JP6948193B2 - クラッド板材の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、クラッド板材の一端部が鋼板の板面に接合されたクラッド板材の接合構造に関する。

石油精製装置の常圧蒸留装置や減圧蒸留装置の主蒸留塔などの塔槽類等の圧力容器では、長年の使用により胴板の一部分が腐食により減肉した場合、更新や補修をする必要がある。
このような塔槽類の胴板の部分更新工法の一例として、特許文献１および特許文献２に記載のものが知られている。
この工法は、塔槽類の胴板の一部分の大型円筒状胴板部分を更新する工法であって、更新する前記大型円筒状胴板部分を上下方向に複数個の円筒状胴板部分に分け、この円筒状胴板部分を周方向に部分的に切断して取り除き、取り除いて生じた開口に新規部分胴板を溶接により取り付けることを繰り返すことにより、前記各円筒状胴板部分を順次更新して、前記大型円筒状胴板部分を更新する工法である。
また、このような工法において、胴板等の鋼板を耐食性のあるチタンクラッド金属材等のクラッド材に代えて更新すると、胴板等を腐食に強いものにすることができる。

胴板等の鋼板をチタンクラッド材等のクラッド材に代えて更新する場合、チタンは炭素鋼やステンレスとの溶接が困難なため、塔槽類の胴部の材質が変わる境界に溶接個所が生じる構造を採用できない。
その解決法として、チタンクラッド材によって形成された仕切リングを軟鋼等の鋼材との境に設置し縁切りする方法がある。
この方法を図９を参照して説明する。この図に示すように、鋼材からなる胴板１に、鋼板３ａにチタン材（ライニングプレート）２を接合してなるチタンクラッド材からなる胴板３を接合するには、まず、接合すべきチタンクラッド材３からなる上側の胴板３の鋼板３ａと、接合される下側の鋼板（胴板）１とを溶接する。
次に、チタンクラッド材からなる胴板３の下端部のチタン材（ライニングプレート）２を切除し、この切除によって現れた鋼板３ａに、チタンクラッド材からなる仕切リング５の下側の鋼材６を溶接する。
この場合、仕切リング５は非常に直径の大きいものであるため、周方向に複数に分割してなる仕切リング片５ａ，５ａどうしを溶接によって接合する。
溶接によって接合する場合、仕切リング片５ａの上側のチタン材７どうしをチタン溶接する（符号Ｗ１で示す。）とともに、仕切リング片５ａの下側の鋼材６どうしを溶接する（符号Ｗ２で示す。）。
その後、チタンクラッド材からなる上側の胴板３のライニングプレート２と、仕切リング片５ａの上側のチタン材７とを、チタン材で形成されたＬ形のチタンアングル８によって接合する。

特許４８９５２２１号公報 特許４８３７１３５号公報

ところが、チタンクラッド材からなる仕切リング５は、鋼材６とチタン材７とをロール成形によってクラッド接合したものであるので、当該仕切リング５の他端部（内周部）が直接内容液に接する場合、例えば塔槽類内の内容液が鋼材６とチタン材７との境界面に直接接する場合、塔槽類の使用温度条件の変化等により当該境界面に剥離が発生する虞がある。剥離が発生すると、境界面に内容液が侵入し仕切リング５が腐食するばかりか、さらに、腐食の進行が大きい場合は内容液が鋼板３ａに達し、鋼板３ａとライニングプレート２との接合端部に腐食を起こさせるという問題がある。

また、チタンクラッド材からなる仕切リング片５ａ，５ａどうしを溶接によって接合して仕切リング５を形成すると、仕切リング５の厚さ方向の境界部分、つまり、仕切リング５の上側のチタン材７と、下側の鋼材６との境界部分に未溶融部Ｓが生じて、空洞Ｓが形成される。
このように、未溶融部Ｓの発生に起因する空洞Ｓが形成されると、この空洞Ｓから内容液が浸入し、本体母材、すなわち、胴板３の鋼板３ａに到達して、鋼板３ａとライニングプレート２との接合端部に腐食を起こさせるという問題がある。
このような問題は、チタンクラッド材からなる仕切リング片以外のチタンクラッド材どうしを溶接によって接合する場合でも生じ得るし、チタンクラッド材以外の溶接が困難なクラッド材どうしを溶接によって接合する場合も生じ得る。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、鋼板の板面にクラッド板材の一端部を接合した場合に、クラッド板材を構成する母材と、この母材にクラッド接合されるクラッド金属材との境界面からの内容液の侵入を防止でき、また、複数のクラッド板材片どうしが溶接によって接合された溶接接合部に生じた未溶融部をシールできるクラッド板材の接合構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明に係るクラッド板材の接合構造は、鋼材または耐食性を有する非鉄金属材からなる母材とクラッド金属材とを接合してなるクラッド板材の一端部が鋼板の板面に接合され、
前記母材と前記クラッド金属材とが爆発圧着法により接合されていることを特徴とする。
ここで、前記クラッド金属材とは、母材と異なる金属で形成され、当該母材にクラッド接合される金属材のことを意味する。
また、母材が耐食性を有する非鉄金属材からなる場合、当該非鉄金属材としてインコネルやハステロイ等を使用することができる。

本発明においては、母材とクラッド金属材とが爆発圧着法によりクラッド接合されているので、従来のロール成形によるクラッド接合に比して接着強度（接合強度）が大きくなる。このため、母材とクラッド金属材との境界面からの内容液の侵入を防止できる。
また、母材がインコネルやハステロイ等の非鉄金属材からなる場合、母材が鋼材である場合に比して、母材とクラッド金属材との電位差による腐食の軽減を図れるとともに、鋼材の腐食で発生する水素によるクラッド金属材の水素脆化の軽減を図れる。

