JPH02192836A - 圧力容器のコニカル鏡板成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧力容器形成時使用されるコニカル鏡板を溶接
継手を要せず、ブランク材より所定形状に成形する製作
法に間するものである。

〔従来の技術〕

圧力容器は、その使用条件が多岐にわたり、温度・圧力
及び流速等の変化に対応するため、胴板、鏡板は円錐体
の形状（コニカル）に寸法（直径）が変換されている。

特に本発明に係わるコニカル鏡板が適用される場合が多
く重要視されているところである。

圧力容器用鏡板の形状９寸法２種類等は広範囲にわたっ
ている。この圧力容器用鏡板の成形加工は、プレス、ス
ピニング及び分割工法が適用され、更にこれらは冷閏加
工と熱間加工に分類される。

コニカル鏡板は、他の鏡板と異なり円錐体形の角度が指
定されている。コニカル鏡板の成形加工は第６図（ａ）
に示す如く、展開した各セグメントを単動ブレスで所定
の角度に押し、これを仮組みし２線溶接して製作する方
法、又は若干プレス時間を要するが、−枚板でプレス押
し後１＆Ｉ溶接して製作する方法（第５図（ｂ））が現
在適用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

溶接で組み立てる方法によると仮組時の寸法の調整及び
溶接等の作業が必要となり、作業工数が多く、製作が非
常に複雑なものとなる。プレス後の伸縮を考慮した場合
、仮組みに際しては寸法確認後再切断する必要がある。

コニカル鏡板の径、高さ及び板厚等が変化すれば（大型
化）この分割数が増大することは当然の理である。この
大型のコニカル鏡板は分割数が多く、その製作には多数
の溶接を要し、製作が複雑なものとなっている。

一般に皿形鏡板、正半だ同体形鏡板をプレス成形する場
合、所定の形状を有する金型を用いて複動油圧プレス機
によりワンプレス工法により成形加工されるが、コニカ
ル鏡板を同じ方法にて成形加工すると、コニカル先端部
及びその近傍部が金型に接触するところのタイム・ラグ
があり、先端部が集中荷重を受け、大きな歪変形と応力
の付加並びに当該部の材質硬化９強度の上昇、伸率の低
減等によりコニカル鏡板の先端部近傍は割れ発生へと進
展する。この割れ発生状況の一例を第２図に示す。また
、先端部の穴を先にあけておき、金型をセットして複動
油圧プレスを用いて成形加工すると、荷重が当該部に集
中し、開孔していくと共に、微小割れ発生の現象を示す
。第３図はこの状況を示したものである。

また、応力集中を緩和するために、肯えて切断線を設置
してプレス成形すると、第４図に示す如く、切断線が広
くなる傾向を示す。

従って形状修正を行い、この部分を補正し、タック溶接
を行うには相当の手間を要することになる。

本発明では溶接継手を要せず、コニカル鏡板をブランク
材より所定の形状に、しかも従来プレス工法によるよう
な割れ発生現象を防止し、簡易にかつ精度よく成形する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

所要のサイズに切断されたブランク材に一次加工を与え
、次いで所定のコニカル形状を有する特殊金型を用い複
動油圧プレス機により所要のコニカルを成形する。

〔実施例〕

以下本発明による圧力容器のコニカル鏡板成形法を図示
の実施例にもとづき説明する。

形成する圧力容器の大きさ、耐圧、使用目的等に応じた
材質、板厚を用いて所要径に切断してブランク材１を成
形する。この所要のサイズに切断されたブランク材に一
次加工を与え、次いで所定のコニカル形状を有する金型
を用い複動油圧プレス機により所要のコニカルを成形す
る。

この場合、材質、板厚、直径１円錐角及び高さ等の条件
によって付加する加工度を適宜選択する。

成形を行ったコニカル鏡板の種類及び試験内容を表１に
示す。

表１ コニカル鏡板の種類及び試験内容 （なお径の単位及び板厚の単位は−である。）次に本発
明により成形したコニカル鏡板の試験結果を示す。

外観検査及びＰＴ（浸透探傷試験）の結果すべての鏡板
の内外面全面について外観検査を行ったが、割れ、ブレ
スキズ、ボディーしわ等の発生は認められなかった。ま
た、すべての鏡板の頂点部外面（２００ｍｍφ）につい
て、ＰＴを行ったが欠陥指示は認められなかった。

寸法検査の結果 各鏡板の寸法検査結果は表２に示すとおりであり、寸法
的にも良好なコニカル形状が得られた。

表２ 各鏡板の寸法検査結果 ネ１　：板厚は成形品全体にね ミクロ組織試験の結果 成形したコニカル鏡板の頂点部、中間部、大径部の板厚
中心におけるミクロ組織においては結晶粒の変形、有害
なスリップバンド等は認められず、良好なミクロ組織で
あることがわかった。

