JPH0360583B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冶金学的な結合方法に関し、より詳細
には、管の内部にスリーブ（嵌め管）を熔接また
はろうづけする熔接方法及び装置に関する。

管型の熱交換器においては、第１の流体が熱交
換器の管を通つて流れ、第２の流体が管の外側を
取り囲み、両流体の間で熱交換が行なわれる。多
数ある管のうちの１本が欠損し漏れを生じて両流
体が混ざり合つてしまうことがある。このような
事態が生じると、漏れの生じた管に栓をして流体
がその管には流れないようにするか、或いは管を
修理して管からの漏洩を防ぐか、何れかの処置を
取る必要がある。

原子力発電プラントでは、管型熱交換器は一般
に蒸気発生器と呼ばれている。蒸気発生器の管に
欠損部が生じ、管内の冷却材が管外の冷却材と混
合する事態になると、更に重大な問題が惹き起こ
される。このような事態が発生すると、熱交換器
の効率が下がるばかりでなく、放射能汚染の問題
が生じる。蒸気発生の内部を流れている流体は放
射能を帯びているのが普通であるから、管内部を
流れている流体を管から漏出させず、管を取り囲
んでいる流体を汚染させないようにすることは重
要なことである。従つて、熱交換器の管で漏洩が
起こつた場合には、熱交換器の管に栓をして防ぐ
かまたは管を修理して、冷却材が管から漏洩しな
いようにしなければならない。そうすることによ
り、管を取り囲んでいる流体の汚染が防止され
る。

熱交換器の管を修理する方法としていくつかの
方法が知られているけれども、公知の方法の多く
は、接近が容易でない熱交換器の管の修理には応
用できない方法である。たとえば、原子炉と共に
用いる熱交換器の場合、欠損を生じた熱交換器の
管に接近することが物理的に不可能でもあり、熱
交換器の管に周囲が放射能を帯びているため、管
の修理に当たつては、他の熱交換器の場合にはな
い特殊な問題がある。このような理由から、原子
炉と共に用いる蒸気発生器の管を修理するため
に、特別の方法が開発された。蒸気発生器の熱交
換用の管を修理するために採用される代表的な方
法は、欠損管の内径よりも僅かに小さな外形を持
つ金属製スリーブを欠損管内に挿入して欠損管に
取り付け、管の欠損区域をつないでしまう方法で
ある。この形式の修理方法は、一般に、スリーブ
補修法又はスリービング（管嵌め）法と呼ばれて
いる。これまでのスリービング法の開発研究は、
ろうづけ、アーク熔接、爆発熔接等の接合手段に
よりスリーブと管とを比較的漏洩のない接合にす
ることを目標にしたものであつた。きれいに仕上
げ密着させねばならず熱が加わるとともに雰囲気
制御の必要があるため、冶金学的手法により接合
技術には、人が近づくのが制限されている原子炉
と共に用いる蒸気発生器のような区域内の場合に
は解決が容易でないいくつかの問題点がある。

米国特許出願第185654号（出願日：1980年９月
９日，出願人：アール・デイ・ブラツクＦ（R.D.
Burack），発明の名称：金ろうづけスリービング
法（Gold Braze Sleeving Method），ウエスチ
ングハウス・エレクトリツク・コーポレーシヨン
に譲渡されている。）に記載のろうづけスリービ
ング法の場合には、スリーブ管との間でろうづけ
結合を形成させるために、ろうづけ金属を加熱す
る必要がある。ろうづけ金属を加熱する一つの方
法としては、スリーブ内部に加熱装置を挿入して
スリーブとろうづけ材料とを内部から加熱する方
法がある。しかしながら、加工部分に近寄ること
ができず、加熱装置に電力を提供する必要があ
り、ろうづけ時間及びろうづけ温度を正確に制御
する必要があるため、内部加熱方法では特別に設
計した内部ろうづけ用の杖状装置が用いられる。