また、本発明の前記構成において、前記鋼板の板面の一部に当該鋼板と異なる金属でかつ前記クラッド金属材と同じ金属製のライニングプレートがクラッド接合され、
前記クラッド板材の前記母材の一端部が前記鋼板の板面に溶接によって接合され、
前記クラッド板材の前記クラッド金属材の一端部が前記ライニングプレートに溶接によって接合されていてもよい。

このような構成によれば、母材の一端部が前記鋼板の板面に溶接によって接合されているので、この接合による接合部からの内容液の侵入を防止できるとともに、クラッド金属材の一端部がライニングプレートに溶接によって接合されているので、この接合による接合部からの内容液の侵入を防止できる。したがって、鋼板の板面にクラッド板材の一端部を接合してなる接合部からの内容液の侵入を防止できる。

また、本発明の前記構成において、前記クラッド板材が、複数のクラッド板材片を接合することによって構成され、
隣り合う前記クラッド板材片どうしが溶接によって接合され、前記クラッド板材片どうしの溶接接合部に生じた未溶融部のシール構造部において、
前記未溶融部は、前記クラッド板材片の他端部から当該クラッド板材片の一端部に向けて延びるようにして前記溶接接合部に設けられ、
前記未溶融部の少なくとも一部をシールするシール手段（第１シール手段）が、
前記クラッド板材片どうしの接合部に、前記未溶融部の一部を含んで前記溶接接合部の溶接線に交差する方向に貫通して設けられた貫通孔と、
前記貫通孔に設けられて、前記未溶融部の開口部に密着可能なシール部材と、
前記シール部材を押圧することによって、当該シール部材を前記未溶融部の前記開口部に密着させる押圧手段と、を備え、
前記貫通孔の前記クラッド金属材側の開口部は、前記クラッド金属材に溶接された第１キャップによって覆われ、
前記貫通孔の前記鋼材側の開口部は、前記鋼材に溶接された第２キャップによって覆われていてもよい。

このような構成によれば、溶接接合部に生じた未溶融部の一部を含んで、溶接接合部の溶接線に交差する方向に貫通して設けられた貫通孔に、シール部材が設けられ、このシール部材を押圧手段によって未溶融部の開口部に押圧して密着させるので、クラッド板材片どうしの溶接接合部に生じた未溶融部の開口部を確実にシールできる。したがって、未溶融部による空洞から内容液が浸入して鋼板に達することがないので、これに起因する腐食を防止できる。
また、貫通孔のクラッド金属材側の開口部は、クラッド金属材に溶接された第１キャップによって覆われており、貫通孔の鋼材側の開口部は、鋼材に溶接された第２キャップによって覆われているので、開口部から内容液が侵入してシール部材および押圧手段に達することがない。したがって、シール部材および押圧手段の腐食を防止できる。
さらに、第１キャップはクラッド金属材に溶接され、第２キャップは鋼材に溶接されているので、溶接熱が直接シール部材に伝わることがない。このため、シール部材の溶接熱による変形が無く、シール部材のシール性の信頼性が高まる。

また、本発明の前記構成において、前記クラッド板材が、複数のクラッド板材片を接合することによって構成され、
隣り合う前記クラッド板材片どうしが溶接によって接合され、前記クラッド板材片どうしの溶接接合部に生じた未溶融部のシール構造部において、
前記未溶融部は、前記クラッド板材片の他端部から当該クラッド板材片の一端部に向けて延びるようにして前記溶接接合部に設けられ、
前記未溶融部の少なくとも一部をシールするシール手段（第２シール手段）が、
前記クラッド板材片の他端部に、前記未溶融部の一部を含んで設けられた挿入孔と、
この挿入孔に挿入されて当該挿入孔の開口部をシールする挿入部材と、を備えていてもよい。

このような構成によれば、クラッド板材片の他端部に、未溶融部の一部を含んで設けられた挿入孔に挿入部材が挿入され、この挿入部材によって挿入孔の開口部がシールされるので、挿入孔からの内容液の侵入を防止できる。したがって、未溶融部による空洞を通って内容液が鋼板に達することがないので、これに起因する腐食を防止できる。

また、本発明の前記構成において、前記クラッド板材が、複数のクラッド板材片を接合することによって構成され、
隣り合う前記クラッド板材片どうしが溶接によって接合され、前記クラッド板材片どうしの溶接接合部に生じた未溶融部のシール構造部において、
前記未溶融部の少なくとも一部をシールするシール手段が、
前記クラッド板材片どうしの接合部に、前記未溶融部の一部を含んで前記溶接接合部の溶接線に交差する方向に貫通して設けられた貫通孔と、
前記貫通孔に設けられて、前記未溶融部の開口部に密着可能なシール部材と、
前記シール部材を押圧することによって、当該シール部材を前記未溶融部の前記開口部に密着させる押圧手段と、
前記クラッド板材片の他端部に、前記未溶融部の一部を含んで設けられた挿入孔と、
この挿入孔に挿入されて当該挿入孔の開口部をシールする挿入部材と、を備え、
前記貫通孔の前記クラッド金属側の開口部は、前記クラッド金属に溶接された第１キャップによって覆われ、
前記貫通孔の前記鋼材側の開口部は、前記鋼材に溶接された第２キャップによって覆われていてもよい。
つまり、シール手段は、上述した第１シール手段と第２シール手段の双方を備えていてもよい。

