JP6132424B2 - Double pipe fitting method - Google Patents
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Description
本発明は、バウンダリに高い信頼性が求められるような加熱器、蒸気発生器、温水器、冷却器、復水器等のシェル・アンド・チューブ型の熱交換器に適用して好適な二重管の継手方法に関するものである。 The present invention is suitable for application to shell-and-tube heat exchangers such as heaters, steam generators, water heaters, coolers, condensers and the like that require high reliability in the boundary. it is those related to the next Tekata method of tube.
シェル・アンド・チューブ型の多管式熱交換器に用いられる二重管(伝熱管)の継手構造として、例えば特許文献1や特許文献2に開示されたものがある。 As a joint structure of a double tube (heat transfer tube) used in a shell-and-tube type multi-tube heat exchanger, there are those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example.
特許文献1は、図3に示すように、内管100と外管101の間に空隙103,104がある2重管の継手構造において、内管100の内側から又は開先が加工された外管101の開先部105の奥側隙間105aから、レーザ光106によって内管100を溶接し、その後、外管101の開先部105にリング状の溶加材107をはめ込み、溶接された内管100の外側と外管101との間の空隙103,104に不活性ガスを流しながら、上記リング状溶加材107をティグ溶接で溶融させることにより、内管100と外管101との間の前記空隙103,104を埋めることなく外管101の開先部105の初層溶接を行なった後、溶接ワイヤ108を用いて、ティグ溶接トーチ109により多層ティグ溶接を行うものである。
As shown in FIG. 3, Patent Document 1 discloses a double pipe joint structure in which
特許文献2は、図4に示すように、内管200と外管201とを有する複数の二重管構成部材202a,202bを、軸方向端部の溶接部で溶接して連結した二重管の継手構造において、上記二重管構成部材202a,202bの溶接部に、内管200と外管201との間に位置して、軸方向の長さが、当該溶接部の溶接によって生じる裏波ビード幅又は溶接ビード幅の1/2以上とした溝203を設け、上記内管200を当該内管200の内側からレーザ溶接等をし(溶接部204a参照)、上記外管201を当該外管201の外側からレーザ溶接等する(溶接部204b参照)ものである。
As shown in FIG. 4, Patent Document 2 discloses a double pipe in which a plurality of double
しかしながら、図3に示す継手構造にあっては、内管100と外管101との間に空隙104を設けたことにより、内管100のレーザ溶接時や外管101のティグ溶接時に、内管100と外管101とを架橋する溶融部の発生を回避して二重バウンダリを確保した溶接が可能となるが、内管100のレーザ溶接と外管101のティグ溶接との種類の異なる2工程の溶接工程を実施すると共に外管101の開先加工を要することから、溶接作業が煩雑となり、時間と費用が嵩むという不具合があった。
However, in the joint structure shown in FIG. 3, since the
一方、図4に示す継手構造にあっては、二重管構成部材202a,202bの溶接部に、軸方向に所定の長さを有した溝203を設けたので、溶接部におけるVノッチ(V字状の間隙)の形成を回避して短時間で溶接を行えるが、外管101の外側からのレーザ溶接に加えて内管100の内側からのレーザ溶接を行う必要があることから、図4に示す継手構造と同様に、溶接作業が煩雑となると共に、内管100の溶接には管内側からのアクセスが必要であるため、溶接ヘッドの小型化が困難であることに基因して細径の伝熱管には対応することができないという問題点があった。
On the other hand, in the joint structure shown in FIG. 4, since the
本発明は、このような実情を鑑み提案されたもので、細径の伝熱管においても二重バウンダリを確保しつつ迅速に溶接作業を行えて二重管の製作コストを削減できる二重管の継手方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such a situation, and it is possible to reduce the manufacturing cost of a double pipe by reducing the manufacturing cost of the double pipe by performing a welding operation quickly while ensuring a double boundary even in a small-diameter heat transfer pipe. an object of the present invention is to provide the following Tekata method.
斯かる目的を達成するための本発明に係る二重管の継手方法は、
内管と外管とを有する複数の二重管構成部材を、軸方向端部の溶接部で溶接して連結する、軸方向の径が一定である二重管の継手方法において、
前記溶接部における前記内管と前記外管との間に、前記二重管の軸方向に部分的に空隙を設けると共に、前記内管と前記外管を同一の溶接高さとした後、前記外管の外側から前記空隙を確保しつつ前記内管と前記外管を同時にレーザ溶接するものであり、
前記レーザ溶接において、レーザビームの出力及び焦点距離の大小を調整することにより、キーホール型の溶融方式を用いる
ことを特徴とする。
In order to achieve such an object, a double pipe joint method according to the present invention comprises:
In the double pipe joint method in which the diameter in the axial direction is constant, wherein a plurality of double pipe constituent members having an inner pipe and an outer pipe are connected by welding at a weld portion at an axial end.
