KR20100092986A

KR20100092986A - Loose flange-type flared pipe joint and steel pipe joining method using the same

Info

Publication number: KR20100092986A
Application number: KR1020107016978A
Authority: KR
Inventors: 에이지 쯔루; 데쯔미 곤도; 데쯔 사또오; 히로시 하세가와
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-08-23
Also published as: WO2009119410A1; CN101932866A; CN101932866B; JP2009228825A; KR101146829B1; JP4551462B2

Abstract

이 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트는, 2개의 강관의 단부에 각각 형성된 플레어부와, 플레어부에 각각 접촉하는 루즈 플랜지를 갖고, 강관의 중심축에 대한 플레어부의 단부면의 각도 θ[°]가 87°내지 89°이다. 이 강관의 접합 방법은, 상기 각도 θ가 87°내지 89°가 되도록 플레어부를 강관의 단부에 형성하는 공정과, 2개의 강관의 단부에 각각 형성된 플레어부를 접합하는 공정과, 접합된 플레어부를 2개의 루즈 플랜지에 의해 끼움 지지하여, 기계적으로 체결하는 공정을 포함한다.This loose-flange flared pipe joint has flare parts formed at the ends of two steel pipes, and a loose flange respectively contacting the flare parts, and an angle θ [°] of the end face of the flare part with respect to the central axis of the steel pipe is 87. ° to 89 °. The joining method of the steel pipe includes the steps of forming a flared portion at the end of the steel pipe such that the angle θ is 87 ° to 89 °, a step of joining flare portions formed at each end of the two steel pipes, and two joined flared portions. It includes the process of being clamped by a loose flange and fastening mechanically.

Description

루즈 플랜지식 플레어 관 조인트 및 그것을 사용한 강관의 접합 방법{LOOSE FLANGE-TYPE FLARED PIPE JOINT AND STEEL PIPE JOINING METHOD USING THE SAME}Loose flange type flare pipe joint and joining method of steel pipe using same {LOOSE FLANGE-TYPE FLARED PIPE JOINT AND STEEL PIPE JOINING METHOD USING THE SAME}

본 발명은, 플랜지를 볼트에 의해 체결하여 배관류를 접합하는 관 조인트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강관의 단부에 형성한 플레어부와 플레어부에 접촉된 루즈 플랜지를 갖는 기계식 조인트에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pipe joint for fastening flanges with bolts to join pipes, and more particularly, to a mechanical joint having a flare portion formed at an end of a steel pipe and a loose flange in contact with the flare portion.

본원은, 2008년 3월 24일에 출원된 일본 특허 출원 제2008-075953호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.This application claims priority about Japanese Patent Application No. 2008-075953 for which it applied on March 24, 2008, and uses the content here.

물, 공기, 증기 등의 유체를 이송하는 옥내 배관의 접합에는, 플랜지를 볼트에 의해 체결하는 기계식 조인트가 사용된다. 이러한 기계식 조인트의 플랜지는, 강관의 단부에 용접하거나, 또는 강관의 단부에 형성한 플레어부를 루즈 플랜지에 접촉시키는 등의 방법에 의해 강관의 단부에 설치된다.Mechanical joints for fastening flanges by bolts are used for joining indoor pipes for transferring fluids such as water, air and steam. The flange of the mechanical joint is provided at the end of the steel pipe by a method such as welding to the end of the steel pipe or contacting the flare part formed at the end of the steel pipe with the loose flange.

최근에는, 용접할 필요가 없이 시공 현장에서 간편하게 플레어 가공을 할 수 있고, 시공 시간도 단축할 수 있는 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트의 수요가 높아지고 있다. 또한, 옥내 배관에서는, 통상 강관에 축력이나 굽힘을 수반하지 않는 배관 설계가 행해져, 루즈 플랜지식 관 조인트에 의해 배관이 접합된다(예를 들어, 특허 문헌 1, 2).In recent years, there is a growing demand for loose flanged flared tube joints that can be flared easily at the construction site without the need for welding, and can also shorten the construction time. Moreover, in indoor piping, piping design which does not accompany axial force and bending to a steel pipe is normally performed, and piping is joined by a loose flange type pipe joint (for example, patent document 1, 2).

