溶接構造物の製造方法、及び溶接構造物
【課題】応力腐食割れの発生を抑制することができる溶接構造物の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の母材１０と第２の母材２０のそれぞれの開先面１１に、前記開先面に沿って延びる溝部１２、２２を形成する工程と、前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて前記第１及び第２の母材を配置する工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、を有することを特徴とする溶接構造物の製造方法。
【解決手段】第１の母材１０と第２の母材２０のそれぞれの開先面１１に、前記開先面に沿って延びる溝部１２、２２を形成する工程と、前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて前記第１及び第２の母材を配置する工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、を有することを特徴とする溶接構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接構造物の製造方法、及び溶接構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来の溶接方法を示す図であり、図１４は、溶接される配管の斜視図である。
溶接される２本の配管４００、５００は、まず、図１３（ａ）及び図１４に示すように、接合部となるそれぞれの開先面４０１、５０１を開先加工された後、図１３（ａ）に示すように、開先面４０１、５０１を突き合わせて配置される。その後、図１３（ｂ）に示すように、開先面４０１、５０１を側壁とする断面Ｖ字状の溝内に、溶接金属６００を多層盛りすることで溶接される。なお、溝の断面は、Ｖ字状以外にも、Ｕ字状、Ｉ字状、二段開先などがある。
【０００３】
ところで、上記のような配管の溶接部分において、応力腐食割れが生じることが知られている。そこで例えば特許文献１には、応力腐食割れを進展しにくくする溶接方法として、開先加工を施した配管の端面（図１３では開先面４０１、５０１）に予め肉盛を行い、配管外面から内面に向かって溶接金属のデンドライト組織を成長させる溶接方法が提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３９７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、開先面における溶接金属の結晶組織を制御する技術では、応力腐食割れの進展を抑制することはできるものの、応力腐食割れの発生自体を抑制することはできなかった。
また、配管の補修時期を判断するためには、応力腐食割れの進展状況を、図１５に示すような超音波探傷装置等を用いて測定することが必要であった。超音波探傷装置等の亀裂深さ測定精度は必ずしも高くないため、測定誤差を見込んだ保守的な評価に基づいて補修時期を判断せざるを得なかった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、溶接部における応力腐食割れの発生を抑えることができる溶接構造物の製造方法、及び溶接部における応力腐食割れが発生しにくい溶接構造物を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶接構造物の製造方法は、上記課題を解決するために、第１の母材と第２の母材のそれぞれの開先面に、前記開先面に沿って延びる溝部を形成する工程と、前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて前記第１及び第２の母材を配置する工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この溶接構造物の製造方法によれば、第１の母材と第２の母材とを、それらの開先面に形成された溝部を接続するように溶接することができる。これにより、接合部の内部に、第１の母材の溝部と第２の母材の溝部とを接続してなる円筒状の空隙を形成することができる。そして、このような円筒状の空隙を形成することで、接合部を内側管とそれを取り囲む外側管とからなる二重管構造とすることができる。かかる構造では、内側管の肉厚を薄くすることができ、内圧負荷に伴う変形により残留応力を打ち消すような弾性応力が配管内表面に作用するような内側管を構成することができる。よって、この溶接構造物の製造方法によれば、配管内表面に作用する応力の低減により応力腐食割れを発生しにくくした溶接構造物を得ることができる。
【０００９】
本発明の溶接構造物の製造方法は、開先面上に前記開先面に沿って延びる溝部が形成された第１の母材及び第２の母材を、前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて配置する工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、を有することを特徴とする。
このように、第１の母材及び第２の母材に予め溝部が形成されていてもよい。この場合にも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００１０】
前記溝部を形成する工程において、前記溝部の形成位置を、前記第１の母材及び前記第２の母材のそれぞれの内面から最大許容亀裂深さの範囲内とすることもできる。
この溶接構造物の製造方法によれば、溶接により得られる溶接構造物において溝部により形成される円筒状の空隙が最大許容亀裂深さの範囲に配置される。そうすると、二重管構造の外側管によって内圧を保持できる構造となるので、内側管に発生したクラックが内側管を貫通したとしても、外側管によって内圧を保持できるため、その後の相当期間にわたって溶接構造物の機能を維持することができる。
【００１１】
前記第１の母材又は前記第２の母材の外周面に開口し前記溝部内に通じる貫通孔を形成する工程を有する方法としてもよい。
この製造方法によれば、溶接構造物の接合部内部の円筒状の空隙と外部とを連通させる貫通孔を形成するので、円筒状の空隙への内容物の漏洩を、かかる貫通孔を介して検出することができる。またセンサ等を容易に設置することが可能となる。
【００１２】
前記第２の溶接工程において、溶加材を用いた溶接を実施する前に、対向配置された前記開先のルート付近に、前記開先面の最小間隔よりも大きい幅のインサートリングを２分割以上にしたものを配置することもできる。
この製造方法によれば、溝部よりも外側の領域を溶接する際に、インサートリングによって溝部側の隙間を閉塞した状態で溶接するので、溶融させた溶接金属が溝部側へ入り込むのを防止することができる。これにより、第１の母材の溝部と第２の母材の溝部とを接続した円筒状の空隙を容易かつ確実に形成することができる。
【００１３】
本発明の溶接構造物の製造方法は、接合部となる部分に薄肉部を有する第１の母材と第２の母材とを、それぞれの前記開先面同士を突き合わせて配置し、前記開先面を溶接することで薄肉接合部を形成する第１の溶接工程と、前記薄肉接合部の外周にスリーブを周回させて配置する工程と、前記スリーブの内周面と前記薄肉接合部の外周面との間に、周方向に延びる円筒状の空隙を保持した状態で、前記スリーブと、前記第１の母材及び前記第２の母材とを溶接する第２の溶接工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この製造方法によれば、薄肉接合部を内側管とし、スリーブを外側管とする二重管構造を備えた溶接構造物を製造することができる。そして、かかる二重管構造に基づいて、先に記載の構成と同様の作用効果を得ることができる。
【００１５】
前記スリーブの内周面又は前記薄肉接合部の外周面に形成された突起部により前記内周面と前記外周面との間隔を保持し、前記空隙を形成する方法としてもよい。
この製造方法によれば、突起部を突き当てるという簡便な操作で所望の厚さの空隙を保持することができ、溶接を容易に実施することができる。また、突起部の高さによって空隙の厚さを容易に調整できる利点も得られる。
【００１６】
前記スリーブを配置する工程において、前記スリーブを周方向に複数個に分割してなるスリーブ分割体を組み合わせて配置し、前記第２の溶接工程において、前記スリーブ分割体同士を溶接する方法としてもよい。
この製造方法によれば、薄肉接合部を取り囲むスリーブを容易に形成することができる。
【００１７】
前記スリーブが、前記第１の母材及び前記第２の母材の構成材料よりも少なくとも高強度かまたは低熱膨張率の材料で形成されている構成としてもよい。
この製造方法によれば、外側管となるスリーブが高強度になるため、肉厚の薄いスリーブであっても内圧を保持することが可能となる。したがって、母材の肉厚を増やすことなくスリーブと薄肉接合部との間に円筒状の空隙を形成することができる。また、薄肉接合部においても必要な肉厚を確保しやすくなる。
一方、スリーブを低熱膨張率の材料で形成した場合には、温度上昇を伴う使用時に、内側管に対して圧縮応力が作用し、この圧縮応力が溶接部における残留応力を打ち消すように働くため、応力腐食割れがより発生しにくくなる。
【００１８】
前記スリーブを貫通して前記空隙に通じる貫通孔を形成する工程を有する方法としてもよい。
この製造方法によれば、溶接構造物の接合部内部の円筒状の空隙と外部とを連通させる貫通孔を形成するので、円筒状の空隙への内容物の漏洩を、かかる貫通孔を介して検出することが可能になる。またセンサ等を容易に設置することが可能となる。
【００１９】
前記貫通孔に漏洩センサを接続する工程を有する方法としてもよい。
この製造方法によれば、貫通孔に接続した漏洩センサを用いて、内容物の漏洩を検出可能な溶接構造物を製造することができる。
【００２０】
本発明の溶接構造物は、第１の母材と第２の母材とを溶接してなる溶接構造物であって、前記第１の母材と前記第２の母材との接合部の内部に、前記母材同士の溶接部を跨いだ状態で前記溶接部に沿って延びる円筒状の空隙が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、接合部を内側管とそれを取り囲む外側管とからなる二重管構造とすることができる。かかる構造では、内側管の肉厚を薄くすることができ、内圧負荷に伴う変形により残留応力を打ち消すような弾性応力が配管内表面に作用するような内側管を構成することができる。よって、この溶接構造物によれば、配管内表面に作用する応力の低減により応力腐食割れを発生しにくくすることができる。
【００２２】
前記空隙が前記第１の母材の開先面に形成された溝部と、前記第２の母材の開先面に形成された溝部とを接続したものであってもよい。
この構成によれば、第１の母材と第２の母材を加工することで円筒状の空隙を形成できるため、簡便な工程で製造可能な溶接構造物となる。
【００２３】
前記溝部の形成位置が、前記第１の母材及び前記第２の母材のそれぞれの内面から最大許容亀裂深さの範囲内にある構成としてもよい。
この構成によれば、円筒状の空隙が最大許容亀裂深さの範囲に配置される。そうすると、二重管構造の外側管によって内圧を保持できる構造となるので、内側管に発生したクラックが内側管を貫通したとしても、外側管によって内圧を保持できるため、その後の相当期間にわたって溶接構造物の機能を維持することができる。
【００２４】
前記第１の母材又は前記第２の母材を貫通して前記空隙に通じる貫通孔を有する構成としてもよい。
この構成によれば、円筒状の空隙への内容物の漏洩を、かかる貫通孔を介して検出することができる。またセンサ等を容易に設置することが可能となる。
【００２５】
前記第１の母材及び前記第２の母材の接合端となる部分にそれぞれ薄肉部が形成されるとともに、前記薄肉部の先端面同士が溶接され、溶接された前記薄肉部からなる薄肉接合部の外周を取り囲んでスリーブが配置されるとともに、前記スリーブは前記第１の母材及び前記第２の母材に溶接されており、前記スリーブの内周面と前記薄肉接合部の外周面との間に、前記円筒状の空隙が形成されている構成としてもよい。
この構成によれば、薄肉接合部を内側管とし、スリーブを外側管とする二重管構造を備えた溶接構造物を得ることができる。そして、かかる二重管構造に基づいて、先に記載の構成と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
前記スリーブが、前記第１の母材及び前記第２の母材の構成材料よりも少なくとも高強度かまたは低熱膨張率の材料で形成されている構成としてもよい。
この構成によれば、外側管となるスリーブが高強度になるため、肉厚の薄いスリーブであっても内圧を保持することが可能となる。したがって、母材の肉厚を増やすことなくスリーブと薄肉接合部との間に円筒状の空隙を形成することができる。また、薄肉接合部においても必要な肉厚を確保しやすくなる。
