JP7502776B2

JP7502776B2 - 配管接続構造および配管接続方法

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Publication number: JP7502776B2
Application number: JP2020129164A
Authority: JP
Inventors: 一真節田
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2024-06-19
Anticipated expiration: 2040-07-30
Also published as: JP2022025952A

Description

本願は、配管接続構造および配管接続方法に関する。

従来より、ドレントラップ等の弁装置が知られている。弁装置の流出口には、配管が差込み溶接によって接続される。差込み溶接は、例えば特許文献１に開示されているように、溶接熱による配管の膨張によって溶接部に歪が発生しないように、配管と差込み対象物との間に所定の差込みギャップを設けた状態、即ち配管と差込み対象物とを離間させた状態で行われる。

特開２０１０－６９５９５号公報

ところで、上述した弁装置においては、流出口と配管との間に幾分かの差込みギャップが残ったままになる場合がある。そうすると、流出口においては、配管の端部からエロージョンが発生しやすくなる。

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、差込みギャップが残ることに起因するエロージョンの発生を抑制しつつ、溶接熱による影響を抑制することができる配管接続構造および配管接続方法を提供することにある。

本願に開示の技術は、筒状に形成された流体の流出口と、前記流出口に差込み溶接によって接続される配管とを備えた配管接続構造である。前記流出口は、前記配管が差し込まれる大径部と、該大径部に連続して形成され、内径が前記大径部よりも小さい小径部とを有している。前記配管は、前記大径部に差し込まれる管本体と、前記管本体の内方端に設けられ、前記流出口における前記大径部と前記小径部との境界に形成された段差部に接すると共に、溶接熱によって生じる前記管本体のその管軸方向への膨張を吸収する膨張吸収部とを有している。

本願に開示の別の技術は、筒状に形成され、内周面に段差部が設けられた流体の流出口に、配管を差込み溶接によって接続する配管接続方法である。前記配管接続方法は、前記段差部との間に所定の差込みギャップが存するように前記配管を前記流出口に差し込む工程と、前記流出口の端面と前記配管の外周面とを溶接接合すると共に、前記溶接接合の際の溶接熱による前記配管の膨張によって前記配管の端部が前記段差部に接して前記差込みギャップをゼロにする工程と、前記段差部に接した前記配管の端部が、前記溶接接合の際の溶接熱による前記配管のさらなる膨張を吸収するように変形する工程とを備えている。

本願に開示の技術によれば、差込みギャップに起因するエロージョンの発生を抑制しつつ、溶接熱による影響を抑制することができる。

図１は、実施形態１に係る配管接続構造の概略構成を示す断面図である。図２は、実施形態１に係る配管接続時の一状態を示す断面図である。図３は、実施形態１に係る配管接続時の一状態を示す断面図である。図４は、実施形態１に係る配管接続時の一状態を示す断面図である。図５は、実施形態２に係る配管接続構造の概略構成を示す断面図である。図６は、実施形態２に係る配管接続時の一状態を示す断面図である。図７は、実施形態２に係る配管接続時の一状態を示す断面図である。図８は、実施形態２に係る配管接続時の一状態を示す断面図である。

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
本願の実施形態１について図１～図４を参照しながら説明する。本実施形態の配管接続構造１００は、流体の流出口１０と、配管２０とを備えている。

流出口１０は、例えば、ドレントラップ１の流出口である。ドレントラップ１は、蒸気システム等に設けられ、ドレンが流入してきた場合にはドレンを流出させる一方、蒸気が流入してきた場合には蒸気の流出を阻止する。つまり、ドレントラップ１は、流入口から流入したドレンのみを流出口から流出させるものである。ドレントラップ１は流体機器の一例であり、ドレンは流体の一例である。

図１に示すように、流出口１０は、筒状（より詳しくは、円筒状）に形成されている。流出口１０は、大径部１１と、小径部１２とを有している。大径部１１は、流出口１０の一端側（下流端側）に設けられており、配管２０が差し込まれる部分である。小径部１２は、流出口１０における大径部１１の上流側に設けられている。小径部１２は、大径部１１に連続して形成されている。小径部１２の内径ｄ２は、大径部１１の内径ｄ１よりも小さい。

上記のように構成された流出口１０の内周面には、段差部１４が設けられている。つまり、流出口１０における大径部１１と小径部１２との境界には、段差部１４が形成されている。段差部１４は、流出口１０の径方向に延びる面、即ち流出口１０の軸心（後述する管軸Ｘと同軸）に直交する面を有している。流出口１０では、図１に白抜きの矢印で示すように、小径部１２から大径部１１へ向かって流体が流れる。