A gap is partially provided in the axial direction of the double pipe between the inner pipe and the outer pipe in the welded portion, and the inner pipe and the outer pipe have the same weld height, and then the outer pipe The inner tube and the outer tube are simultaneously laser welded while securing the gap from the outside of the tube,
In the laser welding , a keyhole type melting method is used by adjusting the laser beam output and the focal length .
斯かる目的を達成するための本発明に係る二重管の継手方法は、
内管と外管とを有する複数の二重管構成部材を、軸方向端部の溶接部で溶接して連結する、軸方向の径が一定である二重管の継手方法において、
前記溶接部における前記内管と前記外管との間に、前記二重管の軸方向に部分的に空隙を設けると共に、前記内管と前記外管を同一の溶接高さとした後、前記外管の外側から前記空隙を確保しつつ前記内管と前記外管を同時にレーザ溶接するものであり、
前記レーザ溶接において、レーザビームの出力及び焦点距離の大小を調整することにより、前記内管には熱伝導型の溶融方式を用い、前記外管にはキーホール型の溶融方式を用いる
ことを特徴とする。
In order to achieve such an object, a double pipe joint method according to the present invention comprises:
In the double pipe joint method in which the diameter in the axial direction is constant, wherein a plurality of double pipe constituent members having an inner pipe and an outer pipe are connected by welding at a weld portion at an axial end.
A gap is partially provided in the axial direction of the double pipe between the inner pipe and the outer pipe in the welded portion, and the inner pipe and the outer pipe have the same weld height, and then the outer pipe The inner tube and the outer tube are simultaneously laser welded while securing the gap from the outside of the tube,
Wherein in the laser welding, by adjusting the magnitude of the output and the focal length of the laser beam, using a fusion type thermal conduction type into said tube, the use of fusion type of keyhole type in the outer tube And
本発明は、このような実情を鑑み提案されたもので、細径の伝熱管においても二重バウンダリを確保しつつ迅速に溶接作業を行えて二重管の製作コストを削減できる二重管の継手方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such a situation, and it is possible to reduce the manufacturing cost of a double pipe by reducing the manufacturing cost of the double pipe by performing a welding operation quickly while ensuring a double boundary even in a small-diameter heat transfer pipe. an object of the present invention is to provide the following Tekata method.
以下、本発明に係る二重管の継手方法を実施例により図面を用いて詳細に説明する。 It will be described in detail with reference to the drawings by the joint Tekata method of the double tube according to the present invention embodiment.
図1は本発明の一実施例を示す二重管の継手方法の概念図、図2Aはキーホール型の溶融方式の説明図、図2Bは熱伝導型の溶融方式とキーホール型の溶融方式を組み合わせた説明図である。 Figure 1 is an embodiment concept joint Tekata method of the double tube shown a diagram of the present invention, FIG. 2A is a schematic view for illustrating a keyhole-type fusion type, FIG. 2B is a heat conduction type melting method and keyhole type It is explanatory drawing which combined the melting system.
本実施例の二重管(伝熱管)は、バウンダリに高い信頼性が求められるような加熱器、蒸気発生器、温水器、冷却器、復水器等のシェル・アンド・チューブ型の熱交換器に適用されて好適なものである。 The double tube (heat transfer tube) of this embodiment is a shell-and-tube type heat exchange for heaters, steam generators, water heaters, coolers, condensers, etc. that require high reliability in the boundary. It is suitable to be applied to a vessel.
図1に示すように、細径(例えばφ19mm)の二重管10は、肉厚t1が例えば2.5mmの内管11と肉厚t2が例えば2mmの外管12とを有する複数の二重管構成部材10a,10bを、軸方向端部の溶接部Wで溶接して連結してなる。
As shown in FIG. 1, the
具体的には、前記溶接部Wにおける内管11と外管12との間に例えば空隙幅cが0.5mmの空隙13を確保して、前記外管12の外側から内管11と外管12を同一の溶接高さで同時にレーザ溶接装置14によりレーザ溶接される。尚、図中14aはレーザ溶接装置14を構成する集光レンズ、14bは同じくミラー、14cは同じくレーザ発信器であり、14dはレーザ溶接装置14で励起されたレーザビームである。
Specifically, for example, a
前記レーザ溶接に当たっては、図2Aに示すように、内管11と外管12の両方をキーホール型(深溶込み型)の溶融方式を用いて溶接したり、図2Bに示すように、内管11は熱伝導型の溶融方式を用い、外管12はキーホール型の溶融方式を用いて溶接すると好適である。
In the laser welding, as shown in FIG. 2A, both the
即ち、図2Aに示すように、レーザビーム14dの出力を上げると共に光学系の焦点距離を長焦点距離L1 としてキーホール型の溶融方式(キーホール部15a,15b参照)で溶接を行えば、外管12も内管11も溶融できて同時溶接が可能となるのである。但し、むやみにレーザビーム14dの出力を上げると、内管11を溶融する際に内面に溶融金属が飛び散ってスパッタSが発生し、内管11の内面に付着したり、異物となるので、この場合は、内管11の内面側にスパッタSの回収処理をする手段を設ける必要がある。
