JP2006183304A - Rupture method of object - Google Patents

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隆正 真田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rupture method of a steel material, capable of rupturing the steel material by force (force of about 250 kgfm) of a degree of striking by a hammer by a person, by injecting a liquid refrigerant into a surface of an object to be ruptured. <P>SOLUTION: After forming a V notch on the surface of the object (a finger part 2 of a steel finger joint 1) to be ruptured, a cover 5 is put on so as to cover this V notch, and the vicinity of the V notch is cooled by injecting the liquid refrigerant from a nozzle 6 in the cover 5, and afterwards, this V notch is ruptured by imparting impact from an external part to the finger part 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、対象物の破断方法に関し、特に、破断しようとする対象物の表面に液体冷媒を噴射することによって当該対象物を冷却してから、これに衝撃を与えることによって対象物を破断する、対象物の破断方法に関する。   The present invention relates to a method for breaking an object, and in particular, the liquid object is cooled by spraying a liquid refrigerant onto the surface of the object to be broken, and then the object is broken by giving an impact thereto. The present invention relates to a method for breaking an object.

従来より、破断しようとする対象物を、液体窒素等の液体冷媒で冷却することによって破断する方法が知られている。例えば、特開昭５２−９１２９９号公報には、破断しようとする対象物の表面に切欠を設けた後、当該切欠に液体窒素を流し、これを冷却して亀裂を発生させることによって、対象物を破断する方法が開示されている。   Conventionally, a method of breaking an object to be broken by cooling it with a liquid refrigerant such as liquid nitrogen is known. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 52-91299, a notch is provided on the surface of an object to be fractured, and then liquid nitrogen is allowed to flow through the notch, and this is cooled to generate cracks. Is disclosed.

上記公報に開示されているような破断方法は、ガス溶断によるものとは異なり、炎を使用しない。従って、この方法によれば、破断しようとする対象物の近辺に可燃性の材料等があっても、火災事故の危険を回避して作業を行うことができる、という利点がある。   Unlike the gas fusing method, the breaking method disclosed in the above publication does not use a flame. Therefore, according to this method, there is an advantage that even if there is a flammable material in the vicinity of the object to be broken, the work can be performed while avoiding the risk of a fire accident.

特開昭５２−９１２９９号公報JP 52-91299 A

しかしながら、出願人において、上記公報に開示された破断方法を実施してみたところ、当該方法によっては、冷却した対象物（特に、鋼材のように延性のある金属材）を、容易には破断できないことが確認された。調査によれば、その原因は、この破断方法では、破断しようとする対象物を、容易に破断できる程度の温度まで、十分に冷却できないからであることが分かった。   However, when the applicant conducted the breaking method disclosed in the above publication, the cooled object (particularly, a ductile metal material such as steel) cannot be easily broken by the method. It was confirmed. According to the investigation, it has been found that this cause is that the object to be broken cannot be sufficiently cooled to a temperature at which it can be easily broken by this breaking method.

容易に、つまり、人がハンマーで叩く程度の力（２５０ｋｇｆ・ｍ程度の力をいう。以下同じ。）で、対象物を破断するためには、破断しようとする対象物の延性が失われるまで（当該対象物が脆性状態となるまで）、その対象物を冷却する必要がある。特に、鋼材のように延性のある金属材の場合には、少なくとも−１２０℃程度まで冷却しなくてはならない。   In order to break an object easily, that is, with a force that a person strikes with a hammer (referred to as a force of about 250 kgf · m. The same shall apply hereinafter), until the ductility of the object to be broken is lost. The object needs to be cooled (until the object becomes brittle). In particular, in the case of a ductile metal material such as a steel material, it must be cooled to at least about −120 ° C.

しかし、上記公報に開示されているような破断方法は、せいぜい対象物を−２６℃程度までしか冷却できず、鋼材のような金属材料の延性を失わせるまで対象物を冷却することができない。これは、−１９６℃以下の温度を有する液体窒素であっても、対象物の表面を流れるだけでは、十分に対象物を冷却することができないからであると考えられる。   However, the breaking method as disclosed in the above publication can cool the object only to about −26 ° C., and cannot cool the object until the ductility of the metal material such as steel is lost. This is considered to be because even if liquid nitrogen having a temperature of −196 ° C. or less is used, the object cannot be sufficiently cooled only by flowing on the surface of the object.

