JPH11197873A - 金属管における同径分岐管の接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステンレス鋼管や鉄管などの金属管におい
て、該金属管と同径または同径に近い直径の分岐管を接
続する。 【解決手段】 金属管の分岐管接合位置において円形貫
通孔を長孔に加工した後に、該金属管を水平に固定する
とともに、ほぼ半球形のつば出しヘッドを金属管の内部
に入れて長孔を通して取り付け、ついで該ヘッドを管外
方へ引き抜き、引抜き孔の突出部を水平に仕上げ加工す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス鋼管や
鉄管などの金属管において、該金属管と同径または同径
に近い直径の分岐管を接続する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】配管施工時には、配管の屈曲部分に９０
度エルボやベントを接続したり、分岐管の接合のために
Ｔ、Ｙ、十字などの管継手やティーズを使用する。高圧
の配管では永久管継手を用い、直接管端を突き合わせ溶
接で接合するため、従来の配管施工は一般に溶接接合個
所が非常に多い。例えば、図１に示すように、分岐管１
の接合のためにＴ形継手２を接続すると、突き合わせ溶
接はの３個所３ａ，３ｂ、３ｃになる。

【０００３】 一般に、配管施工時に溶接作業が多い
と、作業効率が低下して安全性および品質保持の点で問
題になる場合がある。また、金属管特にステンレス鋼管
は非常にデリケートな素材であり、溶接接合の際に部分
酸化するとその個所から腐食が進行することが多く、ス
テンレス鋼管の突き合せ溶接の接合個所において、鋼管
内周面の円滑さが阻害されたりルート割れを生じると、
その個所から腐食が始まり且つ漏水事故の発生原因とな
りやすい。このため、通常の配管施工では溶接接合個所
を可能な限り減らすことが好ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】配管施行における溶接
個所の減少には、Ｔ形継手の代わりにバーリング加工を
利用すると、図１と図２から明らかなように、単純計算
で３個所の溶接個所が１個所４になるので有効である。
従来のバーリング加工では、図３に示すように主管５の
所定個所に円形孔を設け、該円形孔を長孔に拡張する。
主管５は、つば出し装置において水平に固定してから、
つば出しヘッド７を長孔の下に入れ、これを上方へ引き
抜く。引抜き孔の突出部８を仕上げ加工すると、該突出
部の上端周壁に分岐管１（図２）を直接溶接できる。

【０００５】 このバーリング加工は、溶接個所の減少
に有効であっても、接合可能な分岐管１が主管５よりも
小直径の径違いであることを要し、同径接合が不可能な
ことによって用途が著しく限定されている。従来のバー
リング加工において、図３に示すような円錐形に近いつ
ば出しヘッド７を用いて同径の引抜き孔を形成しようと
すると、その引抜き孔の平面形状が正円形から歪んでし
まい、分岐管を突き合わせ溶接することができなかっ
た。

【０００６】 本発明は、従来のバーリング加工に関す
る前記の問題点を改善するために提案されたものであ
り、バーリング加工によって主管に近い直径の分岐管を
接続する方法を提供することを目的としている。本発明
の他の目的は、バーリング加工によって主管と同径の分
岐管を接続する方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る管接続方法では、図４および図５に示
すように、金属管１０の分岐管接合位置に円形貫通孔１
１を設け、ついで円形貫通孔を長孔１２に加工した後
に、つば出し装置１４において金属管１０を水平に固定
する。適用する金属管１０は、ステンレス鋼管、炭素鋼
管、鉄管などであり、一般に直径５０ｍｍ以上、壁厚５
ｍｍ以下である。

【０００８】 つば出し装置１４において、ほぼ半球形
のつば出しヘッド１５を金属管１０の内部に入れて長孔
１２を通して取り付け、ついでヘッド１５を管外方へ引
き抜く（図６参照）。図７のように、引抜き孔の突出部
１７を水平に仕上げ加工してから、該突出部の上端周壁
に分岐管１８の端面を溶接する。好ましくは、硬質金属
製のつば出しヘッド１５はほぼ半球形であり、金属管１
０の内径とほぼ等しい直径である。ヘッド１５の形状
は、少なくとも管壁との接触部分が球形の周面であれば
よく、半球形のほかに截頭球形や完全球形でもよい。