그러나 현장에서의 시공시에는 위치 정렬 등에 대처할 필요 등이 발생하여, 강관 및 조인트에 굽힘 응력이나 인장 응력이 부하되는 경우가 있다. 또한, 배관 내에 증기 등의 고온 유체를 통과시키는 경우, 강관이나 조인트에는 열팽창 및 수축에 기인하는 축 응력이나, 굽힘 응력이 부하되는 경우도 있다. 또한, 강관 및 조인트에 과도한 축력, 굽힘 하중이 부하되는 경우를 고려할 필요도 있어, 예를 들어 충분한 내진성(耐震性)이 요구되는 경우도 있다.However, during construction in the field, it is necessary to cope with position alignment and the like, and bending stress and tensile stress may be loaded on the steel pipe and the joint. In addition, when a high temperature fluid such as steam passes through the pipe, the steel pipe or the joint may be loaded with axial stress or bending stress due to thermal expansion and contraction. In addition, it is necessary to consider the case where excessive axial force and bending load are applied to steel pipes and joints, and for example, sufficient shock resistance may be required.

또한, 배관에 과대한 하중이 부하되는 경우는, 특히 강관을 접합하는 조인트에 하중이 집중된다. 그러나 이러한 과대한 외력이 부하되었을 때에, 이송 유체의 밀봉성을 유지할 수 있는 조인트는 지금까지는 개발되어 있지 않다. 또한, 내압이 높아질수록 밀봉력을 증가시키는 루즈 플랜지식 관 조인트는 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 3). 그러나 이 기술로도, 축력이나, 굽힘 하중이 부하되었을 때에는 밀봉성을 확보할 수는 없다.In the case where an excessive load is applied to the pipe, the load is particularly concentrated in the joint joining the steel pipes. However, no joint has been developed so far that can maintain the sealing property of the conveying fluid when such an excessive external force is loaded. In addition, a loose flanged pipe joint is proposed which increases the sealing force as the internal pressure increases (for example, Patent Document 3). However, even with this technique, the sealing property cannot be secured when the axial force and the bending load are loaded.

또한, 플레어 가공부의 강도나 피로 특성을 향상시키는 방법도 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 4, 5). 그러나 이들은 성형 가공된 플레어부의 특성을 향상시킨 것으로, 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트의 밀봉성에 대해서는 고려되어 있지 않다.Moreover, the method of improving the intensity | strength and the fatigue characteristic of a flare processing part is also proposed (for example, patent document 4, 5). However, these have improved the characteristics of the molded flared portion, and the sealability of the loose flanged flared tube joint is not considered.

한편, 플랜지부에 응력이 가해졌을 때의 내파괴 특성의 향상을 목적으로 한 관 조인트로서, 플레어부의 플랜지와의 접촉면을 테이퍼 형상으로 가공한 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트가 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 6). 그러나 이러한 테이퍼 형상을 갖는 플레어부를 형성하기 위해서는, 가공 도중에 공구를 변경할 필요가 있어, 플레어부의 플랜징 가공의 공정이 복잡해진다.On the other hand, as a pipe joint for the purpose of improving the fracture resistance when stress is applied to the flange portion, a loose flanged flared tube joint in which the contact surface with the flange of the flare portion is tapered is proposed (for example, , Patent Document 6). However, in order to form a flared portion having such a tapered shape, it is necessary to change the tool during the machining, which complicates the process of flanging the flared portion.

일본 특허 출원 공개 제2007-211811호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2007-211811 일본 특허 출원 공개 제2000-55239호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. 2000-55239 일본 등록 실용신안 제3136954호 공보Japanese Utility Model Registration 3136954 일본 특허 출원 공개 제2005-351383호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2005-351383 일본 특허 출원 공개 평5-329557호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 5-329557 일본 실용신안 출원 공개 평7-22193호 공보Japanese Utility Model Application Publication No. 7-22193

본 발명은, 강관의 단부에 플레어부를 형성하고, 강관의 접합부에서 플레어부의 단부면을 접합하여 루즈 플랜지에 의해 끼움 지지하는 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트에 있어서, 특히 과대한 외력이 부하되었을 때의 밀봉성의 개선을 과제로 한다.The present invention relates to a loose flanged flared tube joint which forms a flare portion at an end portion of a steel pipe, and joins an end face of the flare portion at a joint portion of the steel pipe and is supported by a loose flange, particularly when an excessive external force is applied. Improving gender is a challenge.