That is, as shown in FIG. 2A, the
一方、図2Bに示すように、レーザビーム14dの出力を上げると共に光学系の焦点距離を短焦点距離L2 (L1 >L2 )とすることで、内管11は熱伝導型の溶融方式(熱伝導溶融部16参照)を用い、外管12はキーホール型の溶融方式(キーホール部15a参照)を用いて外管12と内管11の同時溶接が可能となる。即ち、内管11はレーザビーム14dがぼける(パワー密度が低下する)ため、キーホール型ではなく熱伝導型の溶融方式となり、その内面へのスパッタS(図2A参照)の発生を抑制することができるのである。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, by increasing the output of the
このようにして、本実施例では、レーザビーム14dの出力や光学系の焦点距離の条件を最適化することにより、レーザ溶接装置14により外管12の外側から外管12と内管11における二重バウンダリを確報した同時溶接がスパッタの飛散を抑制しつつ可能となる。
In this way, in the present embodiment, by optimizing the conditions of the output of the
これにより、細径の二重管10においても迅速に溶接作業を行えて二重管10の製作コストを削減できる。
Thereby, even in the small-diameter
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種変更が可能であることは言うまでもない。例えば、空隙13は内管11外面と外管12内面との両方に溝加工することで形成される例を示したが、何れか一方に溝加工して形成しても良い。また、内管11と外管12とが密着した例を示したが、内管と外管とが直接接触しない(組網線やスペーサが挿入される隙間が形成されるか全長に亘って溝が形成される)二重管にも本発明は適用できる。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the
本発明に係る二重管の継手方法は、二重バウンダリを確保しつつ迅速に溶接作業を行えて信頼性が高まるので、バウンダリに高い信頼性が求められるような加熱器、蒸気発生器、温水器、冷却器、復水器等のシェル・アンド・チューブ型の熱交換器に用いて好適である。 Splicing Tekata method of the double tube according to the present invention, since the reliability is increased by performing the rapid welding operation while ensuring a double boundary, heaters such as high reliability to the boundary is determined, the steam generator It is suitable for use in shell-and-tube heat exchangers such as water heaters, coolers, condensers and the like.
10 二重管(伝熱管)
10a,10b 二重管構成部材
11 内管
12 外管
13 空隙
14 レーザ溶接装置
14a 集光レンズ
14b ミラー
14c レーザ発信器
14d レーザビーム
15a,15b キーホール部
16 熱伝導型溶融部
C 空隙幅
L1 長焦点距離
L2 短焦点距離
S スパッタ
t1 内管の肉厚
t2 外管の肉厚
W 溶接部
10 Double tube (heat transfer tube)
10a, 10b
Claims (2)
前記溶接部における前記内管と前記外管との間に、前記二重管の軸方向に部分的に空隙を設けると共に、前記内管と前記外管を同一の溶接高さとした後、前記外管の外側から前記空隙を確保しつつ前記内管と前記外管を同時にレーザ溶接するものであり、
前記レーザ溶接において、レーザビームの出力及び焦点距離の大小を調整することにより、キーホール型の溶融方式を用いる
ことを特徴とする二重管の継手方法。 In the double pipe joint method in which the diameter in the axial direction is constant, wherein a plurality of double pipe constituent members having an inner pipe and an outer pipe are connected by welding at a weld portion at an axial end.
A gap is partially provided in the axial direction of the double pipe between the inner pipe and the outer pipe in the welded portion, and the inner pipe and the outer pipe have the same weld height, and then the outer pipe The inner tube and the outer tube are simultaneously laser welded while securing the gap from the outside of the tube,
In the laser welding, by adjusting the magnitude of the output and the focal length of the laser beam, fitting method of the double tube you characterized by using the melt method of keyhole type.
前記溶接部における前記内管と前記外管との間に、前記二重管の軸方向に部分的に空隙を設けると共に、前記内管と前記外管を同一の溶接高さとした後、前記外管の外側から前記空隙を確保しつつ前記内管と前記外管を同時にレーザ溶接するものであり、
前記レーザ溶接において、レーザビームの出力及び焦点距離の大小を調整することにより、前記内管には熱伝導型の溶融方式を用い、前記外管にはキーホール型の溶融方式を用いる
ことを特徴とする二重管の継手方法。 In the double pipe joint method in which the diameter in the axial direction is constant, wherein a plurality of double pipe constituent members having an inner pipe and an outer pipe are connected by welding at a weld portion at an axial end.
A gap is partially provided in the axial direction of the double pipe between the inner pipe and the outer pipe in the welded portion, and the inner pipe and the outer pipe have the same weld height, and then the outer pipe The inner tube and the outer tube are simultaneously laser welded while securing the gap from the outside of the tube,
Wherein in the laser welding, by adjusting the magnitude of the output and the focal length of the laser beam, using a fusion type thermal conduction type into said tube, the use of fusion type of keyhole type in the outer tube joint method of the double tube shall be the.
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