【０００９】 図４において、金属管１０の周壁に設け
る長孔１２は、瓢箪形に近い中央くびれのある平面形状
であり、その長軸の長さがつば出しヘッド１５の直径よ
りも短いと好ましい。長孔１２の平面形状は、ヘッド１
５を引抜いた際に孔突出部１７の端面が可能な限り等し
い高さになるように定める。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明方法で用いるつば出し装置
１４は、図５と図６に示すように水平の架台２０を有
し、該架台の中央に貫通孔２１を設けている。貫通孔２
１の直径は、形成すべき最大直径の孔突出部１７よりも
僅かに大きくなるように定めると好ましい。貫通孔２１
の下方には、油圧シリンダ（図示しない）を上向きに垂
直に設置し、該シリンダのピストンロッドにコネクタ部
材２２を回転可能に連結する。例えば、コネクタ部材２
２には雄ネジ部を刻設し、この部分をつば出しヘッド１
５の下端中央のネジ孔にねじ込めばよく、前記シリンダ
のピストンロッドはつば出しヘッド１５と他の公知手段
によって連結してもよい。

【００１１】 周壁に長孔１２を設けた金属管１０は、
該長孔を下向きにしての架台２０の上に水平に載置す
る。長孔１２が架台中央の貫通孔２１の位置と合致すれ
ば、つば出しヘッド１５を金属管１０の一端から中に入
れ、該ヘッドを長孔１２の上方まで移動して水平に位置
させる。次に、ヘッド１５の下端ネジ孔にコネクタ部材
２２をねじ込んで連結すると、油圧シリンダを縮小作動
してピストンロッドを介してヘッド１５を徐々に下向き
（図６の矢印方向）に移動させ、最後に管外方へ引き抜
く（図６参照）。

【００１２】 図７のように、引抜き孔の突出部１７
は、切削によって水平に仕上げ加工してから開先加工
し、分岐管１８の端面との突き合わせは外面Ｖ形開先、
レ形開先のいずれでもよい。分岐管１８の端面は、突出
部１７の上端周壁に突き合わせ溶接によって接合し、こ
の溶接の際に、不活性ガスを金属管１０の内部に封入す
る接合システムを適用すると好ましい。この接合システ
ムでは、管１０，１８の内部において、１対以上の区分
けディスク間に不活性ガスを封入して鋼管内周面の酸化
を防止することにより、金属管１０が長くても各ディス
ク間だけに不活性ガスを送入するのでその充満量が少な
く、溶接内周面において酸素濃度が一定値以下に低下す
るまでの時間も短い。

【００１３】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明は実施例に限定されるものではない。主管で
あるステンレス鋼管１０は、例えば、直径１００ｍｍで
壁厚２ｍｍであり、建築物に対応する配管設計図に応じ
てほぼ同径の分岐管１８を接合し、このために高周波ベ
ンドシステムなどであらかじめステンレス鋼管１０を湾
曲させておいてもよい。

【００１４】 ステンレス鋼管１０には、その管壁にお
ける所定の分岐管接合位置に、ボール盤などで円形貫通
孔１１（図４）を設け、該円形貫通孔を切削加工によっ
て長孔１２まで拡げる。長孔１２は、軸線と平行の瓢箪
形に近い中央くびれのある平面形状であり、その長軸の
長さがつば出しヘッド１５の直径よりも短い。長孔１２
に関して、単なる長孔ならばその中心から鋼管１０の側
周端に近づくほど突出部１７の立ち上がり量が少なくな
るので、くびれ部２４，２４を設けることによって突出
部１７の端面がほぼ等しい高さになる。

【００１５】 周壁に長孔１２を設けた鋼管１０は、図
５に示すように、該長孔を下向きにしての架台２０の上
に水平に載置する。長孔１２が架台中央の貫通孔２１の
位置と合致すれば、クランプ（図示しない）でステンレ
ス鋼管１０を固定し、ついで直径１００ｍｍの半球形ヘ
ッド１５を鋼管１０の一端から中に入れ、該ヘッドを長
孔１２の上方まで移動して水平に位置させる。次に、ヘ
ッド１５の下端ネジ孔にコネクタ部材２２をねじ込んで
連結する。

【００１６】 次に、油圧シリンダを縮小作動してピス
トンロッドを介してヘッド１５を図６のように徐々に下
向きに移動させ、最後に管外方へ引き抜くことにより、
冷間加工によって引抜き孔の突出部１７を形成する。突
出部１７の外径は、鋼管１０と同様に１００ｍｍであ
り、該突出部の壁面は滑らかであって、鋼管内周面の円
滑さが阻害されることはない。

【００１７】 図７のように、引抜き孔の突出部１７を
切削によって水平に仕上げ加工し、分岐管１８の端面と
の突き合わせ端は外面Ｖ形に開先する。一般に、分岐管
１８を鋼管１０に接合するには、該分岐管をスポット溶
接で鋼管１０に固定した後に突出部１７の接合周辺部２
５を自動溶接する。例えば、枝出し用の溶接機は、その
アームを分岐管１８に着脱可能に固定した後に溶接トー
チが接合周辺に沿って回転走行する。この溶接トーチ
は、突出部１７よりも上方の分岐管１８に固定アームを
取り付け、その後に該突出部の上端周壁を溶接するた
め、固定アームと平行に配置しているのでなく、分岐管
１８の中心に向かって固定アームから下向きに取り付け
ている。