본 발명은, 플레어부의 단부면의 각도를 제어하여, 특히 과대한 인장, 굽힘 등의 응력이 부하되었을 때의 밀봉성을 개선한 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트에 관한 것으로, 그 요지는 이하와 같다.The present invention relates to a loose flanged flared tube joint which controls the angle of the end face of the flare part and improves the sealing property when stress such as excessive tension and bending is particularly applied. The gist of the present invention is as follows.

본 발명의 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트는, 2개의 강관의 단부에 각각 형성된 플레어부와, 상기 플레어부에 각각 접촉하는 루즈 플랜지를 갖고, 상기 강관의 중심축에 대한 상기 플레어부의 단부면의 각도 θ[°]가 87°내지 89°이다.The loose-flange flared tube joint of the present invention has a flare portion formed at each end of two steel pipes, and a loose flange respectively contacting the flare portion, and an angle θ of the end face of the flared portion with respect to the central axis of the steel pipe. [°] is between 87 ° and 89 °.

본 발명의 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트에서는, 상기 플레어부 사이에 개재되는 개스킷을 더 가져도 좋다. 상기 플레어부는, 상기 개스킷을 개재시켜 접합되고, 상기 플레어부가 상기 루즈 플랜지에 의해 끼움 지지되어 있어도 좋다.In the loose-flange flared pipe joint of this invention, you may further have a gasket interposed between the said flare parts. The flare portion may be joined via the gasket, and the flare portion may be sandwiched by the loose flange.

본 발명의 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트를 사용한 강관의 접합 방법은, 강관의 단부를 플랜징 가공함으로써, 상기 강관의 중심축에 대한 플레어부의 단부면의 각도 θ[°]가 87°내지 89°인 상기 플레어부를 형성하는 공정과, 2개의 상기 강관의 단부에 각각 형성된 상기 플레어부를 접합하는 공정과, 상기 접합된 플레어부를 2개의 루즈 플랜지에 의해 끼움 지지하여, 기계적으로 체결하는 공정을 포함한다.In the method for joining a steel pipe using the loose flanged flared pipe joint of the present invention, the angle θ [°] of the end face of the flared portion with respect to the central axis of the steel pipe is 87 ° to 89 ° by flanging the end of the steel pipe. And a step of forming the flare part, a step of joining the flare parts respectively formed at the ends of the two steel pipes, and a step of clamping the joined flare part by two loose flanges to mechanically fasten the flare part.

본 발명의 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트를 사용한 강관의 접합 방법에서는, 상기 플레어부를, 개스킷을 개재시켜 접합해도 좋다.In the joining method of the steel pipe using the loose flange type flared pipe joint of this invention, you may join the said flare part through a gasket.

본 발명에 따르면, 배관의 접합부에 있어서의 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트에 과도한 인장 하중, 굽힘 하중 등이 부하된 경우에 있어서도, 배관 내의 이송 유체를 밀봉하는 것이 가능해져, 산업상의 공헌이 매우 현저하다.According to the present invention, even when an excessive tensile load, bending load, or the like is applied to a loose flanged flare pipe joint at a joint of a pipe, the transfer fluid in the pipe can be sealed, and industrial contribution is very remarkable. .

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트의 일례의 모식도이다.
도 2는 플레어부 단부면 각도 θ를 나타낸 도면이다.
도 3은 접합부의 접촉 면압에 미치는 플레어부 단부면 각도 θ의 영향을 나타낸 도면이다.
도 4는 밀봉성에 미치는 플레어부 단부면 각도 θ의 영향을 나타내는 도면이다.
도 5는 플레어 가공의 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram of an example of the loose flange type flare tube joint which concerns on one Embodiment of this invention.
2 is a view showing the flare end surface angle θ.
3 is a view showing the effect of the flare end surface angle θ on the contact surface pressure of the joint.
It is a figure which shows the influence of the flare end surface angle (theta) on sealing property.
It is a schematic diagram of flare processing.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Preferred embodiment of this invention is described in detail, referring an accompanying drawing below. In addition, in this specification and drawing, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same number about the component which has a substantially same functional structure.