硬さ試験の結果 成形したコニカル鏡板の頂点部、中間部及び大径部の硬
さ試験結果を第６図に示す。鏡板Ｎα３（材質：５５４
１）については、頂点部の硬さがＨＶ１９６〜２００で
あり、中間部及び大径部がＨＶ１６２〜１６８となって
いた。鏡板Ｎα５（材質：５ＬＩＳ３０４）については
、頂点部がＨＶ２５８〜２６４であり、中間部及び大径
部がＨＶＩ９？〜２１３であった。これより鏡板頂点部
においてかなりの加工硬化が認められるが、いずれの鏡
板についても、−船釣鏡板（皿形及び２：ｌ半楕円体形
）のフランジ部の硬さと同程度であった。

板厚変化及び歪の測定結果 第７図に示すように、ブランク材に歪測定用マーキング
を行い、成形による表面の歪及び板厚変化を測定した。

その結果を同図に示す。これより、各鏡板とも、周方向
の歪は頂点部で２０％程度の伸びを示し、頂点より離れ
るにつれて急激に減少し、中間部から大径部にかけては
収縮となっていた。一方、半径方向の歪は、頂点部近傍
では周方向と同様であるが、中間部から大径部にかけて
は収縮には転じず数％の伸びとなっていた。板厚の変化
を見ると、いずれの鏡板についても頂点部で１５〜２０
％の板厚減少を示し、中間部に向かって減少率は低下し
て、中間部で０％となっていた。中間部から大径部にか
けては、板厚が薄い場合、板厚変化は認めがたいが、板
厚が厚くなるにつれて、大径部で板厚増加となっている
ことがわかった。

本試験において検討を行ったコニカル鏡板の成形性をま
とめると次のようである。

（１）頂角（円錐角）が９０°　１２０°及び１４０”
大径寸法が６００ｍｍφ　及び２０００　ｆｆｌ５φの
コニカル鏡板について、材質をＳＳ４１及び５ＵＳ３０
４の２種類、板厚を４．５ｎ＋ｌ１（４ｎｎ＋）、６ｓ
Ｉｍ及び９■の３橿類で成形試験を行った結果、外観的
にも寸法的にも良好なコニカル鏡板の成形が可能である
ことが判明した。

（２）頂角カ月２０°で、大径寸法が６００−のコニカ
ル鏡板の内、材質ＳＳ４１板厚９閣及び材質５ＵＳ３０
４板厚６ｍの２種類について、成形による材質的変化を
調査したが、ミクロ組繊の点でも、また硬さの点でも、
−船釣な鏡板と同様のものであった。

（３）頂角が１２０″″　大径寸法が６００−のコニカ
ル鏡板５種類について、成形前後の歪及び板厚変化を測
定の結果、ワンプレス工法により成形された鏡板の歪及
び板厚減少は、頂角、大径寸法、材質、板厚等の諸条件
により多少変化するが、頂点部で２０％前後の歪及び板
厚減少となり、大径側に向かって急激にそれらの値は低
下し、大径部では数％の歪及び板厚増加になることが推
定できた。

〔発明の効果〕

本発明による圧力容器のコニカル鏡板成形法は所要のサ
イズに切断されたブランク材に一次加工を付加し、次い
で所定のコニカル形状を有する特殊金型を用い複動油圧
プレス機により所要のコニカルを成形するため、溶接作
業を要せず、作業性に優れ、しかも素材加工時、集中荷
重を受けることがないので割れが生じることなく精度よ
くプレス加工にてかつ簡易に所要形状に成形することが
できる。さらに、同一頂角のコニカル鏡板は同一の金型
を使用して成形できる経済的にも大きな利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧力容器のコニカル鏡板成形法を
示す工程説明図、第２図乃至第５図は公知例を示し、第
２図はプレス工法を示す説明図、第３図は先穴明は工法
を示す説明図、第４図は一部切断した製作方法を示す説
明図、第５図は溶接工法を示す説明図、第６図は鏡板各
部の板厚方向の硬さ分布図、第７図はコニカル鏡板の歪
及び板厚変化の測定結果を示すグラフ図である。 １はブランク材、２はコニカル鏡板の成形品。 （支） 第３図 （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所要のサイズに切断されたブランク材に一次加工
   を与え、次いで所定のコニカル形状を有する特殊金型を
   用い複動油圧プレス機により所要のコニカルを成形する
   ことを特徴とする圧力容器のコニカル鏡板成形法。