏洩水を前記配管外に排水しながら前記ステンレス鋼配管と他の配管とを突合せ溶接することを特徴とするステンレス鋼配管の溶接方法にある。
【００１５】
又、本発明は、ステンレス鋼配管内の内周面に接するように設けられた柔軟性のある中空構造の２個のチューブと、前記チューブ内部に充填される気体の圧力によって前記チューブが前記配管内周面全周に接すると共に内周側に広がらないように前記チューブの各々を保持する２個の圧力保持用内輪と、前記各々のチューブに設けられ該各々のチューブ内に気体を注入する注入手段と、前記各々の圧力保持用内輪間を前記配管の長さ方向に所定の間隔で連結する連結手段と、前記圧力保持用内輪の少なくとも一方の内周側に一体に設けられた前記配管内の漏洩水を受ける漏洩水受けと、該漏洩水受けに接続され前記配管内に漏洩した漏洩水を前記配管外に排水する排水手段とを備え、前記各々のチューブ内に気体を注入する注入手段により前記配管内の一方側を大気より隔離し、前記配管の他方側に溶接される他の配管の開放側に設けられ大気より隔離する隔壁と、前記他方側の前記配管内に不活性ガスを充填する充填手段と、前記ステンレス鋼配管と他の配管とを突合せ溶接する溶接装置とを有することを特徴とするステンレス鋼配管の溶接装置にある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明のステンレス鋼配管の溶接方法の手順を示す作業工程のフローシートである。図１（ａ）は最初に既設側配管の内面を確認し配管内部流体の漏洩有の場合の作業工程のフローシート、図１（ｂ）は漏洩無の場合の作業工程のフローシートである。
【００１７】
本発明は既設配管内に内部流体の漏洩があった場合であり左側の手順となる。ステップ１からステップ１１までが漏洩止水装置の設定、ステップ１２からステップ１７までが配管溶接作業、ステップ１８からステップ２６までが装置の撤去、片付けである。
【００１８】
図２及び図５はステンレス鋼配管内の密封装置の断面図及びその取付け状態を示す全体図である。以下、図１、図２及び図５を使用し、具体的な実施例を説明する。ステンレス鋼配管既設側内面を確認し内部流体の漏洩が確認されたら装置取付け部の配管内面の清掃を実施する。図６は本発明のステンレス鋼配管の溶接装置の全体図である。本装置は、装置本体２７、溶接機ヘッド２８、溶接ケーブル２９、溶接機本体３０、気体ボンベ３１、不活性ガスボンベ３２、ドレンホース３３、排水系３４、他のステンレス配管３５、シート養生部３６、接続部３７を有する。
【００１９】
ステップ１では、本発明の装置及び付帯品準備として当該エリアに装置及びその付帯のホース、気体封入ボンベ等を搬入する。ステップ２では装置上部配管内挿入で図２の第一段チューブ１、第二段チューブ２、漏洩水受け３、第二段気体封入ホース４、第一段気体封入ホース５、第一段圧力保持用内輪７、第二段圧力保持用内輪８、第一段、第二段連結用ロッド９で構成された装置上部をステンレス鋼配管内面に挿入する。挿入は分割された遠隔保持兼漏洩水排水用中空硬質ポールをつかみ配管内へ挿入する。挿入位置はあらかじめマーキングを実施しその位置にあわせる。
【００２０】
ステップ３では、取付け位置確認でマーキングと装置の位置があっていることを確認する。ステップ４では、気体ボンベより第一段チューブに気体を封入で最初に準備した気体封入ボンベに第一段気体封入ホース５を接続する。次にホースに接続している弁を開操作し第一段チューブ１に気体を封入する。手順として必ず上側の第一段チューブ１から気体封入操作を実施する。
【００２１】
ステップ５では、チューブ接触状態確認で第一段チューブ１とステンレス鋼配管１２内面の接触状態を目視および遠隔保持兼漏洩水排水用中空ポール６を手動により軽く動かし確認する。ステップ６、スッテプ７では、ステップ４，５と同作業を第二段チューブ２に対し実施する。ステップ８では、遠隔保持兼漏洩水排水用中空ポール接続、分割構造となっている遠隔保持兼漏洩水排水用中空硬質ポール６を新ステンレス配管外部まで接続し延長する。
【００２２】
ステップ９では、漏洩水排水ホース接続で遠隔保持兼漏洩水排水用中空硬質ポール６の先端に取付けられているドレンノズルに漏洩水排水ホース１０を接続する。漏洩水排水ホース１０の反対側は漏洩水を排水可能な発電プラントの配水系ないしは仮設集水設備に接続する。ステップ１０では、漏洩水が通水したこと確認し、スッテプ１１では、チューブ・配管内面接触部より漏洩のないこと確認し、ステップ９までで装置の取付けは完了したのでチューブとステンレス配管１２内面の接触部より漏洩がないことを確認すると共に漏洩水排水ホース１０先端より漏洩水が排水されていることを確認する。
【００２３】
