JPS6362992A - 低残留応力型管体接続構造 - Google Patents
低残留応力型管体接続構造Info
- Publication number
- JPS6362992A JPS6362992A JP20587786A JP20587786A JPS6362992A JP S6362992 A JPS6362992 A JP S6362992A JP 20587786 A JP20587786 A JP 20587786A JP 20587786 A JP20587786 A JP 20587786A JP S6362992 A JPS6362992 A JP S6362992A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- residual stress
- connection structure
- inner ring
- groove
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
- Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は低残留応力型管体接続構造に係り、特に原子カ
プラント、火力プラント、化学プラント等の材料の腐食
環境下で用いられる管体の接続部に生じる残留応力を低
減するのに好適な低残留応力型管体接続構造に関するも
のである。
プラント、火力プラント、化学プラント等の材料の腐食
環境下で用いられる管体の接続部に生じる残留応力を低
減するのに好適な低残留応力型管体接続構造に関するも
のである。
従来の管体のサンドイッチ型管体接続構造は、第６図に
示すように、接続される内側の管体１を相手方の外側の
管体２とサポート用の内リング３との間に差し込んで接
合する構造であった。
示すように、接続される内側の管体１を相手方の外側の
管体２とサポート用の内リング３との間に差し込んで接
合する構造であった。
この接合方法は、第６図に示すように、外側の管体２の
内面に接合用溝部４を設け、管体］−および内リング３
をマンドレル５を押し込むことによってローラ６によっ
て拡管し、管体２に管体１および内リング３を機械的に
拡管接合するようにしである。
内面に接合用溝部４を設け、管体］−および内リング３
をマンドレル５を押し込むことによってローラ６によっ
て拡管し、管体２に管体１および内リング３を機械的に
拡管接合するようにしである。
第７図は従来の接続構造において測定された接合部近傍
の管体１の内面に発生する残留応力分布の説明図、第８
図はその結果を示す線図で、（ａ）は軸方向残留応力を
示す線図、（ｂ）は周方向残留応力を示す線図である。
の管体１の内面に発生する残留応力分布の説明図、第８
図はその結果を示す線図で、（ａ）は軸方向残留応力を
示す線図、（ｂ）は周方向残留応力を示す線図である。
第８図（ａ）、（ｂ）より軸方向残留応力および周方向
残留応力はともに内リング先端近傍Ａ部において高い引
張残留応力を示している。
残留応力はともに内リング先端近傍Ａ部において高い引
張残留応力を示している。
この高引張残留応力は、管体１の内側を流れる内部流体
による材料の腐食に起因する管体１の応力腐食割れある
いは水素遅れ割れ等の材料破壊を発生させる原因となる
。
による材料の腐食に起因する管体１の応力腐食割れある
いは水素遅れ割れ等の材料破壊を発生させる原因となる
。
したがって、この残留応力を応力腐食割れあるいは水素
遅れ割れの発生する限界応力値以下にする必要がある。
遅れ割れの発生する限界応力値以下にする必要がある。
この残留応力を低減させる方法として、接続作業完了後
に第７図のＡ部分を加熱して応力除去を行う方法がある
。
に第７図のＡ部分を加熱して応力除去を行う方法がある
。
しかし、この方法では、接合部での結合力を保持するた
めに、Ｂ部分を冷却する必要があり、加熱および冷却機
能を有する複雑で高価な装置が必要となる。また、応力
除去焼鈍には、多大な作業時間が必要となり、経済性が
極めて悪いという欠点がある。
めに、Ｂ部分を冷却する必要があり、加熱および冷却機
能を有する複雑で高価な装置が必要となる。また、応力