このような構成によれば、第１シール手段および第２シール手段の双方の効果を得ることができる。

また、本発明の前記構成において、前記鋼板は、塔槽類の胴部および／または頂部を構成する鋼板であってもよい。

このような構成によれば、塔槽類の胴部および／または頂部を構成する鋼板をチタンクラッド材等のクラッド材に代えて更新する場合に、クラッド板材片どうしの溶接接合部に生じた未溶融部の少なくとも一部をシール手段によってシールできる。したがって、未溶融部による空洞から内容液が浸入して鋼板に達することがないので、これに起因する腐食を防止できる。

本発明によれば、母材とクラッド金属材とが爆発圧着法により接合されているので、母材とクラッド金属材との境界面からの内容液の侵入と互いの剥離を防止できる。また、隣り合うクラッド板材片どうしが溶接によって接合され、クラッド板材片どうしの溶接接合部に生じた未溶融部の少なくとも一部をシール手段によってシールできるので、未溶融部（空洞）から内容液が浸入して鋼板に達することがなく、これに起因する腐食も防止できる。

本発明の実施の形態を示すもので、クラッド板材の接合構造を説明するための概略斜視図である。 同、クラッド板材の接合構造の側断面図であり、（ａ）はチタンアングルを使用しない場合の側断面図、（ｂ）はチタンアングルを使用した場合の側断面図である。 同、シール部材の斜視図である。 同、第２シール手段の要部を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。 同、第２シール手段の第１変形例の要部を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。 同、第２シール手段の第２変形例の要部を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。 同、第２シール手段の第３変形例の要部を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。 同、仕切リング片どうしの溶接接合部に生じた未溶融部のシール方法を説明するための工程図である。 従来の仕切リング片どうしの溶接構造を説明するための概略斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、クラッド板材の一端部が鋼板の板面に接合されたクラッド板材の接合構造（以下、接合構造と略称する。）を説明するための概略斜視図である。
図１に示すように、本実施の形態の接合構造は、クラッド板材片（クラッド板材）１０の一端部（外周部）が鋼板３ａの板面（内面）に溶接によって接合された接合構造である。また、本実施の形態では、塔槽類の鋼材からなる胴板の一部（特に塔槽類の胴部の上端部に位置する胴板の一部）をチタンクラッド材からなる胴板３に代えて更新する際において、塔槽類の胴部の内周部に溶接される大型の仕切リング５を周方向に複数に分割してなる仕切リング片（クラッド板材片）１０，１０どうしを溶接によって接合している。

クラッド板材片（仕切リング片）１０は、母材１１にクラッド金属材１２をクラッド接合してなるものであり、母材１１とクラッド金属材１２とは爆発圧着法により接合されている。
爆発圧着法は、２種類の金属を爆発力によって高速で衝突させ、金属どうしを結合（接合）させる加工法であり、単に、爆着と称されることもある。
爆発圧着法では、火薬の爆発によって発生した大きな圧力によって、金属どうしを原子レベルで接合させている。この接合面は波状になるので、接触面が広くなり、非常に接合強度が高くなる。また、爆発圧着法では、従来の溶接などで接合不可能な金属をきわめて強固に接合することができ、例えばチタンと炭素鋼（軟鉄）、チタンと耐食性を有する非鉄金属材との接合に適している。

本実施の形態では、母材１１である鋼材１１とクラッド金属材１２であるチタン材１２とが爆発圧着法によりクラッド接合されている。
また、母材１１としては耐食性を有する非鉄金属材、例えばインコネル（登録商標）やハステロイ（登録商標）等を使用してもよい。

また、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、鋼板３ａの板面の一部にチタン製のライニングプレート２がクラッド接合されている。また、仕切リング片１０の鋼材（母材）１１の一端部が鋼板３ａの板面に溶接によって接合され、仕切リング片１０のチタン材（クラッド金属材）１２の一端部がチタン製のライニングプレート２にチタン溶接によって接合されている。
すなわち、胴板３の内周面側を構成するライニングプレート２の下端部が切除されることで、鋼板３ａの内周面が露出されており、この露出した鋼板３ａの板面に、仕切リング片１０の下側を構成する鋼材１１の一端部（外周部）が溶接によって接合されている。なお、溶接した部分は黒塗りの三角形で示している。以下において、溶接した分は同様に黒塗りの三角形で示す。

また、ライニングプレート２は、その下端部が仕切リング片１０の外周部まで延在することで、仕切リング片１０の外周部に重なっている。すなわち、仕切リング片１０を構成する上側のチタン材１２の一端部（外周部）はライニングプレート２の表面に当接され、チタン溶接によって接合されている。
また、ライニングプレート２の下端部はチタン材１２を越えて、鋼材１１の外周部の所定の深さまで達している。一方、鋼材１１の外周部は所定の深さまで所定の幅で切り欠かれており、この切欠部１１ａにライニングプレート２の下端部が挿入されている。

次に、チタンクラッド材からなる仕切リング片１０，１０の溶接構造および仕切リング片１０，１０どうしの溶接接合部に生じた未溶融部のシール構造について説明する。
仕切リング片１０，１０どうしの溶接は、図１に示すように、仕切リング片１０，１０の上側のチタン材１２，１２どうしをチタン溶接する（符号Ｗ１で示す。）とともに、仕切リング片１０，１０の下側の鋼材１１，１１どうしを溶接する（符号Ｗ２で示す。）ことによって行われている。

