JP5083824B2 - Gas piping repair method and repair structure - Google Patents
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Description
本発明は、腐食、磨耗等によって管外周面に損傷部が発生したガス配管を補修する方法に関し、特に、コークス炉における配管のように内圧が負圧とされたガス配管を補修するのに好適なガス配管の補修方法とこれに用いられる補修構造に関する。 The present invention relates to a method for repairing a gas pipe in which a damaged portion is generated on the outer peripheral surface of the pipe due to corrosion, wear, etc., and particularly suitable for repairing a gas pipe having a negative internal pressure such as a pipe in a coke oven. The present invention relates to a repair method for a gas pipe and a repair structure used therefor.
ガスや水、油等の各種流体を移送するために用いられる配管は、設置後の年数経過に伴い、その内周面や外周面において磨耗や腐食が発生し、これによって配管の肉厚が減肉したり、配管に貫通孔が開口されたりしてしまい、配管に損傷部が形成されることになる。このような損傷部は、腐食環境が劣悪な屋外に設置された配管に発生し易く、配管を固定する固定金具の周囲においては、雨水等が溜まり易いため特に発生し易い。 Pipes used to transport various fluids such as gas, water, oil, etc., wear and corrode on the inner and outer peripheral surfaces over the years after installation, which reduces the wall thickness of the pipes. If it becomes meat or a through hole is opened in the pipe, a damaged portion is formed in the pipe. Such a damaged portion is likely to occur in a pipe installed outdoors where the corrosive environment is poor, and is particularly likely to occur because rainwater or the like tends to accumulate around a fixing bracket for fixing the pipe.
このような損傷部が形成された配管の補修方法としては、例えば、配管の外径より大きい内径寸法を有する筒状の型枠を利用して配管を補修する方法が提案されている(特許文献1参照。)。この方法においては、補修部周囲の配管全周を覆うように、二つ割又は三つ割等の複数に分割された型枠を取り付け、この型枠内に液状の硬化性樹脂を注入することによって行なわれる。この場合において、複数に分割された型枠は、配管外周に仮固定した後、複数の型枠をゴム等の紐状のパッキングを巻き付けることによって固定される。 As a method for repairing a pipe in which such a damaged portion is formed, for example, a method of repairing a pipe using a cylindrical formwork having an inner diameter larger than the outer diameter of the pipe has been proposed (Patent Document). 1). In this method, a mold divided into a plurality of parts such as two or three is attached so as to cover the entire circumference of the pipe around the repaired part, and a liquid curable resin is injected into the mold. Is done by. In this case, the plurality of molds are temporarily fixed to the outer periphery of the pipe and then fixed by winding the plurality of molds around a string-like packing such as rubber.
また、この他の配管の補修方法としては、例えば、半割筒状の二つのクランプ材を利用する補修方法が提案されている(特許文献2参照。)。この二つのクランプ材は、その軸方向の両側の内周面に半割リング状のシール材が嵌装されており、補修部周囲の配管外周面を覆うように配置した際に、このシール材が配管外周に密着することになる。これによってクランプ材と補修部周囲の配管外周面との間の内部空間の密閉性が確保され、この空間内に対して充填材が充填され、配管内の流体の漏洩等が防止される。 As another pipe repair method, for example, a repair method using two half-cylinder-shaped clamp members has been proposed (see Patent Document 2). These two clamp members are fitted with half-ring-shaped seals on the inner peripheral surfaces on both sides in the axial direction. When these two clamp members are arranged so as to cover the outer peripheral surfaces of the pipes around the repair parts, Will adhere to the outer periphery of the pipe. As a result, the internal space between the clamp member and the outer peripheral surface of the pipe around the repair portion is secured, and the inside of this space is filled with the filler to prevent leakage of fluid in the pipe.
また、この他にも、配管の外周面に対して、その外周面に沿った形状の補強板を当てがい、補強板の周囲を溶接することによって固定し、これによって、配管内部の流体の漏洩を防止する配管の補修方法も提案されている(特許文献3参照。)。
ところで、高炉や転炉、コークス炉等においては、副時的な生成物としてコークス炉ガス等の各種ガスが生成される。このコークス炉ガスは、例えば、コークス炉からの流出後に精製することによって、燃料ガスとして再利用することができる。このため、コークス炉から流出するコークス炉ガスは、ガスブロワー等によって炉内からドライメーン、ガス配管を介して吸引してガス精製設備にまで移送している。この場合において、ドライメーンから誘引ブロワーまでの区間におけるガス配管の内圧は、負圧とされていることになる。 By the way, in blast furnaces, converters, coke ovens, and the like, various gases such as coke oven gas are generated as secondary products. This coke oven gas can be reused as a fuel gas, for example, by purifying it after flowing out of the coke oven. For this reason, the coke oven gas flowing out of the coke oven is sucked from the inside of the furnace through a dry main and gas piping by a gas blower or the like and transferred to a gas purification facility. In this case, the internal pressure of the gas pipe in the section from the dry main to the induction blower is a negative pressure.
