(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径管材の端部に小径管材を挿入し、大径管材の端面とそれに隣接する小径管材の外面とを全周溶接により仮止め固着した後、両管材の内部に冷却用流体を流通あるいは滞留させ、大径管材の端部とそれに隣接する小径管材の外面とを接続する隅肉溶接継手を形成し、大径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、隅肉溶接継手から離反する方向へ順次形成し、隅肉溶接継手の外面、並びに小径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、大径管材から離反する方向へ順次形成することを特徴とする管材溶接方法。
【請求項２】
大径管材の端部に小径管材を挿入し、大径管材の端面とそれに隣接する小径管材の外面とを全周溶接により仮止め固着した後、両管材の内部に冷却用流体を流通あるいは滞留させ、大径管材の端部とそれに隣接する小径管材の外面とを接続する隅肉溶接継手を形成し、隅肉溶接継手の外面、並びに小径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、大径管材から離反する方向へ順次形成し、大径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、隅肉溶接継手から離反する方向へ順次形成することを特徴とする管材溶接方法。
【請求項３】
隅肉溶接継手により接続された大径管材及び小径管材の内部に冷却用流体を流通あるいは滞留させ、大径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、隅肉溶接継手から離反する方向へ順次形成し、隅肉溶接継手の外面、並びに小径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、大径管材から離反する方向へ順次形成することを特徴とする既存管継手部補修方法。
【請求項４】
隅肉溶接継手により接続された大径管材及び小径管材の内部に冷却用流体を流通あるいは滞留させ、隅肉溶接継手の外面、並びに小径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、大径管材から離反する方向へ順次形成し、大径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、隅肉溶接継手から離反する方向へ順次形成することを特徴とする既存管継手部補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管材溶接方法及び既存管継手部補修方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は呼び径１００Ａ以下の小口径配管に適用されている従来の管継手構造の一例を示すものであり、この管継手構造は、ソケットなどの大径管材１に、高温高圧の流体が流通する配管などの小径管材２を挿入し、大径管材１の端面とそれに隣接する小径管材２の外面とを全周溶接し、大径管材１に対して小径管材２を隅肉溶接継手３により接続している。
【０００３】
大径管材１及び小径管材２は、鋼あるいはステンレス鋼によって肉厚が等しくなるように、また、大径管材１の内径が小径管材２の外径よりも若干大きくなるように形成されており、管継手部における大径管材１の内面と小径管材２の外面との間には、１ｍｍ以下の微細な間隙４が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す管継手構造では、隅肉溶接継手３を形成する際に、溶接開始点で大径管材１と小径管材２とが相互に近接する方向へ引っ張られることに起因して、その周方向に１８０度ずれた位置における間隙４が過大になり、溶接完了後に収縮による割れが隅肉溶接継手３に生じることがある。
【０００５】
また、微細な間隙４は、両管材１，２の継手部内面に応力腐蝕割れを生じさせる要因にもなっている。
【０００６】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、隅肉溶接継手の割れや管継手部の応力腐蝕割れを回避できるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の管材溶接方法では、大径管材の端部に小径管材を挿入し、大径管材の端面とそれに隣接する小径管材の外面とを全周溶接により仮止め固着した後、両管材の内部に冷却用流体を流通あるいは滞留させ、大径管材の端部とそれに隣接する小径管材の外面とを接続する隅肉溶接継手を形成し、大径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、隅肉溶接継手から離反する方向へ順次形成し、隅肉溶接継手の外面、並びに小径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、大径管材から離反する方向へ順次形成する。