一方、スリーブを低熱膨張率の材料で形成した場合には、温度上昇を伴う使用時に、内側管に対して圧縮応力が作用し、この圧縮応力が溶接部における残留応力を打ち消すように働くため、応力腐食割れがより発生しにくくなる。
【００２７】
前記スリーブを貫通して前記空隙に通じる貫通孔を有する構成としてもよい。
この構成によれば、円筒状の空隙への内容物の漏洩を、かかる貫通孔を介して検出することができる。またセンサ等を容易に設置することが可能となる。
【００２８】
前記貫通孔に漏洩センサが接続されている構成としてもよい。
この構成によれば、貫通孔に接続した漏洩センサを用いて内容物の漏洩を検出可能な溶接構造物とすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、溶接部における応力腐食割れの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る溶接構造物の断面構造を示す図。
【図２】配管の端部の構造を示す図。
【図３】第１実施形態に係る溶接構造物の接合部を拡大して示す作用説明図。
【図４】内側管に作用する応力の説明図。
【図５】第１実施形態に係る溶接構造物における漏水検出の説明図。
【図６】第１実施形態に係る溶接構造物における漏水検出の説明図。
【図７】第１実施形態の製造方法に係る溶接工程を示す図。
【図８】変形例に係る溶接構造物を示す図。
【図９】変形例に係る溶接構造物の製造工程を示す図。
【図１０】第２実施形態に係る溶接構造物を示す斜視図。
【図１１】第２実施形態に係る溶接構造物の分解斜視図。
【図１２】第２実施形態の製造方法に係る溶接工程を示す図。
【図１３】従来の溶接方法を示す図。
【図１４】従来の溶接方法において溶接される配管の斜視図。
【図１５】従来の溶接構造物におけるクラック検出の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、第１実施形態に係る溶接構造物の溶接部における断面構造を示す図である。図２は、配管の端部の構造を示す図である。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態の溶接構造物１００は、第１の配管１０（第１の母材）と、第２の配管２０（第２の母材）とを互いの管端を突き合わせて溶接した構造を有する。第１の配管１０と第２の配管２０の接合部５０（継手部）は、第１の配管１０の開先面１１と第２の配管２０の開先面２１との間に溶接金属３０ａ、３０ｂを突合せ溶接した構成である。接合部５０の内部には、配管１０、２０の周方向に沿って円筒状空隙３２が形成されている。
【００３４】
本実施形態において第１の配管１０及び第２の配管２０、並びに溶接金属３０ａ、３０ｂの構成材料は特に限定されず、溶接構造物１００の用途に応じて適宜選択される。溶接構造物１００が例えばプラントの高圧水配管や圧力容器である場合には、第１の配管１０及び第２の配管２０の構成材料としては、ＳＵＳ３１６Ｌ等の低炭素ステンレス鋼（オーステナイト系ステンレス鋼）や、ニッケル基合金が一般的に用いられ、溶接金属３０ａ、３０ｂとしては第１の配管１０及び第２の配管２０と同系の材料が用いられる。
【００３５】
接合部５０の内部に形成された円筒状空隙３２は、第１の配管１０に形成された溝部１２と第２の配管２０に形成された溝部２２とを接続し、１つの円筒状の空隙とした構成である。したがって、溝部１２と溝部２２の開口部は、円形の配管１０、２０の開先面１１、２１の同軸位置に、ほぼ同一の直径及び幅で形成されている。
【００３６】
溝部１２は、図２（ａ）に示すように、第１の配管１０の開先面１１に沿って円形状に形成されている。溝部１２は、図２（ｂ）に示すように、管壁部と同一の管軸Ｌを中心とする円形状に形成されている。これにより、第１の配管１０の管端部が、溝部１２によって径方向に分割されている。本実施形態の場合、溝部１２よりも内周側に位置する断面円形状の内周壁部１３と、溝部１２よりも外周側に位置する外周壁部１４とに分割されている。
なお、第１の配管１０の開先面１１と第２の配管２０の開先面２１は、図２に示すように、ほぼ同一の形状である。すなわち、第２の配管２０の管端部は、開先面２１に形成された溝部２２によって内周壁部２３と外周壁部２４とに分割されている。
【００３７】
接合部５０は、円筒状空隙３２よりも内周側の部分と外周側の部分が、それぞれ個別に溶接された構造である。
図１に示すように、円筒状空隙３２よりも内周側の内周壁部１３の先端面と内周壁部２３の先端面とが溶接金属３０ａを突合せ溶接することにより接合されている。これらの内周壁部１３、２３及び溶接金属３０ａが、接合部５０における内側管３３を構成している。
また、円筒状空隙３２よりも外周側の外周壁部１４の先端面と外周壁部２４の先端面とが溶接金属３０ｂを突合せ溶接することにより接合されている。これらの外周壁部１４、２４及び溶接金属３０ｂが、接合部５０における外側管３４を構成している。上記の構成により、接合部５０は、内側管３３の外周側に外側管３４が配置された二重管構造を有している。
【００３８】
外側管３４の厚さは、溶接構造物１００内に配置される内容物（冷却水などの媒体や各種ガスなど）の圧力に耐える厚さとされていれば、特に限定されない。
一方、内側管３３の厚さは、内容物の圧力によって容易に破損しない程度の厚さであればよく、内容物の圧力によって変形し，内表面に軸方向の圧縮応力が作用するように形成される。
【００３９】
以上の構成を備えた本実施形態の溶接構造物１００によれば、接合部５０（溶接部）における応力腐食割れの発生を低減することができる。以下、本実施形態の溶接構造物１００の作用効果について、図３及び図４を参照しつつ詳細に説明する。
図３は、本実施形態の溶接構造物１００の接合部５０を拡大して示す作用説明図である。図４は、図３の領域Ｏを拡大して示す図であり、内側管３３の曲げ変形により作用する軸方向応力の説明図である。
【００４０】
図３に示すように、本実施形態の溶接構造物１００の接合部５０では、溶接構造物１００の内容物による内圧によって内側管３３が外側管３４側に向かって湾曲し、円筒状空隙３２を押し潰すように変形する。このとき、肉厚の薄い内側管３３は剛性が低いために変形するが、外側管３４は先に記載のように内圧に耐える肉厚であるため、図３に示すように、変形した内側管３３が外側管３４の内面に当接すると、内側管３３はそれ以上変形しなくなる。これにより、溶接構造物１００の内圧が保持される。
【００４１】
このように、使用時に円筒状空隙３２を押し潰すように内側管３３が変形すると、図４に示すように、内側管３３に曲げモーメントＭが作用する。そうすると、図示のように、内側管３３の外周側（外側管３４側）の面である第１面Ｓ１に引張応力が作用し、内周側の面である第２面Ｓ２には圧縮応力が作用する。
【００４２】
一方、従来の溶接構造物の製造方法では、図１３（ｂ）に示すように、第１の配管４００と第２の配管５００とを溶接した場合に、溶接金属６００が凝固する際の収縮力によって接合部７００がくびれるように変形し、接合部７００に残留応力（溶接残留応力）が発生する。この溶接残留応力は、接合部７００の内周面では引張応力となり、外周面では圧縮応力となる。
【００４３】
このように、内容物の内圧による内側管３３の変形で生じる応力は、配管１０，２０の溶接によって生じる溶接残留応力を緩和するように作用する。これにより、内容物と接する内側管３３の内周面における応力腐食割れの発生感受性を低下させることができる。
なお、図３に示すように、外側管３４は内容物の内圧ではほとんど変形しないため、外側管３４の溶接残留応力はほとんど変化しない。しかし、外側管３４が内容物に直接触れることはほぼないため、外側管３４において応力腐食割れが生じる可能性は極めて低い。
【００４４】
上記した内側管３３の変形による溶接残留応力の緩和作用は、内側管３３の弾性変形量（外側管３４側への変位量）に応じて大きくなる。したがって、本実施形態の溶接構造物１００は、不具合を生じない範囲で内側管３３の変形量が大きくなるように構成することが好ましい。
例えば、円筒状空隙３２の厚さ（溝部１２、２２の幅）を大きくすれば、内側管３３の変位幅を大きくすることができる。ただし、内側管３３及び外側管３４の肉厚を変化させることなく円筒状空隙３２の厚さを大きくする場合には、配管１０、２０の肉厚を大きくする必要があり、重量やコストの点で不利である。
また、内側管３３の肉厚を薄くすると、内側管３３の内周面の変位量が大きくなり、溶接残留応力の緩和作用を大きくすることができる。ただしこの場合には、内側管３３に万一亀裂が発生した際に，亀裂が円筒状空隙３２に達するまでの期間が短くなるため，検査等を実施することなく当該溶接継手部を運用できる期間が短くなるおそれがある。
【００４５】
また、本実施形態の溶接構造物１００では、円筒状空隙３２の内側と外側を別々に溶接している。これにより、内側管３３においては溶着金属量を大幅に低減することができ、開先面１１、２１近傍の加工硬化を低減することができる。その結果、材料の硬化に起因する応力腐食割れの発生感受性の上昇を抑えることができる。
なお、肉厚の薄い内周壁部１３、２３を溶接した場合に加工硬化を抑えられる理由は、溶着金属量の減少に伴い、内側管３３への溶接入熱が減少し，溶着金属の凝固時に生じるくびれ変形（たが締め変形）が抑制されるためであると予想される。
【００４６】
次に、図５及び図６は、溶接構造物１００における漏水検出の説明図である。
図５に示すように、本実施形態の溶接構造物１００は、接合部５０に漏水センサ６０を配設して使用することができる。第２の配管２０の外周壁部２４を厚さ方向に貫通する貫通孔２０ａが形成されている。貫通孔２０ａ内に漏水センサ６０が挿入されている。漏水センサ６０の先端６０ａは溝部２２（円筒状空隙３２）内に到達しており、円筒状空隙３２内の水分を検出可能に構成されている。
【００４７】
溶接構造物１００は、図５に示すような、クラックＣｋが短く、円筒状空隙３２に到達していない状態では、閉空間である円筒状空隙３２内の水分量は変動しないため、漏水センサ６０は反応しない。
一方、クラックＣｋが進展し、図６に示すように、内側管３３を貫通して円筒状空隙３２に達すると、内容物である水（内部流体）が円筒状空隙３２内に進入し、漏水センサ６０に水分が検出される。
このように、円筒状空隙３２に漏水センサ６０を接続して用いることで、クラックＣｋが内側管３３を貫通する長さにまで進展したことを正確に検出することができる。これにより、溶接構造物１００の補修時期を正確に把握することができる。
【００４８】
ここで、図１５は、従来の溶接構造物におけるクラック検出の説明図である。
図１５に示すように、図１３に示した従来の溶接構造物においてクラックＣｋを検出するには、接合部７００の近傍に超音波探傷装置７５０等を設置し、超音波の反射により検出する必要があった。また、クラックＣｋは目視することができないため、最大許容亀裂深さＤｉを超えるクラックＣｋの有無を定期的に確認しなければならなかった。
さらに、超音波探傷装置等の亀裂深さ測定精度は必ずしも高くないため、測定誤差を見込んだ保守的な評価とならざるを得ず、補修の間隔が短くなる傾向にあった。
【００４９】
これに対して本実施形態の溶接構造物１００では、円筒状空隙３２内への漏水が検知されない限り、内側管３３を貫通する長さのクラックＣｋは存在しないことが保証されるため、上述した従来の定期検査は不要になる。したがって、使用中の監視が容易であるとともに、超音波探傷法などと比較すると簡易な測定系であり、しかも高信頼性のクラック検出が可能である。
【００５０】
なお、円筒状空隙３２は、接合部５０の内周面から、最大許容亀裂深さＤｉの範囲内に形成されている。これは、外側管３４の肉厚が、内容物の圧力に耐える最小肉厚Ｄｏよりも厚く形成されるためである。そうすると、円筒状空隙３２と内容物との間に位置する内側管３３の肉厚は、最大許容亀裂深さＤｉよりも小さくなる。したがって、図６に示すようにクラックＣｋが内側管３３を貫通したとしても、その時点では外側管３４は損傷していない状態であり、接合部５０がすぐに破損してしまうことはない。
【００５１】
また、漏水が検出された時点から外側管３４に新たなクラックが生じて限界寸法に達するまでにはかなりの時間があるため、漏水が検出されてから接合部５０の補修準備を開始したとしても十分に間に合う。したがって、接合部５０の補修を計画的に実施することができ、プラント等では停止期間を短くすることができる。
【００５２】
外側管３４における許容亀裂深さＤｚは、最大許容亀裂深さＤｉと外側管３４の内周面（円筒状空隙３２に面する壁）の深さＤｃとの差によって規定される。許容亀裂深さＤｚが小さすぎると漏水を検知してから補修までの期間を短くしなければならない。一方、許容亀裂深さＤｚを大きくすると内側管３３の肉厚を確保しにくくなるため、配管１０、２０の肉厚を大きくする必要が生じる場合がある。これらを勘案すると、許容亀裂深さＤｚは、補修実施までの期間を十分に確保できる範囲で薄くすることが好ましい。
