JPH073378B2 - フランジ接続部に於ける既設締付ボルトの締付力測定方法及び測定補助具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各種配管のフランジ接続部に於ける既設締付ボ
ルトの締付力を測定する方法及びこの測定に使用する測
定補助具に関するものである。

（従来の技術） 既設の配管の管理に於いて、該配管のフランジ接続部の
フランジ面圧は、その締付ボルトの締付力を測定して、
この測定値と、締付ボルトの個数及びガスケットの受圧
面積等から算出することができる。そして、締付ボルト
の締付力を測定する従来の方法としては、該締付ボルト
に螺合するナットの締付トルクを測定し、これを換算す
ることによって測定する方法や、締付力に比例する締付
ボルトの無負荷状態からの伸びを測定し、締付に於い
て、引張荷重を受ける部分の締付ボルトの元の長さと、
荷重とひずみの関係から算出する方法とがある。

（発明が解決しようとする課題） 締付トルクから換算する前者の方法では、締付ボルトと
ナットの寸法公差によるはめあいのばらつきや、ボルト
とナット、ナットとフランジ面の摩擦係数が明確でない
等の理由によって測定値もばらつき、正確な締付力の測
定が困難であるという課題があり、また締付による伸び
から算出する方法では、無荷重状態に於ける長さや、荷
重とひずみの関係が分からない既設締付ボルトには適用
できないという問題がある。

本発明は以上の課題を解決し、後者の方法を、無荷重状
態に於ける長さや、荷重とひずみの関係が分からない既
設締付ボルトにも適用し得るようにすることを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段） 前述した課題を解決するために、まず本発明のフランジ
接続部に於ける既設締付ボルトの締付力測定方法は、 フランジ接続部の既設締付ボルトの近傍に、荷重とひず
みの関係及び無荷重状態に於ける全長が既知の測定用ボ
ルトとナットから成る締付部により動作させる一対の挾
みアームを装着して、該アームの内側の間隔を測定し、
そして前記既設締付ボルトの全長の変化を測定しながら
前記締付部による締付力を増大させ、つぎに既設ボルト
のナットをゆるめ、また測定用ボルトのナットを締めつ
け、前記フランジ接続部の内側の間隔が一定となるよう
な操作を繰り返すことにより前記測定用ボルトのひずみ
と、その荷重範囲とから既設締付ボルトの締付力を求め
るものである。

また本発明のフランジ接続部の既設締付ボルトの締付力
測定補助具は、 一対の挾みアームの一端側寄りに、荷重とひずみの関係
及び全長が既知の測定用ボルトとナットから成る締付部
を構成すると共に、他端側に、調整用ボルトとナット及
び複数の厚さ調整板とから成る平行調整部を構成し、前
記挾みアームの一端側に、平行な挾み部を構成したもの
である。

また本発明の他の締付力測定補助具は、 一対の挾みアームの一端側寄りに、荷重とひずみの関係
及び全長が既知の測定用ボルトとナットから成る締付部
を構成すると共に、他端側を回動自在に支持し、前記一
端側に、平行な挾み部を構成したものである。

（作用） フランジ接続部の既設締付ボルトの近傍に一対の挾みア
ームを装着し、まず挾みアームの内側の間隔をノギスや
マイクロメータ等で測定する。そして挾みアームの測定
用ボルトとナットから成る締付部により動作させて締め
付け、その締付量を次第に増大させ、挾みアームの内側
の間隔が初期長さと同じになるように既設ボルトのナッ
トをゆるめていくと、既設締付ボルトの締付力は、一対
の挾みアームを介して測定用ボルトに次第に移ってい
く。従って、第３図に示すようにかかる動作に於いて既
設締付ボルトは次第に短縮して行き、逆に測定用ボルト
は次第に伸長して行く。このようにして既設締付ボルト
の締付力が全て測定用ボルトに移ると、それ以降は測定
用ボルトの締付量を増大しても、既設締付ボルトの長さ
は変化せず、挾みアームの内側の間隔が狭くなるだけで
ある。従って、既設締付ボルトの全長を前述の動作に於
いて測定し、その長さが変化しなくなった時点Ａに於い
て測定用ボルトに加わる締付力から既設締付ボルトの締
付力を求めることができる。そして、測定用ボルトは荷
重とひずみの関係及び全長が既設であるので、前述した
時点Ａに於ける無荷重状態に於ける全長に対する変形
量、即ち伸びと、その荷重範囲とから締付力を算出する
ことができる。その荷重範囲、即ち測定用ボルトに於い
て前記締め付け動作により引張荷重が加わる部分の長さ
をパラメータとして、該測定用ボルトの全長に対する締
付力の関係を例えば第４図に示すように作成しておけ
ば、前述した時点Ａに於ける全長から即座に締付力を求
めることもできる。また、上記の如くして一度既設ボル
トの全長がわかれば次回からは直接に既設ボルトの締付
力を求めることができる。