従って、特許文献１に開示されているような破断方法は、実際には、ここでの実施例に記載されているような大型船舶の解体において、つまり、自重を利用して、破断しようとする対象物に、非常に大きな力を与えることができる場合にしか適用することができない、という問題がある。   Therefore, the breaking method as disclosed in Patent Document 1 actually tries to break in the dismantling of a large ship as described in the embodiment here, that is, using its own weight. There is a problem that it can be applied only when a very large force can be applied to the object.

本発明は、以上のような従来の破断方法における問題を解決すべくなされたものであって、冷却後において、容易に、つまり、人がハンマーで叩く程度の力で対象物を破断することができる、対象物の破断方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the problems in the conventional breaking method as described above, and can easily break an object after cooling, that is, with a force that a person can hit with a hammer. An object of the present invention is to provide a method for breaking an object.

そのための手段として、本発明に係る対象物の破断方法は、破断しようとする対象物の表面に溝を形成してから、当該溝の一部又は全部を覆うようにカバーを被せ、当該カバー内に向けて液体冷媒を噴射して前記対象物を冷却し、その後、前記対象物に外部からの衝撃を与えることによって、前記対象物を破断することを特徴としている。   As a means for that, in the method for breaking an object according to the present invention, a groove is formed on the surface of the object to be broken, and then a cover is placed so as to cover a part or all of the groove. The object is cooled by jetting a liquid refrigerant toward the object, and then subjecting the object to an impact from the outside, thereby breaking the object.

尚、この場合、前記溝は、破断しようとする対象物の厚さの５％〜１０％に相当する深さで形成されていることが好ましい。また、前記溝を形成してから液体冷媒を噴射して前記対象物を冷却するまでの間に、前記対象物にあらかじめ外部からの衝撃を与えておくことが好ましい。   In this case, the groove is preferably formed with a depth corresponding to 5% to 10% of the thickness of the object to be broken. In addition, it is preferable that an impact from the outside is applied to the object in advance between the formation of the groove and the cooling of the object by injecting the liquid refrigerant.

本発明に係る対象物の破断方法は、破断しようとする対象物の延性が失われるまで冷却してから、当該対象物の破断を行うので、この破断方法によれば、冷却後において、容易に、つまり、人がハンマーで叩く程度の力を与えるだけで、対象物を破断することができる。また、鋼材のように延性のある金属材であっても、容易に破断することができる   In the method for breaking an object according to the present invention, the object to be broken is cooled until the ductility is lost, and then the object is broken. In other words, the object can be broken only by applying a force that a person can hit with a hammer. Moreover, even a ductile metal material such as a steel material can be easily broken.

以下、本発明に係る対象物の破断方法を実施するための最良の形態として、鋼製フィンガージョイントのフィンガー部の破断方法について、図面を参照しながら説明する。図１は、橋梁の継ぎ目部分に設置されているフィンガージョイント１を示したものである。   Hereinafter, as a best mode for carrying out a method for breaking an object according to the present invention, a method for breaking a finger portion of a steel finger joint will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a finger joint 1 installed at a joint portion of a bridge.

図１において、１ａはフィンガージョイント１のフェースプレート、２はフィンガージョイント１のフィンガー部、３は橋梁の床版、４はフェースプレート１ａの下側に配置されている止水材をそれぞれ示している。   In FIG. 1, 1a is a face plate of the finger joint 1, 2 is a finger portion of the finger joint 1, 3 is a floor slab of a bridge, and 4 is a water stop material arranged on the lower side of the face plate 1a. .