도 1에 본 발명의 일 실시 형태에 관한 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트의 일부를 모식적으로 예시한다. 본 실시 형태에 관한 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트는, 2개의 강관(1a, 1b)의 단부(접합부)를 확장하여 형성된 플랜지 형상의 플레어부(2a, 2b)와, 플레어부(2a, 2b)에 접촉하는 루즈 플랜지(4a, 4b)를 갖는다. 이 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트는, 2개의 강관(1a, 1b)의 접합부에 있어서, 플레어부(2a, 2b)를, 개스킷(3)을 개재하여 접합시키고, 당해 접합된 양 플레어부(2a, 2b)를 그 양측으로부터 루즈 플랜지(4a, 4b)에 의해 끼움 지지하여, 볼트(5)와 너트(6)에 의해 기계적으로 체결되는 구조를 갖는다.In FIG. 1, a part of the loose flange type flare pipe joint which concerns on one Embodiment of this invention is typically illustrated. The loose-flange flared pipe joint according to the present embodiment includes the flange-shaped flared parts 2a and 2b and the flared parts 2a and 2b formed by extending the ends (joint parts) of the two steel pipes 1a and 1b. It has loose flanges 4a and 4b in contact. This loose-flange flared pipe joint joins the flare parts 2a and 2b through the gasket 3 in the joint part of two steel pipes 1a and 1b, and the said joined flare part 2a, 2b) is clamped by the loose flanges 4a and 4b from both sides thereof, and has a structure in which the bolt 5 and the nut 6 are mechanically fastened.

또한, 본원의 도면에서는, 볼트(5) 및 너트(6)의 크기 및 루즈 플랜지(4a, 4b)의 두께를 강관(1a, 1b)에 대해 실제보다도 크게 기재하여, 이들의 위치 관계가 명확해지도록 하고 있다. 이로 인해 도면 중의 각 부재의 치수비나 강관(1a, 1b)의 중심축(8)의 상대 위치는, 실제의 플레어 관 조인트와는 반드시 일치하는 것은 아니다.In addition, in the figure of this application, the magnitude | size of the bolt 5 and the nut 6 and the thickness of the loose flanges 4a and 4b are described with respect to the steel pipes 1a and 1b larger than actually, and these positional relationship is clear. To lose. For this reason, the dimension ratio of each member in the figure, and the relative position of the central axis 8 of the steel pipes 1a and 1b do not necessarily correspond with an actual flare pipe joint.

보다 상세하게 설명하면, 강관(1a, 1b)은 각각의 단부에 플랜징 가공에 의해 형성된 플레어부(2a, 2b)를 갖는다. 플레어부(2a, 2b)는, 2개의 강관(1a, 1b)을 서로 접합하기 위해, 강관(1a, 1b)의 단부를 그 외측으로 절곡하도록 확장하는 성형 가공(즉, 플레어 가공)된 부분이다.In more detail, the steel pipes 1a and 1b have flared portions 2a and 2b formed at each end by flanging. The flare portions 2a and 2b are molded parts (that is, flared) to expand the ends of the steel pipes 1a and 1b to be bent outward in order to join the two steel pipes 1a and 1b to each other. .

이 플레어부(2a, 2b)에는, 각각 루즈 플랜지(4a, 4b)가 접촉하고 있다. 이 루즈 플랜지(4a, 4b)[이하,「플랜지(4a, 4b)」라 함]는, 강관(1a, 1b)의 외경보다도 큰 내경의 관통 구멍을 갖는 원환상 플랜지이다. 이 플랜지(4a, 4b)의 관통 구멍 내에 강관(1a, 1b)이 삽입 관통되고, 비체결시에는 플랜지(4a, 4b)의 내주면은 강관(1a, 1b)의 외주면을 따라 미끄럼 이동 가능하다. 또한, 플랜지(4a, 4b)는, 플레어부(2a, 2b)에 접촉하여 강관(1a, 1b)의 단부로부터 빠지지 않도록 되어 있다.Loose flanges 4a and 4b are in contact with the flare portions 2a and 2b, respectively. These loose flanges 4a and 4b (hereinafter referred to as "flanges 4a and 4b") are annular flanges having through holes having an inner diameter larger than the outer diameters of the steel pipes 1a and 1b. The steel pipes 1a and 1b are inserted into the through holes of the flanges 4a and 4b, and when not fastened, the inner circumferential surfaces of the flanges 4a and 4b can slide along the outer circumferential surfaces of the steel pipes 1a and 1b. In addition, the flanges 4a and 4b are in contact with the flare portions 2a and 2b so as not to come off from the ends of the steel pipes 1a and 1b.