熱交換器の内部で管にスリーブを熔接する熔接
法の場合には、特異な問題が生じ、スリーブと管
の間を効果的に熔接接合するためには、上記の特
異な問題を解決しなければならない。たとえば、
スリーブは内部で膨張して管と接触し、スリーブ
と管の間に、ろうづけ或いは熔接のための接触面
ができるのが普通である。しかしながら、管に向
かつてスリーブが内部膨張しても、必ずしも常に
スリーブと管とが確実に均一に接触するとは限ら
ない。内部熔接アークにさらされると、スリーブ
表面と管の表面の接触が不均一であるときには、
熱接触抵抗も不均一になる可能性がある。スリー
ブと管とが密着している個所付近では、スリーブ
と管が接触していない部分の周辺部分と比較する
と、スリーブと管の両方を通つて熔接アークから
出た熱が伝わり易い。スリーブと管の界面の接触
していない部分では、アークからの熱は部材の薄
い壁部によつて逃散させねばならない。このよう
に熱伝達が限られた二次元伝達になるから、熱が
熔融区域付近に蓄積し易く、熔融プールの固化速
度が遅くなる。プールの表面張力は温度に逆比例
して低下するから、表面張力がアークの力に負け
て熔融プールが破裂してしまう恐れがある。熔融
プールが破裂して無くなると、アークがスリーブ
に穴を開けて直接に管の表面に当たつてしまう。
上述の機構によつて熔接プールが破裂してしまわ
ないまでも、プールから外側の管への熱伝導が制
約される結果、スリーブと管の中間の熔融状態が
乱れることにもなる。

スリーブを管の内部に熔接する際に起こるもう
一つの問題は、スリーブが管に熔接され始めたと
きに、熔接が開始された管側部にスリーブが引つ
張られて、直径方向反対側のスリーブと管の間に
間隙ができる可能性があることである。この結
果、スリーブと管の接触が不均一になり、熱接触
抵抗が不均一になる。

更に、膨張したスリーブの内部応力解除によつ
て、管とスリーブがねじれる可能性もある。膨張
したスリーブは、構造に封止された残留内部応力
を持つているので、加熱されて内部応力が緩和さ
れるとスリーブがねじれる惧れがある。その結
果、スリーブと管とが合致しなくなり、スリーブ
と管との接触が不均一になる。

最適状態でスリーブと管を接合させる方法があ
れば、スリーブと管との境界部分における熱の分
布を確実に均一にしアークの力を均一にして、不
均一な接触の問題を軽減できる。

従つて、本発明の第１の目的は、スリーブと管
の接触を実質的に均一にし、スリーブと管の間の
熱接触抵抗を実質的に均一にして、スリーブと管
の間に高品位の接合をつくるスリーブ・管接合方
法及び装置を提供することである。

上記の目的に鑑み、本発明は、金属製スリーブ
を金属製の管の内部に位置され、熔接装置を前記
スリーブに挿入して熔接電極を前記スリーブの熔
接部分付近に位置させて成る金属製スリーブを金
属製の管の内部に熔接する方法及び装置であつ
て、前記熔接装置の密閉機構により前記管の内部
の熔接区域を密閉して前記スリーブと前記熔接装
置との間の前記スリーブの熔接部分に密封室を画
成し、前記熔接装置を介して前記密封室内に不活
性シールド・ガスを導入して前記密封室を0.35〜
10Kg／cm²に加圧した後、前記熔接装置を働かせて
前記熔接電極を介して２〜150アンペアの電流を
発生させて、前記シールド・ガスにより熔融した
熔接材を前記の管に向かつて外側に穏やかに押し
ながら前記スリーブを前記の管に熔接し、前記熔
接装置に長手方向軸を中心として前記熔接装置を
回転させて前記スリーブの全周熔接を完了させる
ことを特徴とする方法及び装置に関する。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を
詳細に説明する。

熱交換用の管の内部に接合させるスリーブの場
合、スリーブと管の間に僅かな不均一接触面があ
る場合においても、スリーブを管に接合できる接
合方法及び装置が必要となる。本明細書に記載の
本発明は、管内部でスリーブと管とを結合させる
ことのできる接合方法である。