フィンガー部２を破断しようとする際は、まず、図２に示したように、破断しようとする場所の表面に、Ｖノッチ（Ｖ溝）を形成する。本実施形態においては、フィンガー部２の付け根部分から破断するので、フィンガー部２の二つの付け根部分２ａ，２ａを直線で結ぶようにＶノッチを形成する。   When the finger part 2 is to be broken, first, as shown in FIG. 2, a V notch (V groove) is formed on the surface of the place to be broken. In this embodiment, since it breaks from the base part of the finger part 2, the V notch is formed so that the two base parts 2a and 2a of the finger part 2 are connected with a straight line.

尚、このようなＶノッチは、市販されている鋼材用のＶカットライナーやサンダーを使用して形成することができる。そして、このようなＶノッチは、フィンガー部２の厚さの５％〜１０％に相当する深さで形成することが好ましい。なぜなら、Ｖノッチがフィンガー部２の厚さの５％に相当する深さよりも浅い場合には、後で衝撃を与えてもフィンガー部２を容易に破断することができず、また、１０％に相当する深さよりも深い場合には、Ｖノッチの形成に相当の時間と労力を要し、却って、フィンガー部２を破断する作業の効率を低下させてしまうことになってしまうからである。   Such a V-notch can be formed using a commercially available steel V-cut liner or sander. Such a V-notch is preferably formed at a depth corresponding to 5% to 10% of the thickness of the finger portion 2. Because, when the V notch is shallower than the depth corresponding to 5% of the thickness of the finger part 2, even if an impact is applied later, the finger part 2 cannot be easily broken, and it becomes 10%. This is because if the depth is greater than the corresponding depth, it takes a considerable amount of time and labor to form the V notch, and on the contrary, the efficiency of the work of breaking the finger portion 2 is reduced.

次に、図３に示すように、形成したＶノッチの表面にカバー５を被せ、カバー５内へ差し込まれているノズル６から液体窒素を噴射して、Ｖノッチ付近を冷却する。ここで、カバー５によって、Ｖノッチの全部を被うようにすることが、冷却の効率上好ましいが、図３のようにＶノッチの一部が覆われていなくても構わない。また、液体窒素の噴射は、フィンガー部２を構成する鋼材が容易に破断され得る温度、つまり、フィンガー部２が−１２０℃以下となるまで行う。フィンガー部２をここまで冷却するための噴射時間は、フィンガー部２の厚さ等によっても当然異なるが、３０ｍｍのもので、１分３０秒〜２分程度である。   Next, as shown in FIG. 3, the cover 5 is placed on the surface of the formed V notch, and liquid nitrogen is sprayed from the nozzle 6 inserted into the cover 5 to cool the vicinity of the V notch. Here, it is preferable for the cooling efficiency to cover the entire V notch with the cover 5, but a part of the V notch may not be covered as shown in FIG. 3. Further, the liquid nitrogen is sprayed until the temperature at which the steel material constituting the finger part 2 can be easily broken, that is, until the finger part 2 becomes −120 ° C. or lower. The spraying time for cooling the finger part 2 up to this point naturally varies depending on the thickness of the finger part 2 and the like, but is 30 mm and is about 1 minute 30 seconds to 2 minutes.

尚、上記のような短時間で、フィンガー部２を−１２０℃以下まで冷却することができるのは、カバーを使用して液体冷媒を噴射しているからである。つまり、カバーによって液体窒素が拡散しないため冷却効率が高まり、同時に、噴射により霧状となって気化しやすくなっている液体窒素が、気化熱によって非常に多くの熱を奪うからである。   The reason why the finger part 2 can be cooled to −120 ° C. or less in a short time as described above is because the liquid refrigerant is injected using the cover. In other words, the liquid nitrogen is not diffused by the cover, so that the cooling efficiency is increased. At the same time, the liquid nitrogen that is easily atomized and vaporized by jetting takes a great deal of heat by the heat of vaporization.