このようにして、仕切リング片１０，１０どうしを溶接すると、仕切リング片１０，１０の厚さ方向の境界部分、つまり、図２（ａ）に示すように、仕切リング片１０の上側のチタン材１２と、下側の鋼材１１との境界部分に未溶融部Ｓが生じて、空洞Ｓが形成される。
このように、未溶融部Ｓの発生に起因する空洞Ｓが形成されると、この空洞Ｓから内容液が浸入し、本体母材、すなわち、胴板３の鋼板３ａに到達して当該鋼板３ａとライニングプレート２との接合下端部に腐食を起こさせるため、この未溶融部（空洞）Ｓの少なくとも一部、つまり未溶融部Ｓの流路の途中や一端部がシール手段２０によってシールされている。

シール手段２０は、第１シール手段２１と第２シール手段２２とを備えている。
第１シール手段２１は、仕切リング片１０，１０どうしの接合部に、未溶融部Ｓの一部を含んで溶接接合部の溶接線Ｌ（図１参照）に交差（直交）する方向に貫通して設けられた貫通孔２３と、この貫通孔２３に設けられて、未溶融部Ｓの開口部（貫通孔２３に開口する開口部）Ｓ１に密着可能なシール部材２４と、シール部材２４を押圧することによって、当該シール部材２４を未溶融部Ｓの開口部Ｓ１に密着させる押圧手段２５とを備えている。

貫通孔２３は未溶融部Ｓの流路断面を横切るようにし設けられており、異なる直径の２つの孔２３ａ，２３ｂとから構成されており、孔２３ａの下側に孔２３ｂが同軸に配置されている。また、孔２３ａは孔２３ｂより大径となっており、これによって孔２３ａの下面には円環状の座面２３ｃが形成されている。また、孔２３ａは仕切リング片１０を構成する上側のチタン材１２と下側の鋼材１１の上部とに連続して形成され、孔２３ｂは鋼材１１に孔２３ａの下方に連続して形成されている。

シール部材２４は、図３に示すように、変形防止用の円環状のリング２４ａと、このリング２４ａの上縁部に上方に突出するようにして形成された一対のシール部２４ｂ，２４ｂとから構成されている。
リング２４ａの外径は貫通孔２３の孔２３ａの内径とほぼ等しくなっており、軸方向の長さは孔２３ａの深さより短くなっている。シール部２４ｂ，２４ｂはリング２４ａの径方向に対向して配置されており、リング２４ａの周方向に沿って湾曲した略矩形板状に形成されている。また、シール部２４ｂの外周面はリング２４ａの外周面と面一の円弧面状に形成されており、当該外周面がシール面２４ｃとなっている。さらに、シール部２４ｂの内周面は円弧面状に形成されるとともに、上方に向かうほどシール部２４ｂが薄くなるような傾斜面に形成されている。
このようなシール部材２４は貫通孔２３にその上方から挿入されている。そして、シール部材２４のリング２４ａは、貫通孔２３に設けられている座面２３ｃに設置されるとともに、シール部２４ｂ，２４ｂのシール面２４ｃ，２４ｃが未溶融部Ｓの開口部Ｓ１を塞ぐようにして当該開口部Ｓ１の周囲に密接するようにして配置されている。

押圧手段２５は、シール部材２４のシール部２４ｂ，２４ｂを未溶融部Ｓの開口部Ｓ１に密着させるためのものであり、テーパ押拡ボルト２６と、ナット２７と、バネ座金２８とを備えている。
テーパ押拡ボルト２６は、円錐台状に形成された本体部２６ａと、この本体部２６ａの下端面から下方に延在する雄ねじ部２６ｂとを備えている。本体部２６ａの外周面は下方に向かうほど先細りするようなテーパ面となっており、このテーパ面の傾斜角（貫通孔２３の軸に対する傾斜角）は、シール部２４ｂの内周面の傾斜角（貫通孔２３の軸に対する傾斜角）と等しくなっている。

また、本体部２６ａの軸方向（上下方向）の長さは貫通孔２３の深さ（上下方向の長さ）より長くなっており、当該本体部２６ａの上端部は貫通孔２３の上端開口部より上方に突出している。本体部２６ａの上端部には、ナット２７を回す際にテーパ押拡ボルト２６の共回りを防止するために使用される工具が係合する係合部２６ｃが設けられている。また、本体部２６ａの下端部は貫通孔２３の孔２３ｂ内に配置されている。
雄ねじ部２６ｂは本体部２６ａの下面から下方に延在し、その下端部は貫通孔２３の下端開口部より下方に突出している。そして、この突出している雄ねじ部２６ｂにバネ座金２８が外挿されたうえで、ナット２７が螺合されている。バネ座金２８は貫通孔２３の下端周囲の鋼材１１の下面およびナット２７に当接している。

このような構成の押圧手段２５では、テーパ押拡ボルト２６の係合部２６ｃに工具を係合してナット２７を締め付け方向に回すと、このナット２７がバネ座金２８を撓ませながら、テーパ押拡ボルト２６が下方にねじ込まれていく。これに伴って本体部２６ａが軸回りに回転しながら下降していき、これによって、本体部２６ａの外周面（テーパ面）がシール部材２４のシール部２４ｂ，２４ｂの内周面を押し拡げることで、シール部２４ｂ，２４ｂを外側に押し拡げる。シール部２４ｂ，２４ｂが外側に押し拡げられることによって、そのシール面２４ｃ，２４ｃが未溶融部Ｓの開口部Ｓ１を塞ぐようにして当該開口部Ｓ１の周囲に密着して、当該開口部Ｓ１がシールされる。また、バネ座金２８を撓ませることにより、バネ効果によるテーパ押拡ボルト２６の応力緩和による緩みを防止する。