ここで、このような負圧環境下のガス配管を補修する際に、上述の特許文献1や特許文献2に記載の開示技術を利用すると、何れの技術も型枠やクランプ材を介してガス配管に対して管外から管内に向けて応力を負荷することになるため、肉厚が減肉されて部材耐力が脆弱化されたガス配管に対して過剰に応力が負荷され、ガス配管の損傷部が更に損壊する恐れがあり、好ましくない。
Here, when repairing the gas piping under such a negative pressure environment, if the disclosed technologies described in
また、上述の特許文献3に記載の開示技術は、その補修工程において配管に対して溶接を施しているが、配管の内圧が高圧、即ち、正圧とされている。内圧が正圧の配管に対して溶接を施す場合、溶接熱によって管が破孔したとしても、管内の流体が管内から管外に噴出しているため、溶接による火種がこの噴出している流体に着火するのみで、管内に急激に伝達する可能性が少ないと考えられる。しかしながら、内圧が負圧の配管に対して溶接を施す場合、破孔時において、溶接による火種や管周囲の空気が管内に吸入され、管内の流体が揮発性を有していると大規模な爆発事故を招く危険性がある。
Moreover, although the disclosed technique of the above-mentioned
このため、内圧が負圧の配管に対して溶接による補修を施す際には、溶接によって配管に破孔を起こさせずに溶接をする必要があるが、配管の内圧が正圧の場合と負圧の場合とで溶接時の熱影響が同様であるか否かは明確にされていなかったため、内圧が負圧のガス配管に対して、溶接を利用して補修を行なう方法は積極的に利用されていなかった。 For this reason, when repairing a pipe with negative internal pressure by welding, it is necessary to weld without causing a hole in the pipe by welding. It was not clarified whether the thermal effect during welding was the same as in the case of pressure, so the method of repairing by using welding for gas pipes with negative internal pressure was actively used. Was not.
もちろん、損傷部を有するガス配管そのものを交換することによって、配管を健全なものとする技術の適用も考えられる。しかし、コークス炉の場合、数十基の炉設備が24時間に亘って同時に稼動しており、ガス配管の交換のためにガス流通を停止しようとすると、数十基の炉設備を同時に停止する必要が生じるため、炉設備の運用上この方法も好ましくなかった。 Of course, it is also conceivable to apply a technique for making a pipe sound by replacing the gas pipe itself having a damaged portion. However, in the case of a coke oven, dozens of furnace facilities have been operating simultaneously for 24 hours, and when trying to stop gas flow for gas pipe replacement, dozens of furnace facilities are simultaneously stopped. This method is also not preferable for the operation of the furnace equipment because of the necessity.
このため、従来においては、管外からの過剰な圧力や熱を与えることなく配管補修を行なうため、ガス配管外周の損傷部に対してパテのような硬化性充填材を塗布するといった方法を用いていた。しかしながら、例えばガス配管の固定金具周囲に発生した損傷部を補修する場合等は、損傷部の損傷の度合いによっては、硬化性充填材を塗布する際に損傷部そのものが損壊してしまう可能性があり、損傷部そのものに接触することなく補修を行なうことが可能な補修方法が望まれていた。 For this reason, conventionally, in order to repair the pipe without applying excessive pressure or heat from the outside of the pipe, a method of applying a curable filler such as putty to the damaged part of the outer circumference of the gas pipe is used. It was. However, for example, when repairing a damaged part around the gas pipe fixing bracket, the damaged part itself may be damaged when applying the curable filler depending on the degree of damage of the damaged part. There has been a demand for a repair method capable of repairing without touching the damaged part itself.
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、内圧が負圧とされたガス配管に対して溶接によって補修を行なうにあたり、溶接による配管の破孔を確実に防止可能なガス配管の補修方法とこれに用いられる補修構造を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to perform piping repair by welding on a gas piping whose internal pressure is negative. Another object of the present invention is to provide a gas pipe repairing method and a repairing structure used therefor, which can surely prevent a hole from being broken.
本発明者は、上述した課題を解決するために、損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が3.2mm以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材を周設し、上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材を当該損傷部を跨るように周設し、上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスを封入することを特徴とするガス配管の補修方法を発明した。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventor is located on both sides of the pipe axis direction from the damaged part, and the entire thickness of the gas pipe around the circumference is 3.2 mm or more. A ring-shaped member is provided along the circumference, and the tubular member is provided so as to straddle the damaged portion along the entire outer circumference of the ring-shaped member provided on both sides of the damaged portion in the tube axis direction. And inventing a gas pipe repairing method, wherein an inert gas is sealed in a closed space surrounded by a side surface of the ring-shaped member, an inner peripheral surface of the cylindrical member, and an outer peripheral surface of the pipe. .
