JPS5823840B2 - 管円周溶接用裏当金装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管内周溶接用の裏当金装置に関するもので、特
に管内周面に一定間隙をもって押し当てることができる
裏当金装置に係るものである。

例えば、鋼管相互を突き合わせその突合せ個所を外周か
ら溶接する際、裏波が鋼管内面全周に形成されるように
溶接することが要求される。

このため従来から被溶接鋼管の内側から銅製裏当金（バ
ッキングメタル）を押し当てて溶接している。

この管内周溶接の際の裏当金装置を構成する全体構造を
第１図及び第２図にしたがって以下に説明する。

第１図に示すように鋼管１，２の端部を突き合わせて形
成した開先部３は、一方の鋼管内部に挿入設置される開
先固定治具本体４に拡縮可能に取付けた複数のセグメン
ト部５によって管内側より保持される。

該開先固定治具本体４は図示の如く、複数のセグメント
部５を所定の溶接位置に移動させるためのガイドローラ
６を有している。

又セグメント部５は第２図に示す如く、油圧シリンダー
８によって管半径方向に伸縮する複数個のリンクにより
固定治具本体４に連結され、該セグメントの表面側に組
み込まれたバッキングメタルを有し、溶接に際しては前
記シリンダー８を伸張しセグメント部５を介してバッキ
ングメタルを溶接部裏側に押し当てる。

浴接時に重要なことは、管内壁とバッキングメタル表面
との間隙を一定に保つことである。

間隙が大きくなると裏波溶接ビードが大きくなり過ぎ、
小さいとルート部の溶は込み不足やバッキングメタルの
溶融現象を起こし、溶接欠陥を発生する。

さらに重要なことは、バッキングメタルが管内壁全周に
渡って均一に当てがわれ、不連続部や切れ目、継ぎ部の
ギャップなどがないことが必要である。

不連続部のギャップがあるとその部分で裏波ビードの溶
融メタルの冷却がとぎれることにより、やはり溶接欠陥
や、バッキングメタルの溶融の原因となる。

このためセグメントに取付けたバッキングメタルは、セ
グメントの拡縮変化に伴って、継ぎ目に不連続なキャッ
プを生ずることなく、全周長と周外径、すなわち曲率を
変化させることができるものが望ましい。

従来用いられているバッキングメタルとしては、１本の
帯状のバッキングメタルを環状にして両端を重ね合せ、
その重ね合せ部を上下に傾斜面をもつ如く加工し、これ
をセグメント部の溝に巻き付けて構成し、溶接に当って
はセグメントの伸張によってバッキングメタルの両端の
傾斜面を接触させたままスライドさせて全周長を伸縮し
管内径に合致させている。

しかし、この方法の場合は、周長の変化を１ケ所の重ね
合せ部で吸収するため大きな拡縮ができないので、管内
で固定治具本体を移動するのに不都合を生じる。

さらに外径変化に対しては、バッキングメタル自身が曲
げ変形を繰返すので疲労破損を起し易く、バッキングメ
タルは全周一体であるので一部分の破損に対しても全体
を交換しなければならないので、その手間と材料に無駄
が生ずる。

又、従来のバッキングメタルの池の例としては、複数個
の扇形と逆扇形に形成した分割形式のバッキングメタル
を各々セグメントに組み込み、別々のシリンダーによっ
て扇形及び逆扇形をそれぞれ独立して別個に作動させる
タイプのものがある。

このバンキングメタルにおいても各扇形及び逆扇形メタ
ルの重ね合せた接触部の精度が要求されると共に、鋼管
の内径とバッキングメタル外径が合致しない場合、バッ
キングメタル同志の継目部にキャップが生じ、バッキン
グメタルの溶融を起し易い欠点がある。

本発明はこれら従来の裏当金装置、特にバッキングメタ
ル（裏当鋼板）について見受けられる欠点を解決し、鋼
管の内径と内周長に変動があってもバッキングメタル全
周面に全く隙間が生じることなく全周長を変化でき、し
たがってバッキングメタルが溶融し難く耐久性が向上す
ると共に、溶接作業を安定して行なうことを目的とする
。

又本発明の池の目的は上記の効果に加えてバッキングメ
タルの変形を防止することにある。

上記目的を達成するための本発明の第１番目の発明は、
管半径方向に移動可能な複数個のセグメントを介してバ
ンキングメタルを管内周方向の溶接部内側に一定間隙を
もって当接する裏当金装置において、前記各セグメント
に組込まれるバッキングメタルを、セグメントに固定さ
れる固定バッキングメタルと該固定バッキングメタル間
に介在し管軸方向に摺動するくさび形状のスライドバッ
キングメタルとの組合せにより構成し、又本発明の第２
番目の発明は、上記第１番目の発明において、前記スラ
イドバッキングメタルに隣接する固定バッキングメタル
の端部側一部を分割しこれを管径方向に回動自在に設け
たことを特徴とする。

本発明は上記の如くバッキングメタルとして固定バッキ
ングメタルとスライドバッキングメタルの２種類を使用
し、周長が変化した場合はスライドバッキングメタルが
管軸方向に動き、メタル継目に隙間が発生しない。