配管２０は、流出口１０に差込み溶接によって接続されるものである。配管２０は、管本体２１と、膨張吸収部２２とを有している。

管本体２１は、円筒状に形成されている。管本体２１の外径Ｄは、流出口１０の大径部１１の内径ｄ１と略同じである。管本体２１の内径ｄ３は、流出口１０の小径部１２の内径ｄ２と略同じである。管本体２１は、流出口１０の大径部１１に差し込まれる。

膨張吸収部２２は、管本体２１の内方端に設けられ、管本体２１と一体に設けられている。管本体２１の内方端は、管本体２１の両端のうち、流出口１０の大径部１１に差し込まれる側の端部を意味する。また、膨張吸収部２２は、配管２０の端部に位置する。膨張吸収部２２は、先端２３が流出口１０の段差部１４に接している。

膨張吸収部２２は、差込み溶接時の溶接熱によって生じる管本体２１のその管軸Ｘ方向への膨張を吸収する。より詳しくは、膨張吸収部２２は、管軸Ｘ方向に短縮することによって、管本体２１の膨張を吸収するように構成されている。

具体的に、膨張吸収部２２の縦断面形状は、ジグザグ形に形成されている。この構成により、膨張吸収部２２は管軸Ｘ方向に短縮可能となっている。ジグザグ形は、Ｚ字状に直線が何度も折れ曲がっている形であり、稲妻形ともいう。配管２０は、管本体２１および膨張吸収部２２が流出口１０に差し込まれた状態で、差込み溶接が行われる。つまり、流出口１０の端面１３と管本体２１の外周面とが溶接接合される（図１に示す溶接部Ｗを参照）。

差込み溶接時には、配管２０が溶接熱によって膨張する。即ち、差込み溶接時には、管本体２１における溶接部Ｗの近傍の部分が、段差部１４側（図１において左側）へ向かって膨張する。この管本体２１の膨張により、膨張吸収部２２は段差部１４側へ向かって短縮する。こうして、溶接熱による管本体２１（配管２０）の膨張が、膨張吸収部２２によって吸収される。これにより、差込みギャップをゼロにしつつ、溶接熱による配管２０の膨張が吸収される。なお、膨張吸収部２２の先端２３は、段差部１４から径方向内方へ突出していない。

〈配管接続方法〉
本実施形態の配管接続方法について、図２～図４を参照しながら説明する。この配管接続方法は、流出口１０に配管２０を差込み溶接によって接続する方法であり、「差込み工程」、「第１の膨張吸収工程」および「第２の膨張吸収工程」を順に備えている。

先ず、「差込み工程」が行われる。図２に示すように、「差込み工程」は、段差部１４との間に所定の差込みギャップＧが存するように配管２０を流出口１０に差し込む工程である。具体的に、この「差込み工程」では、管本体２１の一部および膨張吸収部２２が、流出口１０の大径部１１に差し込まれる。その際、膨張吸収部２２の先端２３と段差部１４との間には、所定の差込みギャップＧが確保される。

所定の差込みギャップＧは、差込み溶接時の溶接熱によって配管２０が膨張した際、確実に膨張吸収部２２の先端２３が段差部１４に接するギャップ量に設定されている。より詳しくは、所定の差込みギャップＧは、溶接熱によって生じ得る配管２０の膨張量よりも少ない量に設定されている。

続いて、「第１の膨張吸収工程」が行われる。図３に示すように、「第１の膨張吸収工程」は、流出口１０の端面１３と配管２０（管本体２１）の外周面とを溶接接合すると共に、その溶接接合の際の溶接熱による配管２０（管本体２１）の膨張によって配管２０の端部（膨張吸収部２２）が段差部１４に接して差込みギャップＧをゼロにする工程である。

具体的に、「第１の膨張吸収工程」では、流出口１０の端面１３と管本体２１の外周面とが溶接接合される。このとき、管本体２１における溶接部Ｗの近傍の部分が、溶接熱によって段差部１４側へ向かって膨張する（図３に示す破線の矢印を参照）。これに伴い、膨張吸収部２２が段差部１４側へ向かって変位し、膨張吸収部２２の先端２３が段差部１４に接する。これにより、差込みギャップＧがゼロになる。このように、「第１の膨張吸収工程」では、「差込み工程」で設けた差込みギャップＧによって、溶接熱による配管２０の膨張が吸収される。

続いて、「第２の膨張吸収工程」が行われる。図４に示すように、「第２の膨張吸収工程」は、段差部１４に接した配管２０の端部（膨張吸収部２２）が、溶接接合の際の溶接熱による配管２０（管本体２１）のさらなる膨張を吸収するように変形する工程である。