即ち、本願請求項1に係るガス配管の補修方法は、内圧が負圧とされたガス配管の外周面に形成された損傷部を補修するガス配管の補修方法において、上記損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が3.2mm以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材を溶接により周設し、上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材を当該損傷部を跨るように周設し、上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスを封入することを特徴とする。
That is, the gas pipe repairing method according to
本願請求項2に係る発明は、本願請求項1に係る発明において、ガス配管の全周における残存肉厚が4.5mm以上とされた部位に対して、上記リング状部材を溶接により周設することを特徴とする。
The invention according to
本願請求項3に係るガス配管の補修構造は、内圧が負圧とされたガス配管の外周面に形成された損傷部を補修するガス配管の補修構造において、上記損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が3.2mm以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材が溶接により周設され、上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材が当該損傷部を跨るように周設され、上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスが封入されていることを特徴とする。
The gas pipe repair structure according to
本願請求項4に係る発明は、本願請求項3に係る発明において、上記リング状部材は、ガス配管の全周における残存肉厚が4.5mm以上とされた部位に対して周設されていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 of the present application is the invention according to
本発明を適用した配管の補修方法によって、従来において溶接による補修が困難であった、内圧が負圧とされた配管に対してでも、破孔を生じさせることなく溶接による補修を施すことが可能となり、これを利用して、損傷部3に対して接触等することなく補修を完了させることができる。特に、閉空間28を形成しているリング状部材21、筒状部材23並びに配管1は、溶接することによって互いに接合されているため、閉空間をシーリング材やパッキン等によって形成した場合と比較して閉空間28内の密閉性が良好に保たれており、これに伴い、その内部に封入された不活性ガスの漏洩を確実に防止可能となる。このような不活性ガスを封入した閉空間に配置される損傷部は、腐食が非常に進行しにくく、パテのような硬化性充填材を塗布して補修を施した場合と比較して、耐腐食性能が大きく向上していることになる。また、本発明を適用した配管の補修方法によれば、配管1の切断等することなく補修が完了するため、配管内のガス流通を停止することなく補修を確実に行なうことができる。
By the pipe repair method to which the present invention is applied, it is possible to perform repair by welding without causing a broken hole even for pipes in which the internal pressure has been negative, which has been difficult to repair by welding in the past. Thus, using this, the repair can be completed without contacting the damaged
以下、本発明を実施するための最良の形態として、外周面に損傷部が形成されたコークス炉のガス配管を補修するためのガス配管の補修方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, as a best mode for carrying out the present invention, a gas pipe repair method for repairing a gas pipe of a coke oven having a damaged portion formed on the outer peripheral surface will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の適用の対象となる配管1が設置されているコークス炉5の概略配管図である。コークス炉5においては、複数の炭化室を有する炉本体51と、炉本体51内の各炭化室内で発生したコークス炉ガスを炉本体51単位で収集するドライメーン53とが複数組に亘って設置されている。各ドライメーン53によって収集されたコークス炉ガスは、配管1のガス移送経路の途中に設置されたガスブロワー57によって吸引された後、ガス精製設備59に対して圧送されて、燃料ガスとして使用可能となる。ドライメーン53とガスブロワー57との間のガス移送経路においては、通常、コークス炉ガスを冷却するためのプライマリクーラー55が設置されている。
FIG. 1 is a schematic piping diagram of a
配管1は、コークス炉5における各種設備の内壁、外壁の天井壁、側壁、床壁に対して、図2に示すような配管固定具7によって固定されている。この配管固定具7は、床壁に設置され、配管1をその下部から支持固定する架台10としての態様の他に、各種設備の側壁、天井壁に設置され、配管1をその側壁、天井壁に固定する態様によって具体化されるものである。この配管固定具7は、配管1を各種設備の外壁等に固定可能なものであれば、特にその構成を問うものではない。
The