강관(1a, 1b)의 플레어부(2a, 2b)의 단부면(9)(도 2 참조)끼리는, 필요에 따라서 개스킷(3)을 개재시켜 접합된다. 개스킷(3)은, 예를 들어 플레어부(2a, 2b)의 외경과 동일한 정도의 외경을 갖는 원환상의 밀봉 부재로, 접합된 2개의 플레어부(2a, 2b)의 단부면(9) 사이를 밀봉하는 기능을 갖는다. 플레어부(2a, 2b)의 접합부는 그 양측[접합면과 서로 마주보는 외측의 면인 강관(1a, 1b)의 외주면측의 면]으로부터 상기 플랜지(4a, 4b)에 의해 끼움 지지되고, 플랜지(4a, 4b)는 볼트(5)와 너트(6)에 의해 체결되어 있다.The end faces 9 (see FIG. 2) of the flared portions 2a and 2b of the steel pipes 1a and 1b are joined to each other via the gasket 3 as necessary. The gasket 3 is, for example, an annular sealing member having an outer diameter approximately equal to the outer diameter of the flare portions 2a and 2b, and is formed between the end faces 9 of the two flared portions 2a and 2b joined together. It has the function of sealing it. The joining portions of the flare portions 2a and 2b are sandwiched and supported by the flanges 4a and 4b from both sides (surfaces on the outer circumferential surface side of the steel pipes 1a and 1b, which are outer surfaces facing each other). 4a and 4b are fastened by the bolt 5 and the nut 6.

이 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트를 사용하여, 강관(1a, 1b)을 접합하는 수순에 대해 설명한다.The procedure of joining the steel pipes 1a and 1b is demonstrated using this loose flange type flare pipe joint.

우선, 대향 배치된 강관(1a)의 플레어부(2a)와 강관(1b)의 플레어부(2b) 사이에 개스킷(3)을 개재시키고, 그 상태에서 플레어부(2a)의 단부면(9)과 플레어부(2b)의 단부면(9)을 접합시킨다. 계속해서, 이 접합된 플레어부(2a, 2b)를, 그 외측으로부터 플랜지(4a, 4b)에 의해 끼움 지지한다. 그 후, 플랜지(4a, 4b)에 삽입 관통된 볼트(5)와 너트(6)에 의해, 플랜지(4a, 4b)를 기계적으로 체결·고정한다. 이에 의해, 플레어부(2a, 2b)를 양측으로부터 압박한다. 이상에 의해, 이 조인트를 사용하여 2개의 강관(1a, 1b)을 적절하게 접합할 수 있다. 또한, 플랜지(4a, 4b)를 고정하는 수단으로서는, 상기 볼트(5)와 너트(6)의 예에 한정되지 않고, 플랜지(4a, 4b)를 기계적으로 체결·고정하는 것이면, 임의의 고정 부재를 사용할 수 있다. 또한, 도 1에서는, 볼트(5)와 너트(6)를 1개씩밖에 예시하고 있지 않지만, 볼트(5)와 너트(6)를 2개 이상의 복수개 사용해도 상관없다.First, the gasket 3 is interposed between the flare part 2a of the steel pipe 1a which opposes, and the flare part 2b of the steel pipe 1b, and in the state, the end surface 9 of the flare part 2a. And the end face 9 of the flare portion 2b are joined. Subsequently, the joined flare portions 2a and 2b are sandwiched by the flanges 4a and 4b from the outside thereof. Thereafter, the flanges 4a and 4b are mechanically fastened and fixed by the bolts 5 and the nuts 6 inserted through the flanges 4a and 4b. Thereby, the flare parts 2a and 2b are pressed from both sides. By the above, two steel pipes 1a and 1b can be joined suitably using this joint. In addition, the means for fixing the flanges 4a and 4b is not limited to the examples of the bolts 5 and the nuts 6, and any fixing member can be used as long as the flanges 4a and 4b are mechanically fastened and fixed. Can be used. In addition, although only one bolt 5 and the nut 6 are illustrated in FIG. 1, you may use two or more bolt 5 and the nut 6 two or more.