ステップ１２では、開先合せで既設管開先部と新管開先部の仮付け溶接を実施する。ステップ１３では、不活性ガス注入段取で新管端面にシート等で養生を実施する。養生が完了したらシートに不活性ガス注入用ノズル１１を挿入する。次にステップ１４では、不活性ガス注入で不活性ガスボンベより不活性ガスをステンレス配管１２内面に充填する。ステップ１５では、酸素濃度確認はテープ等で養生してある溶接当該部１４に酸素濃度計を接近させテープを一部はがしその位置で測定する。酸素濃度が１％未満になるまで不活性ガスの充填を実施する。酸素濃度が１％未満に達したら溶接を開始する。
【００２４】
ステップ１６では、溶接機を溶接当該部１４に取付けステップ１７で溶接を実施する。ステップ１７では、溶接が完了し次からの手順で装置の撤去を実施する。最初にステップ１８では、漏洩水排水ホース１０を遠隔保持兼漏洩水排水用中空硬質ポール６から取り外す。取外し時は残留水に注意する。
【００２５】
ステップ１９では、第二段チューブ気体抜きは第二段チューブ２から第二段気体封入ホース４をとうし気体を抜き取る。気体はチューブの内圧により放出されるが放出は影響のないエリアに向かって放出する。気体を放出することにより第二段チューブ２は収縮しステンレス配管１２内面からはがれるため両者の接触部にたまっていた漏洩水が流出する可能性があるため水処理用水受けを準備する。ステップ２０では、遠隔保持兼漏洩水排水用中空ポール固定、第一弾チューブ１の封入気体を放出する前に遠隔保持兼漏洩水排水用中空硬質ポール６を作業員ないしは固定治具を用いて仮固定する。ステップ２１では、第一弾チューブ気体抜きはステップ１９と同手順で実施する。
【００２６】
ステップ２２では、装置引き抜き及びステップ２３では、遠隔保持兼漏洩水排水用中空ポール延長部解体で装置をステンレス配管１２の新管がわにゆっくりした速度で引き抜きを行い管端部に遠隔保持兼漏洩水排水用中空硬質ポール６の接続部が出てきた段階で順次解体しながら装置の引き抜きを実施する。
【００２７】
ステップ２４では、気体封入ホース解体で装置より気体封入ホースを取り外す。ステップ２５では、装置上部引き抜きでステンレス配管１２内部より装置上部を引抜き、ステップ２６では、装置等の片づけを実施する。
次に図２及び図３はにより装置の構成を説明する。図３は図２の第一段チューブ１及び第二段チューブ２を除いた本発明の密封装置の斜視図である。本装置は、縦に設置されされた配管に対して配管内を密封し、溶接機１３により溶接する状況を示すものである。本装置は、ゴムチューブからなる第一段チューブ１、第二段チューブ２、この２つのチューブがステンレス配管内面１２に接触し、漏洩水及び不活性ガスを隔離する機能を有している。隔離された漏洩水は、漏洩水受け３にたまり、遠隔保持兼漏洩水排水用中空硬質ポール６の内側を通って漏洩水が排水ホース１０から回収される。第一段チューブ１及び第二段チューブ２は遠隔で第一段気体封入ホース５より第一段チューブ１に気体を封入する。
【００２８】
本実施例では、密封を２段のチューブを用いて固定するもので、第二段チューブ２の一方に漏洩水受け３を設け、密封を行う。第一段チューブ１は、第二段チューブ２の漏洩水による重さを支えると共に、２個のチューブの長さ方向での配置により各々の配管内での中心位置に設置される適切な設置が得られるものである。図に示すように、本発明の密封装置は、チューブと、内輪と、漏洩水受けと、チューブへのガス供給手段と、漏洩水の排水手段とを有する極めて単純な構造からなるもので、そのため操作もきわめて簡単である。
【００２９】
第一段チューブ１に気体封入が完了後、第二段チューブ２に第二段気体封入ホース４より気体を封入する。第一段チューブ１及び第二段チューブ２ステンレス配管内面１２との接触面圧力確保のため、それぞれ内側に第一段圧力保持用内輪７と第二段圧力保持用内輪８を有する構造としている。この第一段圧力保持用内輪７と第二段圧力保持用内輪８とは図３に示すように円錐台形状のリングを２個重ね合わせ、チューブが密着するように形成され、図３に示す８〜１０本のロッドからなる第一段・第二段圧力保持用内輪連結用支持部材９に溶接により固定される。チューブ以外の材料は、いずれも炭素鋼からなる。
【００３０】
ステンレス鋼よりなる漏洩水受け３に接続されるエンビ管よりなる遠隔保持兼漏洩水排水用硬質ポール６はステンレス配管１２の内面奥に設定されることから、中間に接続部を有する構造とし延長を可能としている。これで溶接当該部１４には漏洩水が接触しなくなったため溶接開始のひとつの条件が確保できたことになる。漏洩水受け３は第二段圧力保持用内輪８にネジ止めされる。
【００３１】
次に、ステンレス配管１２の開放端に目張りとなるシート養生部３６をテープ３８でテーピングによって密封し、そこに不活性ガス注入用ノズル１１を設定して不活性ガスの注入を行う。不活性ガスは第一段チューブ１及び第二段チューブ２が隔壁となりそれより上部には侵入しないため不活性ガス領域が形成される。不活性ガスと空気の置換が完了したら溶接機１３により溶接作業が開始可能となる。シート養生部３６には、各種ホース、遠隔保持兼漏洩水排水用硬質ポール６が密閉した状態で外に延長される。