【００５３】
上記では円筒状空隙３２に漏水センサ６０を接続した構成について説明したが、円筒状空隙３２に接続するセンサは、溶接構造物１００の内容物の漏洩を検出できる漏洩センサであれば、水分を検出するセンサに限られない。例えば、ガスセンサや有機物センサであってもよい。
【００５４】
漏水センサ６０は、その全体を貫通孔２０ａ内に配置する形態であっても、検出部のみを貫通孔２０ａ内に挿入する形態であってもよい。さらには、貫通孔２０ａに管やチューブ等の管状部材を接続し、かかる管状部材に対して接続されている構成としてもよい。
漏水センサ６０としては、漏水センサ６０に水分が接触したことを検出できればよいため、電極間抵抗の変化を検出する装置などに限られず、水分との接触により変色するシートなどの簡易的な検出手段であってもよい。
【００５５】
漏水センサ６０を、第１の配管１０の溝部１２に連通する位置に設けてもよいのはもちろんである。また場合によっては、第１の配管１０と第２の配管２０の両方に漏水センサを設けてもよい。さらに、第２の配管２０に漏水センサを設置する一方、第１の配管１０に他の漏洩センサ（例えばガスセンサ）を設置してもよい。
【００５６】
漏洩センサは，超音波や磁気を用いる方法や，円筒状の空隙にあらかじめ充填した物質と内容物との接触による化学反応を検出する方法など，貫通孔を用いない方式とすることもできる。
【００５７】
［製造方法］
次に、図７を参照して溶接構造物１００の製造方法について説明する。
図７は、実施形態に係る溶接工程を示す図である。
溶接構造物１００を製造する際の第１の配管１０と第２の配管２０との溶接工程は、図７（ａ）〜（ｃ）に示す溝部形成工程Ｓ１０１と、配管配置工程Ｓ１０２と、第１の溶接工程Ｓ１０３と、第２の溶接工程Ｓ１０４と、を有する。
【００５８】
まず、図７（ａ）に示す溝部形成工程Ｓ１０１では、第１の配管１０と第２の配管２０のそれぞれの開先面１１、２１に、これらの開先面１１、２１に沿って延びる溝部１２、２２を、円形の配管１０、２０のほぼ同軸位置に、ほぼ同一の幅で形成する。溝部１２、２２の形成方法としては、機械加工や放電加工など、公知の加工方法を用いることができる。溝部１２、２２を形成することで、第１の配管１０の接合端に内周壁部１３と外周壁部１４とが形成され、第２の配管２０の接合端に内周壁部２３と外周壁部２４とが形成される。
【００５９】
なお、図７に示す第１の配管１０の開先面１１及び第２の配管２０の開先面２１には、それぞれテーパー状の開先加工を施されている。この開先加工を施す工程と上記の溝部形成工程との順序は特に限定されない。
また、第１の配管１０と第２の配管２０として、予め所定の位置に溝部１２、２２が形成されたものを用いてもよい。溝部１２、２２の形成位置は、配管１０、２０の材質や寸法に基づく設計により所定の位置に設定することができるため、配管１０、２０の製造時に形成することができる。このように予め溝部１２、２２が形成された配管１０、２０を用いる場合には、溝部形成工程Ｓ１０１は省略することができる。
【００６０】
開先面１１、２１に溝部１２、２２を形成したならば、配管配置工程Ｓ１０２に移行する。
配管配置工程Ｓ１０２では、図７（ａ）に示すように、第１の配管１０と第２の配管２０とを、互いの開先面１１、２１を対向させ、内周壁部１３、２３の先端面１１ａ、２１ａ同士を突き合わせるようにして配置する。このとき、溝部１２、２２の開口端同士が管軸Ｌ方向で対向するように配置される。その後、第１の溶接工程Ｓ１０３に移行する。
【００６１】
図７（ｂ）に示す第１の溶接工程Ｓ１０３では、開先面１１のうち溝部１２よりも内周側に位置する先端面１１ａと、開先面２１のうち溝部２２よりも内周側に位置する先端面２１ａとを、溶接金属３０ａを突合せ溶接することで接合する。突合せ溶接は１回のみで完了してもよいし、複数層を重ねる多層突合せ溶接としてもよい。溶接金属３０ａの上面（外周側の表面）は、できるだけ平坦面となるように形成し、溶接金属３０ａによって溝部１２と溝部２２との間が閉塞されてしまわないようにする。
【００６２】
次に、図７（ｃ）に示す第２の溶接工程Ｓ１０４では、開先面１１のうち溝部１２よりも外周側に位置する先端面１１ｂと、開先面２１のうち溝部２２より外周側に位置する先端面２１ｂとを、溶接金属３０ｂを突合せ溶接することで接合する。外周壁部１４、２４間の突合せ溶接は、通常は多層突合せ溶接により行われるが、可能であれば１回のみの溶接で完了してもよい。
【００６３】
ここで、第２の溶接工程Ｓ１０４では、図７（ｃ）に示すように、溶接金属３０ｂを先端面１１ｂ、２１ｂに挟まれた領域（空隙）に選択的に配置し、溶接金属３０ａから離間されるようにして溶接金属３０ｂを突合せ溶接する。このようにして、溶接金属３０ａ、３０ｂ間に隙間を形成し、かかる隙間を介して溝部１２と溝部２２とを接続する。これにより、接合部５０の内部に円筒状空隙３２が形成される。
【００６４】
以上の工程により、第１の配管１０と第２の配管２０とが接合部５０において溶接された構造を備える本実施形態の溶接構造物１００を製造することができる。
【００６５】
さらに必要に応じて、図７（ｃ）に示す漏水センサ６０（漏洩センサ）を設けてもよい。漏水センサ６０を設けるには、まず、第２の配管２０を径方向に貫通し、第２の配管２０の外周面と溝部２２内とを連通させる貫通孔２０ａを形成する。貫通孔２０ａは、放電加工や機械加工により形成することができ、例えば溝部形成工程Ｓ１０１において溝部２２とともに形成することができる。貫通孔２０ａは、第２の溶接工程Ｓ１０４の後に形成してもよく、予め貫通孔２０ａが形成された第２の配管２０を図示の溶接工程に供してもよい。
第２の配管２０に貫通孔２０ａが形成されたならば、図７（ｃ）に示すように、漏水センサ６０を貫通孔２０ａに挿入し、必要に応じてシール処理などを行うことで、センサ設置工程が終了する。
【００６６】
以上に説明した本実施形態の製造方法によれば、第１の配管１０、２０の接合部５０に、溝部１２、２２を接続した円筒状空隙３２を形成することができ、円筒状空隙３２を介して内側管３３と外側管３４とが重なった二重管構造を形成することができる。よって本実施形態の製造方法によれば、先に記載した応力腐食割れの生じにくい溶接構造物１００を容易に製造することができる。
【００６７】
［変形例］
図８は、変形例に係る溶接構造物の分解斜視図である。図９は、同溶接構造物の製造工程を示す図である。以下の説明及び参照図面において、第１の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００６８】
先の実施形態では、先端面１１ｂの溝部１２側の角部と、先端面２１ｂの溝部２２側の角部は、管軸Ｌ方向（図示左右方向）において離間して配置されている。この先端面１１ｂ、２１ｂ間の隙間３１は、第１の溶接工程Ｓ１０３において先端面１１ａ、２１ａを溶接する際のトーチ挿入口として必要であるが、第２の溶接工程Ｓ１０４では、この隙間３１から溶接金属３０ｂが溶接金属３０ａ側へ漏れ出てしまわないようにする必要がある。
【００６９】
そこで、本変形例の溶接構造物１００Ａでは、図８に示すように、突き合わされた開先面１１、２１の間にインサートリング部品１３０ａ、１３０ｂを配置し、この状態で第２の溶接工程Ｓ１０４を実行する。
【００７０】
図９に示すように、本変形例の溶接構造物の製造方法において、工程Ｓ１０１〜Ｓ１０４の基本構成は第１実施形態と同様であるが、第２の溶接工程Ｓ１０４において、図９（ｃ）に示すように、先端面１１ｂ、２１ｂの最深部（開先のルート付近）に先端面１１ｂ、２１ｂ間の最小間隔よりも大きい幅のインサートリング部品１３０ａを配置する。インサートリング部品１３０ａ、１３０ｂは、円形のインサートリングを分割した部品であり、図８に示すように開先面１１、２１間に形成された溝状部にそれらを嵌め込むことで、溝状部に沿って一周するインサートリングが形成される。その後、溶加材を用いずに溶接トーチによりインサートリングを部分的に溶融させるなどすることで、図９（ｃ）に示すように、インサートリング（インサートリング部品１３０ａ、１３０ｂ）によって隙間３１が閉塞される。
【００７１】
その後、図９（ｄ）に示すように、溶加材を溶融させて溶接金属３０ｂを形成することで、先端面１１ｂ、２１ｂを溶接することができる。このように本例によれば、インサートリングによって隙間３１に溶接金属３０ｂが入り込むのを容易に防止することができ、良好な形状で円筒状空隙３２を形成することができる。
【００７２】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態である溶接構造物２００の概略構造を示す斜視図である。図１１は、溶接構造物２００の分解斜視図である。図１２は、溶接構造物２００の製造方法における溶接工程を示す図である。
【００７３】
本実施形態の溶接構造物２００は、図１０及び図１１に示すように、第１の配管２１０と、第２の配管２２０と、第１の配管２１０及び第２の配管２２０の接合部を覆うスリーブ２５０と、を備えている。
第１の配管２１０と第２の配管２２０は、それらの接合端となる部分が薄肉加工されている。第１の配管２１０の端部に薄肉部２１３が形成され、第２の配管２２０の端部には薄肉部２２３が形成されている。そして、薄肉部２１３、２２３の先端部分に溶接金属２３０を突合せ溶接することで、第１の配管２１０と第２の配管２２０とが接合されている。
【００７４】
スリーブ２５０は、半円筒型のスリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂを組み合わせて溶接し、円筒型としたものである。スリーブ２５０は、第１の配管２１０の薄肉部２１３と第２の配管２２０の薄肉部２２３とによって形成された段差凹部に係合されている。第１の配管２１０とスリーブ２５０とは、薄肉部２１３基端側の段差面とスリーブ２５０との間に溶接金属２３１を突合せ溶接することで接合されている。第２の配管２２０とスリーブ２５０とは、薄肉部２２３基端側の段差面とスリーブ２５０との間に溶接金属２３２を突合せ溶接することで接合されている。スリーブ２５０を構成するスリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂは、円筒型に組み合わせたときに対向配置される端面に溶接金属２３３を突合せ溶接することで接合されている。
【００７５】
本実施形態の溶接構造物２００も、第１実施形態に係る溶接構造物１００と同様の二重管構造を有している。本実施形態の場合、図１１に示すように、薄肉部２１３、２２３と溶接金属２３０とからなる薄肉接合部２３５が内側管を形成しており、かかる薄肉接合部２３５を取り囲むように配置されたスリーブ２５０が外側管を構成している。図１２に示すように、薄肉接合部２３５とスリーブ２５０との間には、円筒状空隙２３６が形成されている。スリーブ２５０を貫通する貫通孔２５０ｅを形成することで、第１実施形態と同様の漏水センサ６０などの漏洩センサを円筒状空隙２３６に接続することができる。
【００７６】
第１の配管２１０及び第２の配管２２０は、第１実施形態と同様に、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレス鋼や、ニッケル基合金等、配管内容物により腐食や応力腐食割れ等を生じにくい材料で構成される。スリーブ２５０は、第１の配管２１０、第２の配管２２０の外側に配置され、溶接構造物２００の内容物にはほとんど接触しないため、耐食性、耐応力腐食割れ性を考慮することなく、第１の配管２１０及び第２の配管２２０とは異なる材料を用いて構成することもできる。例えば、スリーブ２５０の構成材として高強度の炭素鋼を用いることができる。なお、スリーブ２５０を第１の配管２１０、第２の配管２２０と同等の材質としてもよいのはもちろんである。
【００７７】
［製造方法］
ここで、溶接構造物２００の製造方法について説明する。
図１２は、実施形態に係る溶接工程を示す図であり、図１０に示した溶接構造物２００の図示上面部分における断面図である。
溶接構造物２００を製造する際の第１の配管２１０と第２の配管２２０との溶接工程は、図１２（ａ）〜（ｄ）に示す配管配置工程Ｓ２０１と、第１の溶接工程Ｓ２０２と、スリーブ配置工程Ｓ２０３と、第２の溶接工程Ｓ２０４と、を含む。
【００７８】
まず、図１２（ａ）に示す配管配置工程Ｓ２０１では、先端部に薄肉部２１３が形成された第１の配管２１０と、先端部に薄肉部２２３が形成された第２の配管２２０とを、薄肉部２１３先端の開先面２１１と、薄肉部２２３先端の開先面２２１とを突き合わせるようにして対向配置する。第１の配管２１０と第２の配管２２０はほぼ同径で同肉厚の円筒状であり、それらの先端部に形成された薄肉部２１３と薄肉部２２３もほぼ同径、同肉厚の円筒状である。したがって、配管２１０、２２０を接合位置に配置すると、図１２（ａ）に示すように、薄肉部２１３の外周面と薄肉部２２３の外周面は同一の円筒面上に配置される。