加えて、前記固定バッキングメタルの端部側を分割して
回転自在にしておけば、セグメントの伸縮ストロークが
長く（短いときはメタルの曲率変化も小さいので余り問
題とならない）曲率変化が大きくなって曲率を一定化す
るのに困難な場合でも、固定バッキングメタルが曲率に
対応して回動しく曲がり）、いかなる管内径に対しても
適用できる。

よって、本発明によれば、周長が変化してもメタルの継
目部に隙間が発生せずかつ曲率変化にも対応できるので
、鋼管内面とバッキングメタルとの間隔を常に一定に保
つことが可能となる。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する０ 第３図は本発明の裏当金装置の第１の実施例を構成する
セグメント及びバッキングメタルの一部を示す平面展開
図、第４図はセグメントの伸張位置における第３図Ｃ−
Ｃ断面図である。

管軸心から押し拡げるリンク等により管半径方向に伸張
可能に保持される複数の弧状セグメントは、外面の前局
方向にバッキングメタル保持固定用の溝を有する固定セ
グメント１１と、くさび形状のバッキングメタル１３を
摺動自在に保持するための溝を有するスライドセグメン
ト１２とより構成される。

これら固定セグメント１１及びスライドセグメント１２
は、前局方向に交互に配置され、それぞれ同一のシリン
ダーで同時に拡縮可能になっており、固定セグメント１
１の方をスライドセグメント１２に比べ長く形成してい
る。

固定セグメント１１の上面の溝には第５図に示す如く、
固定バッキングメタル１５が載置され、押えボルト１７
によって該バッキングメタル１５を固定セグメント１１
に固定している。

該固定バッキングメタル１５は固定セグメント１１より
長く形成しており、第４図に示すように該バッキングメ
タル１５の両端は隣り合うセグメントの溝内まで延長さ
れている。

しかも固定バッキングメタル１５の両端面は、スライド
セグメント１２内に保持されている後述するくさび形状
のバンキングメタルの傾斜側面に対応した角度に傾斜し
て形成される。

一方、スライドセグメント１２は前局方向の両側一部に
隣り合う固定セグメント１１から延びる固定バッキング
メタル１５の端部が入り込む溝が設けられ、その中央部
に管軸方向に摺動自在に保持するスライドバッキングメ
タル１３も収納される。

該スライドバッキングメタル１３は図示の如く三角形又
は台形状であって固定バッキングメタル１５に接する両
側面が全体的にくさび形状を呈している。

又スライドバッキングメタル１３は第３図及び第６図に
示す如く、頂部側をスライドパー１８の先端に取付け、
該スライドパー１８を孔１９に貫通させることによって
セグメント１２に摺動自在に保持すると共に、スプリン
グ２０によって第３図の下方へ引張力を付与し、これに
よってその使用時にスライドバッキングメタル１３の両
側くさび而を固定バッキングメタル１５の端面に密着せ
しめている。

更に第３図及び第６図に示す如くスライドバッキングメ
タル１３の底部側にはスライドセグメント１２の孔２３
を貫通して摺動自在に保持した複数本（１本でもよい）
のガイドバー２４の一端が取付けられ、スライドバッキ
ングメタル１３を浮き上ることなく安定して摺動させる
。

第３図の裏当金装置では、固定セグメント１１及びスラ
イドセグメント１２を突合せ鋼管の所定位置にてリンク
により半径方向に伸張させてバッキングメタルを開先部
裏側から押し当てる場合、スライドバッキングメタル１
３は固定バッキングメタル１５と接触しながら管軸方向
に摺動するため、常時バッキングメタル１３．１５は密
着状態のまま、バッキングメタルの全周長を変化させる
ことができるので隙間は全く生じない。

仮りに管内径に誤差があっても或いはバッキングメタル
自体が長手方向に収縮してもスライドバッキングメタル
１３のスライドでこれを吸収できるため、常にバッキン
グメタル間に隙間のない最適状態で溶接を行なうことが
可能である。

しかしこの装置では固定バッキングメタル１５は完全に
その曲率が固定されているため、例えばセグメントの縮
少時のような場合、固定及びスライドバッキングメタル
は接触したままその曲率を維持した状態で管中心方向に
移動するため、固定バッキングメタルの両端側張り出し
部分に無理な曲げ力が作用し曲げによる変形をおこすこ
とがあり得る。

バッキングメタルの端部が拡縮のくり返しに伴い、曲げ
変形をくり返すと、疲労により破損を起し、交換する必
要が生じる。

第８図及び第９図は本発明の池の実施例を示すもので、
上記第３図に示す裏当金装置の利点に加えその問題点を
改良した例である。

すなわち、第７図、第８図及び第９図に示すように、ス
ライドセグメント１２は第３図に示すものと同一である
が、固定セグメント１１′に保持固定される固定バッキ
ングメタルの両端側張り出し部分が分割され回動自在に
取付けられる点が異なっている。