第１図及び第２図において、原子炉と共に用い
る蒸気発生器の管板のごとき熱交換器の管板２０
には、複数本の熱交換用に管２２を収納する貫通
孔が設けられている。管板２０の上部の何れかの
個所で１本の熱交換用の管２２に漏れまたは欠損
部２４が生じたときには、管２２の内部に金属製
スリーブ２６を挿入し欠損部２４を橋絡して、欠
損部２４から熱伝達媒体が漏出しないよう防止す
る必要がでてくる。スリーブ２６は、たとえばイ
ンコネル（Inconel）のような耐高温腐食性の材
料からつくる。スリーブ２６を管２２に挿入した
後、欠損部２４の上方及び下方位置にあたるスリ
ーブ２６の一定部分を内部膨径させて、図面に示
すように、管２２と接触させる。スリーブ２６を
内部膨径させるには、たとえば内部油圧膨径器の
ような、一般に広く用いられている機構を利用す
ればよい。

ガス・タングステン・アーク熔接装置のような
熔接装置２８は、熔接装置２８の長さ方向の全長
にわたつて延伸しスリーブ２６に挿入することが
できる中央シヤフト３０を有する。中央シヤフト
３０は、電流を導くために、たとえば銅のよう
な、導電性材料からつくることもできる。中央シ
ヤフト３０には、更に、長さ方向の全長にわたつ
て延伸し不活性シールド・ガスを熔接区域に導く
中央孔部３２が設けられている。たとえば２％ト
リウム化タングスタン（即ち、酸化ナトリウムを
２％含有するタングステン合金）製の熔接電極３
４は、管２２に熔接されるスリーブ２６の部分に
近い中央シヤフト３０の区域内で中央シヤフト３
０に取りつけられている。熔接電極３４は中央シ
ヤフト３０からスリーブ２６近傍にまで延伸して
いる。中央シヤフト３０の熔接電極３４付近に第
１縦孔３６を設け、不活性ガスが中央孔部３２か
ら第１縦孔３６を通り熔接電極３４近傍の区域に
流れるように構成することができる。中央シヤフ
ト３０の熔接電極３４が位置する部分に、中央シ
ヤフト３０の上方を覆う第１絶縁部材３８が配設
されている。第１絶縁部材３８は、高温雰囲気下
で使用される電気絶縁材料、たとえばセラミツク
材料、窒化硼素または酸化アルミニウムのような
材料からつくることができる。