カバー５は、その内側で噴射される液体窒素の温度を、可能な限り維持できるように、発泡スチロール等の断熱材によって構成されている。また、本実施形態において、カバー５の形状は直方体となっているが、フィンガー部２の表面に形成したＶノッチを覆うことができるように構成されていれば、このような形状に限定されることはない。   The cover 5 is made of a heat insulating material such as polystyrene foam so that the temperature of the liquid nitrogen sprayed on the inside of the cover 5 can be maintained as much as possible. In the present embodiment, the shape of the cover 5 is a rectangular parallelepiped. However, the cover 5 is limited to such a shape as long as it is configured to cover the V notch formed on the surface of the finger portion 2. There is nothing.

ノズル６は、ボンベ（図示せず）から供給される液体窒素を噴射するようになっている公知のノズルである。その先端は、カバー５に設けられた差込口７からカバー５内へ差し込まれている。差込口７には、ノズル６の周囲においてシール材が充填されており、ノズル６の外周と差込口７との隙間から、噴射した液体窒素が漏れないようになっている。   The nozzle 6 is a known nozzle that is configured to eject liquid nitrogen supplied from a cylinder (not shown). The tip is inserted into the cover 5 from an insertion port 7 provided in the cover 5. The insertion port 7 is filled with a sealing material around the nozzle 6 so that the injected liquid nitrogen does not leak from the gap between the outer periphery of the nozzle 6 and the insertion port 7.

次に、フィンガー部２を冷却したら、直ちにこの上面をハンマー等で叩く。このようにして、Ｖノッチが形成された部分に沿って、フィンガー部２を破断することができる。図４に、フィンガー部２を破断した後のフィンガージョイント１を示した。   Next, when the finger portion 2 is cooled, the upper surface is immediately hit with a hammer or the like. In this way, the finger portion 2 can be broken along the portion where the V notch is formed. FIG. 4 shows the finger joint 1 after the finger portion 2 is broken.

尚、本実施形態において、フィンガー部２にＶノッチを形成してから液体窒素を噴射して冷却するまでの間にも、あらかじめハンマー等で、フィンガー部２に、Ｖノッチを形成した側から外部からの衝撃を与えておくことが好ましい。このようにすることで、Ｖノッチの幅が拡がって冷却効率が高まり、あらかじめ衝撃を与えなかった場合と比べて、さらに容易に鋼材を破断することができるからである。   In addition, in this embodiment, it is outside from the side which formed the V notch in the finger part 2 with the hammer etc. in advance after forming the V notch in the finger part 2 until it cools by injecting liquid nitrogen. It is preferable to give an impact from. By doing so, the width of the V notch is expanded, the cooling efficiency is increased, and the steel material can be more easily broken as compared with the case where no impact is applied in advance.

また、フィンガー部２にＶノッチを形成してから液体窒素を噴射して冷却するまでの間に、付け根部分２ａに形成されたＶノッチの最深部において、Ｖノッチの０．５〜１．０倍に相当する深さの刻み目を、更に形成することが好ましい。この刻み目を形成することで、冷却後に衝撃を与えた場合に、Ｖノッチだけを形成した場合と比べて、より容易にフィンガー部２を破断することができるからである。尚、このような刻み目は、タガネを打ち込むこと等によって形成することが可能である。   In addition, in the deepest part of the V notch formed in the root portion 2a from the time when the V notch is formed in the finger part 2 until the liquid nitrogen is jetted and cooled, 0.5 to 1.0 of the V notch is formed. It is preferable to further form a notch having a depth corresponding to double. This is because, by forming this notch, the finger part 2 can be broken more easily when an impact is applied after cooling than when only the V notch is formed. Such a notch can be formed by driving a chisel or the like.

さらに、液体窒素を噴射してＶノッチを冷却する直前に、付け根部分２ａを、溶接用のガストーチ等によって、加熱しておくことが好ましい。こうすることで、冷却直後にフィンガー部２に衝撃を与えた場合に、Ｖノッチだけを形成した場合と比べて、より容易にフィンガー部２を破断することができるからである。尚、このような効果が得らる理由は必ずしも明らかではないが、おそらく、付け根部分２ａを加熱し、その直後にＶノッチ付近を冷却することによって、Ｖノッチ付近の温度が急激に変わるため、フィンガー部を構成する鋼材に見えない亀裂等が生じるからであると考えられる。   Furthermore, it is preferable to heat the base portion 2a with a welding gas torch or the like immediately before liquid nitrogen is injected to cool the V notch. By doing so, when an impact is applied to the finger part 2 immediately after cooling, the finger part 2 can be broken more easily than when only the V notch is formed. The reason why such an effect is obtained is not necessarily clear, but probably the temperature near the V notch changes abruptly by heating the base portion 2a and immediately cooling the vicinity of the V notch. This is considered to be because an invisible crack or the like occurs in the steel material constituting the finger portion.