（実施例） 次に本発明の実施例を第１図〜第５図につき説明する。

まず第１図は、第１の測定補助具J₁を用いて本発明方法
を適用した実施例を表わしたもので、この測定補助具J₁
は、一対の挾みアーム1a,1bを備え、この挾みアーム1a,
1bの一端側寄りに、荷重とひずみの関係及び無荷重状態
に於ける全長Ｌが既知の測定用ボルト２とナット３とか
ら成る締付部４を構成すると共に、他端側に、調整用ボ
ルト５とナット６及び複数の厚さ調整板７とから成る平
行調整部８を構成し、前記挾みアーム1a,1bの一端側
に、平行な挾み部９を構成したものである。

次に、符号10は配管11のフランジ接続部を示すもので、
符号12は既設締付ボルト、13はナット、14はガスケット
である。

以上の構成に於いて、既設締付ボルト12の締付力を測定
する場合には、まず一対の挾みアーム1a,1bの挾み部９
をフランジ接続部10の既設締付ボルト12の近傍に装着す
ると共に、平行調整部８の複数の厚さ調整板７を調節し
て、挾みアーム1a,1bが平行となるように調整し、調整
用ボルト５とナット６により固定する。次いで超音波長
さ測定器やノギス等の長さ測定器15により測定用ボルト
２の無荷重状態の全長及び挾みアーム1a,1bの内側の間
隔を測定する。既知の同一長の測定用ボルト２を使用す
る場合には、測定用ボルト２の全長の測定は省略可能で
ある。次に、前記測定器15等により既設締付ボルト12の
全長Ｘを測定する。

かかる状態に於いて測定用ボルト２とナット３を締め付
けて、挾みアーム1a,1bを介して挾み部９により締付
け、締付力を徐々に増大する。そして、この締付動作に
伴なって連続的に、もしくは間欠的に既設締付ボルト12
の全長を測定する。尚、符号16,16′は、長さ測定器15
とし超音波長さ測定器を用いた場合の測定ヘッドであ
り、このような構成の場合には、既設締付ボルト12の全
長と共に、測定用ボルト２の全長を連続的に測定するこ
とができる。このようにして測定用ボルト２とナット３
による締付力を次第に増大していき、その度に既設締付
ボルト12のナット13をゆるめて挾みアーム1a,1bの内側
の間隔を一定に維持していくと、第３図に示すように測
定用ボルト２の長さは次第に長くなると共に、既設締付
ボルト12の全長は次第に短かくなり、遂には締付力を増
大しても後者の全長が変化しなくなる時点Ａが生じる。
これ以降は挾みアーム1a,1bの内側の間隔が狭くなるだ
けである。従って、かかる時点Ａを、前記長さ測定器15
による前述した全長の測定により検出して、この時点Ａ
に於ける測定用ボルト２の全長を測定し、この全長と、
無荷重状態に於ける全長Ｌとの差により伸びΔＬを求め
ることができ、この伸びΔＬと、前記締め付け動作によ
り引張荷重が加わる部分ｌの元の長さと、既設の荷重と
ひずみの関係から、次式により締付力Ｆを求めることが
できる。

但し、E:測定用ボルト２のヤング率、S:測定用ボルト２
の断面積である。かかる締付力Ｆは、例えば測定用ボル
ト２の荷重範囲ｌをパラメータとして、該測定用ボルト
２の全長に対する締付力Ｆの関係を第４図に示すように
予め作成しておけば前述した時点Ａに於ける全長から即
座に求めることができる。

このようにして既設締付ボルト12当りの締付力Ｆを求め
ることにより、この締付力と、既設締付ボルト12の個数
及びガスケットの受圧面積等からフランジ面圧を算出す
ることができる。

以上の構成に於いては、一対の挾みアーム1a,1bを平行
調整部８により平行に保持すると共に、挾み部９の近傍
に於いて測定用ボルト２とナット３によりフランジ接続
部10の既設締付ボルト12の近傍を締め付けるので、前述
した方法により略々既設締付ボルト12の締付力に等しい
締付力を測定用ボルト２の変形により測定することがで
きる。