また、貫通孔２３のチタン材１２側の開口部は、第１キャップ３１によって覆われている。第１キャップ３１は上端が閉塞された円筒状のもので、チタンによって形成されている。第１キャップ３１の内径は貫通孔２３の上端開口部の内径より大きく、高さは貫通孔２３の上端開口部から突出しているテーパ押拡ボルト２６の上端部の突出高さより高くなっている。このような第１キャップ３１の下端開口部はチタン材１２の上面に溶接（チタン溶接）によって接合されている。
また、貫通孔２３の鋼材１１側の開口部は、第２キャップ３２によって覆われている。第２キャップ３２は下端が閉塞された円筒状のもので、耐食性材料（ステンレス鋼、インコネル等）によって形成されている。第２キャップ３２の内径は貫通孔２３の下端開口部の内径より大きく、高さは貫通孔２３の下端開口部から突出しているテーパ押拡ボルト２６の雄ねじ部２６ｂの突出高さより高くなっている。このような第２キャップ３２の上端開口部は鋼材１１の下面に溶接によって接合されている。
このように、貫通孔２３の上端開口部と下端開口部が第１キャップ３１と第２キャップ３２とによって覆われているので、貫通孔２３に上端開口部および下端開口部から内容液が侵入するのを防止できる。

第２シール手段２２は、仕切リング片（クラッド板材片）１０の他端部（内周部）に、未溶融部Ｓの一部を含んで設けられた挿入孔３５と、この挿入孔３５の開口部３５ｄをシールする挿入部材３６とを備えている。
すなわち、図４に示すように、仕切リング片１０の他端部（内周部）には、断面円形状の挿入孔３５が鋼材１１とチタン材１２との境界面および未溶融部Ｓの他端部（一部）を含んで設けられている。したがって、挿入孔３５の底面には未溶融部Ｓの他端部が開口している。また、挿入孔３５の中心はクラッド界面（鋼材１１とチタン材１２との境界面）Ｋより鋼材１１側へ所定寸法ｔだけずれて配置されている。このように挿入孔３５を配置することによって、当該挿入孔３５を削孔する際に堅いチタン材１２の切削量を少なくすることができるので、削孔を容易に行えるとともに、鋼材１１より薄いチタン材１２の削孔による強度低下や破損を防止できる。

挿入部材３６は先端部に向かうほど先細りとなる円柱状のものでチタンによって形成されており、その長さは挿入孔３５の深さより長くなっている。このような挿入部材３６は挿入孔３５に挿入されており、この状態において、挿入孔３５の開口縁部に挿入部材３６の外周面が密着している。これによって、挿入孔３５の開口部３５ｄがシールされている。
また、挿入孔３５の底部には挿入部材３６を挿入する前に、シール材３７が挿入されており、このシール材３７が挿入部材３６によって挿入孔３５の底面に密着されている。したがって、このシール材３７によって未溶融部Ｓの他端部の開口がシールされている。
なお、シール材３７は挿入しなくてもよいが、未溶融部Ｓへの内容液の侵入をより確実に防止するために挿入する方が好ましい。
また、挿入孔３５から突出している挿入部材３６の基端部は、その略上半分がチタン材１２の他端部（内周部）とチタン溶接されている。これによって、塔槽類の運転中における挿入部材３６の抜け落ちを防止している。

図５は、第２シール手段２２の第１変形例を示す断面図である。
この第１変形例では挿入部材３６がチタンで形成された半割の挿入部材片３６ａと、炭素鋼で形成された半割の挿入部材片３６ｂとから構成され、鋼製の挿入部材片３６ｂにチタン製の挿入部材片３６ａがクラッド接合されている。なお、挿入孔３５およびシール材３７は図４に示す例と同様であるので、同一符号を付してその説明を省略する。

このような挿入部材３６は、その挿入部材片３６ａを上側に向けるとともに挿入部材片３６ｂを下側に向けて挿入孔３５に挿入されている。つまり、チタン製の挿入部材片３６ａをチタン材１２側に寄せ、鋼製の挿入部材片３６ｂを鋼材１１側に寄せて、挿入部材３６が挿入されている。
そして、挿入孔３５から突出している挿入部材３６の基端部は、その略上半分のチタン製の挿入部材片３６ａがチタン材１２の他端部（内周部）とチタン溶接されるとともに、略下半分の鋼製の鋼材１１の他端部（内周部）と溶接されている。これによって、塔槽類の運転中における挿入部材３６の抜け落ちをより確実に防止している。

図６は、第２シール手段２２の第２変形例を示す断面図である。この第２変形例では挿入部材３８がショルダーボルト３８となっているとともに、挿入孔３５の開口部３５ｄにチタンガスケット３９が設けられている。なお、挿入孔３５の配置状態は図４に示す例と同様であるので、同一符号を付してその説明を省略する。

挿入孔３５の内周面には雌ねじ部３５ａが形成されており、この雌ねじ部３５ａにショルダーボルト３８の雄ねじ部３８ａが螺合されている。また、挿入孔３５の開口縁部には円形状のガスケット溝３５ｃが設けられており、このガスケット溝３５ｃに円形リング状のチタンガスケット３９が嵌め込まれている。
そして、このチタンガスケット３９の表面にショルダーボルト３８の円板状の胴部３８ｂが、当該ショルダーボルト３８をねじ込むことによって密着されている。これによって、挿入孔３５の開口部３５ｄがシールされている。