또한, 물, 공기, 증기 등을 이송하는 배관에는 STPG(JIS G 3454)나 SGP(JIS G 3452) 등의 배관 재료가 사용되고, 그 외경은 50A 내지 350A로, 100A 전후의 강관이 주류로 되어 있다. 따라서, 본 발명자들은 100A의 SGP 배관을 상정한 유한 요소법 해석(FEA)에 의해, 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트의 밀봉성에 영향을 미치는 설계 인자를 분석하는 것으로 하였다.In addition, piping materials, such as STPG (JIS G 3454) and SGP (JIS G 3452), are used for the piping for conveying water, air, steam, etc., The outer diameter is 50A-350A, and the steel pipes around 100A are mainstream. . Therefore, the present inventors decided to analyze the design factor which affects the sealing property of a loose-flange flared pipe joint by finite element method analysis (FEA) which assumed 100A SGP piping.

그 결과, 발명자들이 주목한 것은, 도 2에 도시한 강관(1)의 중심축(8)에 대한 플레어부(2)의 단부면(9)의 각도 θ[°](이하「플레어부 단부면 각도 θ」라 함)이다. 이 플레어부 단부면 각도 θ와, 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트의 접합부에 발생하는 면압 분포의 관계를 도 3에 나타낸다. 도 3은 각종 플레어부 단부면 각도 θ를 갖는 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트를 볼트(5)와 너트(6)에 의해 체결하고, 80㎫ 상당의 굽힘 하중이 부하되었을 때에, 접합부의 개스킷(3)에 발생하는 접촉 면압과, 이 접촉 면압이 발생하는 위치(개스킷 내경으로부터의 위치[㎜])의 관계를 나타내고 있다.As a result, the inventors noted that the angle θ [°] of the end face 9 of the flare part 2 with respect to the central axis 8 of the steel pipe 1 shown in FIG. 2 (hereinafter referred to as “flare end face”). Angle θ "). 3 shows the relationship between the flare end face angle θ and the surface pressure distribution occurring at the junction of the loose flange flare tube joint. Fig. 3 shows a gasket 3 of a joint part when a loose flanged flare tube joint having various flare end surface angles θ is fastened by bolts 5 and nuts 6 and a bending load equivalent to 80 MPa is loaded. The contact surface pressure which generate | occur | produces and the position (position [mm] from gasket inner diameter) which generate | occur | produce this contact surface pressure are shown.

도 3에 나타낸 FEA에 의한 해석 결과로부터, 플레어부 단부면 각도 θ가 작아짐에 따라서, 굽힘 하중 부하시에 개스킷(3)에 발생하는 면압이 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 굽힘 하중이나 인장 하중이 부하된 경우, 플레어부 단부면 각도 θ가 작을수록, 조인트의 밀봉성이 향상된다고 생각된다.From the analysis result by FEA shown in FIG. 3, it turns out that the surface pressure which generate | occur | produces in the gasket 3 at the time of bending load becomes high, as the flare end surface angle (theta) becomes small. Therefore, when a bending load or a tensile load is loaded, it is thought that the sealing property of a joint improves so that the flare end surface angle (theta) is small.

따라서, 플레어부 단부면 각도 θ를 다양하게 변화시킨 플레어 강관(1)을 제조하여, 조인트의 밀봉성의 평가 시험을 행하였다.Therefore, the flared steel pipe 1 which changed the flare end surface angle (theta) in various ways was manufactured, and the evaluation test of the sealing property of the joint was done.

우선, 2개의 100A(외경 114.3㎜, 두께 4.5㎜)의 SGP 강관(1a, 1b)의 단부를 플레어 가공하여, 플레어부(2a, 2b)를 형성하였다. 이 플레어부(2a, 2b)에 플랜지(4a, 4b)를 접촉하고, 개스킷(3)을 개재하여 양 플레어부(2a, 2b)를 접합하여 플랜지(4a, 4b)를 볼트(5)와 너트(6)에 의해 체결하고, 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트로 하였다.First, the edges of two 100A (outer diameter 114.3 mm, thickness 4.5 mm) SGP steel pipes 1a and 1b were flared to form flared portions 2a and 2b. The flanges 4a and 4b are in contact with the flare portions 2a and 2b, and the two flare portions 2a and 2b are joined together through the gasket 3 to connect the flanges 4a and 4b to the bolt 5 and the nut. It tightened by (6) and set it as the loose flange type flare pipe joint.