本発明の適用の対象となる配管1は、その内圧が負圧とされたものである。コークス炉5においては、ドライメーン53からガスブロワー57までの範囲に設置された配管が、その内部の圧力が負圧とされている。この区間における配管1内の圧力は、一般には、−6.8645〜−3.9227kPa(−700〜−400mmAq)とされている。
The
このような区間に設置された配管1は、配管1周囲の腐食性のあるガス雰囲気や、プライマリクーラー55においてコークス炉ガスの冷却に用いられる海水等の影響によって、特に腐食が発生し易い環境下にある。特に、配管1と配管固定具7とが接触している部位は、水滴等が溜まり易く、そこから腐食が顕著に発生してしまう。以下、図2に示すような、架台10としての配管固定具7によって支持固定されている配管に対して補修を行う場合を例に、配管の補修方法について説明する。
The
配管1は、コークス炉ガスのような流体を移送するために用いられる中空断面の管体である。この配管1の全肉厚は、後述のように配管1の何れかの部位における全周の残存肉厚として3.2mm以上必要とされるため、少なくとも3.2mm以上の全肉厚を有する配管が対象となる。
The
図2に示すように、配管1は、配管1を下部から支持するための架台10によって支持固定されている。架台10は、配管1を載置可能なテーパ形状が上辺に形成された受け部11と、受け部11を床壁9上で支持する脚部13と、受け部11上で支持された配管1が左右方向に抜け落ちるのを防止し、受け部11上に固定するためのバンド部15とから構成されている。バンド部15は、その内周面において配管1と当接可能なテーパ形状が形成されている。受け部11上に載置された配管1は、受け部11の径方向両端部に設けられた突出部11aに対して、バンド部15の径方向両端部に設けられた突出部15aを当接させた状態で、両突出部11a、15aをボルト結合することによって、受け部11上で支持固定されている。
As shown in FIG. 2, the
この架台10上に支持されている配管1の受け部11やバンド部15近傍においては、腐食が特に発生し易くなっており、図2に示すような損傷部3が形成されることがある。この損傷部3は、配管の外周面や内周面が腐食、磨耗等によって減肉されたり、孔が開口されたりした配管の一部のことをいう。
In the vicinity of the receiving
図3は、このような架台10上に支持されている配管1に対して、本発明の補修方法を施した後の状態を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a state after the repair method of the present invention is applied to the
補修後において損傷部3が形成されている配管1には、その損傷部3を補修する構造体としての中空ボックス体31が取り付けられる。中空ボックス体31は、損傷部3に対して管軸方向の両側に位置する所定の部位の全周に沿って溶接により周設されたリング状部材21と、損傷部3を跨るようにして、損傷部3の管軸方向の両側に周設したリング状部材21の外周の全周に沿って周設された筒状部材23とから構成される。なお、リング状部材21が取り付けられる配管1の所定の部位とは、後述の条件に基づいて定まるものであり、以下この所定の部位を取付部41という。
A
リング状部材21は、図4(a)に示すように、管軸方向に向けて所定の厚みを有し、半割リング状の形状からなる二つの分割リング状部材22によって構成されている。各分割リング状部材22の内周面22aは、周設しようとする配管1の取付部41の外周面41aに沿って当接可能な形状に形成されている。各分割リング状部材22は、配管1の取付部41の外周面41aに沿って配置した場合に、一つのリング状部材21となるように、一つのリング形状を複数個に亘って径方向に分割した形状で構成されており、その分割個数は特に問わない。このリング状部材21は、配管1に対して溶接可能となるように鋼材によって構成されるものである。
As shown in FIG. 4A, the ring-shaped
筒状部材23は、図4(b)に示すように、管軸方向に向けて所定の長さを有し、半割筒状の形状からなる上部分割筒状部材24と、半割筒状の形状を更に管軸方向に向けて分割した形状からなる下部分割筒状部材25によって構成されている。上部分割筒状部材24や下部分割筒状部材25は、鋼板を屈曲等して成形されるものである。上部分割筒状部材24、下部分割筒状部材25の内周面24a、25aは、周設しようとする分割リング状部材22の外周面22bに沿って当接可能な形状に形成されている。上部分割筒状部材24、下部分割筒状部材25は、分割リング状部材22の外周面22bに沿って配置した場合に、一つの筒状部材23となるように、一つの筒形状を複数個に亘って径方向に分割した形状で構成されており、その分割個数は、特に問わない。
As shown in FIG. 4 (b), the
リング状部材21は、配管1の取付部41の外周面41aに対して部分溶け込み溶接又は隅肉溶接によって接合されており、筒状部材23は、リング状部材21の外周面に対して部分溶け込み溶接、隅肉溶接に限らず、完全溶け込み溶接によっても接合される。
The ring-shaped
下部分割筒状部材25には、分割リング状部材22の外周面22bに沿って配置した場合に、架台10の脚部13を露出可能となるように、その一部において径方向に沿って開口された切欠26が形成されている。
The lower divided
損傷部3を含むその周囲の配管1と、架台10の受け部11やバンド部15、脚部13の上部は、リング状部材21の側壁、筒状部材23の内周面並びに損傷部3近傍の配管1外周面によって包囲された閉空間28内に配置されるようになっており、リング状部材21及び筒状部材23がなす中空ボックス体31によって覆われるようになっている。
The surrounding
筒状部材23には、その一部において、閉空間28内に気体等を流出入可能な挿通管27が設けられており、この挿通管27の一端側の開口は、蓋部材29によって閉塞されている。
A part of the
次に、本発明を適用した配管の補修方法において最も重要となる溶接条件について説明する。 Next, the most important welding conditions in the pipe repair method to which the present invention is applied will be described.
