鋼管の溶接方法

【課題】大口径で肉厚の鋼管であっても、その突き合わせ溶接に際して、溶接所要時間の短縮が可能であり、断面形状が少々扁平していても良好な溶接が実施できるようにする。
【解決手段】鋼管３Ａと鋼管３Ｂとを突き合わせ溶接する際、両配管の突き合わせ端部を跨ぐように帯ソケット１を配置し、ついで帯ソケットの端部を溶接したのち、両鋼管と帯ソケットとをその全周にわたって隅肉溶接する。帯ソケットには、長方形の鋼板をロール加工して湾曲させた略Ｃ字状のものが用いられ、この帯ソケットを両鋼管の突き合わせ端部を跨ぐように配置し、さらにこの状態の帯ソケットを締め付けて、帯ソケットと両鋼管とを隅肉溶接することが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステンレス鋼管などの鋼管の溶接方法に関し、特に大口径で、断面形状が真円でなく、わずかに扁平している鋼管の溶接に好適な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、液晶表示素子などの製造工場では、その製造に際して、大量のドライエア、窒素ガスなどのガスが使用され、その供給のために大口径のステンレス鋼管などの鋼管を溶接した配管が用いられている。
この種のガス供給配管には、一般に薄肉鋼管が用いられる。鋼管が大口径であると薄肉鋼管であっても、その肉厚も必然的に厚くなっている。このような厚肉の鋼管の突き合わせ溶接では、鋼管端面の開先をＶ字、Ｕ字に加工したのち、端面を溶接しその後溶加棒を用いて肉盛り溶接する方法が採用される。
【０００３】
しかし、この方法では、開先加工時間、溶接時間に極めて長時間を要する不都合がある。また、大口径の鋼管では、その重量が重く、取り扱いが困難で、鋼管端部間の位置合わせもの時間がかかる。
【０００４】
また、一般に、鋼管の断面形状は真円ではなく、微妙に扁平しており、その扁平量はその口径が大きいほど、また肉厚が薄いほど大きくなる。なお、この扁平量に関しては、ＪＩＳＧ３４６８に規定されている。
このため、２本の鋼管の端面を突き合わせた場合に、両鋼管の端面が正確に一致せず、開先の角度も正確に一致しないことになって、溶接アークが一定とならず、良好な溶接が行えない不都合もある。
【特許文献１】特開平１１−５０４４９号公報
【特許文献２】特開２００１−１７９４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、本発明における課題は、大口径で肉厚の鋼管であっても、その突き合わせ溶接に際して、開先加工を不要とし、溶接所要時間の短縮が可能であり、断面形状が少々扁平していても良好な溶接が実施できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、鋼管と鋼管とを突き合わせ溶接する際、
両配管の突き合わせ端部を跨ぐように帯ソケットを配置し、ついで帯ソケットの端部を溶接したのち、両鋼管と帯ソケットとをその全周にわたって隅肉溶接することを特徴とする鋼管の溶接方法である。
【０００７】
請求項２にかかる発明は、前記帯ソケットが、長方形の鋼板をロール加工して湾曲させた略Ｃ字状のものであって、この帯ソケットを両鋼管の突き合わせ端部を跨ぐように配置し、さらにこの状態の帯ソケットを締め付けて、その端部を溶接することを特徴とする請求項１記載の鋼管の溶接方法である。
【０００８】
請求項３にかかる発明は、前記帯ソケットの内周長が、鋼管の外周長の１〜１．０５倍であることを特徴とする請求項２記載の鋼管の溶接方法である。
【０００９】
請求項４にかかる発明は、鋼管と鋼管とを突き合わせ溶接する際、
一方の鋼管の端部を溶接リングの一方の端面に当接、固定し、ついで他方の鋼管の端部を溶接リングの他方の端面に当接、固定し、さらに両鋼管と溶接リングとをその全周にわたって隅肉溶接すること特徴とする鋼管の溶接方法である。
【００１０】
請求項５にかかる発明は、前記溶接リングは、その端面に鋼管を仮置きできる突起が設けられていることを特徴とする請求項４記載の鋼管の溶接方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、開先加工が不要で、端面の正確な位置合わせが不要となる。また、両鋼管を帯ソケットあるいは溶接リングを介して溶接するので、鋼管が多少扁平であっても正確な位置合わせが不要となって溶接に到るまでの作業時間を短縮することができる。
【００１２】
さらに、鋼管端部を直接溶接するのではなく、鋼管と帯ソケットあるいは溶接リングとの溶接であるので、隅肉溶接ができるとともに実用上問題のない溶接部の強度が確保でき、技量の高い作業者でなくとも溶接が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１ないし図８は、この発明の溶接方法の第１の例を工程順に示すものである。