第１絶縁部材３８を配設する目的は、中央シヤ
フト３０をスリーブ２６から電気的に絶縁して中
央シヤフト３０からスリーブ２６に電流が流れな
いよう防止するとともに、中央シヤフト３０から
熔接電極３４及び被熔接区域へは電気を流すよう
にすることである。第１絶縁部材３８の内部に
は、孔部４０があり、熔接電極３４が前記孔部を
通り中央シヤフト３０から第１絶縁部材３８を介
して熔接されるスリーブ２６近傍に延びている。
中央シヤフト３０を貫通するピン４２が設けられ
ていて、第１絶縁部材３８に接続され、第１絶縁
部材３８を中央シヤフト３０に相対運動可能な状
態で取りつけている。第１スペーサー４４が中央
シヤフト３０の上方に配設されていて、かつ中央
シヤフト３０の上端部付近の第１絶縁部材３８の
一部の上方に位置している。第１スペーサー４４
は、たとえばナイロンまたはデルリン（Delrin：
商品名）のようなプラスチツク材料、或いは窒化
硼素のようなセラミツク材料から製造することが
でき、第１絶縁部材３８の一端部で移行機構とし
て働く。たとえば弾性Ｏリングから成る第１ワツ
シヤー４６を中央シヤフトの周囲の第１絶縁部材
３８と第１スペーサー４４との中間部材に配設し
て、第１絶縁部材３８と第１スペーサー４４とを
気密封止しガスの逃散を防止することもできる。
ナイロンまたはデルリン等のプラスチツク材料製
の端部キヤツプ４８が中央シヤフト３０の端部の
上方に配設されていて、ねじ４９によつてシヤフ
ト端部に接続されている。この端部キヤツプ４８
は、滑動自在であつて、第１スペーサー４４の上
方部分に位置させることもできる。たとえば弾性
Ｏリングから成る第１シール５０を第１スペーサ
ー４４の周上であつて、第１スペーサー４４と端
部キヤツプ４８の中間の張出部上に配設してあ
る。中央シヤフト３０を第１スペーサー４４に対
して下向きに移動させると、中央シヤフト３０に
取りつけられている端部キヤツプ４８も第１スペ
ーサー４４に対して下向きに移動する。このよう
に端部キヤツプ４８が第１スペーサー４４に対し
て下向きに移動すると、第１シール５０が端部キ
ヤツプ４８と第１スペーサー４４の間で絞られ
て、第３図に示すように、第１シール５０をスリ
ーブ２６の内面に接触させる。かくして、第１シ
ール５０により、シールド・ガスはスリーブ２６
と熔接装置２８の中間部分にできる管状部分から
漏出しないよう防止されることになる。たとえ
ば、マイカータ（Micarta）のような材料から成
る第２絶縁部材５２を中央シヤフト３０の上方で
第１絶縁部材３８の下方位置に配設する。第２絶
縁部材５２も第１絶縁部材３８の一部分の上方に
延び第１絶縁部材と接触している。

第２スペーサー５４を中央シヤフト３０の下端
部の周上に配設して、第２絶縁部材５２と接触さ
せる。第２スペーサー５４は、ナイロンまたはデ
ルリンのような材料から製造したプラスチツク部
材から成るものにすることができる。第２スペー
サー５４は、該スペーサーを貫通する第１チヤン
ネルを有し、シールド・ガスはこのチヤンネルを
通つて流れる。第２ワツシヤー５８を中央シヤフ
ト３０の周上の第２絶縁部材５２と第２スペーサ
ー５４の中間部分に配設して、第２絶縁部材５２
と第２スペーサーとを遮断し、不活性ガスの流通
を防止する。たとえばプラスチツクまたはナイロ
ンのような材料製のフランジ６０をハウジング６
２に取りつけ、中央シヤフト３０の周上位置で第
２スペーサー５８の位置部分の周上位置に配設す
る。弾性Ｏリング型の第２シール６４を第２スペ
ーサー５４の周上の第２スペーサー５４とフラン
ジ６０との中間に位置する張出部上に配設して、
第２スペーサー５４がフランジ６０に対して下向
きに移動したときに第２シール６４が外側に膨径
して、第４図に示すようにスリーブ２６の内面と
接触するようにする。このようにして、フランジ
６０とスリーブ２６の間が密封状態になる。第３
図及び第４図に示すように、第１シール５０及び
第２シール６４の両方が膨径すると、スリーブ２
６の内部に配置された熔接装置２８の外面とスリ
ーブ２６の内面との間に環形部が画成される。こ
の環形部によつて室が形成され、不活性ガスが室
内に封入されて熔接区域を加圧する。

第１環形部６６は、第２スペーサー５４と中央
シヤフト３０の中間部分、並びにフランジ６０と
中央シヤフト３０の中間部分に画成される。第１
環形部６６と流体連通する第２チヤンネル６８が
ハウジング６２の内部に形成されていて、シール
ド・ガスを熔接装置２８から除去する手段とな
る。熔接時の圧力を調整するために、圧力調整装
置（図示せず）を第２チヤンネル６８に接続して
もよい。図面からわかるように、中央孔部３２を
通し第１孔部３６から熔接装置２８にシールド・
ガスを導入することができる。シールド・ガスは
第１孔部３６から加圧・熔接区域、即ち熔接装置
２８とスリーブ２６の中間部に構成された環形部
に入る。この環形部は下方の第１チヤンネル５６
に至るまで延び、第１チヤンネル５６と流体連通
している。第１チヤンネル５６は、第１環形部６
６及び第２チヤンネル６８と流体連通しているか
ら、第２チヤンネル６８を介してシールド・ガス
を熔接装置から抜き取つて熔接時の圧力を調整す
ることができる。