除去焼鈍には、多大な作業時間が必要となり、経済性が
極めて悪いという欠点がある。
このため１作業工程を増加させないようにし、かつ、特
別な装置を用いることなく、さらに、接続部のシール性
能および機械的強度を低下させることなく、残留応力を
低減できる接続構造の改善が必要であった。
別な装置を用いることなく、さらに、接続部のシール性
能および機械的強度を低下させることなく、残留応力を
低減できる接続構造の改善が必要であった。
本発明の目的は、腐食環境下で用いられる管体の接続部
において、残留応力に起因する材料破壊を防止すること
が可能な低残留応力型管体接続構造を提供することにあ
る。
において、残留応力に起因する材料破壊を防止すること
が可能な低残留応力型管体接続構造を提供することにあ
る。
上記目的は、サンドイッチ型管体接続構造の内リング先
端部近傍の内側の管体の内面に発生する残留応力が第７
図に示す如く、内リングの拡管により内側の管体を押し
拡げる力Ｑおよび外側の管体による弾性回復力Ｐ１およ
びＰ２によることに着目し、しかも、内リングの先端部
よりＱ′側にある内側の管体は直接内部流体と接触する
ことがないため、応力腐食割れを起すことがなく、また
、内リングの内面には、外側の管体と内側の管体の弾性
回復力が加わるため、圧縮応力が生じており、内リング
の内面で応力腐食割れあるいは水素遅れ割れ等の材料破
壊が生じることはなく、以上により、サンドイッチ型管
体接続構造において、腐食に起因する材料破壊が生じる
可能性があるのは、内側の管体の内部流体に接する部分
であり、かつ、残留応力が高い内リング先端部近傍であ
り、この残留応力を低下させるには、内リングによる押
し付は力Ｑと外側の管体の弾性回復力ＰｓおよびＰ２を
低減させることが考えられるが、押し付は力Ｑは、接合
部の結合力に直接関係しているため、押し付は方Ｑの低
下は、結合力の低下をもたらすので好ましくなく、また
、弾性回復力Ｐ１とＰ２のうち、Ａ部の残留応力に影響
する度合は、力と距離によるモーメントによる関係でＰ
ｌの方がＰ２よりかなり大きくなり、このため、弾性回
復力Ｐ１の低減を計ることにより達成される。
端部近傍の内側の管体の内面に発生する残留応力が第７
図に示す如く、内リングの拡管により内側の管体を押し
拡げる力Ｑおよび外側の管体による弾性回復力Ｐ１およ
びＰ２によることに着目し、しかも、内リングの先端部
よりＱ′側にある内側の管体は直接内部流体と接触する
ことがないため、応力腐食割れを起すことがなく、また
、内リングの内面には、外側の管体と内側の管体の弾性
回復力が加わるため、圧縮応力が生じており、内リング
の内面で応力腐食割れあるいは水素遅れ割れ等の材料破
壊が生じることはなく、以上により、サンドイッチ型管
体接続構造において、腐食に起因する材料破壊が生じる
可能性があるのは、内側の管体の内部流体に接する部分
であり、かつ、残留応力が高い内リング先端部近傍であ
り、この残留応力を低下させるには、内リングによる押
し付は力Ｑと外側の管体の弾性回復力ＰｓおよびＰ２を
低減させることが考えられるが、押し付は力Ｑは、接合
部の結合力に直接関係しているため、押し付は方Ｑの低
下は、結合力の低下をもたらすので好ましくなく、また
、弾性回復力Ｐ１とＰ２のうち、Ａ部の残留応力に影響
する度合は、力と距離によるモーメントによる関係でＰ
ｌの方がＰ２よりかなり大きくなり、このため、弾性回
復力Ｐ１の低減を計ることにより達成される。
ここで、弾性回復力Ｐ１を低減させるには、Ｐｌに対応
する外側の管体の剛性を低下させればよく、言い換えれ
ば体積を減少させればよい、しかしながら、ここで問題
となるのは、外側の管体の剛性が接合部の結合力に大き
く寄与しているため、外側の管体の剛性の大きな低下は
、接合部の結合力の低下をもたらし、また、接合用溝部
真上の外側の管体の剛性は結合力に直接寄与するため、
剛性を低下させることはできない。以上は外側が管体で
ある場合について説明したが、管板である場合について
も同様である。
する外側の管体の剛性を低下させればよく、言い換えれ
ば体積を減少させればよい、しかしながら、ここで問題
となるのは、外側の管体の剛性が接合部の結合力に大き
く寄与しているため、外側の管体の剛性の大きな低下は