具体的に、「第２の膨張吸収工程」では、管本体２１における溶接部Ｗの近傍の部分が、溶接熱によってさらに段差部１４側へ向かって膨張する（図４に示す破線の矢印を参照）。これに伴い、膨張吸収部２２は段差部１４側へ向かって短縮する（図４に示す実線の矢印を参照）。このように、「第２の膨張吸収工程」では、溶接熱による配管２０のさらなる膨張が膨張吸収部２２によって吸収される。つまり、「第１の膨張吸収工程」において膨張しきれなかった分の配管２０の膨張が、膨張吸収部２２によって吸収される。こうして、差込みギャップをゼロにしつつ、溶接熱による配管２０の膨張が吸収される。

以上のように、上記実施形態の配管接続構造１００は、筒状に形成された流体の流出口１０と、流出口１０に差込み溶接によって接続される配管２０とを備えている。流出口１０は、配管２０が差し込まれる大径部１１と、大径部１１に連続して形成され、内径が大径部１１よりも小さい小径部１２とを有している。配管２０は、大径部１１に差し込まれる管本体２１と、管本体２１の内方端に設けられ、流出口１０における大径部１１と小径部１２との境界に形成された段差部１４に接すると共に、溶接熱によって生じる管本体２１のその管軸Ｘ方向への膨張を吸収する膨張吸収部２２とを有している。

また、上記実施形態の配管接続方法は、段差部１４との間に所定の差込みギャップが存するように配管２０を流出口１０に差し込む工程（差込み工程）と、流出口１０の端面１３と配管２０の外周面とを溶接接合すると共に、溶接接合の際の溶接熱による配管２０の膨張によって配管２０の端部が段差部１４に接して差込みギャップをゼロにする工程（第１の膨張吸収工程）と、段差部１４に接した配管２０の端部が、溶接接合の際の溶接熱による配管２０のさらなる膨張を吸収するように変形する工程（第２の膨張吸収工程）とを備えている。

これらの構成によれば、差込みギャップをゼロにしつつ、溶接熱による配管２０の膨張を吸収することができる。つまり、上記実施形態では、溶接熱によって生じる配管２０の膨張量の一部は所定の差込みギャップによって吸収し、残りの膨張量は膨張吸収部２２によって吸収するようにした。したがって、差込みギャップが残ることに起因するエロージョンの発生を抑制しつつ、溶接熱による影響（例えば、溶接部Ｗの歪やクラック）を抑制することができる。

また、上記実施形態の配管接続構造１００において、膨張吸収部２２は、管軸Ｘ方向に短縮することによって、管本体２１の膨張を吸収するように構成されている。具体的には、膨張吸収部２２の縦断面形状は、ジグザグ形に形成されている。

上記の構成によれば、比較的簡易な構成により配管２０の膨張を吸収することができる。なお、上記実施形態の配管接続構造１００において、膨張吸収部２２の縦断面形状は、ジグザグ形に代えて、波形に形成するようにしてもよい。波形は、上述したジグザグ形の角の部分を緩やかな曲線にしたものである。

（実施形態２）
本願の実施形態２について図５～図８を参照しながら説明する。本実施形態の配管接続構造１００は、上記実施形態１において、配管の膨張吸収部の構成を変更するようにしたものである。ここでは、上記実施形態１と異なる点について説明する。

図５に示すように、本実施形態の配管３０は、上記実施形態１と同様、流出口１０に差込み溶接によって接続されるものであり、管本体３１と、膨張吸収部３２とを備えている。管本体３１は、円筒状に形成され、流出口１０の大径部１１に差し込まれる。膨張吸収部３２は、管本体３１の内方端に設けられ、管本体３１と一体に設けられている。膨張吸収部３２は、差込み溶接時の溶接熱によって生じる管本体３１のその管軸Ｘ方向への膨張を吸収する。

より詳しくは、膨張吸収部３２は、管本体３１よりも薄肉に形成されると共に、先端３３が径方向内方へ曲げられて段差部１４に接している。そして、膨張吸収部３２は、先端３３が段差部１４に沿って径方向内方へ変位することによって、管本体３１の膨張を吸収するように構成されている。これにより、上記実施形態１と同様、差込みギャップをゼロにしつつ、溶接熱による配管３０の膨張が吸収される。なお、膨張吸収部３２の先端３３は、段差部１４から径方向内方へ突出していない。

〈配管接続方法〉
本実施形態の配管接続方法について、図６～図８を参照しながら説明する。この配管接続方法は、上記実施形態１と同様、流出口１０に配管３０を差込み溶接によって接続する方法であり、「差込み工程」、「第１の膨張吸収工程」および「第２の膨張吸収工程」を順に備えている。

先ず、「差込み工程」が行われる。図６に示すように、「差込み工程」は、段差部１４との間に所定の差込みギャップＧが存するように配管３０を流出口１０に差し込む工程である。具体的に、この「差込み工程」では、管本体３１の一部および膨張吸収部３２が、流出口１０の大径部１１に差し込まれる。その際、膨張吸収部３２の先端３３と段差部１４との間には、所定の差込みギャップＧが確保される。