【００７９】
次に、図１２（ｂ）に示す第１の溶接工程Ｓ２０２では、開先面２１１、２２１間に溶接金属２３０を突合せ溶接し、第１の配管２１０と第２の配管２２０とを接合する。開先面２１１、２２１には、テーパー状の開先加工が施されているため、図１２（ａ）に示すように接合位置に配置すると、開先面２１１、２２１により断面視Ｖ形の溝が形成される。この溝に溶接金属２３０を突合せ溶接する。この突合せ溶接により、薄肉部２１３と溶接金属２３０と薄肉部２２３とからなる薄肉接合部２３５（内側管）が形成される。
【００８０】
次に、図１２（ｃ）に示すスリーブ配置工程Ｓ２０３では、薄肉部２１３、２２３により形成された段差凹部に対して、一対のスリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂを挟み込むようにして係合させる。スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂの内周面の両端には、周方向に沿って延びる凸条２５０ｂが形成されている。スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂを段差凹部に係合させると、凸条２５０ｂが薄肉部２１３、２２３の外周面に突き当てられる。これにより、スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂの内周面２５０ａと、薄肉接合部２３５の外周面との間に、これらの周方向に沿って延びる円筒状空隙２３６が形成される。円筒状空隙２３６の厚さは凸条２５０ｂの高さにより調整することができる。
【００８１】
また、スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂの軸方向の端面２５０ｃ、２５０ｄには、テーパー状の開先加工が施されている。スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂを段差凹部に係合すると、同様に開先加工を施された段差面２１３ａ、２２３ａと端面２５０ｃ、２５０ｄとの間に、断面視Ｖ形の溝２１５、２２５が形成される。
【００８２】
次に、図１２（ｄ）に示す第２の溶接工程Ｓ２０４では、溝２１５に溶接金属２３１を突合せ溶接することで第１の配管２１０とスリーブ２５０とが接合され、溝２２５に溶接金属２３２を突合せ溶接することで第２の配管２２０とスリーブ２５０とが接合される。さらに、図示は省略しているが、スリーブ分割体２５０Ａとスリーブ分割体２５０Ｂについても、それらの継ぎ目に溶接金属２３３（図１０参照）を突合せ溶接することで接合される。この工程により、二重管構造の外側管となるスリーブ２５０が形成される。
【００８３】
さらに、薄肉接合部２３５とスリーブ２５０との間の円筒状の空隙２３６に、漏水センサ６０などの漏洩センサを接続してもよい。この場合、スリーブ２５０（スリーブ分割体２５０Ａ）を貫通して内周面２５０ａに達する貫通孔２５０ｅを形成し、かかる貫通孔２５０ｅに漏水センサ６０を挿入又は接続する。
【００８４】
以上に構成及び製造方法を説明した本実施形態の溶接構造物２００は、第１の配管２１０と第２の配管２２０との接合部（継手部）が、薄肉接合部２３５（薄肉部２１３、２２３、溶接金属２３０）と、空隙を介して薄肉接合部２３５を取り囲むスリーブ２５０とからなる二重管構造とされている。これにより、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８５】
すなわち、上記の二重管構造を備えていることで、溶接構造物２００内に高圧流体などの内容物を配置したときに、内容物の圧力により薄肉接合部２３５が変形し、薄肉接合部２３５の残留応力が打ち消されるように作用するので、薄肉接合部２３５における応力腐食割れの発生感受性を低減することができる。
【００８６】
また、薄肉接合部２３５とスリーブ２５０との間の円筒状空隙２３６に接続した漏水センサ６０により、薄肉接合部２３５を貫通するクラックの発生を検知することができる。これにより、定期的なクラック検査を行うことなく補修時期を正確に把握することが可能となる。
【００８７】
そして、本実施形態の溶接構造物２００は、第１の配管２１０、第２の配管２２０とは別体のスリーブ２５０を備えた構成とされ、しかもスリーブ２５０は炭素鋼などの高強度材料を用いて構成することができる。スリーブ２５０に高強度材料を用いることで、スリーブ２５０による内圧保持が容易になり、配管全体の肉厚を増やすことなく円筒状空隙２３６を形成することが可能となる。
また、スリーブ２５０の肉厚変更が比較的容易であることから、薄肉接合部２３５の肉厚や円筒状空隙２３６の厚さの設計自由度が増し、これらの寸法の最適化がより容易になる。
【００８８】
また、スリーブ２５０の構成材料として炭素鋼を用い、第１の配管２１０、第２の配管２２０の構成材料としてステンレス鋼を用いた場合、スリーブ２５０の方が熱膨張率が小さいため、溶接構造物２００の温度が上昇したときに、内側管である薄肉接合部２３５に圧縮応力が作用し、溶接部における残留応力を打ち消すように働くため、応力腐食割れがより発生しにくくなる。
なお、上記の作用効果を得るには、スリーブ２５０の熱膨張率が薄肉接合部２３５の熱膨張率よりも小さければ足り、これらの部材の構成材料は炭素鋼及びステンレス鋼に限定されない。
【００８９】
なお、本実施形態では、一対のスリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂからなるスリーブ２５０を備えた構成としたが、スリーブ２５０の分割態様は特に限定されず、３個以上のスリーブ分割体により構成されていてもよい。
また、スリーブ２５０の内周面側に形成された凸条２５０ｂの態様も、スリーブ２５０の内周面２５０ａと薄肉接合部２３５との隙間を保持できる態様であれば、特に限定されない。例えば、ドーム状の突起物を複数配列した構成としてもよい。また，このような凸条や突起物はスリーブではなく配管２１０，２２０側に存在してもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１００，２００ 溶接構造物、１０，２１０ 第１の配管（第１の母材）、２０，２２０ 第２の配管（第２の母材）、３０ａ，３０ｂ，２３０，２３１，２３２，２３３ 溶接金属、１１，２１，２１１，２２１ 開先面、１２，２２ 溝部、１３，２３ 内周壁部、１４，２４ 外周壁部、２０ａ 貫通孔、３２，２３６ 円筒状空隙、３３ 内側管、３４ 外側管、５０ 接合部、６０ 漏水センサ（漏洩センサ）、１３０ａ，１３０ｂ インサートリング部品、２１３，２２３ 薄肉部、２３５ 薄肉接合部、２５０ スリーブ、２５０Ａ，２５０Ｂ スリーブ分割体、２５０ｂ 凸条（突起部）、Ｓ１０１ 溝部形成工程、Ｓ１０２ 配管配置工程、Ｓ１０３ 第１の溶接工程、Ｓ１０４ 第２の溶接工程、Ｓ２０１ 配管配置工程、Ｓ２０２ 第１の溶接工程、Ｓ２０３ スリーブ配置工程、Ｓ２０４ 第２の溶接工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接構造物の製造方法、及び溶接構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来の溶接方法を示す図であり、図１４は、溶接される配管の斜視図である。
溶接される２本の配管４００、５００は、まず、図１３（ａ）及び図１４に示すように、接合部となるそれぞれの開先面４０１、５０１を開先加工された後、図１３（ａ）に示すように、開先面４０１、５０１を突き合わせて配置される。その後、図１３（ｂ）に示すように、開先面４０１、５０１を側壁とする断面Ｖ字状の溝内に、溶接金属６００を多層盛りすることで溶接される。なお、溝の断面は、Ｖ字状以外にも、Ｕ字状、Ｉ字状、二段開先などがある。
【０００３】
ところで、上記のような配管の溶接部分において、応力腐食割れが生じることが知られている。そこで例えば特許文献１には、応力腐食割れを進展しにくくする溶接方法として、開先加工を施した配管の端面（図１３では開先面４０１、５０１）に予め肉盛を行い、配管外面から内面に向かって溶接金属のデンドライト組織を成長させる溶接方法が提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３９７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、開先面における溶接金属の結晶組織を制御する技術では、応力腐食割れの進展を抑制することはできるものの、応力腐食割れの発生自体を抑制することはできなかった。
また、配管の補修時期を判断するためには、応力腐食割れの進展状況を、図１５に示すような超音波探傷装置等を用いて測定することが必要であった。超音波探傷装置等の亀裂深さ測定精度は必ずしも高くないため、測定誤差を見込んだ保守的な評価に基づいて補修時期を判断せざるを得なかった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、溶接部における応力腐食割れの発生を抑えることができる溶接構造物の製造方法、及び溶接部における応力腐食割れが発生しにくい溶接構造物を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶接構造物の製造方法は、上記課題を解決するために、第１の母材と第２の母材のそれぞれの開先面に、前記開先面に沿って延びる溝部を形成する工程と、前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて前記第１及び第２の母材を配置する工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この溶接構造物の製造方法によれば、第１の母材と第２の母材とを、それらの開先面に形成された溝部を接続するように溶接することができる。これにより、接合部の内部に、第１の母材の溝部と第２の母材の溝部とを接続してなる円筒状の空隙を形成することができる。そして、このような円筒状の空隙を形成することで、接合部を内側管とそれを取り囲む外側管とからなる二重管構造とすることができる。かかる構造では、内側管の肉厚を薄くすることができ、内圧負荷に伴う変形により残留応力を打ち消すような弾性応力が配管内表面に作用するような内側管を構成することができる。よって、この溶接構造物の製造方法によれば、配管内表面に作用する応力の低減により応力腐食割れを発生しにくくした溶接構造物を得ることができる。
【０００９】
本発明の溶接構造物の製造方法は、開先面上に前記開先面に沿って延びる溝部が形成された第１の母材及び第２の母材を、前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて配置する工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、を有することを特徴とする。
このように、第１の母材及び第２の母材に予め溝部が形成されていてもよい。この場合にも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００１０】
前記溝部を形成する工程において、前記溝部の形成位置を、前記第１の母材及び前記第２の母材のそれぞれの内面から最大許容亀裂深さの範囲内とすることもできる。
この溶接構造物の製造方法によれば、溶接により得られる溶接構造物において溝部により形成される円筒状の空隙が最大許容亀裂深さの範囲に配置される。そうすると、二重管構造の外側管によって内圧を保持できる構造となるので、内側管に発生したクラックが内側管を貫通したとしても、外側管によって内圧を保持できるため、その後の相当期間にわたって溶接構造物の機能を維持することができる。
【００１１】
前記第１の母材又は前記第２の母材の外周面に開口し前記溝部内に通じる貫通孔を形成する工程を有する方法としてもよい。
この製造方法によれば、溶接構造物の接合部内部の円筒状の空隙と外部とを連通させる貫通孔を形成するので、円筒状の空隙への内容物の漏洩を、かかる貫通孔を介して検出することができる。またセンサ等を容易に設置することが可能となる。
【００１２】
前記第２の溶接工程において、溶加材を用いた溶接を実施する前に、対向配置された前記開先のルート付近に、前記開先面の最小間隔よりも大きい幅のインサートリングを２分割以上にしたものを配置することもできる。
この製造方法によれば、溝部よりも外側の領域を溶接する際に、インサートリングによって溝部側の隙間を閉塞した状態で溶接するので、溶融させた溶接金属が溝部側へ入り込むのを防止することができる。これにより、第１の母材の溝部と第２の母材の溝部とを接続した円筒状の空隙を容易かつ確実に形成することができる。