図７は第２シール手段２２の第３変形例を示す断面図である。この第３変形例では挿入部材４０がテーパシールボルト４０となっているとともに、挿入孔４１が先細りとなるテーパ孔４１となっている。なお、挿入孔４１の配置状態は図４に示す挿入孔３５の配置状態と同様であるのでその説明を省略する。

テーパシールボルト４０はその外周面が先細りするテーパ面となっており、このテーパ面に雄ねじ部４０ａが形成されている。この雄ねじ部４０ａにシールテープ（図示略）が巻き付けられるか、またはシール膜が塗布されている。また、テーパシールボルト４０はその基端部にテーパシールボルト４０を軸回りに回す際に使用される工具が係合する係合部４０ｂが設けられている。
挿入孔４１の内周面は先細りするテーパ面となっており、このテーパ面に雌ねじ部４１ａが形成されている。この雌ねじ部４１ａにテーパシールボルト４０の雄ねじ部４０ａが螺合されている。この雄ねじ部４０ａにはシールテープ（図示略）が巻き付けられるか、またはシール膜が塗布されているので、雄ねじ部４０ａは雌ねじ部４１ａに密着されている。これによって、挿入孔４１の開口部４１ｄがシールされている。
また、挿入孔４１の底部にはテーパシールボルト４０を挿入する前に、シール材３７が挿入されており、このシール材３７がテーパシールボルト４０によって挿入孔４１の底面に密着されている。したがって、このシール材３７によって未溶融部Ｓの他端部の開口がシールされている。
なお、シール材３７は挿入しなくてもよいが、未溶融部Ｓへの内容液の侵入をより確実に防止するために挿入する方が好ましい。

次に、仕切リング片（クラッド板材片）１０，１０どうしの溶接接合部に生じた未溶融部Ｓをシールする方法について説明する。
第１シール手段２１によってシールする場合、まず、図８（ａ）に示すように、チタンクラッド材からなる胴板３の内周面に仕切リング片１０の一端部（外周部）を接合する。この場合、胴板３の内周面側を構成するライニングプレート２の下端部を切除することで、鋼板３ａの内周面を露出させ、この露出させた鋼板３ａの板面に、仕切リング片１０の下面側を構成する鋼材１１の一端部（外周部）を溶接によって接合する。また、仕切リング片１０を構成する上側のチタン材１２の一端部（外周部）をライニングプレート２の表面にチタン溶接によって接合する。
次に、仕切リング片１０，１０どうしの接合部に、未溶融部Ｓの一部を含んで溶接接合部の溶接線に交差（直交）する方向に貫通する貫通孔２３を形成する。この場合、上側の大径の孔２３ａと、下側の小径の孔２３ｂを上下に連続しかつ同軸に形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、貫通孔２３にシール部材２４を挿入するとともに、シール部材２４の下端部を貫通孔２３に設けられている座面２３ｃに設置する。また、シール部材２４は、そのシール面２４ｃ，２４ｃが未溶融部Ｓの開口部Ｓ１（図２（ａ）参照）を塞ぐようにして当該開口部Ｓ１の周囲に密接するようにして配置する。
次に、貫通孔２３にテーパ押拡ボルト２６を挿入するとともに、その本体部２６ａをシール部材２４の内側に挿通する。これによって、本体部２６ａの外周面がシール部材２４のシール部２４ｂ，２４ｂの内周面に密接する。

次に、テーパ押拡ボルト２６の雄ねじ部２６ｂにバネ座金２８を外挿したうえで、ナット２７を螺合する。次に、テーパ押拡ボルト２６の係合部２６ｃに工具（図示略）を係合してナット２７を締め付け方向に回すと、このナット２７がバネ座金２８を撓ませながら、テーパ押拡ボルト２６が下方にねじ込まれていく。
これに伴って本体部２６ａが軸回りに回転しながら下降していき、本体部２６ａの外周面（テーパ面）がシール部材２４のシール部２４ｂ，２４ｂの内周面を押し拡げることで、シール部２４ｂ，２４ｂを外側に押し拡げる。シール部２４ｂ，２４ｂが外側に押し拡げられることによって、そのシール面２４ｃ，２４ｃが未溶融部Ｓの開口部Ｓ１を塞ぐようにして当該開口部Ｓ１の周囲に密着して、当該開口部がシールされる。また、バネ座金２８を撓ませることにより、バネ効果によるテーパ押拡ボルト２６の応力緩和による緩みを防止する。

次に、図８（ｃ）に示すように、貫通孔２３のチタン材１２側の開口部および当該開口部から突出しているテーパ押拡ボルト２６の上端部を、第１キャップ３１によって覆うとともに、この第１キャップ３１の下端開口部をチタン材１２の上面に溶接（チタン溶接）によって接合する。
また、貫通孔２３の鋼材１１側の開口部および当該開口部から突出している雄ねじ部２６ｂの下端部、ナット２７およびバネ座金２８を、第２キャップ３２によって覆うとともに、この第２キャップ３２の上端開口部を鋼材１１の下面に溶接によって接合する。
このように、貫通孔２３の上端開口部と下端開口部を第１キャップ３１と第２キャップ３２とによって覆うことによって、貫通孔２３に開口部から内容液が侵入するのを防止する。