、接合部の結合力の低下をもたらし、また、接合用溝部
真上の外側の管体の剛性は結合力に直接寄与するため、
剛性を低下させることはできない。以上は外側が管体で
ある場合について説明したが、管板である場合について
も同様である。
以上により、本発明では、第１に、小さな剛性低下で効
果的に残留応力を低下させるため、極力モーメントが太
きなる位置、すなわち、外側の管体または管板の内面の
接合用溝部近傍に位置する部分に円周方向の溝を設けた
構造とするか、第２に、さらに上記外側の管体または管
板の内面の内リングの端部外側近傍に位置する部分に円
周方向の第２の溝も設けた構造として上記目的を達成す
るようにした。
果的に残留応力を低下させるため、極力モーメントが太
きなる位置、すなわち、外側の管体または管板の内面の
接合用溝部近傍に位置する部分に円周方向の溝を設けた
構造とするか、第２に、さらに上記外側の管体または管
板の内面の内リングの端部外側近傍に位置する部分に円
周方向の第２の溝も設けた構造として上記目的を達成す
るようにした。
外側の管体または管板の内面の接合用溝部近傍に位置す
る部分に円周方向の溝を設けるようにしたので、管体と
管体または管板との接触面積を削減することができ、押
し付は方ＰＩ を低下させて残留応力を低減することが
できる。第２に、さらに上記円周方向の第１の溝のほか
に内リングの端部外側近傍に位置する部分に円周方向の
第２の溝も設けるようにしたので、これにより残留応力
をさらに低減することができる。
る部分に円周方向の溝を設けるようにしたので、管体と
管体または管板との接触面積を削減することができ、押
し付は方ＰＩ を低下させて残留応力を低減することが
できる。第２に、さらに上記円周方向の第１の溝のほか
に内リングの端部外側近傍に位置する部分に円周方向の
第２の溝も設けるようにしたので、これにより残留応力
をさらに低減することができる。
以下本発明を第１図、第３図、第５図に示した実施例お
よび第２図、第４図を用いて詳細に説明する。
よび第２図、第４図を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の低残留応力型管体接続構造の一実施例
を示す縦断面図、第２図は第１図における残留応力分布
図で、（ａ）は軸方向残留応力分布、（ｂ）は周方向残
留応力分布を示す線図である。第１図は内側の管体１、
外側の管体２および内リング３より構成されており、外
側の管体２の内側に設けた接合用溝部４近傍の管体２の
内面に円周方向の溝７を設けである。
を示す縦断面図、第２図は第１図における残留応力分布
図で、（ａ）は軸方向残留応力分布、（ｂ）は周方向残
留応力分布を示す線図である。第１図は内側の管体１、
外側の管体２および内リング３より構成されており、外
側の管体２の内側に設けた接合用溝部４近傍の管体２の
内面に円周方向の溝７を設けである。
第１図に示す構造によれば、接合用溝部４近傍において
、管体２と管体１とが接触する面積が極めて少なくなる
ため、管体１を押し付ける管体２の弾性回復力Ｐｚは極
めて微小となる。
、管体２と管体１とが接触する面積が極めて少なくなる
ため、管体１を押し付ける管体２の弾性回復力Ｐｚは極
めて微小となる。
これにより管体１のＡ部に加わるＰｌによるモーメント
が小さくなるため（第７図参照）、Ａ部の管体１の内面
に生じる軸方向残留応力および周方向残留応力をそれぞ
れ第２図（ａ）、（ｂ）に示すように大幅に低減させる
ことができる。
が小さくなるため（第７図参照）、Ａ部の管体１の内面
に生じる軸方向残留応力および周方向残留応力をそれぞ
れ第２図（ａ）、（ｂ）に示すように大幅に低減させる
ことができる。
なお、一般に内部流体の圧力により生じる応力は、管体
の材料の弾性限度以下に設計されるため、管体１の変形
は、０．２ ％以下と小さく、管体１の外面が管体２の
切り欠き部分、すなわち、溝７で盛り上がることはなく
、常に健全な形状を保つ。
の材料の弾性限度以下に設計されるため、管体１の変形
は、０．２ ％以下と小さく、管体１の外面が管体２の
切り欠き部分、すなわち、溝７で盛り上がることはなく
、常に健全な形状を保つ。
第３図は本発明の他の実施例を示す第１図に相当する縦