다음에, 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트에, 1㎫의 공기를 충전하고, 인장 축력을 가하면서, 공기압의 급격한 저하가 관찰되었을 때의 부하 하중(누설 하중)을 구하였다. 이 누설 하중을, 강관의 관체 항복 강도에 의해 나누어, 밀봉성 지수 α[％]를 산출하였다. 또한, 강관의 관체 항복 강도는, 플레어부(2)가 형성된 강관(1)과 동일한 로트의 강관으로부터 시험편을 채취하여, 인장 시험을 행하여 측정하였다.Next, a loose flange flare pipe joint was filled with 1 MPa of air, and a tensile load was applied to obtain a load load (leakage load) when a sudden drop in air pressure was observed. This leakage load was divided by the tubular yield strength of the steel pipe, and the sealing index [alpha] [%] was calculated. In addition, the pipe yield strength of the steel pipe was measured by taking a test piece from a steel pipe of the same lot as the steel pipe 1 in which the flare part 2 was formed, and performing a tensile test.

도 4는, 상기 평가 시험에 의해 얻어진 밀봉성 지수 α와 플레어부 단부면 각도 θ의 관계를 나타낸다. 이것으로부터 플레어부 단부면 각도 θ가 감소함에 따라서, 밀봉성 지수 α는 증가하여, 밀봉성이 향상되는 것을 알 수 있다. 특히, 플레어부 단부면 각도 θ가 89°미만이 되면, 밀봉성 지수 α는 80％ 이상이 되어, 밀봉성의 내하중 특성이 향상되는 것을 실증할 수 있었다. 그러나 플레어부 단부면 각도 θ가 87°미만이 되면, 조인트 체결시 또는 축력 부하시에 개스킷(3)이 파손되었다. 이것은 국부적으로 접촉 면압이 지나치게 커져, 개스킷(3)의 내하중 저항을 상회한 것이라 추측할 수 있다.4 shows the relationship between the sealing index α and the flare end surface angle θ obtained by the evaluation test. From this, it turns out that sealing index (alpha) increases as flare end surface angle (theta) decreases, and sealing property improves. In particular, when the flare end surface angle θ was less than 89 °, the sealing index α was 80% or more, and it was able to demonstrate that the sealing load resistance characteristics were improved. However, when the flare end face angle θ was less than 87 °, the gasket 3 was broken when the joint was fastened or at the axial load. This can be presumed to be that the contact surface pressure is too large locally and exceeds the load resistance of the gasket 3.

이상, 실관 시험에 의해, 관체의 항복 하중에 대해 80％ 이상의 축력까지 가스 밀봉할 수 있고, 또한 개스킷(3)을 파손시키지 않기 위해서는 플레어부 단부면 각도 θ를 87°이상, 89°이하의 값으로 제어하는 것이 중요한 것이 확인되었다. 또한, 도 4의 결과에 따르면, 플레어부 단부면 각도 θ가 88°이하이면, 밀봉성 지수 α는 90％ 이상이므로, 플레어부 단부면 각도 θ를 87°내지 88°로 함으로써, 밀봉 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, in order to be able to gas seal up to an axial force of 80% or more with respect to the yield load of the tubular body and not to damage the gasket 3, the flare end face angle θ is a value of 87 ° or more and 89 ° or less. It was confirmed that it is important to control. In addition, according to the result of FIG. 4, when flare end surface angle (theta) is 88 degrees or less, since sealing index (alpha) is 90% or more, sealing performance is further improved by setting flare end surface angle (theta) to 87 degrees-88 degrees. Can be improved.

또한, 본 실시 형태에 관한 강관(1)의 단부에 플레어부(2)를 형성하는 가공법에 대해서는, 이것을 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 도 5에 도시하는 바와 같이 강관(1) 및 콘(7)(원추 롤러)을 회전시켜, 상대적으로 자전과 공전을 반복하여 접촉시키는 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 이 방법에 의해, 콘(7)의 축과 강관(1)의 축이 이루는 각도를 점차 크게 하면, 플레어부 단부면 각도 θ를 서서히 크게 하는 것이 가능해, 플레어부 단부면 각도 θ를 고정밀도로 제어할 수 있다.In addition, about the processing method of forming the flare part 2 in the edge part of the steel pipe 1 which concerns on this embodiment, although this is not restrict | limited, For example, as shown in FIG. 5, the steel pipe 1 and the cone 7 are shown. It is preferable to employ a method of rotating the (conical roller) so as to repeatedly rotate and rotate the contact. By this method, if the angle between the axis of the cone 7 and the axis of the steel pipe 1 is gradually increased, it is possible to gradually increase the flare end surface angle θ, thereby controlling the flare end surface angle θ with high precision. Can be.