一方、仕切リング片１０の他端部（内周部）において、未溶融部Ｓをシールする場合、つまり第２シール手段２２によってシールする場合、まず図８（ａ）に示すように、仕切リング片１０の他端部（内周部）に、断面円形状の挿入孔３５を鋼材１１とチタン材１２との境界面および未溶融部Ｓの他端部（一部）を含んで形成する。
次に、図８（ｂ）に示すように、挿入孔３５にシール材３７を挿入するとともに、挿入孔３５の底面に密接させ、その後、挿入孔３５に挿入部材３６を打ち込むことによって挿入して、シール材３７を挿入孔３５の底面に押し付ける。これによって、シール材３７が挿入孔３５の底面に密着するので、当該シール材３７によって未溶融部Ｓの他端部の開口がシールされる。
また、挿入部材３６を挿入孔３５に挿入することによって、当該挿入部材３６の基端部の外周面を挿入孔３５の開口縁部に密着させる。これによって、挿入孔３５の開口部３５ｄが挿入部材３６によってシールされる。

次に、図８（ｃ）に示すように、挿入孔３５から突出している挿入部材３６の基端部略上半分をチタン材１２の一端部（内周部）とチタン溶接する。これによって、塔槽類の運転中における挿入部材３６の抜け落ちを防止する。

このような第２シール手段２２による未溶融部Ｓのシール作業は、第１シール手段２１によるシール作業（第１キャップ３１および第２キャップ３２に取り付け作業を含む。）と同時に行ってもよいし、第１シール手段２２によるシール作業の前または後に行ってもよい。さらに、第１シール手段２１によるシール作業と第２シール手段２２によるシール作業とは、いずれか一方を行ってもよいし、双方を行ってもよい。
また、第２シール手段２２によるシール作業は、図５〜図７にそれぞれ示す第１変形例〜第３変形例のいずれかで行ってもよい。

なお、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、仕切リング片１０と胴板３とを接合する場合に、仕切リング片１０の鋼材（母材）１１の一端部を鋼板３ａの板面に溶接によって接合し、仕切リング片１０のチタン材（クラッド金属材）１２の一端部をチタン製のライニングプレート２にチタン溶接によって接合したが、これに代えて図２（ｂ）に示すように、チタン製のライニングプレート２と、仕切リング片１０の上側のチタン材１２とを、チタン材で形成されたＬ形のチタンアングル８によって接合してもよい。
すなわち、胴板３の内周面側を構成するライニングプレート２の下端部が切除されることで、鋼板３ａの内周面が露出されており、この露出した鋼板３ａの板面に、仕切リング片１０の下面側を構成する鋼材１１の一端部（外周部）が溶接によって接合されている。
また、胴板３の内周面側のライニングプレート２と、仕切リング片１０の上面側を構成するチタン材１２とが、チタン材で形成されたＬ形のチタンアングル８によって接合されている。
このように、チタンアングル８を使用することによって、チタン製のライニングプレート２とチタン材１２とを確実に接合できる。

以上のように、本実施の形態によれば、鋼材（母材）１１とチタン材（クラッド金属材）１２とが爆発圧着法により接合されているので、従来のロール成形によるクラッド接合に比して接着強度（接合強度）が大きくなる。このため、鋼材（母材）１１とチタン材（クラッド金属材）１２との境界面からの内容液の侵入を抑制できる。したがって、塔槽類内の内容液が鋼材１１とチタン材１２との境界面に直接接していても、境界面での剥離の発生を防止できる。
また、仕切リング片１０を構成する鋼材（母材）１１の一端部が鋼板３ａの板面に溶接によって接合されているので、この接合による接合部からの内容液の侵入を防止できるとともに、仕切リング片１０を構成するチタン材（クラッド金属材）１２の一端部がライニングプレート２にチタン溶接によって接合されているので、この接合による接合部からの内容液の侵入を防止できる。したがって、鋼板３ａの板面に仕切リング片１０の一端部を接合してなる接合部からの内容液の侵入を防止できる。

さらに、溶接接合部に生じた未溶融部Ｓの一部を含んで、溶接接合部の溶接線Ｌに交差する方向に貫通して設けられた貫通孔２３に、シール部材２４が設けられ、このシール部材２４を押圧手段２５によって未溶融部Ｓの開口部Ｓ１に押圧して密着させるので、仕切リング片１０，１０どうしの溶接接合部に生じた未溶融部Ｓの開口部Ｓ１を確実にシールできる。したがって、未溶融部Ｓによる空洞Ｓから内容液が浸入して鋼板３ａに達することがないので、これに起因する腐食（鋼板３ａとライニングプレート２の接合下端部の腐食）を防止できる。

また、貫通孔２３のチタン材１２側の上端開口部は、チタン材１２に溶接された第１キャップ３１によって覆われており、貫通孔２３の鋼材１１側の下端開口部は、鋼材１１に溶接された第２キャップ３２によって覆われているので、上端開口部および下端開口部から内容液が侵入してシール部材２４および押圧手段２５に達することがない。したがって、シール部材２４および押圧手段２５の腐食を防止できる。
さらに、第１キャップ３１はチタン材１２に溶接され、第２キャップ３２は鋼材１１に溶接されているので、溶接熱が直接シール部材２４および押圧手段２５に伝わることがない。このため、シール部材２４の溶接による熱影響が殆ど無く、シール部材２４および押圧手段２５のシール性の信頼性が高まる。

加えて、第１キャップ３１および第２キャップ３２によって貫通孔２３の上下の開口部が覆われているので、シール部材２４および押圧手段２５に内容液が直接接しない。このため、押圧手段２５を構成する部品（テーパ押拡ボルト２６、ナット２７、バネ座金２８）をチタンではなく、炭素鋼で形成できるので、チタンで形成する場合に比してコストを削減できる。
また、テーパ押拡ボルト２６を高強度のボルト用合金鋼で形成することによって、テーパ押拡ボルト２６の締付けトルクを大きくすることができるので、シール部材２４の面圧を上げてシール性能の向上を図ることができる。
また、貫通孔２３を上側の大径の孔２３ａと下側の小径の孔２３ｂとによって構成したので、孔２３ａと孔２３ｂとの境界部にある座面２３ｃにシール部材２４を設置できる。このためシール部材２４の位置決め（上下方向の位置決め）が容易となるとともに、シールに要する部品点数を削減できる。

