JPH083829Y2 - 芯出し治具 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ホットタップ工法におけるフィッティング
の取付作業において、本管に対するフィッティングの芯
出しが正確にできる芯出し治具に関する。

［従来の技術］ ガス・水道工事においては、従来よりホットタップ工
法が使用されている。これは、本管内の流体圧力を降下
させることなく本管内に流体を流したままで、本管に発
生した傷を補修する工法である。以下、従来のホットタ
ップ工法の概略を第５〜第14図により説明する。

第５図は損傷が発生した本管に対しその傷の両側にフ
ィッティングを取り付けた状態を示す図で、第６図及び
第７図はそのフィッティングの構成図及び取付状態の詳
細図である。

第５図に示すように、本管100の一部に外部工事等に
よって損傷101が発生した場合、その傷101の両側にフィ
ッティング10を溶接で取り付ける。このフィッティング
10は、第６図に示すように上下２つ割りの上部フィッテ
ィング11と、下部フィッティング12と、さらに上部フィ
ッティング11上に突合せ溶接21で一体化されたネック部
フィッティング13と、このネック部フィッティング13に
ネジ結合されるシール栓14とから構成されている。ネッ
ク部フィッティング13は歯付きフランジ15を有する。

上記のフィッティング10を本管100に取り付けるに
は、第７図に示すように、まず上部・下部フィッティン
グ11,12をそれぞれ隅肉溶接22で本管100に取り付け、次
いで両フィッティング11,12を突合せ溶接23で接合す
る。最後にシール栓14をネック部フィッティング13にネ
ジ結合する。かくして、フィッティング10の内部は密閉
され、本管100との取付が完了する。

次に、第８図はフィッティング10の取付後における本
管穿孔作業の説明図である。すなわち、ネック部フィッ
ティング13上に順次ゲートバルブ102及び穿孔機103をフ
ランジ結合してセットする。なお、図には示してない
が、ゲートバルブ102等のセット前にシール栓14を取り
外しておく。

穿孔機103はセンタードリル104及びこれに同軸の円筒
状のカッター105を備えており、外部駆動源（例えばエ
ンジン）によりドリル104及びカッター105が回転するよ
うになっている。穿孔機103は密閉構造になっており、
ドリル104及びカッター105の回転により本管100に貫通
孔106が形成される。

本管100を穿孔した後では、ゲートバルブ102を閉じて
密閉し、穿孔機103を取り外す。その後、穿孔機103に代
えて第９図に示すようにストッピングマシン107を取り
付け、再びゲートバルブ102を開けてストッピングマシ
ン107によりストッパー108を本管100の貫通孔106に挿着
する。

ここで、ストッパー108は、第10図に示すようにスリ
ット109を有する円筒体110の表面にゴム板111を貼り付
けた構成となっている。そして、このストッパー108
を、第11図に示すようにスリット109を流体の流れの方
向ａに向けて貫通孔106に挿入し、ストッピングマシン1
07の操作で円筒体110を半径方向に拡張しゴム板111を貫
通孔106に密着せしめる。

以上の穿孔とストッパー挿着を各フィッティング毎に
行い、最後に両ストッピングマシン107に設けてあるバ
イパス取付口112間を、第12図に示すようにバイパス管1
13で接続すれば、本管100内の流体は矢印で示すごとく
バイパス管113を通って流れる。一方、本管100の損傷個
所101の管内の流体は流れを停止する。

このあと、その損傷個所の管内の流体を排除し、新し
い管と取換えてのち上記の工程と逆の作業を行い補修す
る。すなわち、ストッパー108を縮めて取り除き、ゲー
トバルブ102を閉じてからバイパス管113及びストッピン
グマシン107を取り外す。次いで、シール栓14を備えた
プラグ締め機（図示せず）をゲートバルブ102上に取り
付け、ゲートバルブ102を開いてシール栓14をネック部
フィッティング13にネジ結合する。シール栓14には第13
図のようにＯリング16が設けられており、このＯリング
16がネック部フィッティング13の雌ネジ入口部に設けた
シール面17に密着し、内部流体をシールする。以上で補
修工事が終了する。

以上のホットタップ工法においては、損傷個所の管内
の流体の流れをストッパー108によって完全に遮断する
ことが最重要点となる。そのためカッター105による穿
孔作業では、第14図に示すように本管100の肉厚のほぼ
中央を切削することが不可欠となる。両側の肉厚部に対
称にストッパー108が密着し得る円弧部106a,106bを持つ
貫通孔106を加工する必要があるためである。