断面図で、第１図と同一部分は同じ符号で示しである。
断面図で、第１図と同一部分は同じ符号で示しである。
第４図は第３図における残留応力分布図で、（ａ）は軸
方向残留応力分布、（ｂ）は周方向残留応力分布を示す
線図である。第３図においては、管体２の接合用溝部４
近傍の内面に円周方向の溝７を設けるとともに、管体２
の内面の内リング３の端部外側近傍に円周方向の溝８を
設けてあり、これにより第７図に示した弾性回復力Ｐ２
を低減させ、第４図に示すように、残留応力をさらに低
減させることができる。
方向残留応力分布、（ｂ）は周方向残留応力分布を示す
線図である。第３図においては、管体２の接合用溝部４
近傍の内面に円周方向の溝７を設けるとともに、管体２
の内面の内リング３の端部外側近傍に円周方向の溝８を
設けてあり、これにより第７図に示した弾性回復力Ｐ２
を低減させ、第４図に示すように、残留応力をさらに低
減させることができる。
第５図は本発明のさらに他の実施例を示す第１図に相当
する縦断面図で、第５図においては、管板に管体を接続
する場合を示しである。第５図においては、管板９に管
体１０を内リング１１により接続するようにしてあり、
この場合は、管板９の管体１０に接触する部分の両側に
それぞれ溝１２．１３を設けるようにしてあり、それぞ
れの溝１２は、管板９の接合用溝部１４近傍の左右に設
けてあり、それぞれの溝１３はそれぞれの溝１２の外側
の内リング１１の端部外側近傍に設けである。第５図の
実施例によれば、内リング１１の先端部の管体１０の内
面に生ずる残留応力を低減することができる。
する縦断面図で、第５図においては、管板に管体を接続
する場合を示しである。第５図においては、管板９に管
体１０を内リング１１により接続するようにしてあり、
この場合は、管板９の管体１０に接触する部分の両側に
それぞれ溝１２．１３を設けるようにしてあり、それぞ
れの溝１２は、管板９の接合用溝部１４近傍の左右に設
けてあり、それぞれの溝１３はそれぞれの溝１２の外側
の内リング１１の端部外側近傍に設けである。第５図の
実施例によれば、内リング１１の先端部の管体１０の内
面に生ずる残留応力を低減することができる。
以上説明したように、本発明によれば、管体または管板
と管体とを内リングを用いてサンドイッチ型として接続
する場合に、外側の管体あるいは管板の接続部の内面に
円周方向の溝を設けたので、内側の管体に生じる残留応
力を確実に低減することができ、残留応力に起因する応
力腐食割れあるいは水素遅れ割れ等の材料破壊の発生を
防止できるという効果がある。
と管体とを内リングを用いてサンドイッチ型として接続
する場合に、外側の管体あるいは管板の接続部の内面に
円周方向の溝を設けたので、内側の管体に生じる残留応
力を確実に低減することができ、残留応力に起因する応
力腐食割れあるいは水素遅れ割れ等の材料破壊の発生を
防止できるという効果がある。
第１図は本発明の低残留応力型管体接続構造の一実施例
を示す縦断面図、第２図は第１図における残留応力分布
図、第３図は本発明の他の実施例を示す第１図に相当す
る縦断面図、第４図は第３図における残留応力分布図、
第５図は本発明のさらに他の実施例を示す第１図に相当
する縦断面図、第６図は従来のサンドイッチ型接合方法
を説明するための縦断面図、第７図は第６図における場
合の残留応力発生状態を説明するための縦断面図、第８
図は第７図における残留応力分布図である。 １．２・・・管体、３・・・内リング、４・・・接合用
溝部、５・・・マンドレル、６・・・ローラ、７，８，
１２゜１３・・・溝、９・・・管板、１０・・・管体、
１１・・・内リング、１４・・・接合用溝部。 第１８ こ巨蹴ノ 第３図 第４０ 茅５１２１ ７ｇ ９、管瓶 １０ グ１４１が。 １１ 内り〉７゛ １乙、溝 ＋Ｊ講 １月秒田溝抑 第６ の ５．７〉トル ６．０−ラ 第７０
を示す縦断面図、第２図は第１図における残留応力分布
図、第３図は本発明の他の実施例を示す第１図に相当す
る縦断面図、第４図は第３図における残留応力分布図、
第５図は本発明のさらに他の実施例を示す第１図に相当
する縦断面図、第６図は従来のサンドイッチ型接合方法
を説明するための縦断面図、第７図は第６図における場