本願発明者は、内圧が負圧とされた配管に対して溶接をするにあたり、配管の破孔を確実に防止可能となるような溶接条件について鋭意研究を重ねた結果、配管の残存肉厚が3.2mm以上とされた部位であれば、溶接時においても破孔を生じず、更に、溶接対象の二部材間の溶け込み具合が良好な溶接が可能であることを見出した。また、本願発明者は、内圧が負圧とされた配管に対して溶接をする場合において、配管の残存肉厚の下限値が4.5mm以上であれば、溶接時に生じる熱歪みや残留応力による悪影響が配管の内周面近傍にまで及ぶのを低減させることができ、補修作業後における損傷部3近傍の配管1の強度、信頼性を十分に確保できることを見出した。
The inventor of the present application has conducted extensive research on welding conditions that can reliably prevent the pipe from being broken when welding the pipe with the negative internal pressure. It was found that if the region was set to 3.2 mm or more, no puncture occurred during welding, and welding with a good penetration between the two members to be welded was possible. In addition, when the present inventor performs welding on a pipe whose internal pressure is a negative pressure, if the lower limit value of the remaining thickness of the pipe is 4.5 mm or more, it is caused by thermal distortion or residual stress generated during welding. It has been found that the adverse effect can be reduced to the vicinity of the inner peripheral surface of the pipe, and the strength and reliability of the
従って、本発明における溶接条件として、配管の残存肉厚は、その下限値として3.2mm以上であることを必要とする。また、配管の残存肉厚の下限値は、上述のように、4.5mm以上であれば一層好ましい。また、配管の残存肉厚の上限値は、特に限定するものではないが、配管1の損傷部3から管軸方向に離間するにつれて腐食の程度が軽くなる場合が多く、配管の残存肉厚を厚く設定するほど損傷部3の管軸方向両側に取り付けられるリング状部材21間の間隔が広くなり、これに伴って筒状部材23の管軸方向の長さが長くなる。このため、筒状部材23の部材コストの高騰、筒状部材23の取り付け作業性の低下を招くことになるため、配管の残存肉厚の上限値は、5mm以下とすることが好ましい。
Therefore, as a welding condition in the present invention, the remaining thickness of the pipe needs to be 3.2 mm or more as its lower limit. Further, as described above, the lower limit value of the remaining thickness of the pipe is more preferably 4.5 mm or more. The upper limit value of the remaining thickness of the pipe is not particularly limited, but the degree of corrosion often decreases as the distance from the damaged
なお、ここでいう配管の残存肉厚とは、超音波探傷法、渦流探傷法等に基づく板厚測定装置によって測定される、腐食によって減肉されていない管の厚みのことをいう。ここでいう板厚測定装置とは、主として接触子と装置本体とを備えており、接触子から配管に超音波信号や渦電流を流し、腐食の有無や腐食部の形状等によって変化する測定信号をこの接触子によって受信し、得られた測定信号を装置本体で処理して配管の残存肉厚を表示する装置のことをいう。この配管の残存肉厚を測定する装置、方法は、公知の配管の残存肉厚を測定可能な装置、方法であれば特に限定するものではない。 Here, the residual thickness of the pipe means the thickness of the pipe that has not been reduced by corrosion, as measured by a plate thickness measuring device based on an ultrasonic flaw detection method, an eddy current flaw detection method, or the like. The plate thickness measuring device mentioned here mainly comprises a contactor and the device body, and an ultrasonic signal or eddy current flows from the contactor to the pipe, and the measurement signal changes depending on the presence or absence of corrosion, the shape of the corroded part, etc. Is a device that displays the remaining thickness of the pipe by processing the obtained measurement signal in the device body. The apparatus and method for measuring the remaining thickness of the pipe are not particularly limited as long as it is a known apparatus and method capable of measuring the remaining thickness of the pipe.
また、溶接に際して溶接棒に通電される電流値は、特に限定するものではないが、例えば、100〜200Aとなる。また、溶接に際して用いられる溶接棒の直径は、特に限定するものではないが、例えば、2〜5mm(φ)となる。配管の残存肉厚、電流値、溶接棒の直径をこれらの範囲内にしつつ、配管1の全周に沿ってリング状部材21を溶接により周設すれば、一層確実に破孔を防ぎつつ溶接が可能となる。