このような対称の円弧部106a,106bを得るには本管100
に対するフィティング10の正確な芯出しが確保されるべ
きことはいうまでもない。この前提のもとで、カッター
105の中心105Aが本管100の軸線100Aと垂直に一致せしめ
られる。もし、これが不一致であると、第15図のように
ストッパー108を挿着したとき、一方側に隙間114がで
き、この隙間114を通じて流体の漏出が生じる。

しかし、従来にあっては上記のように中心位置を合せ
て穿孔することが難しく、しばしば不一致（芯ずれ）が
発生し問題となっていた。その原因を究明してみると、
第16図（ａ），（ｂ）に示すように上部フィッティング
11のネック部フィッティング取出口18の中心11Aと、半
円弧状の本管取付部19の中心11Bとの不一致に基づくも
のであることが判った。これは、上部フィッティング11
が鍛造品であるためその肉厚が均一でなく、第17図のよ
うに本管100と隅肉溶接する必要があることから、後工
程で本管取付部19の厚さｔが均一になるように旋削して
いるが、その結果、上部フィッティング11の本管溶接時
に上記取出口18の中心11Aとの間で芯ずれδを起こして
しまう。これはネック部フィッティング13と上部フィッ
ティング11を工場で溶接するときに（溶接線21）、突合
せ溶接であることから、目違いを無くすためにネック部
フィッティング13の中心線と上部フィッティング11の中
心線を一致させるためである。

そこで、この芯ずれを補正するために、従来、第18図
に示すような芯出し治具を用いてネック部フィッティン
グ13の中心を本管取付部19の中心上に一致させる手段を
とっていた。

この芯出し治具25は、ネック部フィッティング13にネ
ジ結合する円板26と、その円板26の中心上に尖端27を持
つピン28を設けたものであり、覗き窓29を通して尖端27
が見えるようになっている。

工場での芯出し作業は具体的には以下のように行う。
まず、本管100と同一外径を有する円柱状のマスター部
材120に、第19図のように水平及び垂直の２本の罫書線1
21,122を軸方向に入れ、そのうちの１本の罫書線122に
ポンチ穴123を設けておく。次に、第18図に示すように
上部フィッティング11の突合せ面20を水平の罫書線121
と一致させてマスター部材120上に設置し、その上にネ
ック部フィッティング13を載置し、さらに芯出し治具25
の円板26をネジ結合する。そして、芯出し治具25のピン
尖端27がポンチ穴123に合致するよう芯出し治具25とネ
ック部フィッティング13を動かし、合致したらネック部
フィッティング13と上部フィッティング11をクランプ溶
接し、その後両者を本溶接する。

そして、このようにして一体化され芯出しを行った上
部フィッティング11を現地ホットタップ工事においては
実際の本管100に溶接し、そのネック部フィッティング1
3の中心に合せて前述のごとくカッター105により本管10
0を穿孔していた。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の芯出し治具25はネジのクリアラ
ンスのために傾くことがあり、ネジ製作の許容限界寸法
内の傾きであっても本管100の中心位置における芯ずれ
δは第20図に示すように大きくなる。すなわち、芯出し
治具25の傾きがあると、たとえピン尖端27がポンチ穴12
3と合致していても、ネック部フィッティング13の中心1
3Aはマスター部材120の中心Ｏから離れた位置を通る。2
5Aは芯出し治具25の中心であり、もちろん中心Ｏを通
る。このような芯ずれδの発生のため、本管貫通孔106
は第14図のように均等にならず、結果的にストッパー10
8のシール不良を生じることがあった。

従来における芯ずれδの程度を示すために、一例とし
て300Aの配管用炭素鋼鋼管（JISG3452）の場合について
δを求めてみる。

該鋼管は肉厚6.9mm,外径318.5mmであるので、カッタ
ー外径を312mmとし、これよりも大きい雌ネジ内径を320
mmとする。

いま、ネジの製作をJISB0211に基づいて、雌ネジを6
H,雄ネジ6gという等級にすると、寸法許容差は次のよう
に求められる（ただし、上記規格では最大M300のネジま
でしか規定されていないので、この値の許容値を用いる
ことにする）。すなわち、雄ネジと雌ネジの半径隙間
は、第21図を参照して、 es/2＋Td₂/2＋TD₂/2＝0.33mmである（ただし、es＝−0.
080mm,Td₂＝0.315mm,TD₂＝0.425mm）。したがって、芯
出し治具25の円板26の板厚をH,マスター円柱体120の半
径をＲとすると、芯ずれδは δ＝Ｒ×tan2×0.33/H ＝318.6/2×tan2×0.66/30 ＝3.5mm すなわち、本管100の中心では最大3.5mmの芯ずれを起こ
す可能性がある。