その具体的な構造は図示するように、固定セグメント１
１′の溝内には該セグメント１１′の長さより若干短か
い長さの固定バッキングメタル１５ａを押えボルト１７
により固定すると共に、該固定バッキングメタル１５ａ
の両端側に連続して別体の回動バッキングメタル１５ｂ
をセグメント１１′の端面に近接した位置でヒンジビン
２５にて軸支している。

該回動バッキングメタル１５ｂのスライドセグメント１
２側の端面はくさび形状のスライドバッキングメタル１
３に隣接し傾斜を付けている〇又スライドセグメント１
２は第３図のものと全く同一である。

このような装置を用いて被溶接鋼管を溶接する場合、溶
接端面を突き合わせ、リンクにより、固定セグメント１
１′及びスライド１グメント１２を管内面に向って移動
させると、固定セグメント１１′の固定バッキングメタ
ル１５ａは取付状態のままでかつ回動バッキングメタル
１５ｂはヒンジピン２５を中心としてその先端が持ち上
がるように動き、能力スライドセグメント１２のスライ
ドバッキングメタル１３はスプリング２０の力にょり回
動バンキングメタル１５ｂに接触しつつバー１８．２４
を案内として管軸方向に摺動する。

各バッキングメタルが管内周面に接触したときには、円
周上での各バッキングメタル間の隙間はなくなり、管内
面とバッキングメタルとの隙間は均一となる。

溶接を完了したのち固定セグメント１１′、スライドセ
グメント１２はシリンダーを縮少方向に作動させること
により鋼管と引き離される。

このとき、回動バッキングメタル１５ｂはスライドバッ
キングメタル１３を両側から押すようになり、バッキン
グメタル１３は摺動する。

その結果回動バッキングメタル１５ｂはシリンダーが引
込むこＬにしたがってヒンジビン２５を中心として先端
が下がるように動く。

従って、回動バッキングメタル１５ｂはシリンダーの伸
縮作動時のいずれの場合にも、回動するため無理がかか
ることがないため、変形することがない。

以上説明した如く本発明の裏当金装置によれば、くさび
形状のスライドバッキングメタルが存在するため、セグ
メント部の全体局長および外径が変動しても局長変化に
充分対応し得る余裕が得られ、各バッキングメタル間に
隙間を発生させることが全くなく、均一かつ安定した溶
接を行なうことができる。

加えて本発明の分割して回動自在にしたバッキングメタ
ルを有する装置の場合には、バッキングメタルの外周半
径が変っても曲げ変形をくり返すことなく無理なく対応
して、変形しｆ（、カＩた−−−−め、耐久性が向上し
材料費の節約及び溶接時間の短縮（メタルの交換頻度が
少ないので交換間隔が長い）、更には溶接品質が一層向
上する。

しかも固定バッキングメタルをそのままにして回動バツ
ングメタルのみの交換も容易である、等の利点を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は管の突合せ部を内面から保持固定する装置を説
明するための概略図、第２図はバッキングメタルを管内
面にクランプする状態を示す断面図、第３図は本発明の
一実施例を示す展開平面部分図、第４図は第３図のＣ−
Ｃ断面図、第５図は第３図Ａ−Ａ断面図、第６図は第３
図Ｂ−Ｂ断面図、第７図は本発明の池の実施例を示す展
開平面部分図、第８図は第７図のＤ−Ｄ断面図、第９図
は第７図Ｅ−Ｅ断面図である。 １．２・・・・・・被溶接管、３・・・・・・開先部、
４・・・・・・開先固定治具本体、５・・・・・・セグ
メント部、６・・・・・・ガイトローラ、８・・・・・
・シリンダー、１１・・・・・・固定セグメント、１２
・・・・・・スライドセグメント、１３・・・・・・ス
ライドバッキングメタル、１５・・・・・・固定バッキ
ングメタル、１７・・・・・・押えボルト、１８・・・
・・・スライドバー、２０・・・・・・スプリング、２
４・・・・・・ガイドバー、１５ａ・・・・・・固定バ
ッキングメタル、１５ｂ・・・・・・回動バッキングメ
タル、２５・・・・・・ヒンジピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管半径方向に移動可能な複数個のセグメントを介し
   てバッキングメタルを前置周方向の溶接部内側に一定間
   隙をもって当接する裏当金装置において、前記各セグメ
   ントに組込まれるバッキングメタルを、セグメントに固
   定される固定バッキングメタルと該固定バッキングメタ
   ル間に介在し管軸方向に摺動するくさび形状のスライド
   バッキングメタルとの組合せにより構成したことを特徴
   とする管口周溶接用裏当金装置。 ２ 管半径方向に移動可能な複数個のセグメントを介し
   てバッキングメタルを前置周方向の溶接部内側に一定間
   隙をもって当接する裏当金装置において、前記各セグメ
   ントに組込まれるバッキングメタルを、セグメントに固
   定される固定バッキングメタルと該固定バッキングメタ
   ル間に介在し管軸方向に摺動するくさび形状のスライド
   バッキングメタルとの組合せにより構成すると共に、前
   記スライドバッキングメタルに隣接する固さバッキング
   メタルの端部側一部を分割しこれを管径方向に回動自在
   に設けたことを特徴とする管口周溶接用裏当金装置。