まず、図１に示すような帯ソケット１を用意する。この帯ソケット１は、長方形状（帯状）の鋼板にロール加工を施して断面形状が略Ｃ字状に成形したもので、完全に閉じた円形ではなく、外径の１０％程度の開き２が残っているものである。
【００１４】
前記鋼板の長さは、溶接すべき鋼管の外周長の１〜１．０５倍の長さとされ、幅は５０〜１００ｍｍとされる。したがって、帯ソケット１の内周長は、鋼管の外周長に対して若干の余裕があるものとなっており、鋼管がわずかに扁平していても簡単に挿入できるようになっている。この帯ソケット１をなす鋼板の材質は溶接すべき鋼管と同じであることが原則であるが、溶接可能であれば異なっていてもよい。
【００１５】
ついで、図２に示すように、溶接すべき２本の鋼管３Ａ、３Ｂを用意する。この鋼管３Ａ、３Ｂの材質ついては、特に限定されないが、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼管が主に用いられる。また、鋼管の口径としては、呼び径５００Ａ以上の大口径のものが主に用いられるが、これ以下の口径のものであってもよい。
この溶接方法では、溶接すべき鋼管３Ａ、３Ｂの端部を直接溶接するものではないので、開先加工を施す必要はない。
【００１６】
一方の鋼管３Ａに帯ソケット１を差し込み、次いで図３に示すように、一方の鋼管３Ａの端部に他方の鋼管３Ｂの端部を面合わせし、図４に示すように、帯ソケット１を移動して、帯ソケット１が両方の鋼管３Ａ、３Ｂのそれぞれの端部を跨ぐように、その位置を定める。この時、両鋼管３Ａ、３Ｂの両端部が接していてもよいし、離れていてもよく、図４では離れている形態を示している。
【００１７】
ついで、図５に示すように、帯ソケット１をチェーンブロックなど用いて、その円周方向に締め付け、帯ソケット１の開き２が閉じ、隙間が存在しない状態とする。この締め付けにより、両鋼管３Ａ、３Ｂの両端部における扁平が矯正されることになる。
この状態を保ったまま、図６に示すように帯ソケット１の両端部と両方の鋼管３Ａ、３Ｂの外周面とを全周にわたり、点溶接して仮付けを行う。
【００１８】
さらに、前記締め付け状態を開放してから、図７に示すように、帯ソケット１の開き２が閉じた部分を溶接したのち、図８に示すように、帯ソケット１の両端部と両方の鋼管３Ａ、３Ｂの外周面を全周にわたり隅肉溶接して、両鋼管３Ａ、３Ｂの溶接を終了する。
【００１９】
このような溶接方法では、図９に示すように、２本の鋼管３Ａ、３Ｂの端面が直接接していない場合があり、この場合には帯ソケット１が鋼管３Ａ、３Ｂの外周側に位置することで小さな凹部４、４が形成される。このため、この凹部４に塵埃が付着、堆積する可能性があるが、配管内を流れるガスがドライエアや窒素などであれば、この塵埃が問題となることはほとんどない。
【００２０】
このような溶接方法にあっては、鋼管３Ａ、３Ｂの端部を開先加工する必要がなく、端部間のクリアランスを設定する必要もなく、鋼管の位置合わせに要する時間を省略することができる。また、鋼管３Ａ、３Ｂを帯ソケット１で締め付けることで、鋼管の扁平を矯正でき、鋼管間の凹凸の修正に要する時間も短縮できる。
【００２１】
さらに、２本の鋼管３Ａ、３Ｂと帯ソケット１とを隅肉溶接するので、溶接は１周だけで、必要な強度を持たせることできるとともに高度な溶接技術を要することがないので、技量が高くない作業者でも溶接作業を行うことができる。
【００２２】
図１０ないし図１５は、この発明の溶接方法の第２の例を工程順に示すものである。
この例では、図１０に示すような溶接リング５を用意する。この溶接リング５は、鋼板からなる円環状のものである。
この溶接リング５の外径は、溶接すべき鋼管の外径に肉厚を加算した寸法ないし外径に肉厚の１．５倍を加算した寸法であり、その内径は、溶接すべき鋼管の内径から肉厚を減算した寸法ないし外径から肉厚の１．５倍を減算した寸法であり、その板厚が１０〜３０ｍｍのものである。
【００２３】
この溶接リング５の一方の端面には、突起片６が取り付けられている。この突起片６は、溶接すべき鋼管を溶接リング５に仮置きするためのもので、幅５０ｍｍ程度、長さ５ｍｍ程度の軽く湾曲した鋼板からなる爪状のもので、その凹部を内側に向けて溶接リング５の外周側の位置に溶接されて取り付けられている。
【００２４】
この突起片６は、また溶接リング５と溶接すべき鋼管との位置合わせの時のガイドとしても機能する。さらに、突起片６の内面から溶接リング５の内周面までの長さを、鋼管の肉厚に誤差許容値を加えた長さとし、その位置にＪＩＳＧ３４６８に定めた誤差を考慮し、鋼管が配されたことを想定して溶接リング５の内周寸法を決定すれば、溶接リング５の内周面が必ず鋼管の内周面から内方に突出した状態となる。
【００２５】
ついで、図１１に示すように、溶接すべき一方の鋼管３Ａの端部を溶接リング５の突起片６上に置いて仮置きし、図１２に示すように、その端面を溶接リング５の端面に当接させ、この状態で固定する。
続いて、図１３に示すように、一方の鋼管３Ａの端部と溶接リング５の一方の端面とを点溶接をして仮付けを行う。