【００３２】
次に図４によりチューブによるステンレス配管内面の接触面圧力について説明する。図４（ａ）に示す様に、チューブのみステンレス配管内面に設定した場合ステンレス配管１８とチューブ１５の接触面圧力を上昇させようとしチューブ１５に封入する気体の圧力を上昇させてもチューブ１５は膨張方向１７に示すようにステンレス配管１８とは反対側の内面に膨張し、加圧後のチューブ１６に示すように内側に膨張する。そのため、チューブ１５とステンレス配管１８の接触面圧力は一向に上昇せず漏洩水の隔離機能が低いものとなっている。
【００３３】
しかし、図４（ｂ）に示すように、本発明は圧力保持用内輪１９をチューブ１５の内側に設定することによりチューブ１５とステンレス配管１８の接触面圧力を上昇させることにより漏洩水の隔離機能を向上させることが可能となっている。内側に逃げていた圧力は圧力保持用内輪１９により拘束され膨張方向１７が上下及び配管内面側となり加圧前のチューブ接触範囲２０が加圧後のチューブ接触範囲２１へと大きくなり、それにより漏洩水の隔離機能向上が図られる。
【００３４】
図５は、不活性ガス領域２５を形成するための隔壁としての機能について説明する断面図である。ステンレス鋼配管２６を溶接する場合、配管内面の溶接部酸化防止として空気から不活性ガスに内面を置換する必要がある。従来の技術では、その隔壁として水溶性の薄膜を貼り付け不活性ガスの隔壁を設定し不活性ガス領域を形成している。しかし、配管内面に漏洩水が発生した場合その漏洩水により水溶性の薄膜は融解し不活性ガス隔壁としての機能を喪失し溶接が困難となる。
【００３５】
本発明では漏洩水を隔離するチューブ２２が不活性ガスの隔壁を兼ねることにより不活性ガス領域２５を形成可能としている。チューブ２２とステンレス鋼配管２６の接触部及び圧力保持用内輪２３により不活性ガス隔壁２５を構成し、それより上部には不活性ガスは侵入せず不活性ガス領域２５を形成することが可能である。また、チューブ２２及び圧力保持用内輪２３は非水溶性であるため漏洩水に影響を受けない。構成された不活性ガス領域内に不活性ガス注入ノズル２４から不活性ガスを注入し不活性ガス密封領域２５を形成する。これによりステンレス鋼配管の既設配管と新規配管との突合せ溶接が配管の外周側から可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ステンレス鋼配管内に漏洩水が発生しても単純な構造と簡単な操作で容易に装着と着脱が出来、確実に漏洩水を遮断すると共に、配管内を不活性ガスで満たし、容易に配管内を密封することのできる密封方法とその装置により既設のステンレス鋼配管の溶接が容易に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１（ａ）】漏洩水がある場合の本発明の溶接作業工程を示すフロー図。
【図１（ｂ）】漏洩水がない場合の溶接作業工程を示すフロー図。
【図２】密封断面図装置の取付け状態を示す断面図。
【図３】密封断面図装置の斜視図。
【図４】圧力保持用内輪の有無による配管内の状態を示す図。
【図５】配管内を不活性ガスで充満した状態を示す図。
【図６】密封断面図装置の全体構成図。
【符号の説明】
１…第一段チューブ、２…第二段チューブ、３…漏洩水受け、４…第二段気体封入ホース、５…第一段気体封入ホース、６…遠隔保持兼漏洩水排水用中空硬質ポール、７…第一段圧力保持用内輪、８…第二段圧力保持用内輪、９…第一段・第二段圧力保持用内輪連結用ロッド、１０…排水ホース、１１…不活性ガス注入用ノズル、１２…ステンレス配管、１３…溶接機、１４…溶接当該部、１５…チューブ、１６…加圧後のチューブ、１７…膨張方向、１８…ステンレス配管、１９…圧力保持用内輪、２０…チューブ接触範囲、２１…加圧後チューブ接触範囲、２２…チューブ、２３…圧力保持用内輪、２４…不活性ガス注入ノズル、２５…不活性ガス密封領域、２６…ステンレス配管、２７…装置本体、２８…溶接機ヘッド、２９…溶接ケーブル、３０…溶接機本体、３１…気体ボンベ、３２…不活性ガスボンベ、３３…ドレンホース、３４…排水系、３５…ステンレス配管、３６…シート養生部、３７…接続部。
【図１（ａ）】
0004080685.tif 000002
【図１（ｂ）】
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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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【図６】
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