本実施形態においても、所定の差込みギャップＧは、差込み溶接時の溶接熱によって配管３０が膨張した際、確実に膨張吸収部３２の先端３３が段差部１４に接するギャップ量に設定されている。より詳しくは、所定の差込みギャップＧは、溶接熱によって生じ得る配管３０の膨張量よりも少ない量に設定されている。

続いて、「第１の膨張吸収工程」が行われる。図７に示すように、「第１の膨張吸収工程」は、流出口１０の端面１３と配管３０（管本体３１）の外周面とを溶接接合すると共に、その溶接接合の際の溶接熱による配管３０（管本体３１）の膨張によって配管３０の端部（膨張吸収部３２）が段差部１４に接して差込みギャップＧをゼロにする工程である。

具体的に、「第１の膨張吸収工程」では、流出口１０の端面１３と管本体３１の外周面とが溶接接合される。このとき、管本体３１における溶接部Ｗの近傍の部分が、溶接熱によって段差部１４側へ向かって膨張する（図７に示す破線の矢印を参照）。これに伴い、膨張吸収部３２が段差部１４側へ向かって変位し、膨張吸収部３２の先端３３が段差部１４に接する。これにより、差込みギャップＧがゼロになる。このように、「第１の膨張吸収工程」では、「差込み工程」で設けた差込みギャップＧによって、溶接熱による配管３０の膨張が吸収される。

続いて、「第２の膨張吸収工程」が行われる。図８に示すように、「第２の膨張吸収工程」は、段差部１４に接した配管３０の端部（膨張吸収部３２）が、溶接接合の際の溶接熱による配管３０（管本体３１）のさらなる膨張を吸収するように変形する工程である。

具体的に、「第２の膨張吸収工程」では、管本体３１における溶接部Ｗの近傍の部分が、溶接熱によってさらに段差部１４側へ向かって膨張する（図８に示す破線の矢印を参照）。これに伴い、膨張吸収部３２は段差部１４側へ向かって短縮する（図８に示す実線の矢印を参照）。このように、「第２の膨張吸収工程」では、溶接熱による配管２０のさらなる膨張が膨張吸収部３２によって吸収される。つまり、「第１の膨張吸収工程」において膨張しきれなかった分の配管３０の膨張が、膨張吸収部３２によって吸収される。こうして、差込みギャップをゼロにしつつ、溶接熱による配管３０の膨張が吸収される。

以上のように、本実施形態の配管接続構造１００および配管接続方法によれば、上記実施形態１と同様、差込みギャップをゼロにしつつ、溶接熱による配管２０の膨張を吸収することができる。したがって、差込みギャップが残ることに起因するエロージョンの発生を抑制しつつ、溶接熱による影響を抑制することができる。

本願に開示の技術は、流体の流出口に配管を差込み溶接によって接続する配管接続構造および配管接続方法について有用である。

１００配管接続構造
１０流出口
１１大径部
１２小径部
１３端面
１４段差部
２０配管
２１管本体
２２膨張吸収部
３０配管
３１管本体
３２膨張吸収部
３３先端
Ｘ管軸
Ｇ差込みギャップ

Claims

筒状に形成された流体の流出口と、前記流出口に差込み溶接によって接続される配管とを備えた配管接続構造であって、
前記流出口は、前記配管が差し込まれる大径部と、該大径部に連続して形成され、内径が前記大径部よりも小さい小径部とを有し、
前記配管は、前記大径部に差し込まれる管本体と、前記管本体の内方端に設けられ、前記流出口における前記大径部と前記小径部との境界に形成された段差部に接すると共に、溶接熱によって生じる前記管本体のその管軸方向への膨張を吸収する膨張吸収部とを有しており、
前記膨張吸収部は、前記管軸方向に短縮することによって、前記管本体の膨張を吸収するように構成され、
前記膨張吸収部の縦断面形状は、ジグザグ形または波形に形成されている
ことを特徴とする配管接続構造。
筒状に形成され、内周面に段差部が設けられた流体の流出口に、配管を差込み溶接によって接続する配管接続方法であって、
前記段差部との間に所定の差込みギャップが存するように前記配管を前記流出口に差し込む工程と、
前記流出口の端面と前記配管の外周面とを溶接接合すると共に、前記溶接接合の際の溶接熱による前記配管の膨張によって前記配管の端部が前記段差部に接して前記差込みギャップをゼロにする工程と、
前記段差部に接した前記配管の端部が、前記溶接接合の際の溶接熱による前記配管のさらなる膨張を吸収するように変形する工程とを備えている
ことを特徴とする配管接続方法。