【００２６】
次に、図１４に示すように、仮付けされた溶接リング５の他方の端面に他方の鋼管３Ｂの端部を固定し、同様にして仮付けを行う。さらに、図１５に示すように溶接リング５の両端面と両方の鋼管３Ａ、３Ｂの外周面とを全周にわたり隅肉溶接して、２本の鋼管３Ａ、３Ｂの溶接を終了する。
なお、突起片６は、溶接リング５の両面に設けてもよい。また、突起片６に鋼管３Ａ（３Ｂ）を配置するのではなく、突起片６を鋼管の上端に引っ掛け、当接させて仮付けを行い、さらに隅肉溶接を行ってもよい。
【００２７】
なお、鋼管３Ａ、３Ｂのいずれか一方または両方が短い場合には、図１３に示すように、溶接リング５に一方の鋼管３Ａを仮付けしたのち、この部分を隅肉溶接して本溶接を行い、この溶接物をその溶接リング５が上方に向くように回転させる。この状態で他方の鋼管３Ｂの端部を溶接リング５の端面上に置き、溶接リング５の端面と他方の鋼管３Ｂとを点溶接して仮付けし、さらに隅肉溶接して本溶接する方法を採用することもできる。
【００２８】
このような溶接方法でも、図１６に示すように、溶接リング５の外周面が鋼管３Ａ、３Ｂの外周面より外方に突出し、溶接リング５の内周面が鋼管３Ａ、３Ｂの内周面より内方に突出した状態となることがある。
この場合も、両鋼管３Ａ、３Ｂの端部と溶接リング５との間で複数の小さな凹部４・・が形成される可能性があり、この凹部４に塵埃が付着、堆積する可能性があるが、配管内を流れるガスがドライエアや窒素などであれば、この塵埃が問題となることはほとんどない。
【００２９】
この例の溶接方法によっても、鋼管３Ａ、３Ｂの端部を開先加工する必要がなく、端部のクリアランスを設定する必要もなく、鋼管の位置合わせに要する時間を省略することができる。また、溶接リング５に溶接するので、鋼管の扁平を考慮する必要がない。さらに、２本の鋼管３Ａ、３Ｂと溶接リング５とを隅肉溶接するので、溶接は１周だけで、必要な強度を持たせることできるとともに高度な溶接技術を要することがないので、技量が高くない作業者でも溶接作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の例を工程順に示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の例を工程順に示す概略構成図である。
【図３】本発明の第１の例を工程順に示す概略構成図である。
【図４】本発明の第１の例を工程順に示す概略構成図である。
【図５】本発明の第１の例を工程順に示す概略構成図である。
【図６】本発明の第１の例を工程順に示す概略構成図である。
【図７】本発明の第１の例を工程順に示す概略構成図である。
【図８】本発明の第１の例を工程順に示す概略構成図である。
【図９】本発明の第１の例で得られた溶接部分の断面を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第２の例を工程順に示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第２の例を工程順に示す概略構成図である。
【図１２】本発明の第２の例を工程順に示す概略構成図である。
【図１３】本発明の第２の例を工程順に示す概略構成図である。
【図１４】本発明の第２の例を工程順に示す概略構成図である。
【図１５】本発明の第２の例を工程順に示す概略構成図である。
【図１６】本発明の第２の例で得られた溶接部分の断面を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・帯ソケット、２・・開き、３Ａ、３Ｂ・・鋼管、４・・凹部、５・・溶接リング、
６・・突起片

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管と鋼管とを突き合わせ溶接する際、
両配管の突き合わせ端部を跨ぐように帯ソケットを配置し、ついで帯ソケットの端部を溶接したのち、両鋼管と帯ソケットとをその全周にわたって隅肉溶接することを特徴とする鋼管の溶接方法。
【請求項２】
前記帯ソケットが、長方形の鋼板をロール加工して湾曲させた略Ｃ字状のものであって、この帯ソケットを両鋼管の突き合わせ端部を跨ぐように配置し、さらにこの状態の帯ソケットを締め付けて、その端部を溶接することを特徴とする請求項１記載の鋼管の溶接方法。
【請求項３】
前記帯ソケットの内周長が、鋼管の外周長の１〜１．０５倍であることを特徴とする請求項２記載の鋼管の溶接方法。
【請求項４】
鋼管と鋼管とを突き合わせ溶接する際、
一方の鋼管の端部を溶接リングの一方の端面に当接、固定し、ついで他方の鋼管の端部を溶接リングの他方の端面に当接、固定し、さらに両鋼管と溶接リングとをその全周にわたって隅肉溶接すること特徴とする鋼管の溶接方法。
【請求項５】
前記溶接リングは、その端面に鋼管を仮置きできる突起が設けられていることを特徴とする請求項４記載の鋼管の溶接方法。

【図１】