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の管材溶接方法では、大径管材の端部に小径管材を挿入し、大径管材の端面とそれに隣接する小径管材の外面とを全周溶接により仮止め固着した後、両管材の内部に冷却用流体を流通あるいは滞留させ、隅肉溶接継手の外面、並びに小径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、大径管材から離反する方向へ順次形成し、大径管材の端部とそれに隣接する小径管材の外面とを接続する隅肉溶接継手を形成し、大径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、隅肉溶接継手から離反する方向へ順次形成する。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の既存管継手部補修方法では、隅肉溶接継手により接続された大径管材及び小径管材の内部に冷却用流体を流通あるいは滞留させ、大径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、隅肉溶接継手から離反する方向へ順次形成し、隅肉溶接継手の外面、並びに小径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、大径管材から離反する方向へ順次形成する。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の既存管継手部補修方法では、隅肉溶接継手により接続された大径管材及び小径管材の内部に冷却用流体を流通あるいは滞留させ、隅肉溶接継手の外面、並びに小径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、大径管材から離反する方向へ順次形成し、大径管材の端部外面に溶接肉盛層を、全周溶接により隣接する溶接ビードが重なり合い且つ各パスごとに全周溶接の開始位置を変えて、隅肉溶接継手から離反する方向へ順次形成する。
【００１１】
本発明の請求項１、請求項２に記載の管材溶接方法、及び本発明の請求項３、請求項４に記載の既存管継手部補修方法のいずれにおいても、大径管材及び小径管材の内部への冷却用流体の流通あるいは滞留による両管材の内面の冷却と、両管材を接続する隅肉溶接継手の形成と、両管材の継手部外面及び隅肉溶接継手の外面への溶接肉盛層の形成とによって、管材の継手部内面全周に圧縮残留応力場が生じる。
【００１２】
また、本発明の請求項３、請求項４に記載の既存管継手部補修方法においては、既存の両管材の外面及び隅肉溶接継手の外面に形成する溶接肉盛層によって、管材の肉厚を確保する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１乃至図３は本発明の管材溶接方法の実施の形態の一例であり、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００１５】
ソケットなどの大径管材１に、高温高圧の流体が流通する配管などの小径管材２を挿入し、１パスの全周溶接によって、大径管材１の端面Ｃ内縁部分とそれに隣接する小径管材２の外面とを液密が保持され得るように相互に固着するシール溶接層５を形成する。
【００１６】
次いで、両管材１，２の内部に冷却水（冷却用流体）を流通あるいは滞留させて両管材１，２の内面を冷却しながら、全周溶接によって、大径管材１の端面とそれに隣接する小径管材２の外面とを接続する隅肉溶接継手６を形成する。
【００１７】
隅肉溶接継手６を形成したならば、大径管材１の端部外面に対して全周溶接を、隣接する溶接ビードの一部が重なり合ったハーフラップとなり且つ図２に示すように全周溶接の開始位置を各パスＰ１，Ｐ２…ごとに大径管材１の周方向に所定角度（たとえば、４５度あるいは９０度）だけずらして、隅肉溶接継手６から離反する矢印Ａ方向へ順次施工し、溶接肉盛層７を形成する。
【００１８】
また、溶接肉盛層７の外面に、当該溶接肉盛層７と同様な施工手順によって、別の溶接肉盛層８を形成する。
【００１９】
更に、隅肉溶接継手６の外面、並びに小径管材２の端部外面に対して全周溶接を、隣接する溶接ビードの一部が重なり合ったハーフラップとなり且つ図３に示すように全周溶接の開始位置を各パスＰ１，Ｐ２…ごとに隅肉溶接継手６及び小径管材２の周方向に所定角度（たとえば、４５度あるいは９０度）だけずらして、大径管材１から離反する矢印Ｂ方向へ順次施工し、溶接肉盛層９を形成する。