【００１８】 図示しないけれども、突出部１７に分岐
管１８を接合するには、不活性ガスを鋼管内部に封入す
る溶接接合システムを適用するといっそう好ましい。こ
の溶接接合システムは、トーチを有するティグまたはプ
ラズマアーク溶接機と、溶接可能状態を示すパトライト
（商品名）などの表示灯と、該表示灯を所定時間経過後
に点灯させるタイマと、パイプ内周面の両ディスク間へ
のガス送入を制御する電磁弁とによって構成する。用い
る溶接機としては、鋼管回転式の全自動溶接、半自動溶
接、パイプ固定の手溶接のいずれでもよく、トーチおよ
び電磁弁にはガスボンベまたは工場の集中ガス配管設備
から配管する。

【００１９】 この溶接接合システムは、溶接すべき鋼
管１０と分岐管１８が長寸でない場合、該分岐管をスポ
ット溶接で鋼管１０に固定した後に鋼管１０の両端およ
び分岐管１８の自由端にそれぞれ弾性密閉材を押し込
む。この密閉材のいずれかをフレキシブルチューブが貫
通して延び、該チューブの端部を電磁弁を介してガスボ
ンベと接続する。

【００２０】 前記の弾性密閉材は、アルミ製などの区
分けディスクである。区分けディスクは、溶接すべき鋼
管１０や分岐管１８の内径よりわずかに小さい直径であ
り、その周辺を環状ゴム材などで取り囲み、これらの鋼
管の内周面と密接可能である。この区分けディスクは、
溶接すべき鋼管の内径に応じて直径の異なるものを複数
組用意しておく。この区分けディスクは、鋼管１０の内
部へ入れやすいように、二つ折りにしたり皿バネ状に成
形しておいてもよい。この場合、不活性ガスによる加圧
によってディスクがわずかに変形し、鋼管内周面と密接
することになる。また、特殊形状の環状ゴム材でディス
ク周辺を取り囲むことにより、不活性ガスによる加圧で
鋼管内周面と密接させてもよい。

【００２１】 前記のフレキシブルチューブは、３枚の
区分けディスクのいずれかの中心を貫通して延び、３枚
のディスク間の周壁部において複数個のガス流通孔を形
成する。このチューブは、その一端を電磁弁を介してガ
スボンベと接合するように配管し、且つ他端部を装置作
動時に閉鎖している。ボンベ中の不活性ガスは、例え
ば、溶接機のトーチに送るシールドガスであるアルゴン
と空気の混合ガスであり、電磁弁からチューブの流通孔
を通過して各ディスク間に流入して充満させる。

【００２２】 鋼管１０の両端および分岐管１８の自由
端にそれぞれ区分けディスクを押し込み、３枚の区分け
ディスクによって鋼管内部における必要領域だけに不活
性ガスを封入する。次にフレームを適当に移動させて、
ティグ溶接機のトーチを接合個所２５に位置決めする。
電源スイッチをオンにすると、ガス電磁弁およびリレー
が作動し、ボンベから電磁弁，配管およびチューブを経
て不活性ガスを３枚のディスク間に流入開始するととも
に、他のリレーによって第１タイマを励磁する。

【００２３】 第１タイマは、不活性ガスがディスク間
に充満する設定時間後に作動する。第１タイマの設定時
間は例えば３０秒であり、この設定時間は溶接すべき鋼
管１０と分岐管１８の内径や長さなどに応じて適宜調整
する。第１タイマの作動によって表示灯を点灯するとと
もに、ティグ溶接機のトーチで突き合せ溶接しながらポ
ジショナで鋼管１０またはトーチを水平回転する。鋼管
１０が１回転して溶接が完了すればスイッチをオフに
し、これによって別のリレーが作動して第２タイマを励
磁する。

【００２４】 溶接の完了直後において、鋼管１０の内
部空間は酸素量が増加しているため、第２タイマが作動
するまで電磁弁を開いたままで不活性ガスの送入を継続
し、同時に溶接接合個所をエアなどによって急速冷却す
る。この冷却が完了する３０秒後に第２タイマの作動で
電磁弁を閉鎖し、不活性ガスの送入を停止するとともに
表示灯を消灯する。この後に、チューブの他端部を開放
して鋼管内部の不活性ガスを空中へ解放すればよく、さ
らに３枚の区分けディスクを鋼管内部から取り外す。