中央シヤフト３０はハウジング６２を貫通し、
たとえばナイロンまたはデルリンのようなプラス
チツク材料製の第１歯車７０に取りつけられてい
る。第１歯車７０は第２歯車７２に接続され、第
２歯車７２は駆動機構７４に接続されている。た
とえば、ギア減速比が935：１であり、0.1ｍKgの
トルク（最小）で３〜10rpmの回転速度にできる
直流ギヤ・モータから成る駆動機構７４がハウジ
ング６２に取りつけてある。駆動機構７４を始動
させると、第２歯車７２が駆動され、第２歯車に
駆動によつて第１歯車７０が駆動される。第１歯
車７０が回転すると、中央シヤフト３０がスリー
ブ２６の内部で回転する。このようにして、熔接
電極３４を中央シヤフト３０の長手方向軸の周上
で回転させて、スリーブ２６を管２２に完全に熔
接することができる。

第２フランジ７６が中央シヤフト３０の周上で
第１歯車７０の上に配設されている。ハウジング
６２の内部には金属製プランジヤー７８が滑動自
在に配設されており、このプランジヤー７８に一
端部はスリーブ２６及び管２２の底端部と接触
し、他端部は第２フランジ７６と接触している。
第２フランジ７６及びハウジング６２は電気絶縁
材料でできているので、中央シヤフト３０とプラ
ンジヤー７８とは電気的に絶縁されており、従つ
て、中央シヤフト３０はスリーブ２６及び管２２
から電気的に絶縁された状態にある。たとえばコ
イルばねのような付勢機構８０を中央シヤフト３
０の周囲に配設して、第１歯車７０及びハウジン
グ６２と接触させ、ハウジング６２に対して第２
歯車７２及び中央シヤフトを上向きに押圧する。

複数の取り付け機構８２をハウジング６２に接
続して１本または２本以上の管２２の内部に配設
して、ハウジング６２を管板２０からつり下げる
ことができる。取り付け機構８２としては、当該
技術分野で周知のカムロツク（camlock）から選
んだ手動または自動カムロツクを用いることがで
きる。熔接装置２８を手動でまたは遠隔操作によ
り選定したスリーブ２６の内部に挿入し、１台ま
たは２台以上の取り付け機構８２を１本または２
本以上の管２２に同じようにして挿入し、ハウジ
ング６２及び熔接装置２８を管からつり下げるこ
とができる。中央シヤフト３０は滑動自在にハウ
ジング６２の内部に配設されているので、ハウジ
ング６２が管板２０に向かつて移動すると、第３
図及び第４図に示すように、プランジヤー７８が
スリーブ２６及び管２２の底端部と接触し、その
結果として、第２フランジ７６及び第１歯車７０
は中央シヤフト３０とともにハウジング６２に対
して下向きに相対移動する。

中央シヤフト３０の上記の相対下方移動によ
り、端部キヤツプ４８もスリーブに対して下向き
に相対移動する。第１スペーサー４４、第１絶縁
部材３８、第２絶縁部材５２及び第２スペーサー
５４は滑動自在に中央シヤフト３０の上に配設さ
れており、第２スペーサー５４の下方移動はフラ
ンジ６０の非相対移動により制約されるから、中
央シヤフト３０の下方移動により第１シール５０
及び第２シール６４は絞られてスリーブ２６と接
触し、その結果、熔接装置２８とスリーブ２６と
第１シール５０と第２シール６４との中間部分に
環形部が画成される。この環形部は、熔接時に中
央孔部３２を介して導入される不活性ガスの流通
及び加圧を可能にするガス空間となる。