Moreover, the value of the current supplied to the welding rod during welding is not particularly limited, but is, for example, 100 to 200A. Moreover, the diameter of the welding rod used in welding is not particularly limited, but is, for example, 2 to 5 mm (φ). If the ring-shaped
次に、本発明を適用した配管の補修方法の作業工程について説明する。なお、説明の簡略化のために、架台10を省略した配管1に対して補修を行う場合を例にとって説明する。
Next, the work process of the pipe repair method to which the present invention is applied will be described. For the sake of simplification of explanation, a case where repair is performed on the
まず、上述の板厚測定装置によって、損傷部3近傍の配管の全周における配管肉厚を測定する。測定は、損傷部3が形成されている近傍の配管全周からまず行い、配管の全周の残存肉厚が3.2mm未満であった場合は、損傷部3から管軸方向に向けて離間する方向に測定箇所を変更し、配管の全周の残存肉厚が3.2mm以上の部位が測定されるまで行なう。そして、配管の全周の残存肉厚が3.2mm以上とされた部位を、分割リング状部材22を取り付ける取付部41とする。
First, the pipe thickness at the entire circumference of the pipe near the damaged
次に、図5に示すように、損傷部3から管軸方向の両側に位置する取付部41に対して、その外周面の全周に沿ってリング状部材21(分割リング状部材22)の内周面を溶接により周設する。この場合において、取付部41の外周面の全周に沿って溶接線Wが位置するように溶接することになる。この場合において、損傷部3に近接するにつれて配管の全周の残存肉厚が薄くなるため、溶接による破孔を防止し、安全性を向上させる観点から、図5(a)に示すような、リング状部材21(分割リング状部材22)の外側側面22d、内側側面22eのうち、損傷部3から離間する側に位置する外側側面22dから溶接を施すことが望ましい。また、二つの分割リング状部材22の径方向の両端部22cは、互いに突き合せたうえで、溶接により接合する。
Next, as shown in FIG. 5, the ring-shaped member 21 (divided ring-shaped member 22) is arranged along the entire circumference of the outer peripheral surface of the mounting
次に、図6に示すように、損傷部3を跨るように、損傷部3の管軸方向の両側に位置するリング状部材21に対して、その外周面の全周に沿って筒状部材23(上部分割筒状部材24、下部分割筒状部材25)を溶接により周設する。この場合において、リング状部材21の外周面の全周に沿って溶接線45が位置することになる。また、二つの分割筒状部材24、25の径方向の両端部24c、25cは、互いに突き合わせたうえで、溶接により接合する。
Next, as shown in FIG. 6, with respect to the ring-shaped
この場合において、リング状部材21の側壁、筒状部材23の内周面並びに損傷3近傍の配管1外周面によって包囲された閉空間28内に不活性ガスを挿通管27から流入させながら、溶接施工をするのが好ましい。これによって、溶接時に高温となる中空ボックス体31内面側の溶接部の酸化の防止を図りつつ溶接をおこなうことが可能となる。
In this case, welding is performed while flowing an inert gas from the
次に、図7に示すように、閉空間28内に不活性ガスを挿通管27から流入させて、挿通管27に蓋部材29を嵌め込んで閉塞させ、閉空間28内に不活性ガスを封入させる。これによって、損傷部3の腐食の発生、進行を防止することが可能となる。なお、不活性ガスは、N2,He,Ar,Kr,Xe等の何れか一種または二種以上を混合してなるガスによって具体化される。
Next, as shown in FIG. 7, an inert gas is allowed to flow into the closed
このように、本発明を適用した配管の補修方法によって、従来において溶接による補修が困難であった、内圧が負圧とされた配管に対してでも、破孔を生じさせることなく溶接による補修を施すことが可能となり、これを利用して、損傷部3に対して接触等することなく補修を完了させることができる。特に、閉空間28を形成しているリング状部材21、筒状部材23並びに配管1は、溶接することによって互いに接合されているため、閉空間をシーリング材やパッキン等によって形成した場合と比較して閉空間28内の密閉性が良好に保たれており、これに伴い、その内部に封入された不活性ガスの漏洩を確実に防止可能となる。このような不活性ガスを封入した閉空間に配置される損傷部は、腐食が非常に進行しにくく、パテのような硬化性充填材を塗布して補修を施した場合と比較して、耐腐食性能が大きく向上していることになる。
As described above, by the pipe repair method to which the present invention is applied, it has been difficult to repair by welding, and it has been difficult to repair by welding without generating a hole even in a pipe having a negative internal pressure. This can be applied, and this can be used to complete the repair without contacting the damaged
また、本発明を適用した配管の補修方法によれば、配管1の切断等することなく補修が完了するため、配管1内のガス流通を停止することなく補修を確実に行なうことができる。
Further, according to the pipe repair method to which the present invention is applied, the repair is completed without cutting the
なお、補修後においては、適宜、中空ボックス体31の外面に塗装等を施したり、防食被覆を設けるようにしてもよい。また、損傷部3に対してガス移送経路の下流側では、ガス検知器等の管内の酸素濃度を監視する手段によって、管内の酸素濃度が1%以下の条件下で上記補修工程が行われるようにして、作業の安全性を高めるようにしてもよい。