【００２０】
また、溶接肉盛層９の外面に、当該溶接肉盛層９と同様な施工手順によって、別の溶接肉盛層１０を形成する。
【００２１】
溶接肉盛層７，９を形成するのにあたっては、溶接肉盛層７，９の管軸方向の施工距離（大径管材１の端面Ｃから溶接肉盛層７，９の形成完了端Ｅ１，Ｅ２までの距離）Ｄ１，Ｄ２を、下記の関係を満たすように設定する。
【００２２】
【数１】
√（ＲＴ）≦Ｄ１（またはＤ２）
Ｒ：管材１，２の半径
Ｔ：管材１，２の肉厚
【００２３】
なお、上述した隅肉溶接継手６、溶接肉盛層７，８，９，１０の形成には、ＴＩＧ溶接を適用している。
【００２４】
図１乃至図３に示す管材溶接方法においては、両管材１，２の内部への冷却水の流通あるいは滞留により両管材１，２の内面を冷却しながら、隅肉溶接継手６と溶接肉盛層７，８，９，１０とを形成するので、両管材１，２の継手部内面が管材径方向外方へ窪むように歪み、シール溶接層５、及び両管材１，２の継手部内面全周に圧縮残留応力場が生じる。
【００２５】
また、溶接肉盛層７，８，９，１０を形成する際に、全周溶接の開始位置を、各パスＰ１，Ｐ２…ごとに両管材１，２、あるいは隅肉溶接継手６の周方向に所定角度だけずらすので、両管材１，２及び隅肉溶接継手６に熱応力が局部的に作用せず、継手部内面の圧縮応力分布が均一になる。
【００２６】
よって、高温高圧の流体に浸漬される両管材１，２の継手部内面に、引張残留応力場に起因した応力腐蝕割れが発生せず、管路の信頼性を向上させることが可能になる。
【００２７】
図４に示すような従来構造の既存管継手部の割れ防止を図る場合には、両管材１，２の内部に冷却水を流通あるいは滞留させた後、先に述べたような施工手順によって、図１乃至図３に示すような溶接肉盛層７，８，９，１０を順次形成する。
【００２８】
これにより、既存の隅肉溶接継手３、及び両管材１，２の継手部内面全周に圧縮残留応力場が生じ、高温高圧の流体に浸漬される両管材１，２の継手部内面に、引張残留応力場に起因した応力腐蝕割れが発生せず、また、両管材１，２に腐蝕による減肉が進行していても、溶接肉盛層７，８，９，１０によって所定の肉厚が補われるので、管路の信頼性を向上させることが可能になる。
【００２９】
なお、本発明の管材溶接方法及び既存管継手部補修方法は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、隅肉溶接継手の外面及び小径管材の外面に溶接肉盛層を形成した後、大径管材の外面に溶接肉盛層を形成するようにしてもよく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の管材溶接方法及び既存管継手補修方法によれば下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００３１】
（１）本発明の請求項１、請求項２に記載の管材溶接方法、及び本発明の請求項３、請求項４に記載の既存管継手部補修方法にいずれにおいても、大径管材及び小径管材の内部への冷却用流体の流通あるいは滞留による両管材の内面の冷却と、両管材を接続する隅肉溶接継手の形成と、両管材の継手部外面及び隅肉溶接継手の外面への溶接肉盛層の形成とによって、継手部内面が管材径方向外方へ窪むように歪み、管継手部内面全周に圧縮残留応力場が生じるとともに、溶接肉盛層を形成する際の全周溶接の開始位置を、各パスごとに両管材及び隅肉溶接継手の周方向に所定角度だけずらして、両管材内面の圧縮応力分布の均一化を図るので、隅肉溶接継手の割れや、高温高圧流体に浸漬される両管材内面の応力腐蝕割れを回避することができ、管路の信頼性が向上する。
【００３２】
（２）本発明の請求項３、請求項４に記載の既存管継手部補修方法においては、既存の両管材に腐蝕による減肉が進行していても、両管材の外面及び隅肉溶接継手の外面に形成する溶接肉盛層によって、所定の肉厚を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管材溶接方法の一例を示す部分断面図である。
【図２】図１における大径管材の外面への溶接肉盛層の施工手順を示す部分斜視図である。
【図３】図１における隅肉溶接継手及び小径管材の外面への溶接肉盛層の施工手順を示す部分斜視図である。
【図４】従来の管継手構造の一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１    大径管材
２    小径管材
６    隅肉溶接継手
７    溶接肉盛層
８    溶接肉盛層
９    溶接肉盛層
１０  溶接肉盛層
【図１】
0004134427.tif 000002
【図２】
0004134427.tif 000003
【図３】
0004134427.tif 000004
【図４】
0004134427.tif 000005