中央シヤフト３０の下端部に迅速着脱機構８４
を設けて、中央シヤフト３０の下端部にガス供給
手段及び電流供給手段（図示せず）を取りつける
ことができる。ガス供給手段としては、たとえば
アルゴン等の不活性ガスを0.35〜10.5Kg／cm²（５
〜150psi）の圧力で流路28.3〜849.5dm²時間（１
〜30cfh）で供給できる当該技術分野で周知の装
置から選定するばよい。同様に、電流供給手段が
中央シヤフト３０に取りつけられており、この電
流供給手段から、５〜15ボルト、150アンペアの
電流を中央シヤフト３０及び熔接電極３４に供給
して、熔接を行なうことができる。

操 作 熱交換器の欠損管の修理が必要になつた場合に
は、熱交換器の運転を停止して冷却材を抜き取
る。スリービングを施すべき管の内部を清掃して
スリービングの準備をととのえる。次いで、スリ
ービング２６を管２２に挿入し欠損区域２４の橋
絡位置に入れる。橋絡位置に位置させた後、スリ
ービングの内部に内部油圧膨径装置を挿入して、
スリービング２６の一定制限部分を選択的に膨径
させる。内部膨径が不要な場合もある。スリービ
ング２６を膨径させて管２２と接触させた後、第
１図に示すように、熔接装置２８をスリービング
２６に挿入する。熔接装置２８をスリービング２
６に挿入すると、プランジヤー７８がスリーブ２
６及び管２２の底部と接触し、第２フランジ７６
と第１歯車７０と中央シヤフト３０とは、ハウジ
ング６２及びスリーブ２６に対して下向きに相対
移動する。中央シヤフトの下方相対移動により、
第１シール５０及び第２シール６４は膨径してス
リーブ２６の内面と接触し、シールド・ガス通路
ができる。この位置まで移動すると、中央孔部３
２を介し第１孔部３６から不活性シールド・ガス
を導入することができる。次に、熔接装置２８と
スリーブ２６の中間の環形部にシールド・ガスを
満たす。第１チヤンネル５６及び第１環形部６６
を介して第２チヤンネル６８に不活性ガスを放出
することにより、熔接区域のパージ（気体追い出
し）のために上記不活性ガスを利用することがで
きる。熔接区域のパージ終了後、第２チヤンネル
６８の背圧を調整してシールド・ガスの加圧を行
なう。次いで、熔接工程中を通じて、熔接区域の
圧力を約0.35〜10.5Kg／cm²（５〜150psi）、好まし
くは約0.35〜2.11Kg／cm²（５〜30psi）に加圧す
る。熔接区域の加圧終了後、電流供給手段を入力
し、中央シヤフト３０及び熔接電極３４を介して
電流を流す。スリーブ２６を管２２に熔接する区
域内において、熔接電極３４により、熔接電極３
４とスリーブ２６との間に熔接アークがとぶ。熔
接電極３４を通つて流れる電流は約２〜150アン
ペアであり、1260℃（2300〓）を越える温度が発
生する。一例として、第５図に、熔接工程で用い
る代表的な高パルス電流勾配を示す。以下に示す
パラメータは、第５図のパルス型電流として使用
できる印加電流の例を示す。