ところで、本実施形態においては、フィンガー部２の表面に形成する溝を、Ｖノッチ（Ｖ溝）としたが、ここでの溝の形状は、このようなＶノッチに限定されるものではなく、所定の深さを有する溝であれば、どのような形状をした溝であっても構わない。   By the way, in this embodiment, although the groove | channel formed in the surface of the finger part 2 was made into the V notch (V groove), the shape of a groove | channel here is not limited to such a V notch, As long as the groove has a predetermined depth, the groove may have any shape.

また、本実施形態においては、液体冷媒として液体窒素を使用したが、噴射により破断しようとする対象物を、容易に破断できる程度の温度（少なくとも−１２０℃以下）まで冷却できるのであれば、液体酸素等、その他の液体冷媒を使用しても構わない。   Further, in the present embodiment, liquid nitrogen is used as the liquid refrigerant. However, if the object to be broken by jetting can be cooled to a temperature that can be easily broken (at least −120 ° C. or less), the liquid can be used. Other liquid refrigerants such as oxygen may be used.

尚、以上の実施形態においては、鋼製フィンガージョイントのフィンガー部の破断方法について説明したが、本発明に係る対象物の破断方法は、上記の実施形態にのみ限定されるものではない。従って、鋼材以外の金属材からなる対象物、さらには、金属材以外の材料から構成される対象物についても、当然に適用することができる。   In addition, although the above embodiment demonstrated the fracture | rupture method of the finger part of steel finger joints, the fracture | rupture method of the target object which concerns on this invention is not limited only to said embodiment. Therefore, the present invention can naturally be applied to an object made of a metal material other than steel, and further to an object made of a material other than a metal material.

以下、本発明に係る鋼材の破断方法の実施例を記載し、本発明について更に詳しく説明する。尚、以下の実施例においては、主に、カバーの有無によって冷却効果にどの程度の差異が生じるかを確認した。   Hereinafter, examples of the steel material breaking method according to the present invention will be described, and the present invention will be described in more detail. In the following examples, it was mainly confirmed how much the cooling effect differs depending on the presence or absence of a cover.

［実施例１］
本発明に係る破断方法によって、下記の通り道路橋の継ぎ目部分に設置されたフィンガージョイントのフィンガーを破断した。フィンガージョイントは、鋼製のもので、厚さ３０ｍｍ、シャルピー値１７０Ｊのものを使用した。 [Example 1]
By the breaking method according to the present invention, the fingers of the finger joints installed at the joints of the road bridge were broken as follows. The finger joint was made of steel and had a thickness of 30 mm and a Charpy value of 170 J.

まず、鋼材用のＶカットライナーを使用して、フィンガーの付け根部分の表面に、深さ４ｍｍのＶノッチを形成した。形成したＶノッチ部分を覆うことができるように、断熱材によって構成したカバーを被せた。カバーに設けられているノズル差込口からノズルを差し込み、形成したＶノッチへ液体窒素を噴射した。液体窒素を噴射している間、フィンガーの付け根部分における深さ１５ｍｍの位置（厚さの中間位置）において、鋼材の温度を測定した。表１は、噴射開始からの時間と鋼材の温度を示したものである。   First, using a V-cut liner for steel, a V notch having a depth of 4 mm was formed on the surface of the base portion of the finger. A cover made of a heat insulating material was covered so that the formed V-notch portion could be covered. A nozzle was inserted from a nozzle insertion port provided in the cover, and liquid nitrogen was injected into the formed V-notch. While spraying liquid nitrogen, the temperature of the steel material was measured at a position of 15 mm depth (intermediate position of the thickness) at the base of the finger. Table 1 shows the time from the start of injection and the temperature of the steel material.