【００１３】
本発明の溶接構造物の製造方法は、接合部となる部分に薄肉部を有する第１の母材と第２の母材とを、それぞれの前記開先面同士を突き合わせて配置し、前記開先面を溶接することで薄肉接合部を形成する第１の溶接工程と、前記薄肉接合部の外周にスリーブを周回させて配置する工程と、前記スリーブの内周面と前記薄肉接合部の外周面との間に、周方向に延びる円筒状の空隙を保持した状態で、前記スリーブと、前記第１の母材及び前記第２の母材とを溶接する第２の溶接工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この製造方法によれば、薄肉接合部を内側管とし、スリーブを外側管とする二重管構造を備えた溶接構造物を製造することができる。そして、かかる二重管構造に基づいて、先に記載の構成と同様の作用効果を得ることができる。
【００１５】
前記スリーブの内周面又は前記薄肉接合部の外周面に形成された突起部により前記内周面と前記外周面との間隔を保持し、前記空隙を形成する方法としてもよい。
この製造方法によれば、突起部を突き当てるという簡便な操作で所望の厚さの空隙を保持することができ、溶接を容易に実施することができる。また、突起部の高さによって空隙の厚さを容易に調整できる利点も得られる。
【００１６】
前記スリーブを配置する工程において、前記スリーブを周方向に複数個に分割してなるスリーブ分割体を組み合わせて配置し、前記第２の溶接工程において、前記スリーブ分割体同士を溶接する方法としてもよい。
この製造方法によれば、薄肉接合部を取り囲むスリーブを容易に形成することができる。
【００１７】
前記スリーブが、前記第１の母材及び前記第２の母材の構成材料よりも少なくとも高強度かまたは低熱膨張率の材料で形成されている構成としてもよい。
この製造方法によれば、外側管となるスリーブが高強度になるため、肉厚の薄いスリーブであっても内圧を保持することが可能となる。したがって、母材の肉厚を増やすことなくスリーブと薄肉接合部との間に円筒状の空隙を形成することができる。また、薄肉接合部においても必要な肉厚を確保しやすくなる。
一方、スリーブを低熱膨張率の材料で形成した場合には、温度上昇を伴う使用時に、内側管に対して圧縮応力が作用し、この圧縮応力が溶接部における残留応力を打ち消すように働くため、応力腐食割れがより発生しにくくなる。
【００１８】
前記スリーブを貫通して前記空隙に通じる貫通孔を形成する工程を有する方法としてもよい。
この製造方法によれば、溶接構造物の接合部内部の円筒状の空隙と外部とを連通させる貫通孔を形成するので、円筒状の空隙への内容物の漏洩を、かかる貫通孔を介して検出することが可能になる。またセンサ等を容易に設置することが可能となる。
【００１９】
前記貫通孔に漏洩センサを接続する工程を有する方法としてもよい。
この製造方法によれば、貫通孔に接続した漏洩センサを用いて、内容物の漏洩を検出可能な溶接構造物を製造することができる。
【００２０】
本発明の溶接構造物は、第１の母材と第２の母材とを溶接してなる溶接構造物であって、前記第１の母材と前記第２の母材との接合部の内部に、前記母材同士の溶接部を跨いだ状態で前記溶接部に沿って延びる円筒状の空隙が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、接合部を内側管とそれを取り囲む外側管とからなる二重管構造とすることができる。かかる構造では、内側管の肉厚を薄くすることができ、内圧負荷に伴う変形により残留応力を打ち消すような弾性応力が配管内表面に作用するような内側管を構成することができる。よって、この溶接構造物によれば、配管内表面に作用する応力の低減により応力腐食割れを発生しにくくすることができる。
【００２２】
前記空隙が前記第１の母材の開先面に形成された溝部と、前記第２の母材の開先面に形成された溝部とを接続したものであってもよい。
この構成によれば、第１の母材と第２の母材を加工することで円筒状の空隙を形成できるため、簡便な工程で製造可能な溶接構造物となる。
【００２３】
前記溝部の形成位置が、前記第１の母材及び前記第２の母材のそれぞれの内面から最大許容亀裂深さの範囲内にある構成としてもよい。
この構成によれば、円筒状の空隙が最大許容亀裂深さの範囲に配置される。そうすると、二重管構造の外側管によって内圧を保持できる構造となるので、内側管に発生したクラックが内側管を貫通したとしても、外側管によって内圧を保持できるため、その後の相当期間にわたって溶接構造物の機能を維持することができる。
【００２４】
前記第１の母材又は前記第２の母材を貫通して前記空隙に通じる貫通孔を有する構成としてもよい。
この構成によれば、円筒状の空隙への内容物の漏洩を、かかる貫通孔を介して検出することができる。またセンサ等を容易に設置することが可能となる。
【００２５】
前記第１の母材及び前記第２の母材の接合端となる部分にそれぞれ薄肉部が形成されるとともに、前記薄肉部の先端面同士が溶接され、溶接された前記薄肉部からなる薄肉接合部の外周を取り囲んでスリーブが配置されるとともに、前記スリーブは前記第１の母材及び前記第２の母材に溶接されており、前記スリーブの内周面と前記薄肉接合部の外周面との間に、前記円筒状の空隙が形成されている構成としてもよい。
この構成によれば、薄肉接合部を内側管とし、スリーブを外側管とする二重管構造を備えた溶接構造物を得ることができる。そして、かかる二重管構造に基づいて、先に記載の構成と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
前記スリーブが、前記第１の母材及び前記第２の母材の構成材料よりも少なくとも高強度かまたは低熱膨張率の材料で形成されている構成としてもよい。
この構成によれば、外側管となるスリーブが高強度になるため、肉厚の薄いスリーブであっても内圧を保持することが可能となる。したがって、母材の肉厚を増やすことなくスリーブと薄肉接合部との間に円筒状の空隙を形成することができる。また、薄肉接合部においても必要な肉厚を確保しやすくなる。
一方、スリーブを低熱膨張率の材料で形成した場合には、温度上昇を伴う使用時に、内側管に対して圧縮応力が作用し、この圧縮応力が溶接部における残留応力を打ち消すように働くため、応力腐食割れがより発生しにくくなる。
【００２７】
前記スリーブを貫通して前記空隙に通じる貫通孔を有する構成としてもよい。
この構成によれば、円筒状の空隙への内容物の漏洩を、かかる貫通孔を介して検出することができる。またセンサ等を容易に設置することが可能となる。
【００２８】
前記貫通孔に漏洩センサが接続されている構成としてもよい。
この構成によれば、貫通孔に接続した漏洩センサを用いて内容物の漏洩を検出可能な溶接構造物とすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、溶接部における応力腐食割れの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る溶接構造物の断面構造を示す図。
【図２】配管の端部の構造を示す図。
【図３】第１実施形態に係る溶接構造物の接合部を拡大して示す作用説明図。
【図４】内側管に作用する応力の説明図。
【図５】第１実施形態に係る溶接構造物における漏水検出の説明図。
【図６】第１実施形態に係る溶接構造物における漏水検出の説明図。
【図７】第１実施形態の製造方法に係る溶接工程を示す図。
【図８】変形例に係る溶接構造物を示す図。
【図９】変形例に係る溶接構造物の製造工程を示す図。
【図１０】第２実施形態に係る溶接構造物を示す斜視図。
【図１１】第２実施形態に係る溶接構造物の分解斜視図。
【図１２】第２実施形態の製造方法に係る溶接工程を示す図。
【図１３】従来の溶接方法を示す図。
【図１４】従来の溶接方法において溶接される配管の斜視図。
【図１５】従来の溶接構造物におけるクラック検出の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、第１実施形態に係る溶接構造物の溶接部における断面構造を示す図である。図２は、配管の端部の構造を示す図である。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態の溶接構造物１００は、第１の配管１０（第１の母材）と、第２の配管２０（第２の母材）とを互いの管端を突き合わせて溶接した構造を有する。第１の配管１０と第２の配管２０の接合部５０（継手部）は、第１の配管１０の開先面１１と第２の配管２０の開先面２１との間に溶接金属３０ａ、３０ｂを突合せ溶接した構成である。接合部５０の内部には、配管１０、２０の周方向に沿って円筒状空隙３２が形成されている。
【００３４】
本実施形態において第１の配管１０及び第２の配管２０、並びに溶接金属３０ａ、３０ｂの構成材料は特に限定されず、溶接構造物１００の用途に応じて適宜選択される。溶接構造物１００が例えばプラントの高圧水配管や圧力容器である場合には、第１の配管１０及び第２の配管２０の構成材料としては、ＳＵＳ３１６Ｌ等の低炭素ステンレス鋼（オーステナイト系ステンレス鋼）や、ニッケル基合金が一般的に用いられ、溶接金属３０ａ、３０ｂとしては第１の配管１０及び第２の配管２０と同系の材料が用いられる。
【００３５】
接合部５０の内部に形成された円筒状空隙３２は、第１の配管１０に形成された溝部１２と第２の配管２０に形成された溝部２２とを接続し、１つの円筒状の空隙とした構成である。したがって、溝部１２と溝部２２の開口部は、円形の配管１０、２０の開先面１１、２１の同軸位置に、ほぼ同一の直径及び幅で形成されている。
【００３６】
溝部１２は、図２（ａ）に示すように、第１の配管１０の開先面１１に沿って円形状に形成されている。溝部１２は、図２（ｂ）に示すように、管壁部と同一の管軸Ｌを中心とする円形状に形成されている。これにより、第１の配管１０の管端部が、溝部１２によって径方向に分割されている。本実施形態の場合、溝部１２よりも内周側に位置する断面円形状の内周壁部１３と、溝部１２よりも外周側に位置する外周壁部１４とに分割されている。
なお、第１の配管１０の開先面１１と第２の配管２０の開先面２１は、図２に示すように、ほぼ同一の形状である。すなわち、第２の配管２０の管端部は、開先面２１に形成された溝部２２によって内周壁部２３と外周壁部２４とに分割されている。
【００３７】
接合部５０は、円筒状空隙３２よりも内周側の部分と外周側の部分が、それぞれ個別に溶接された構造である。
図１に示すように、円筒状空隙３２よりも内周側の内周壁部１３の先端面と内周壁部２３の先端面とが溶接金属３０ａを突合せ溶接することにより接合されている。これらの内周壁部１３、２３及び溶接金属３０ａが、接合部５０における内側管３３を構成している。
また、円筒状空隙３２よりも外周側の外周壁部１４の先端面と外周壁部２４の先端面とが溶接金属３０ｂを突合せ溶接することにより接合されている。これらの外周壁部１４、２４及び溶接金属３０ｂが、接合部５０における外側管３４を構成している。上記の構成により、接合部５０は、内側管３３の外周側に外側管３４が配置された二重管構造を有している。
【００３８】
外側管３４の厚さは、溶接構造物１００内に配置される内容物（冷却水などの媒体や各種ガスなど）の圧力に耐える厚さとされていれば、特に限定されない。
一方、内側管３３の厚さは、内容物の圧力によって容易に破損しない程度の厚さであればよく、内容物の圧力によって変形し，内表面に軸方向の圧縮応力が作用するように形成される。
【００３９】
以上の構成を備えた本実施形態の溶接構造物１００によれば、接合部５０（溶接部）における応力腐食割れの発生を低減することができる。以下、本実施形態の溶接構造物１００の作用効果について、図３及び図４を参照しつつ詳細に説明する。
図３は、本実施形態の溶接構造物１００の接合部５０を拡大して示す作用説明図である。図４は、図３の領域Ｏを拡大して示す図であり、内側管３３の曲げ変形により作用する軸方向応力の説明図である。
【００４０】
図３に示すように、本実施形態の溶接構造物１００の接合部５０では、溶接構造物１００の内容物による内圧によって内側管３３が外側管３４側に向かって湾曲し、円筒状空隙３２を押し潰すように変形する。このとき、肉厚の薄い内側管３３は剛性が低いために変形するが、外側管３４は先に記載のように内圧に耐える肉厚であるため、図３に示すように、変形した内側管３３が外側管３４の内面に当接すると、内側管３３はそれ以上変形しなくなる。これにより、溶接構造物１００の内圧が保持される。
【００４１】
このように、使用時に円筒状空隙３２を押し潰すように内側管３３が変形すると、図４に示すように、内側管３３に曲げモーメントＭが作用する。そうすると、図示のように、内側管３３の外周側（外側管３４側）の面である第１面Ｓ１に引張応力が作用し、内周側の面である第２面Ｓ２には圧縮応力が作用する。