In addition, after repairing, you may make it apply | coat etc. to the outer surface of the
また、筒状部材23をリング状部材21に対して溶接接合する前において、架台10のバンド部15や受け部11近傍における配管1外周面の損傷がひどく、その一部において孔が開口されている場合には、パテ等の硬化性充填材を損傷部3に塗布して、開口を塞ぐようにしてもよい。
Further, before the
また、図3に示すように、筒状部材23の取り付けに際して、下部分割筒状部材25の切欠26内に嵌まるように配置される架台10の脚部13は、閉空間28内の密閉性を確保するために、その切欠26近傍の下部分割筒状部材25に溶接により接合されることになる。
Further, as shown in FIG. 3, when attaching the
因みに、本発明の適用の対象となる配管1は、コークス炉に設置されている配管1のみに限定するものではなく、例えば、高炉、転炉等のプラント設備をはじめとして、様々な設備内外に設置されるものであり、その設置される箇所は、屋内、屋外を問わない。
Incidentally, the
また、配管1の補修時に配管1に対して取り付けられる中空ボックス体31は、図8(a)〜(e)に示すように、直線状の配管1Aの他に、曲線状の配管1B、テーパ形状の配管1C、フランジ部近傍の配管1D、分枝管が設けられた配管1E等のように種々の形状の配管に対して適用できる。特に、テーパ形状の配管1Cやフランジ部近傍の配管1Dに対して筒状部材23を取り付ける場合、配管の外周面の形状と略相似形状の分割筒状部材を取り付けるようにして、補修後において中空ボックス体31が占有する空間体積を低減させ、省スペース性に寄与するようにしてもよい。
Moreover, the
以下、本発明の効果を実施例により詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。本実施例においては、引張強度が400MPa級の鋼板によって、図9(a)、図9(b)に示すような、一面側が開口された立方体状のボックス体61と、ボックス体の開口縁に溶接等により固着された試験鋼板62とにより、内部に閉空間63を有するような試験体60を形成した。なお、図9(a)は、試験体60の正面図、図9(b)は、図9(a)のD−D線断面図を示している。
Hereinafter, the effects of the present invention will be described in detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to the following Example. In this embodiment, a steel box having a tensile strength of 400 MPa is used to form a
このボックス体61の前面61aにはガラス窓65を設けるとともに、ボックス体61の両側面61cに対しては、ボックス体61と試験鋼板62とによって囲まれた閉空間63にガスの流出入を可能とする挿通管67を設けた。一方の挿通管67を介して窒素ガスを流入させるとともに、他方の挿通管67からボックス体61内の気体を吸入し、ボックス体61の内圧が−7kPaとなるよう調整した。
A
試験鋼板62は、1.6mm〜6.0mmの範囲の種々の板厚のものを用いた。試験鋼板62の表面62aに対しては、図9(b)に示すように、試験鋼板62と同一の材質からなる被溶接鋼板69を重ね合わせ、試験鋼板62と被溶接鋼板69とを隅肉溶接により溶接接合した。
As the
試験鋼板62の板厚、溶接棒の直径、溶接時に通電した電流値各種条件については、下記表1に示すような条件下にて溶接を行なった。そして、その結果を、表1に示すように、破孔の有無、裏面発光の有無によって評価した。なお、ここでいう試験鋼板62の板厚は、上記のリング状部材21が溶接により周設されることになる配管の残存肉厚に対応している。また、「破孔の有無」とは、溶接によって試験鋼板62に形成される破孔の有無のことを示し、破孔が形成されることによってガラス窓65に溶接スラッジが付着した場合を×とし、貫通孔が形成されず、ガラス窓に溶接スラッジが付着しなかった場合を○とした。また、「裏面発光の有無」とは、溶接によって試験鋼板62の裏面62bに発生する発光の有無のことを示し、溶接時において試験鋼板62の裏面62bに発光が生じているのが、ガラス窓65から目視により確認された場合を×、確認されない場合を○とした。
Regarding the thickness of the
上記表1に示すように、サンプルNo.A1、No.A2の条件下においては、板厚が本発明の要件を満足していないため、溶接時に試験鋼板62が破孔してしまった。これに対して、サンプルNo.A3〜No.A10の条件下においては、板厚が本発明の要件を満足しているため、溶接時に試験鋼板62が破孔することがなかった。これによって、内圧が負圧とされた配管に対してでも、本発明を適用することによって、破孔を生じさせることなく溶接を行なうことが可能となることが確認された。
As shown in Table 1 above, Sample No. A1, No. Under the conditions of A2, since the plate thickness does not satisfy the requirements of the present invention, the
また、上記の表1に示すように、サンプルNo.A1〜No.A5の条件下においては、裏面発光が確認され、サンプルNo.A6〜No.A10の条件下においては、裏面発光が確認されなかった。裏面発光が確認される場合は、溶接時において、試験鋼板62の裏面62bにまで発光するほど高温の熱が溶接により伝達されており、溶接時に生じる熱歪みや残留応力による悪影響が試験鋼板62の裏面62bにまで及んでいると考えられる。このため、溶接作業後における溶接部近傍の試験鋼板の強度、信頼性を確保する観点からは、試験鋼板62の板厚を4.5mm以上とすることが望ましいことが確認された。
As shown in Table 1 above, sample No. A1-No. Under the conditions of A5, backside light emission was confirmed, and sample no. A6-No. Under the condition of A10, backside light emission was not confirmed. In the case where backside light emission is confirmed, at the time of welding, heat that is so high that light is emitted to the
次に、内圧が負圧とされたガス配管に対して、実際に本発明を適用して補修を施した実施例について説明する。 Next, a description will be given of an embodiment in which the present invention is actually applied to a gas pipe whose internal pressure is negative.