次に、第５図は第２の測定補助具J₂を用いて本発明方法
を適用した実施例を表わしたもので、この測定補助具J₂
は、一対の挾みアーム1a,1bを備え、この挾みアーム1a,
1bの一端側寄りに、荷重とひずみの関係及び無荷重状態
に於ける全長Ｌが既知の測定用ボルト２とナット３とか
ら成る締付部４を構成すると共に他端側を回動自在に支
持し、前記一端側に平行な挾み部９を構成したものであ
る。

かかる構成に於いては、既設締付ボルト12の近傍に装着
した挾み部９が平行となるように他端側の回動支点17の
位置を調節した状態に於いて、前述と同様に測定用ボル
ト２とナット３の締付力により、既設締付ボルト12の締
付力を解放し、そして測定用ボルト２のひずみの測定を
行う。回動支点17の位置を規格フランジにあわせて定め
ると該第２の測定補助具J₂の装着を容易に行うことがで
きる。しかる後、回動支点17から、夫々測定用ボルト２
及び既設締付ボルト12の中心までの距離a,bを測定し、
測定用ボルト２の締付力Ｆにより前記既設締付ボルト12
の近傍に与えている力Ｆ′を次式により算出し、この力
Ｆ′を既設締付ボルト12の締付力として測定することが
できる。

（発明の効果） 本発明は以上の通り、フランジ接続部の既設締付ボルト
の近傍に、荷重とひずみの関係及び無荷重状態に於ける
全長が既知の測定用ボルトとナットから成る締付部によ
り動作させる一対の挾みアームを装着して締め付け、該
挾みアームの内側の間隔を一定にすることにより既設締
付ボルトの締付力を次第に測定用ボルトに移し、該既設
締付ボルトの締付力を解放した状態に於ける測定用ボル
トの締付力を、該測定用ボルトの伸びから求めて、これ
により既設締付ボルトの締付力を求めるようにしたもの
であるから、無荷重状態に於ける長さや、荷重とひずみ
の関係が不明の既設締付ボルトの締付力の測定を簡単な
測定補助具を用いて、現場に於いても容易に行なえると
いう効果がある。また本発明に於いては、上記のように
一度測定した既設ボルトは、以後直接に締付力を測定す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は夫々本発明の構成及び動作を示す説明
的縦断面図、説明的横断面図、第３図、第４図は測定原
理を表わした説明図、第５図は他の測定補助具を用いた
本発明の構成及び動作を表わした説明的縦断面図であ
る。 符号1a,1b……挾みアーム、２……測定用ボルト、３…
…ナット、４……締付部、５……調整用ボルト、６……
ナット、７……厚さ調整板、８……平行調整部、９……
挟み部、10……フランジ接続部、11……配管、12……既
設締付ボルト、13……ナット、14……ガスケット、15…
…長さ測定器、16,16′…測定ヘッド、17……回動支
点。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フランジ接続部の既設締付ボルトの近傍
   に、荷重とひずみの関係及び無荷重状態に於ける全長が
   既知の測定用ボルトとナットから成る締付部により動作
   させる一対の挾みアームを装着し、前記既設締付ボルト
   の全長の変化を測定しながら前記締付部による締付力を
   増大させ、つぎに既設ボルトのナットをゆるめ、また測
   定用ボルトのナットを締めつけ、前記フランジ接続部の
   内側の間隔が一定となるような操作を繰り返すことによ
   り前記測定用ボルトのひずみと、その荷重範囲とから既
   設締付ボルトの締付力を求めることを特徴とするフラン
   ジ接続部に於ける既設締付ボルトの締付力測定方法
2. 【請求項２】一対の挾みアームの一端側寄りに、荷重と
   ひずみの関係及び無荷重状態に於ける全長が既知の測定
   用ボルトとナットから成る締付部を構成すると共に、他
   端側に、調整用ボルトとナット及び複数の厚さ調整板と
   から成る平行調整部を構成し、前記挾みアームの一端側
   に、平行な挾み部を構成したことを特徴とするフランジ
   接続部に於ける既設締付ボルトの締付力測定補助具
3. 【請求項３】一対の挾みアームの一端側寄りに、荷重と
   ひずみの関係及び無荷重状態に於ける全長が既知の測定
   用ボルトとナットから成る締付部を構成すると共に、他
   端側を回動自在に支持し、前記一端側に、平行な挾み部
   を構成したことを特徴とするフランジ接続部に於ける既
   設締付ボルトの締付力測定補助具
4. 【請求項４】第１項、第２項または第３項記載の一対の
   挾みアームの端部には、既設締付ボルトの頭部を通過自
   在な装着溝を構成したことを特徴とするフランジ接続部
   に於ける既設締付ボルトの締付力測定補助具