【００２５】 この溶接装置がポジショナによる鋼管回
転式の半自動溶接である場合には、スイッチをオンにし
てから表示灯が点灯するまで待機し、該表示灯が点灯し
た後にティグ溶接機のトーチで突き合せ溶接を開始すれ
ばよい。所定の溶接が完了すればスイッチをオフにし、
表示灯が消灯した後にチューブの他端を開放して鋼管内
部の不活性ガスを空中へ解放する。

【００２６】 この溶接接合システムでは、鋼管１０の
突き合せ溶接時に、鋼管内部において３枚の区分けディ
スク間だけに不活性ガスを封入して鋼管内周面の酸化を
防止できる。鋼管１０が長くても、３枚のディスク間だ
けに不活性ガスを送入するのでその充満量が少なくて済
み、溶接内周面において酸素濃度が一定値以下に低下す
るまでの所要時間も短くなる。この溶接接合システム
は、溶接接合時において溶接内周面の酸化防止を達成で
きる不活性ガスの濃度を単なる目視でなく、表示灯で正
確に確認できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明方法は、主管に近い直径の分岐管
を接続することを可能とする。本発明方法により、Ｔ形
継手に比べて単純計算で３個所の溶接個所が１個所にな
り、配管施工時における溶接作業が減って作業効率の向
上ならびに安全性と品質保持の点で有利である。特に、
ステンレス鋼管による配管工事では、溶接接合の個所が
減ることにより、部分酸化による腐食の進行が著しく減
少し、ステンレス鋼管の突き合せ溶接の接合個所におけ
る漏水事故の発生を未然に回避できる。

【００２８】 本発明方法により、管内径とほぼ等しい
直径でほぼ半球形のつば出しヘッドを用いるだけで、バ
ーリング加工によって主管と同径の分岐管を接続でき
る。本発明方法は、バーリング加工をする前の長孔が瓢
箪形に近い中央くびれのある平面形状であることによ
り、つば出しヘッドを引抜いた際に孔突出部の端面がほ
ぼ等しい高さになり、主管に同径の分岐管を容易に接続
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｔ形継手を用いた従来の管接続部を示す部分
平面図である。

【図２】 従来のバーリング加工による管接続部を示す
部分平面図である。

【図３】 従来のバーリング加工を示す部分断面図であ
る。

【図４】 本発明方法における長孔を示す部分平面図で
ある。

【図５】 本発明に係るバーリング加工を示す部分断面
図である。

【図６】 図５のバーリング加工の実施態様を示す部分
断面図である。

【図７】 本発明のバーリング加工による管接続部を示
す部分平面図である。

【符号の説明】

１０ 金属管 １１ 円形貫通孔 １２ 長孔 １４ つば出し装置 １５ つば出しヘッド １７ 引抜き孔の突出部 １８ 分岐管

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年１月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項２】 金属管の周壁に設ける長孔は瓢箪形に近
い中央くびれのある平面形状であり、その長軸の長さが
つば出しヘッドの直径よりも短く、引き抜き加工の際
に、長孔の中心から金属管の側周端に近づくほど突出部
の立ち上がり量が少なく、前記くびれ部を設けることに
よって引抜き孔の突出部の端面がほぼ等しい高さになる
請求項１記載の方法。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年３月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 33/00 Ｂ２３Ｋ 33/00 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管の分岐管接合位置に円形貫通孔を
   設け、ついで円形貫通孔を長孔に加工した後に、該金属
   管を水平に固定するとともに、ほぼ半球形のつば出しヘ
   ッドを金属管の内部に入れて長孔を通して取り付け、つ
   いで該ヘッドを管外方へ引き抜き、引抜き孔の突出部を
   水平に仕上げ加工してから、該突出部の上端周壁に分岐
   管の端面を溶接する分岐管の形成方法。
2. 【請求項２】 金属管の分岐管接合位置に円形貫通孔を
   設け、ついで円形貫通孔を長孔に切削加工した後に、該
   金属管を水平に固定するとともに、管内径とほぼ等しい
   直径でほぼ半球形のつば出しヘッドを金属管の内部に入
   れて長孔を通して取り付け、該ヘッドを管の軸線から直
   角に外方へ引き抜き、引抜き孔の突出部を水平に仕上げ
   加工してから、該突出部の上端周壁に分岐管の端面を溶
   接する同径分岐管の接続方法。
3. 【請求項３】 金属管の周壁に設ける長孔は瓢箪形に近
   い中央くびれのある平面形状であり、その長軸の長さが
   つば出しヘッドの直径よりも短い請求項１または２記載
   の方法。