電流（アンペア） 通電時間（秒） 高パルス 50〜250 0.01〜1.0 低パルス ２〜250 0.01〜1.0 熔接工程を続けてゆくうえに、スリーブ２６の
内面上には熔接泥（weld puddle）ができる。ス
リーブ２６の内部はシールド・ガスによつて加圧
されているから、熔接泥はスリーブ２６の内面に
押圧されスリーブ２６の側面に沿つて下向きに流
れることはできない。この状態下では、圧力勾配
によつて、アークの下部の熔けた熔接プールは絶
えず外向きに外側の管２２に向かつて押しやられ
ている。このようにして、熔接工程中を通じて、
アークの力は熔けた熔接プールのクツシヨン作用
を受ける。従つて、スリーブ２６及び管２２に孔
を開けるような急激なアーク穿孔を回避できる。
次に、駆動機構７４を回転させ、第２歯車及び第
１歯車７０を回転させる。第１歯車の回転によ
り、中央シヤフト３０は長手方向軸を中心として
回転し、熔接電極３４はスリーブ２６の内面の周
面を360度回転する。中央シヤフト３０及び熔接
電極３４の回転速度は約５〜50cm／分、スリーブ
２６の適当な熔接を行なうために好ましい回転速
度は10〜25cm／分である。熔接電極３４が回転す
るにつれて、完全に360度のスリーブ２６と管２
２との熔接が行なわれている。内部ガス・シール
ド圧力を利用しているので、スリーブ２６と管２
２との間の不均一な接触に起因する諸問題は最小
限に軽減される。ガス加圧により、熔接収縮及び
内部応力緩和歪に伴なう問題も最小限に軽減され
る。

上記の方法に類似した方法を用いて、スリーブ
を管に熔接するかわりに、ろうづけすることもで
きる。ろうづけ法では、スリーブの外側に切込み
を設け、この切込みの内部に金・ニツケル系ろう
づけ材料等のろうづけ材料を沈積させればよい。
この方法は、ウエスチングハウス・エレクトリツ
ク・コーポレーシヨンに譲渡された『金ろうづけ
スリービング法』と題する米国特許出願第185654
号に記載されたろうづけ法に似た方法である。し
かしながら、本発明によるろうづけ法の場合に
は、熔接装置２８を用いて、スリーブ２６と熔接
材料を適宜なろうづけ温度になるまで内面から加
熱する。この方法では、スリーブ２６は熔接温度
に加熱されることはないから、熔接プールは形成
されない。熔接装置２８の内部加圧によりスリー
ブ２６が変形してスリーブ２６とろうづけ材料と
が管２２の内側と接触する温度になるまで、スリ
ーブ２６を加熱する。この状態で熔接装置２８を
回転させ続けると、ろうづけ材料は熔接温度に加
熱され、スリーブ２６及び管２２は熔接すること
なくろうづけにより相互に接合される。