いま、JIS規格に基づいて外径が最大、管厚が最小の
ときは、寸法関係は第22図のようになり、本管外径321.
0mm,肉厚3.0mmであり、カッター外径318mmに対し本管内
径は315mmであるので、その差の半分1.5mm以上の芯ずれ
が生じると本管内面を切削しないことになる。よって、
上記の計算ではδ＝3.5mmであるので、上記現象が生
じ、ストッパー108による遮断が不可能となる。

本考案は、上記のような従来の課題を解決するため
に、ネック部フィッティング13の中心線が本管中心を通
るように正確な芯出しができる芯出し治具を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本考案に係る芯出し治
具は、ホットタップ工法に用いるフィッティングでネッ
ク部フィッティングの中心線を本管中心線と合致するよ
うに上部フィッティングとネック部フィッティングを溶
接するときに使用するものにおいて、前記フィッティン
グのネック部フィッティングに設けた、シール栓とのネ
ジ結合部におけるシール面に密に嵌合する円板と、該円
板の中心に垂直に設けた中心孔と、該中心孔に密に挿入
され、かつ前記本管と同一外径を有するマスター部材の
直径方向に設けた孔に対しても密に挿入され、前記円板
及びマスター部材を刺し通す長さを有する軸棒とを備え
たものである。

［作用］ 本管と同一外径を有するマスター部材に直径方向に孔
を設け、この孔に軸棒を密に挿入することにより、軸棒
の中心はマスター部材の軸線と直交する。したがって、
このマスター部材に上部フィッティングを位置合せして
セットし、その上にネック部フィッティングを載置し、
さらにネック部フィッティングのシール栓とのネジ結合
部に設けられたシール面に円板を嵌合させた上で上記軸
棒を円板の中心孔に挿入し、ネック部フィッティングを
調節しながら位置合せを行う。そうすれば、上部フィッ
ティングとネック部フィッティングの中心はこの軸棒に
よってマスター部材の軸線と直交する状態に保持され
る。そして、この状態で上部フィッティングとネック部
フィッティングをクランプ溶接した後本溶接すれば、ネ
ック部フィッティングと本管との芯出しが正確に行われ
る。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図により説明する。第１図
は本考案による芯出し治具の縦断正面図である。この芯
出し治具30は、円板31と軸棒32の２つの部材から構成さ
れている。円板31はネック部フィッティング13のシール
面17に密に嵌合する外径を有する。ここで、「密に」と
は、嵌め合い関係にある両部材の隙間がきわめて小さい
ことを意味する。また、円板31の中心には垂直に中心孔
33が設けられており、好ましくはその中心孔33の長さを
ある程度長くして軸棒32の安定を図るために、円筒体34
を設けている。軸棒32はこの中心孔33に密に挿入する真
直の丸棒で構成されている。その長さは同時にパイプ状
のマスター部材120をも刺し通すに十分な長さである。
マスター部材120には直径方向に中心孔33と同一内径を
有する孔125,126が設けられている。マスター部材120は
本管100と同一の外径を有するものであり、円柱体であ
っても差し支えない。

第２図（ａ），（ｂ）はそれぞれ円板31及び軸棒32の
外観図であり、第３図はマスター部材120の外観図であ
る。円板31には適当な覗き窓35が設けられている。ま
た、マスター部材120には軸方向に90°間隔で罫書線12
1,122を入れ、そのうちの180°対向する罫書線122上に
上記の孔125,126を設ける。

以上のように構成された芯出し治具30による芯出し作
業の手順は次のとおりである。

まず、第４図（ａ）に示すように、マスター部材120
の水平な罫書線121に上部フィッティング11の突合せ面2
0が一致するように上部フィッティング11をマスター部
材120上にセットする。そして、軸棒32をマスター部材1
20の孔125,126に挿入する。