合の残留応力発生状態を説明するための縦断面図、第８
図は第７図における残留応力分布図である。 １．２・・・管体、３・・・内リング、４・・・接合用
溝部、５・・・マンドレル、６・・・ローラ、７，８，
１２゜１３・・・溝、９・・・管板、１０・・・管体、
１１・・・内リング、１４・・・接合用溝部。 第１８ こ巨蹴ノ 第３図 第４０ 茅５１２１ ７ｇ ９、管瓶 １０ グ１４１が。 １１ 内り〉７゛ １乙、溝 ＋Ｊ講 １月秒田溝抑 第６ の ５．７〉トル ６．０−ラ 第７０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、外側の管体または管板と内側の管体と内リングとよ
りなり、前記外側の管体または管板に接合用溝部を設け
、前記内リングを拡管することによつて前記外側の管体
または管板に前記内側の管体を接合してなるサンドイッ
チ型管体接続構造において、前記外側の管体または管板
の内面の前記接合用溝部近傍に位置する部分に円周方向
の溝を設けたことを特徴とする低残留応力型管体接続構
造。 ２、外側の管体または管板と内側の管体と内リングとよ
りなり、前記外側の管体または管板に接合用溝部を設け
、前記内リングを拡管することによつて前記外側の管体
または管板に前記内側の管体を接合してなるサンドイッ
チ型管体接続構造において、前記外管の管体または管板
の内面の前記接合用溝部近傍に位置する部分に円周方向
の第１の溝を設け、さらに前記内リングの端部外側近傍
に位置する部分に円周方向の第２の溝を設けたことを特
徴とする低残留応力型管体接続構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20587786A JPS6362992A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 低残留応力型管体接続構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20587786A JPS6362992A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 低残留応力型管体接続構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362992A true JPS6362992A (ja) | 1988-03-19 |
| JPH054556B2 JPH054556B2 (ja) | 1993-01-20 |
Family
ID=16514209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20587786A Granted JPS6362992A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 低残留応力型管体接続構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6362992A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024234A (ja) * | 1983-07-21 | 1985-02-06 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 管端接合構造 |
-
1986
- 1986-09-03 JP JP20587786A patent/JPS6362992A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024234A (ja) * | 1983-07-21 | 1985-02-06 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 管端接合構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH054556B2 (ja) | 1993-01-20 |
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