以上に述べた通り、本発明は熱交換器の管にス
リーブを内部接合する圧力勾配法を提供するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による熔接装置の下方部分を
示す立断面図である。第２図は、本発明による熔
接装置の上方部分を示す立断面図である。第３図
は、密封状態の熔接装置の上方部分を示す立断面
図である。第４図は、密封状態の熔接装置の下方
部分を示す立断面図である。第５図は、熔接電流
と電極の回転角度との関係を示すグラフである。 ２２……管、２６……スリーブ、２８……熔接
装置、３０……中央シヤフト、３２……チヤンネ
ル、３４……熔接電極、５０，６４……密封機
構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属製スリーブを金属製の管の内部に位置さ
   せ、熔接装置を前記スリーブに挿入して熔接電極
   を前記スリーブの熔接部分付近に位置させて成る
   金属製スリーブを金属製の管の内部に熔接する方
   法であつて、前記熔接装置の密封機構により前記
   管の内部の熔接区域を密閉して前記スリーブと前
   記熔接装置との間の前記スリーブの熔接部分に密
   封室を画成し、前記熔接装置を介して前記密封室
   内に不活性シールド・ガスを導入して前記密封室
   を0.35〜10Kg／cm²に加圧した後、前記熔接装置を
   作動させて前記熔接電極に２〜150アンペアの電
   流を流し、前記シールド・ガスにより熔融状態の
   熔接材料を前記管に向かつて外側に緩やかに押し
   ながら前記スリーブを前記管に熔接し、前記熔接
   装置の長手方向軸を中心として前記熔接装置を回
   転させて前記スリーブの全周熔接を完了させるこ
   とを特徴とする方法。 ２ 前記熔接装置を前記スリーブの内部に挿入す
   る前に、前記スリーブの一部分を内部から膨径さ
   せて前記管の内部と接触させることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 不活性ガス0.35〜2.1Kg／cm²の圧力で導入し、
   前記密封室を通して還流させて、熔接に先立つて
   前記密封室から各種不純物を追い出すことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４ 前記熔接装置を１分間当たり10〜25cmの熔接
   速度で回転させ、前記電極に流れる電流を約145
   アンペアに保ちつつ前記熔接装置を最初の０度の
   位置から約200度の中間位置に至るまで回転させ、
   次いで前記熔接装置を前記中間位置から回転角度
   400度になるまで回転させつつ電流を一定の割合
   で約105アンペアに減少させることと特徴とする
   特許請求の範囲第１項、第２項、または第３項に
   記載の方法。 ５ 前記スリーブがインコネル製スリーブである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の
   方法。 ６ 管状部材の内部に金属製スリーブを熔接する
   ための熔接装置であつて、管内部に位置させるこ
   とができる導電性の中央シヤフトを有し、前記中
   央シヤフトに取り付けられ前記管の内面上に熔接
   を行なう熔接電極を有し、前記中央シヤフトは該
   シヤフトを貫通し不活性ガスを前記電極付近に導
   くチヤンネルを有し、前記中央シヤフト上にある
   前記電極の一方の側には第１密封手段が配設され
   且つ前記中央シヤフト上にある前記電極の他方の
   側には第２密封手段が配設されていて、前記中央
   シヤフトを前記管に対して相対移動させることに
   より前記第１密封手段及び前記第２密封手段を作
   用させたときには、前記管の内部で前記熔接電極
   の周囲に密封室が画成されるよう構成されてお
   り、前記管の内部で前記中央シヤフト及び前記電
   極を回転させる回転手段が前記中央シヤフトに接
   続されていることを特徴とする熔接装置。 ７ 前記第１密封手段が、前記中央シヤフト上で
   前記電極の周囲上に滑動自在に配設され内部に前
   記電極が貫通している孔部を持つ第１絶縁部材
   と、前記中央電極上に配設され前記絶縁部材の一
   部分の上方に延びている第１スペーサーと、前記
   第１絶縁部材と前記スペーサーの間に配設されて
   いて前記中央電極が前記の管に対して相対移動し
   たときに前記第１絶縁部材と前記管との間の密封
   を行なう第１シールと、前記中央シヤフト上に前
   記第１絶縁部材と接触させて滑動自在に配設され
   た第２絶縁部材と、前記中央シヤフト上に前記第
   ２絶縁部材と接触させて滑動自在に配設され前記
   密封室及び前記ハウジングと流体連通している流
   体通路を有する第２スペーサーと、前記中央シヤ
   フト上に配設され前記ハウジングに取り付けられ
   た第１フランジと、前記第２スペーサーと前記第
   １フランジの間に配設され前記中央シヤフトが前
   記管に対して相対移動すると前記第２スペーサー
   と前記第１フランジとを密封する第２シールとか
   ら成ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
   載の熔接装置。 ８ 前記第１絶縁部材がセラミツク製絶縁体であ
   り、前記の第１及び第２スペーサーがナイロン製
   スペーサーであり、前記第２絶縁部材がナイロン
   製絶縁体であることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項に記載の熔接装置。 ９ 前記中央シヤフトには第２のフランジが取り
   つけられていて前記ハウジングの内部に配設され
   ており、前記ハウジングには滑動自在のプランジ
   ヤーが配設され、前記中央シヤフトが前記管の内
   部に挿入されて前記管に対して前記中央シヤフト
   を相対移動させて前記第１シール及び前記第２シ
   ールを密封状態にしたときに前記管及び前記第２
   のフランジと前記プランジヤーとが接触する構造
   であることを特徴とする特許請求の範囲第７項ま
   たは第８項の熔接装置。 １０ 前記中央シヤフトを付勢してこれを前記第
   １及び第２シールを復帰させる位置に移動させる
   付勢手段が、前記ハウジング内部で前記中央シヤ
   フトの周囲に設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第９項記載の熔接装置。