補修の対象としては、二種類のガス配管1を選定した。一方のガス配管1の寸法は、直径2000mm、全肉厚12mmであり、他方のガス配管1の寸法は直径1500mm、全肉厚10mmである。何れのガス配管1も、その内圧が−650mmAqとされており、更に何れも引張強度が400MPa級の鋼板から構成されている。
Two types of
リング状部材21は、図4(a)に示すような、半割リング状の形状からなる二つの分割リング状部材22を用いた。分割リング状部材の高さH1は65mmであり、厚みは8mmであり、径方向の幅W1は400mmである。筒状部材23は、分割リング状部材22が配管に取り付けられた後に、各分割リング状部材22の外周面22bに沿って配置される一枚の鋼板から構成され、管軸方向の長さが450mmであり、厚みは8mmである。また、分割リング状部材22、筒状部材23の何れも引張強度が400MPa級の鋼板から構成されている。
As the ring-shaped
補修時においては、まず、損傷部3近傍の配管の全周における残存肉厚を、超音波探傷法に基づく板厚測定装置によって測定した。これによって、配管の全周の残存肉厚が5mmの位置を検出し、この位置に対して、配管の全周に沿って分割リング状部材22を溶接により周設した。分割リング状部材22を取り付けるにあたって、溶接棒の直径は3.2mmとし、電流値は100Aとした。なお、損傷部3の両側に位置する分割リング状部材22の間の間隔は、450mmとなった。
At the time of repair, first, the remaining thickness of the entire circumference of the pipe near the damaged
次に、損傷部3の管軸方向の両側に位置するリング状部材21に対して、その外周面の全周に沿って筒状部材23を溶接により周設した。筒状部材23を分割リング状部材22に取り付けるに当たって、溶接棒の直径は4.0mmとし、電流値は170Aとした。
Next, a
次に、リング状部材21の側壁、筒状部材23の内周面並びに配管1の外周面によって包囲された閉空間28内にN2ガスを封入した。
Next, N 2 gas was sealed in the closed
このような条件下で損傷部3の補修を行ったところ、配管1の破孔が生じることなく、作業全工程が完了した。これにより、内圧が負圧とされた配管に対して、本発明の補修方法を適用した場合に、破孔を生じさせることなく補修作業を完了させることが可能であることが確認された。
When the damaged
1 配管
3 損傷部
5 コークス炉
7 配管固定具
9 床壁
10 架台
11 受け部
13 脚部
15 バンド部
21 リング状部材
22 分割リング状部材
23 筒状部材
24 上部分割筒状部材
25 下部分割筒状部材
26 切欠
27 挿通管
28 閉空間
29 蓋部材
31 中空ボックス体
41 取付部
51 炉本体
53 ドライメーン
55 プライマリクーラー
57 ガスブロワー
61 ボックス体(実施例)
62 試験鋼板
63 閉空間
65 ガラス窓
67 挿通管
69 被溶接鋼板
W 溶接線
DESCRIPTION OF
62
Claims (4)
上記損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が3.2mm以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材を溶接により周設し、
上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材を当該損傷部を跨るように周設し、
上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスを封入すること
を特徴とするガス配管の補修方法。 In the repairing method of the gas pipe that repairs the damaged part formed on the outer peripheral surface of the gas pipe whose internal pressure is negative,
A ring-shaped member is provided by welding along the entire circumference of the portion located on both sides in the tube axis direction from the damaged portion and having a remaining thickness of 3.2 mm or more in the entire circumference of the gas pipe. ,
A cylindrical member is provided so as to straddle the damaged portion along the entire circumference of the outer periphery of the ring-shaped member provided on both sides in the tube axis direction of the damaged portion,
A repair method for a gas pipe, wherein an inert gas is sealed in a closed space surrounded by a side surface of the ring-shaped member, an inner peripheral surface of the cylindrical member, and an outer peripheral surface of the pipe.
を特徴とする請求項1に記載のガス配管の補修方法。 The method for repairing a gas pipe according to claim 1, wherein the ring-shaped member is provided by welding to a portion where the remaining thickness of the entire circumference of the gas pipe is 4.5 mm or more.
上記損傷部から管軸方向の両側に位置し、ガス配管の全周における残存肉厚が3.2mm以上とされた部位に対して、その全周に沿ってリング状部材が溶接により周設され、
上記損傷部の管軸方向の両側に周設した上記リング状部材の外周の全周に沿って筒状部材が当該損傷部を跨るように周設され、
上記リング状部材の側面、上記筒状部材の内周面並びに上記配管の外周面によって包囲された閉空間内に不活性ガスが封入されていること
を特徴とするガス配管の補修構造。 In the repair structure of the gas pipe that repairs the damaged part formed on the outer peripheral surface of the gas pipe whose internal pressure is negative,
A ring-shaped member is provided by welding along the entire circumference of the portion located on both sides in the tube axis direction from the damaged portion and having a remaining thickness of 3.2 mm or more in the entire circumference of the gas pipe. ,
A cylindrical member is provided so as to straddle the damaged portion along the entire circumference of the outer periphery of the ring-shaped member provided on both sides in the tube axis direction of the damaged portion,
A repair structure for a gas pipe, wherein an inert gas is enclosed in a closed space surrounded by a side surface of the ring-shaped member, an inner peripheral surface of the cylindrical member, and an outer peripheral surface of the pipe.
を特徴とする請求項3に記載のガス配管の補修構造。 The repair structure for a gas pipe according to claim 3, wherein the ring-shaped member is provided around a portion where the remaining thickness of the entire circumference of the gas pipe is 4.5 mm or more.
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