次に、円板31をネック部フィッティング13のシール面
17に密に嵌合させた状態で中心孔33に軸棒32を挿入し、
ネック部フィッティング13を調節しながら位置合せし上
部フィッティング11上に載置する。そしてこの両者をク
ランプ溶接後、本溶接を行う。

以上により、ネック部フィッティング13は上部フィッ
ティング11と一体化され、軸棒32を中心として芯出しが
完了する。

その後、この一体化されたネック部フィッティング13
と上部フィッティング11をマスター部材120より外し、
実際の本管100にセットしネック部フィッティング13の
中心上で穿孔機103により本管100を穿孔すれば、カッタ
ー105が本管100の肉厚のほぼ中央を切削することとな
り、第14図に示すような対称の貫通孔106が形成され
る。

この芯出し治具30による芯ずれ量を求めてみる。

ネック部フィッティング13のシール面17と円板31との
間の隙間をδ_１＝0.2mm,中心孔33の長さをｌ＝100mm,中
心孔33と軸棒32との間の隙間をδ_２＝0.2mmとし、300A
の本管のとき、該本管の中心の芯ずれδは 軸棒33の傾きによる芯ずれ δ＝Ｒ×tanδ_２/l ＝318.6/2×tan0.2/100 ＝5.5×10^-3mm 軸棒33の平行移動による芯ずれ δ＝δ_１＋δ_２＝0.4mm となり、従来に比べて著しく小さくなることがわかる。

［考案の効果］ 以上のように本考案によれば、本管と同一外径を有す
るマスター部材の直径方向に孔を設け、この孔に密に挿
入される軸棒を中心として円板の中心にこの軸棒を通
し、かつネック部フィッティングのシール面を利用して
これに密に円板を嵌合させて芯出しを行うため、従来の
ようにネック部フィッティングのネジを利用することに
よる円板の傾きが生せず正確な芯出しができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す芯出し治具の縦断正面
図、第２図（ａ），（ｂ）は上記治具の構成部材である
円板及び軸棒の外観図、第３図は芯出し作業時に使用す
るマスター部材の外観図、第４図（ａ），（ｂ）は芯出
し作業の手順を示す図、第５図〜第14図は従来のホット
タップ工法の説明図で、第５図は本管にフィッティング
を取り付けた状態の説明図、第６図及び第７図はフィッ
ティングの構成図及び取付状態図、第８図は本管を穿孔
する際の説明図、第９図は本管にストッパーを挿着する
際の説明図、第10図はストッパーの外観図、第11図は本
管にストッパーを挿着した状態を示す説明図、第12図は
本管にバイパス管を取り付けた状態を示す説明図、第13
図ははネック部フィッティングのシール栓とのネジ結合
状態を示す詳細図、第14図は本管に穿孔した貫通孔の好
ましい状態を示す図、第15図は芯ずれが生じた場合のス
トッパーの取付状態を示す図、第16図（ａ），（ｂ）は
上部フィッティングにおいて芯ずれが起きるときの説明
図、第17図は上部フィッティングの本管取付部の説明
図、第18図は従来の芯出し治具の構成図、第19図は従来
の芯出し作業時に使用するマスター部材の外観図、第20
図は従来の芯出し治具による芯ずれが生じる状態を示す
説明図、第21図は雄ネジと雌ネジ間の隙間を求めるのに
使用する説明図、第22図は本管穿孔時における寸法関係
を示す図である。 10……フィッティング 11……上部フィッティング 12……下部フィッティング 13……ネック部フィッティング 14……シール栓 17……シール面 30……芯出し治具 31……円板 32……軸棒 33……中心孔 100……本管 120……マスター部材 125,126……孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 畝本 康生 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)考案者 大岡 優男 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)考案者 荒田 治 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)考案者 石川 昌己 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)考案者 佐々木 朗 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (56)参考文献 実公 平１−8303（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ホットタップ工法に用いるフィッティング
   でネック部フィッティングの中心線を本管中心線と合致
   するように上部フィッティングとネック部フィッティン
   グを溶接するときに使用する芯出し治具において、 前記フィッティングのネック部フィッティングに設け
   た、シール栓とのネジ結合部におけるシール面に密に嵌
   合する円板と、該円板の中心に垂直に設けた中心孔と、
   該中心孔に密に挿入され、かつ前記本管と同一外径を有
   するマスター部材の直径方向に設けた孔に対しても密に
   挿入され円板及びマスター部材を刺し通す長さを有する
   軸棒とを備えたことを特徴とする芯出し治具。