【００４２】
一方、従来の溶接構造物の製造方法では、図１３（ｂ）に示すように、第１の配管４００と第２の配管５００とを溶接した場合に、溶接金属６００が凝固する際の収縮力によって接合部７００がくびれるように変形し、接合部７００に残留応力（溶接残留応力）が発生する。この溶接残留応力は、接合部７００の内周面では引張応力となり、外周面では圧縮応力となる。
【００４３】
このように、内容物の内圧による内側管３３の変形で生じる応力は、配管１０，２０の溶接によって生じる溶接残留応力を緩和するように作用する。これにより、内容物と接する内側管３３の内周面における応力腐食割れの発生感受性を低下させることができる。
なお、図３に示すように、外側管３４は内容物の内圧ではほとんど変形しないため、外側管３４の溶接残留応力はほとんど変化しない。しかし、外側管３４が内容物に直接触れることはほぼないため、外側管３４において応力腐食割れが生じる可能性は極めて低い。
【００４４】
上記した内側管３３の変形による溶接残留応力の緩和作用は、内側管３３の弾性変形量（外側管３４側への変位量）に応じて大きくなる。したがって、本実施形態の溶接構造物１００は、不具合を生じない範囲で内側管３３の変形量が大きくなるように構成することが好ましい。
例えば、円筒状空隙３２の厚さ（溝部１２、２２の幅）を大きくすれば、内側管３３の変位幅を大きくすることができる。ただし、内側管３３及び外側管３４の肉厚を変化させることなく円筒状空隙３２の厚さを大きくする場合には、配管１０、２０の肉厚を大きくする必要があり、重量やコストの点で不利である。
また、内側管３３の肉厚を薄くすると、内側管３３の内周面の変位量が大きくなり、溶接残留応力の緩和作用を大きくすることができる。ただしこの場合には、内側管３３に万一亀裂が発生した際に，亀裂が円筒状空隙３２に達するまでの期間が短くなるため，検査等を実施することなく当該溶接継手部を運用できる期間が短くなるおそれがある。
【００４５】
また、本実施形態の溶接構造物１００では、円筒状空隙３２の内側と外側を別々に溶接している。これにより、内側管３３においては溶着金属量を大幅に低減することができ、開先面１１、２１近傍の加工硬化を低減することができる。その結果、材料の硬化に起因する応力腐食割れの発生感受性の上昇を抑えることができる。
なお、肉厚の薄い内周壁部１３、２３を溶接した場合に加工硬化を抑えられる理由は、溶着金属量の減少に伴い、内側管３３への溶接入熱が減少し，溶着金属の凝固時に生じるくびれ変形（たが締め変形）が抑制されるためであると予想される。
【００４６】
次に、図５及び図６は、溶接構造物１００における漏水検出の説明図である。
図５に示すように、本実施形態の溶接構造物１００は、接合部５０に漏水センサ６０を配設して使用することができる。第２の配管２０の外周壁部２４を厚さ方向に貫通する貫通孔２０ａが形成されている。貫通孔２０ａ内に漏水センサ６０が挿入されている。漏水センサ６０の先端６０ａは溝部２２（円筒状空隙３２）内に到達しており、円筒状空隙３２内の水分を検出可能に構成されている。
【００４７】
溶接構造物１００は、図５に示すような、クラックＣｋが短く、円筒状空隙３２に到達していない状態では、閉空間である円筒状空隙３２内の水分量は変動しないため、漏水センサ６０は反応しない。
一方、クラックＣｋが進展し、図６に示すように、内側管３３を貫通して円筒状空隙３２に達すると、内容物である水（内部流体）が円筒状空隙３２内に進入し、漏水センサ６０に水分が検出される。
このように、円筒状空隙３２に漏水センサ６０を接続して用いることで、クラックＣｋが内側管３３を貫通する長さにまで進展したことを正確に検出することができる。これにより、溶接構造物１００の補修時期を正確に把握することができる。
【００４８】
ここで、図１５は、従来の溶接構造物におけるクラック検出の説明図である。
図１５に示すように、図１３に示した従来の溶接構造物においてクラックＣｋを検出するには、接合部７００の近傍に超音波探傷装置７５０等を設置し、超音波の反射により検出する必要があった。また、クラックＣｋは目視することができないため、最大許容亀裂深さＤｉを超えるクラックＣｋの有無を定期的に確認しなければならなかった。
さらに、超音波探傷装置等の亀裂深さ測定精度は必ずしも高くないため、測定誤差を見込んだ保守的な評価とならざるを得ず、補修の間隔が短くなる傾向にあった。
【００４９】
これに対して本実施形態の溶接構造物１００では、円筒状空隙３２内への漏水が検知されない限り、内側管３３を貫通する長さのクラックＣｋは存在しないことが保証されるため、上述した従来の定期検査は不要になる。したがって、使用中の監視が容易であるとともに、超音波探傷法などと比較すると簡易な測定系であり、しかも高信頼性のクラック検出が可能である。
【００５０】
なお、円筒状空隙３２は、接合部５０の内周面から、最大許容亀裂深さＤｉの範囲内に形成されている。これは、外側管３４の肉厚が、内容物の圧力に耐える最小肉厚Ｄｏよりも厚く形成されるためである。そうすると、円筒状空隙３２と内容物との間に位置する内側管３３の肉厚は、最大許容亀裂深さＤｉよりも小さくなる。したがって、図６に示すようにクラックＣｋが内側管３３を貫通したとしても、その時点では外側管３４は損傷していない状態であり、接合部５０がすぐに破損してしまうことはない。
【００５１】
また、漏水が検出された時点から外側管３４に新たなクラックが生じて限界寸法に達するまでにはかなりの時間があるため、漏水が検出されてから接合部５０の補修準備を開始したとしても十分に間に合う。したがって、接合部５０の補修を計画的に実施することができ、プラント等では停止期間を短くすることができる。
【００５２】
外側管３４における許容亀裂深さＤｚは、最大許容亀裂深さＤｉと外側管３４の内周面（円筒状空隙３２に面する壁）の深さＤｃとの差によって規定される。許容亀裂深さＤｚが小さすぎると漏水を検知してから補修までの期間を短くしなければならない。一方、許容亀裂深さＤｚを大きくすると内側管３３の肉厚を確保しにくくなるため、配管１０、２０の肉厚を大きくする必要が生じる場合がある。これらを勘案すると、許容亀裂深さＤｚは、補修実施までの期間を十分に確保できる範囲で薄くすることが好ましい。
【００５３】
上記では円筒状空隙３２に漏水センサ６０を接続した構成について説明したが、円筒状空隙３２に接続するセンサは、溶接構造物１００の内容物の漏洩を検出できる漏洩センサであれば、水分を検出するセンサに限られない。例えば、ガスセンサや有機物センサであってもよい。
【００５４】
漏水センサ６０は、その全体を貫通孔２０ａ内に配置する形態であっても、検出部のみを貫通孔２０ａ内に挿入する形態であってもよい。さらには、貫通孔２０ａに管やチューブ等の管状部材を接続し、かかる管状部材に対して接続されている構成としてもよい。
漏水センサ６０としては、漏水センサ６０に水分が接触したことを検出できればよいため、電極間抵抗の変化を検出する装置などに限られず、水分との接触により変色するシートなどの簡易的な検出手段であってもよい。
【００５５】
漏水センサ６０を、第１の配管１０の溝部１２に連通する位置に設けてもよいのはもちろんである。また場合によっては、第１の配管１０と第２の配管２０の両方に漏水センサを設けてもよい。さらに、第２の配管２０に漏水センサを設置する一方、第１の配管１０に他の漏洩センサ（例えばガスセンサ）を設置してもよい。
【００５６】
漏洩センサは，超音波や磁気を用いる方法や，円筒状の空隙にあらかじめ充填した物質と内容物との接触による化学反応を検出する方法など，貫通孔を用いない方式とすることもできる。
【００５７】
［製造方法］
次に、図７を参照して溶接構造物１００の製造方法について説明する。
図７は、実施形態に係る溶接工程を示す図である。
溶接構造物１００を製造する際の第１の配管１０と第２の配管２０との溶接工程は、図７（ａ）〜（ｃ）に示す溝部形成工程Ｓ１０１と、配管配置工程Ｓ１０２と、第１の溶接工程Ｓ１０３と、第２の溶接工程Ｓ１０４と、を有する。
【００５８】
まず、図７（ａ）に示す溝部形成工程Ｓ１０１では、第１の配管１０と第２の配管２０のそれぞれの開先面１１、２１に、これらの開先面１１、２１に沿って延びる溝部１２、２２を、円形の配管１０、２０のほぼ同軸位置に、ほぼ同一の幅で形成する。溝部１２、２２の形成方法としては、機械加工や放電加工など、公知の加工方法を用いることができる。溝部１２、２２を形成することで、第１の配管１０の接合端に内周壁部１３と外周壁部１４とが形成され、第２の配管２０の接合端に内周壁部２３と外周壁部２４とが形成される。
【００５９】
なお、図７に示す第１の配管１０の開先面１１及び第２の配管２０の開先面２１には、それぞれテーパー状の開先加工を施されている。この開先加工を施す工程と上記の溝部形成工程との順序は特に限定されない。
また、第１の配管１０と第２の配管２０として、予め所定の位置に溝部１２、２２が形成されたものを用いてもよい。溝部１２、２２の形成位置は、配管１０、２０の材質や寸法に基づく設計により所定の位置に設定することができるため、配管１０、２０の製造時に形成することができる。このように予め溝部１２、２２が形成された配管１０、２０を用いる場合には、溝部形成工程Ｓ１０１は省略することができる。
【００６０】
開先面１１、２１に溝部１２、２２を形成したならば、配管配置工程Ｓ１０２に移行する。
配管配置工程Ｓ１０２では、図７（ａ）に示すように、第１の配管１０と第２の配管２０とを、互いの開先面１１、２１を対向させ、内周壁部１３、２３の先端面１１ａ、２１ａ同士を突き合わせるようにして配置する。このとき、溝部１２、２２の開口端同士が管軸Ｌ方向で対向するように配置される。その後、第１の溶接工程Ｓ１０３に移行する。
【００６１】
図７（ｂ）に示す第１の溶接工程Ｓ１０３では、開先面１１のうち溝部１２よりも内周側に位置する先端面１１ａと、開先面２１のうち溝部２２よりも内周側に位置する先端面２１ａとを、溶接金属３０ａを突合せ溶接することで接合する。突合せ溶接は１回のみで完了してもよいし、複数層を重ねる多層突合せ溶接としてもよい。溶接金属３０ａの上面（外周側の表面）は、できるだけ平坦面となるように形成し、溶接金属３０ａによって溝部１２と溝部２２との間が閉塞されてしまわないようにする。
【００６２】
次に、図７（ｃ）に示す第２の溶接工程Ｓ１０４では、開先面１１のうち溝部１２よりも外周側に位置する先端面１１ｂと、開先面２１のうち溝部２２より外周側に位置する先端面２１ｂとを、溶接金属３０ｂを突合せ溶接することで接合する。外周壁部１４、２４間の突合せ溶接は、通常は多層突合せ溶接により行われるが、可能であれば１回のみの溶接で完了してもよい。
【００６３】
ここで、第２の溶接工程Ｓ１０４では、図７（ｃ）に示すように、溶接金属３０ｂを先端面１１ｂ、２１ｂに挟まれた領域（空隙）に選択的に配置し、溶接金属３０ａから離間されるようにして溶接金属３０ｂを突合せ溶接する。このようにして、溶接金属３０ａ、３０ｂ間に隙間を形成し、かかる隙間を介して溝部１２と溝部２２とを接続する。これにより、接合部５０の内部に円筒状空隙３２が形成される。
【００６４】
以上の工程により、第１の配管１０と第２の配管２０とが接合部５０において溶接された構造を備える本実施形態の溶接構造物１００を製造することができる。
【００６５】
さらに必要に応じて、図７（ｃ）に示す漏水センサ６０（漏洩センサ）を設けてもよい。漏水センサ６０を設けるには、まず、第２の配管２０を径方向に貫通し、第２の配管２０の外周面と溝部２２内とを連通させる貫通孔２０ａを形成する。貫通孔２０ａは、放電加工や機械加工により形成することができ、例えば溝部形成工程Ｓ１０１において溝部２２とともに形成することができる。貫通孔２０ａは、第２の溶接工程Ｓ１０４の後に形成してもよく、予め貫通孔２０ａが形成された第２の配管２０を図示の溶接工程に供してもよい。
第２の配管２０に貫通孔２０ａが形成されたならば、図７（ｃ）に示すように、漏水センサ６０を貫通孔２０ａに挿入し、必要に応じてシール処理などを行うことで、センサ設置工程が終了する。
【００６６】
以上に説明した本実施形態の製造方法によれば、第１の配管１０、２０の接合部５０に、溝部１２、２２を接続した円筒状空隙３２を形成することができ、円筒状空隙３２を介して内側管３３と外側管３４とが重なった二重管構造を形成することができる。よって本実施形態の製造方法によれば、先に記載した応力腐食割れの生じにくい溶接構造物１００を容易に製造することができる。
【００６７】
［変形例］
図８は、変形例に係る溶接構造物の分解斜視図である。図９は、同溶接構造物の製造工程を示す図である。以下の説明及び参照図面において、第１の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００６８】