Figure 2006183304
Figure 2006183304

［比較例１］
上記実施例１と同じフィンガージョイント（鋼製、厚さ３０ｍｍ、シャルピー値１７０Ｊ）のものを用意し、カバーを被せずに、形成したＶノッチへ液体窒素を噴射した。液体窒素を噴射している間、フィンガーの付け根部分における深さ１５ｍｍの位置（厚さの中間位置）において、鋼材の温度を測定した。表２は、噴射開始からの時間と鋼材の温度を示したものである。 [Comparative Example 1]
The same finger joint (steel, thickness 30 mm, Charpy value 170 J) as in Example 1 was prepared, and liquid nitrogen was injected into the formed V-notch without covering the cover. While spraying liquid nitrogen, the temperature of the steel material was measured at a position of 15 mm in depth (intermediate position of the thickness) at the base of the finger. Table 2 shows the time from the start of injection and the temperature of the steel material.

Figure 2006183304
Figure 2006183304

実施例１と比較例１の結果から、カバーを使用して冷却すると、非常に短時間で、鋼材を−１２０℃以下の温度まで冷却できることが確認できた。尚、いずれのフィンガー部も、液体窒素の噴射し冷却した後、直ちに８ポンドのハンマーで１回叩くことによって、フィンガー部の根本部分から破断することができた。   From the results of Example 1 and Comparative Example 1, it was confirmed that when the cover was used for cooling, the steel material could be cooled to a temperature of −120 ° C. or less in a very short time. In addition, after injecting liquid nitrogen and cooling each finger part once, it was able to fracture | rupture from the fundamental part of the finger part by hitting once with an 8-pound hammer.

フィンガージョイント１の断面斜視図。FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of the finger joint 1. 図１のフィンガー部２の拡大図。The enlarged view of the finger part 2 of FIG. カバー５を使用してフィンガー部２を冷却する様子を示した図。The figure which showed a mode that the finger part 2 was cooled using the cover 5. FIG. フィンガー部２を破断した後のフィンガージョイント１の拡大斜視図。The expansion perspective view of the finger joint 1 after breaking the finger part 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ ：フィンガージョイント、
１ａ：フェースプレート、
２ ：フィンガー部、
３ ：橋梁の床版、
４ ：止水材、
５ ：カバー、
６ ：ノズル、
７ ：差込口、 1: Finger joint,
1a: Face plate,
2: finger part,
3: Floor deck of bridge,
4: Water stop material,
5: Cover,
6: Nozzle,
7: outlet,

Claims (4)

破断しようとする対象物の表面に溝を形成してから、当該溝の一部又は全部を覆うようにカバーを被せ、当該カバー内に向けて液体冷媒を噴射して前記対象物を冷却し、その後、前記対象物に外部からの衝撃を与えることによって、前記対象物を破断することを特徴とする対象物の破断方法。   After forming a groove on the surface of the object to be broken, cover the cover so as to cover a part or all of the groove, and spray the liquid refrigerant into the cover to cool the object, Thereafter, the object is broken by applying an external impact to the object. 前記溝が、前記対象物の厚さの５％〜１０％に相当する深さで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の対象物の破断方法。   The method for breaking an object according to claim 1, wherein the groove is formed at a depth corresponding to 5% to 10% of the thickness of the object. 前記溝を形成してから液体冷媒を噴射して前記対象物を冷却するまでの間に、前記対象物にあらかじめ外部からの衝撃を与えておくことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の対象物の破断方法。   3. An impact from the outside is applied to the object in advance between the formation of the groove and the cooling of the object by injecting liquid refrigerant. 2. A method for breaking an object according to 1. 前記対象物が鋼材であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の対象物の破断方法。   The method for breaking an object according to any one of claims 1 to 3, wherein the object is a steel material.
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