また、仕切リング片１０の他端部（内周部）に、未溶融部Ｓの一部を含んで設けられた挿入孔３５に挿入部材３６が挿入され、この挿入部材３６によって挿入孔３５の開口部がシールされるので、挿入孔３５からの内溶液の侵入を防止できる。したがって、未溶融部Ｓによる空洞Ｓを通って内容液が鋼板３ａに達することがないので、これに起因する腐食（鋼板３ａとライニングプレート２の接合下端部の腐食）を防止できる。
また、未溶融部Ｓに仕切リング片１０の端部（内周部）からの内溶液の侵入を防止できるので、挿入部材３６の挿入孔３５への打ち込み（挿入）によって、鋼材１１とチタン材１２との境界面を引き離す方向に力が作用しても、未溶融部Ｓへの内容液の侵入を防止できる。

なお、本実施の形態では、本発明をチタンクラッド材からなる仕切リング片１０，１０を溶接して接合する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限ることなく、仕切リング片１０，１０以外のチタンクラッド板材片どうしを溶接によって接合する場合や、チタンクラッド板材片以外の溶接が困難なクラッド板材片どうしを溶接によって接合する場合でも適用できる。

Ｓ 未溶融部
Ｓ１ 開口部
Ｌ 溶接線
２ ライニングプレート
３ａ 鋼板
５ 仕切リング（クラッド板材）
１０ 仕切リング片（クラッド板材片）
１１ 鋼材
１２ チタン材
２０ シール手段
２１ 第１シール手段
２２ 第２シール手段
２３ 貫通孔
２４ シール部材
２５ 押圧手段
３１ 第１キャップ
３２ 第２キャップ
３５，４１ 挿入孔
３６，３８，４０ 挿入部材

Claims (4)

1. 鋼材または耐食性を有する非鉄金属材からなる母材とクラッド金属材とを接合してなるクラッド板材の一端部が鋼板の板面に接合されるクラッド板材の接合構造であって、
   前記母材と前記クラッド金属材とが爆発圧着法により接合されており、
   前記クラッド板材が、複数のクラッド板材片を接合することによって構成され、
   隣り合う前記クラッド板材片どうしが溶接によって接合され、前記クラッド板材片どうしの溶接接合部に生じた未溶融部のシール構造部において、
   前記未溶融部は、前記クラッド板材片の他端部から当該クラッド板材片の一端部に向けて延びるようにして前記溶接接合部に設けられ、
   前記未溶融部の少なくとも一部をシールするシール手段が、
   前記クラッド板材片どうしの接合部に、前記未溶融部の一部を含んで前記溶接接合部の溶接線に交差する方向に貫通して設けられた貫通孔と、
   前記貫通孔に設けられて、前記未溶融部の開口部に密着可能なシール部材と、
   前記シール部材を押圧することによって、当該シール部材を前記未溶融部の前記開口部に密着させる押圧手段と、を備え、
   前記貫通孔の前記クラッド金属材側の開口部は、前記クラッド金属材に溶接された第１キャップによって覆われ、
   前記貫通孔の前記鋼材側の開口部は、前記鋼材に溶接された第２キャップによって覆われている、
   ことを特徴とするクラッド板材の接合構造。
2. 前記鋼板の板面の一部に当該鋼板と異なる金属でかつ前記クラッド金属材と同じ金属製のライニングプレートがクラッド接合され、
   前記クラッド板材の前記母材の一端部が前記鋼板の板面に溶接によって接合され、
   前記クラッド板材の前記クラッド金属材の一端部が前記ライニングプレートに溶接によって接合されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッド板材の接合構造。
3. 鋼材または耐食性を有する非鉄金属材からなる母材とクラッド金属材とを接合してなるクラッド板材の一端部が鋼板の板面に接合されるクラッド板材の接合構造であって、
   前記母材と前記クラッド金属材とが爆発圧着法により接合されており、
   前記クラッド板材が、複数のクラッド板材片を接合することによって構成され、
   隣り合う前記クラッド板材片どうしが溶接によって接合され、前記クラッド板材片どうしの溶接接合部に生じた未溶融部のシール構造部において、
   前記未溶融部の少なくとも一部をシールするシール手段が、
   前記クラッド板材片どうしの接合部に、前記未溶融部の一部を含んで前記溶接接合部の溶接線に交差する方向に貫通して設けられた貫通孔と、
   前記貫通孔に設けられて、前記未溶融部の開口部に密着可能なシール部材と、
   前記シール部材を押圧することによって、当該シール部材を前記未溶融部の前記開口部に密着させる押圧手段と、
   前記クラッド板材片の他端部に、前記未溶融部の一部を含んで設けられた挿入孔と、
   この挿入孔に挿入されて当該挿入孔の開口部をシールする挿入部材と、を備え、
   前記貫通孔の前記クラッド金属材側の開口部は、前記クラッド金属材に溶接された第１キャップによって覆われ、
   前記貫通孔の前記鋼材側の開口部は、前記鋼材に溶接された第２キャップによって覆われていることを特徴とするクラッド板材の接合構造。
4. 前記鋼板は、塔槽類の胴部および／または頂部を構成する鋼板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のクラッド板材の接合構造。

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