先の実施形態では、先端面１１ｂの溝部１２側の角部と、先端面２１ｂの溝部２２側の角部は、管軸Ｌ方向（図示左右方向）において離間して配置されている。この先端面１１ｂ、２１ｂ間の隙間３１は、第１の溶接工程Ｓ１０３において先端面１１ａ、２１ａを溶接する際のトーチ挿入口として必要であるが、第２の溶接工程Ｓ１０４では、この隙間３１から溶接金属３０ｂが溶接金属３０ａ側へ漏れ出てしまわないようにする必要がある。
【００６９】
そこで、本変形例の溶接構造物１００Ａでは、図８に示すように、突き合わされた開先面１１、２１の間にインサートリング部品１３０ａ、１３０ｂを配置し、この状態で第２の溶接工程Ｓ１０４を実行する。
【００７０】
図９に示すように、本変形例の溶接構造物の製造方法において、工程Ｓ１０１〜Ｓ１０４の基本構成は第１実施形態と同様であるが、第２の溶接工程Ｓ１０４において、図９（ｃ）に示すように、先端面１１ｂ、２１ｂの最深部（開先のルート付近）に先端面１１ｂ、２１ｂ間の最小間隔よりも大きい幅のインサートリング部品１３０ａを配置する。インサートリング部品１３０ａ、１３０ｂは、円形のインサートリングを分割した部品であり、図８に示すように開先面１１、２１間に形成された溝状部にそれらを嵌め込むことで、溝状部に沿って一周するインサートリングが形成される。その後、溶加材を用いずに溶接トーチによりインサートリングを部分的に溶融させるなどすることで、図９（ｃ）に示すように、インサートリング（インサートリング部品１３０ａ、１３０ｂ）によって隙間３１が閉塞される。
【００７１】
その後、図９（ｄ）に示すように、溶加材を溶融させて溶接金属３０ｂを形成することで、先端面１１ｂ、２１ｂを溶接することができる。このように本例によれば、インサートリングによって隙間３１に溶接金属３０ｂが入り込むのを容易に防止することができ、良好な形状で円筒状空隙３２を形成することができる。
【００７２】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態である溶接構造物２００の概略構造を示す斜視図である。図１１は、溶接構造物２００の分解斜視図である。図１２は、溶接構造物２００の製造方法における溶接工程を示す図である。
【００７３】
本実施形態の溶接構造物２００は、図１０及び図１１に示すように、第１の配管２１０と、第２の配管２２０と、第１の配管２１０及び第２の配管２２０の接合部を覆うスリーブ２５０と、を備えている。
第１の配管２１０と第２の配管２２０は、それらの接合端となる部分が薄肉加工されている。第１の配管２１０の端部に薄肉部２１３が形成され、第２の配管２２０の端部には薄肉部２２３が形成されている。そして、薄肉部２１３、２２３の先端部分に溶接金属２３０を突合せ溶接することで、第１の配管２１０と第２の配管２２０とが接合されている。
【００７４】
スリーブ２５０は、半円筒型のスリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂを組み合わせて溶接し、円筒型としたものである。スリーブ２５０は、第１の配管２１０の薄肉部２１３と第２の配管２２０の薄肉部２２３とによって形成された段差凹部に係合されている。第１の配管２１０とスリーブ２５０とは、薄肉部２１３基端側の段差面とスリーブ２５０との間に溶接金属２３１を突合せ溶接することで接合されている。第２の配管２２０とスリーブ２５０とは、薄肉部２２３基端側の段差面とスリーブ２５０との間に溶接金属２３２を突合せ溶接することで接合されている。スリーブ２５０を構成するスリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂは、円筒型に組み合わせたときに対向配置される端面に溶接金属２３３を突合せ溶接することで接合されている。
【００７５】
本実施形態の溶接構造物２００も、第１実施形態に係る溶接構造物１００と同様の二重管構造を有している。本実施形態の場合、図１１に示すように、薄肉部２１３、２２３と溶接金属２３０とからなる薄肉接合部２３５が内側管を形成しており、かかる薄肉接合部２３５を取り囲むように配置されたスリーブ２５０が外側管を構成している。図１２に示すように、薄肉接合部２３５とスリーブ２５０との間には、円筒状空隙２３６が形成されている。スリーブ２５０を貫通する貫通孔２５０ｅを形成することで、第１実施形態と同様の漏水センサ６０などの漏洩センサを円筒状空隙２３６に接続することができる。
【００７６】
第１の配管２１０及び第２の配管２２０は、第１実施形態と同様に、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレス鋼や、ニッケル基合金等、配管内容物により腐食や応力腐食割れ等を生じにくい材料で構成される。スリーブ２５０は、第１の配管２１０、第２の配管２２０の外側に配置され、溶接構造物２００の内容物にはほとんど接触しないため、耐食性、耐応力腐食割れ性を考慮することなく、第１の配管２１０及び第２の配管２２０とは異なる材料を用いて構成することもできる。例えば、スリーブ２５０の構成材として高強度の炭素鋼を用いることができる。なお、スリーブ２５０を第１の配管２１０、第２の配管２２０と同等の材質としてもよいのはもちろんである。
【００７７】
［製造方法］
ここで、溶接構造物２００の製造方法について説明する。
図１２は、実施形態に係る溶接工程を示す図であり、図１０に示した溶接構造物２００の図示上面部分における断面図である。
溶接構造物２００を製造する際の第１の配管２１０と第２の配管２２０との溶接工程は、図１２（ａ）〜（ｄ）に示す配管配置工程Ｓ２０１と、第１の溶接工程Ｓ２０２と、スリーブ配置工程Ｓ２０３と、第２の溶接工程Ｓ２０４と、を含む。
【００７８】
まず、図１２（ａ）に示す配管配置工程Ｓ２０１では、先端部に薄肉部２１３が形成された第１の配管２１０と、先端部に薄肉部２２３が形成された第２の配管２２０とを、薄肉部２１３先端の開先面２１１と、薄肉部２２３先端の開先面２２１とを突き合わせるようにして対向配置する。第１の配管２１０と第２の配管２２０はほぼ同径で同肉厚の円筒状であり、それらの先端部に形成された薄肉部２１３と薄肉部２２３もほぼ同径、同肉厚の円筒状である。したがって、配管２１０、２２０を接合位置に配置すると、図１２（ａ）に示すように、薄肉部２１３の外周面と薄肉部２２３の外周面は同一の円筒面上に配置される。
【００７９】
次に、図１２（ｂ）に示す第１の溶接工程Ｓ２０２では、開先面２１１、２２１間に溶接金属２３０を突合せ溶接し、第１の配管２１０と第２の配管２２０とを接合する。開先面２１１、２２１には、テーパー状の開先加工が施されているため、図１２（ａ）に示すように接合位置に配置すると、開先面２１１、２２１により断面視Ｖ形の溝が形成される。この溝に溶接金属２３０を突合せ溶接する。この突合せ溶接により、薄肉部２１３と溶接金属２３０と薄肉部２２３とからなる薄肉接合部２３５（内側管）が形成される。
【００８０】
次に、図１２（ｃ）に示すスリーブ配置工程Ｓ２０３では、薄肉部２１３、２２３により形成された段差凹部に対して、一対のスリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂを挟み込むようにして係合させる。スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂの内周面の両端には、周方向に沿って延びる凸条２５０ｂが形成されている。スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂを段差凹部に係合させると、凸条２５０ｂが薄肉部２１３、２２３の外周面に突き当てられる。これにより、スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂの内周面２５０ａと、薄肉接合部２３５の外周面との間に、これらの周方向に沿って延びる円筒状空隙２３６が形成される。円筒状空隙２３６の厚さは凸条２５０ｂの高さにより調整することができる。
【００８１】
また、スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂの軸方向の端面２５０ｃ、２５０ｄには、テーパー状の開先加工が施されている。スリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂを段差凹部に係合すると、同様に開先加工を施された段差面２１３ａ、２２３ａと端面２５０ｃ、２５０ｄとの間に、断面視Ｖ形の溝２１５、２２５が形成される。
【００８２】
次に、図１２（ｄ）に示す第２の溶接工程Ｓ２０４では、溝２１５に溶接金属２３１を突合せ溶接することで第１の配管２１０とスリーブ２５０とが接合され、溝２２５に溶接金属２３２を突合せ溶接することで第２の配管２２０とスリーブ２５０とが接合される。さらに、図示は省略しているが、スリーブ分割体２５０Ａとスリーブ分割体２５０Ｂについても、それらの継ぎ目に溶接金属２３３（図１０参照）を突合せ溶接することで接合される。この工程により、二重管構造の外側管となるスリーブ２５０が形成される。
【００８３】
さらに、薄肉接合部２３５とスリーブ２５０との間の円筒状の空隙２３６に、漏水センサ６０などの漏洩センサを接続してもよい。この場合、スリーブ２５０（スリーブ分割体２５０Ａ）を貫通して内周面２５０ａに達する貫通孔２５０ｅを形成し、かかる貫通孔２５０ｅに漏水センサ６０を挿入又は接続する。
【００８４】
以上に構成及び製造方法を説明した本実施形態の溶接構造物２００は、第１の配管２１０と第２の配管２２０との接合部（継手部）が、薄肉接合部２３５（薄肉部２１３、２２３、溶接金属２３０）と、空隙を介して薄肉接合部２３５を取り囲むスリーブ２５０とからなる二重管構造とされている。これにより、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８５】
すなわち、上記の二重管構造を備えていることで、溶接構造物２００内に高圧流体などの内容物を配置したときに、内容物の圧力により薄肉接合部２３５が変形し、薄肉接合部２３５の残留応力が打ち消されるように作用するので、薄肉接合部２３５における応力腐食割れの発生感受性を低減することができる。
【００８６】
また、薄肉接合部２３５とスリーブ２５０との間の円筒状空隙２３６に接続した漏水センサ６０により、薄肉接合部２３５を貫通するクラックの発生を検知することができる。これにより、定期的なクラック検査を行うことなく補修時期を正確に把握することが可能となる。
【００８７】
そして、本実施形態の溶接構造物２００は、第１の配管２１０、第２の配管２２０とは別体のスリーブ２５０を備えた構成とされ、しかもスリーブ２５０は炭素鋼などの高強度材料を用いて構成することができる。スリーブ２５０に高強度材料を用いることで、スリーブ２５０による内圧保持が容易になり、配管全体の肉厚を増やすことなく円筒状空隙２３６を形成することが可能となる。
また、スリーブ２５０の肉厚変更が比較的容易であることから、薄肉接合部２３５の肉厚や円筒状空隙２３６の厚さの設計自由度が増し、これらの寸法の最適化がより容易になる。
【００８８】
また、スリーブ２５０の構成材料として炭素鋼を用い、第１の配管２１０、第２の配管２２０の構成材料としてステンレス鋼を用いた場合、スリーブ２５０の方が熱膨張率が小さいため、溶接構造物２００の温度が上昇したときに、内側管である薄肉接合部２３５に圧縮応力が作用し、溶接部における残留応力を打ち消すように働くため、応力腐食割れがより発生しにくくなる。
なお、上記の作用効果を得るには、スリーブ２５０の熱膨張率が薄肉接合部２３５の熱膨張率よりも小さければ足り、これらの部材の構成材料は炭素鋼及びステンレス鋼に限定されない。
【００８９】
なお、本実施形態では、一対のスリーブ分割体２５０Ａ、２５０Ｂからなるスリーブ２５０を備えた構成としたが、スリーブ２５０の分割態様は特に限定されず、３個以上のスリーブ分割体により構成されていてもよい。
また、スリーブ２５０の内周面側に形成された凸条２５０ｂの態様も、スリーブ２５０の内周面２５０ａと薄肉接合部２３５との隙間を保持できる態様であれば、特に限定されない。例えば、ドーム状の突起物を複数配列した構成としてもよい。また，このような凸条や突起物はスリーブではなく配管２１０，２２０側に存在してもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１００，２００ 溶接構造物、１０，２１０ 第１の配管（第１の母材）、２０，２２０ 第２の配管（第２の母材）、３０ａ，３０ｂ，２３０，２３１，２３２，２３３ 溶接金属、１１，２１，２１１，２２１ 開先面、１２，２２ 溝部、１３，２３ 内周壁部、１４，２４ 外周壁部、２０ａ 貫通孔、３２，２３６ 円筒状空隙、３３ 内側管、３４ 外側管、５０ 接合部、６０ 漏水センサ（漏洩センサ）、１３０ａ，１３０ｂ インサートリング部品、２１３，２２３ 薄肉部、２３５ 薄肉接合部、２５０ スリーブ、２５０Ａ，２５０Ｂ スリーブ分割体、２５０ｂ 凸条（突起部）、Ｓ１０１ 溝部形成工程、Ｓ１０２ 配管配置工程、Ｓ１０３ 第１の溶接工程、Ｓ１０４ 第２の溶接工程、Ｓ２０１ 配管配置工程、Ｓ２０２ 第１の溶接工程、Ｓ２０３ スリーブ配置工程、Ｓ２０４ 第２の溶接工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の母材と第２の母材のそれぞれの開先面に、前記開先面に沿って延びる溝部を形成する工程と、
前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて前記第１及び第２の母材を配置する工程と、
前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、
前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、
を有することを特徴とする溶接構造物の製造方法。
【請求項２】
開先面上に前記開先面に沿って延びる溝部が形成された第１の母材及び第２の母材を、前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて配置する工程と、
前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、
前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、
を有することを特徴とする溶接構造物の製造方法。
【請求項３】
前記溝部を形成する工程において、前記溝部の形成位置を、前記第１の母材及び前記第２の母材のそれぞれの内面から最大許容亀裂深さの範囲内とすることを特徴とする請求項１に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項４】
前記第１の母材又は前記第２の母材の外周面に開口し前記溝部内に通じる貫通孔を形成する工程を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項５】
前記第２の溶接工程において、溶加材を用いた溶接を実施する前に、対向配置された前記開先のルート付近に、前記開先面の最小間隔よりも大きい幅のインサートリングを２分割以上にしたものを配置することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項６】
接合部となる部分に薄肉部を有する第１の母材と第２の母材とを、それぞれの開先面同士を突き合わせて配置し、前記開先面を溶接することで薄肉接合部を形成する第１の溶接工程と、
前記薄肉接合部の外周にスリーブを周回させて配置する工程と、
前記スリーブの内周面と前記薄肉接合部の外周面との間に、周方向に延びる円筒状の空隙を保持した状態で、前記スリーブと、前記第１の母材及び前記第２の母材とを溶接する第２の溶接工程と、
を有することを特徴とする溶接構造物の製造方法。
【請求項７】
前記スリーブの内周面又は前記薄肉接合部の外周面に形成された突起部により前記内周面と前記外周面との間隔を保持し、前記空隙を形成することを特徴とする請求項６に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項８】
前記スリーブを配置する工程において、前記スリーブを周方向に複数個に分割してなるスリーブ分割体を組み合わせて配置し、
前記第２の溶接工程において、前記スリーブ分割体同士を溶接することを特徴とする請求項６又は７に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項９】
前記スリーブが、前記第１の母材及び前記第２の母材の構成材料よりも少なくとも高強度かまたは低熱膨張率の材料で形成されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１０】
前記スリーブを貫通して前記空隙に通じる貫通孔を形成する工程を有することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１１】
前記貫通孔に漏洩センサを接続する工程を有することを特徴とする請求項４又は１０に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１２】
第１の母材と第２の母材とを溶接してなる溶接構造物であって、
前記第１の母材と前記第２の母材との接合部の内部に、前記母材同士の溶接部を跨いだ状態で前記溶接部に沿って延びる円筒状の空隙が形成されていることを特徴とする溶接構造物。
【請求項１３】
前記空隙が前記第１の母材の開先面に形成された溝部と、前記第２の母材の開先面に形成された溝部とを接続したものであることを特徴とする請求項１２に記載の溶接構造物。
【請求項１４】
前記溝部の形成位置が、前記第１の母材及び前記第２の母材のそれぞれの内面から最大許容亀裂深さの範囲内にあることを特徴とする請求項１３に記載の溶接構造物。
【請求項１５】
前記第１の母材又は前記第２の母材を貫通して前記空隙に通じる貫通孔を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の溶接構造物。
【請求項１６】
前記第１の母材及び前記第２の母材の接合端となる部分にそれぞれ薄肉部が形成されるとともに、前記薄肉部の先端面同士が溶接され、
溶接された前記薄肉部からなる薄肉接合部の外周を取り囲んでスリーブが配置されるとともに、前記スリーブは前記第１の母材及び前記第２の母材に溶接されており、
前記スリーブの内周面と前記薄肉接合部の外周面との間に、前記円筒状の空隙が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の溶接構造物。
【請求項１７】
前記スリーブが、前記第１の母材及び前記第２の母材の構成材料よりも少なくとも高強度かまたは低熱膨張率の材料で形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の溶接構造物。
【請求項１８】
前記スリーブを貫通して前記空隙に通じる貫通孔を有することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の溶接構造物。
【請求項１９】
前記貫通孔に漏洩センサが接続されていることを特徴とする請求項１５又は１８に記載の溶接構造物。
【請求項１】
第１の母材と第２の母材のそれぞれの開先面に、前記開先面に沿って延びる溝部を形成する工程と、
前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて前記第１及び第２の母材を配置する工程と、
前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、
前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、
を有することを特徴とする溶接構造物の製造方法。
【請求項２】
開先面上に前記開先面に沿って延びる溝部が形成された第１の母材及び第２の母材を、前記開先面同士を突き合わせるとともに、前記溝部同士を対向させて配置する工程と、
前記開先面のうち前記溝部よりも内側の領域を溶接する第１の溶接工程と、
前記開先面のうち前記溝部よりも外側の領域を溶接する第２の溶接工程と、
を有することを特徴とする溶接構造物の製造方法。
【請求項３】
前記溝部を形成する工程において、前記溝部の形成位置を、前記第１の母材及び前記第２の母材のそれぞれの内面から最大許容亀裂深さの範囲内とすることを特徴とする請求項１に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項４】
前記第１の母材又は前記第２の母材の外周面に開口し前記溝部内に通じる貫通孔を形成する工程を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項５】
前記第２の溶接工程において、溶加材を用いた溶接を実施する前に、対向配置された前記開先のルート付近に、前記開先面の最小間隔よりも大きい幅のインサートリングを２分割以上にしたものを配置することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項６】
接合部となる部分に薄肉部を有する第１の母材と第２の母材とを、それぞれの開先面同士を突き合わせて配置し、前記開先面を溶接することで薄肉接合部を形成する第１の溶接工程と、
前記薄肉接合部の外周にスリーブを周回させて配置する工程と、
前記スリーブの内周面と前記薄肉接合部の外周面との間に、周方向に延びる円筒状の空隙を保持した状態で、前記スリーブと、前記第１の母材及び前記第２の母材とを溶接する第２の溶接工程と、
を有することを特徴とする溶接構造物の製造方法。
【請求項７】
前記スリーブの内周面又は前記薄肉接合部の外周面に形成された突起部により前記内周面と前記外周面との間隔を保持し、前記空隙を形成することを特徴とする請求項６に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項８】
前記スリーブを配置する工程において、前記スリーブを周方向に複数個に分割してなるスリーブ分割体を組み合わせて配置し、
前記第２の溶接工程において、前記スリーブ分割体同士を溶接することを特徴とする請求項６又は７に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項９】
前記スリーブが、前記第１の母材及び前記第２の母材の構成材料よりも少なくとも高強度かまたは低熱膨張率の材料で形成されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１０】
前記スリーブを貫通して前記空隙に通じる貫通孔を形成する工程を有することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１１】
前記貫通孔に漏洩センサを接続する工程を有することを特徴とする請求項４又は１０に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１２】
第１の母材と第２の母材とを溶接してなる溶接構造物であって、
前記第１の母材と前記第２の母材との接合部の内部に、前記母材同士の溶接部を跨いだ状態で前記溶接部に沿って延びる円筒状の空隙が形成されていることを特徴とする溶接構造物。
【請求項１３】
前記空隙が前記第１の母材の開先面に形成された溝部と、前記第２の母材の開先面に形成された溝部とを接続したものであることを特徴とする請求項１２に記載の溶接構造物。
【請求項１４】
前記溝部の形成位置が、前記第１の母材及び前記第２の母材のそれぞれの内面から最大許容亀裂深さの範囲内にあることを特徴とする請求項１３に記載の溶接構造物。
【請求項１５】
前記第１の母材又は前記第２の母材を貫通して前記空隙に通じる貫通孔を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の溶接構造物。
【請求項１６】
前記第１の母材及び前記第２の母材の接合端となる部分にそれぞれ薄肉部が形成されるとともに、前記薄肉部の先端面同士が溶接され、
溶接された前記薄肉部からなる薄肉接合部の外周を取り囲んでスリーブが配置されるとともに、前記スリーブは前記第１の母材及び前記第２の母材に溶接されており、
前記スリーブの内周面と前記薄肉接合部の外周面との間に、前記円筒状の空隙が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の溶接構造物。
【請求項１７】
前記スリーブが、前記第１の母材及び前記第２の母材の構成材料よりも少なくとも高強度かまたは低熱膨張率の材料で形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の溶接構造物。
【請求項１８】
前記スリーブを貫通して前記空隙に通じる貫通孔を有することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の溶接構造物。
【請求項１９】
前記貫通孔に漏洩センサが接続されていることを特徴とする請求項１５又は１８に記載の溶接構造物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−６５９（Ｐ２０１２−６５９Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９５２５（Ｐ２０１０−１３９５２５）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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