실시예Example

다음에, 본 발명의 실시예로서, 각종 강관(1)에 있어서 플레어부 단부면 각도 θ를 변화시켰을 때의 밀봉성 지표 α를 평가한 실험에 대해 설명한다.Next, as an Example of this invention, the experiment which evaluated the sealing index (alpha) at the time of changing flare end surface angle (theta) in various steel pipes 1 is demonstrated.

본 실험에서는, 우선 각종 SGP 강관(1)의 단부를 도 5에 도시하는 방법으로 플랜징 가공하여, 플레어부(2)를 형성하였다. 그리고 이 플레어부 단부면 각도 θ(도 2)를 측정하였다. 동일한 플레어부 단부면 각도 θ를 갖는 2개의 강관(1a, 1b)을 1세트로서 사용하여, 플레어부(2a, 2b)에 루즈 플랜지(4a, 4b)를 접촉시켰다. 그리고 개스킷(3)을 개재시켜 플레어부(2a, 2b)의 단부면(9, 9)끼리를 접합하고, 볼트(5)와 너트(6)에 의해 체결하여 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트를 제조하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 시험에 사용한 SGP 강관은, 사이즈 65A 내지 200A의, 단접(鍛接) 강관 및 전봉(電縫) 강관이다. 또한, 이들 강관으로부터는, 별도로 인장 시험편을 채취하여, 항복 강도를 측정하였다.In this experiment, the edge part of the various SGP steel pipe 1 was first flanged by the method shown in FIG. 5, and the flare part 2 was formed. And this flare end surface angle (theta) (FIG. 2) was measured. Two steel pipes 1a and 1b having the same flare end surface angle θ were used as one set to bring the loose flanges 4a and 4b into contact with the flare portions 2a and 2b. And end faces 9 and 9 of flare parts 2a and 2b were joined together through the gasket 3, and the bolt 5 and the nut 6 were fastened and the loose flange type flare pipe joint was manufactured. . As shown in Table 1, the SGP steel pipe used for a test is a single-stranded steel pipe and an electroplated steel pipe of size 65A-200A. In addition, tensile test pieces were separately taken from these steel pipes, and the yield strength was measured.

또한, 본 실험에서는, 개스킷(3)으로서 니찌아스 가부시끼가이샤제 "범용 NA 조인트 시일 TOMBO No.1995"를 사용하였다. 이 개스킷(3)은, 무기 섬유, 아라미드 섬유, 무기 충전제 및 바인더로서 내유성 합성 고무를 배합한 비석면 조인트 시일이다. 이 개스킷(3)의 치수는 이하와 같다. 또한, 해당 규격은 JIS F0602HJ, ASTM104F712100-B5E12M5이다. 또한, 이 개스킷(3)은 본 실험에서 사용한 예이며, 본 발명의 개스킷(3)이 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.In this experiment, "general purpose NA joint seal TOMBO No. 1995" made by Nichias Corporation was used as the gasket 3. This gasket 3 is a non-asbestos joint seal in which oil-resistant synthetic rubber is blended as an inorganic fiber, an aramid fiber, an inorganic filler and a binder. The dimensions of this gasket 3 are as follows. In addition, the said specification is JIS F0602HJ and ASTM104F712100-B5E12M5. In addition, this gasket 3 is an example used in this experiment, and the gasket 3 of the present invention is not limited to this example.

(i) 사이즈 65A의 강관 : 개스킷(3)의 외경 124㎜, 내경 77㎜, 두께 3㎜(i) Steel pipe of size 65A: outer diameter 124 mm, inner diameter 77 mm, thickness 3 mm of gasket (3)

(ii) 사이즈 100A의 강관 : 개스킷(3)의 외경 159㎜, 내경 115㎜, 두께 3㎜(ii) Steel pipe of size 100A: outer diameter 159 mm, inner diameter 115 mm, thickness 3 mm of gasket (3)

(iii) 사이즈 200A의 강관 : 개스킷(3)의 외경 270㎜, 내경 218㎜, 두께 3㎜(iii) Steel pipe of size 200A: outer diameter 270 mm, inner diameter 218 mm, thickness 3 mm of gasket 3

루즈 플랜지식 플레어 관 조인트에는, 1㎫의 공기를 봉입 후, 인장 축력을 가하면서, 압력이 급격하게 저하되었을 때의 하중(누설 하중)을 구하였다. 이 누설 하중을 관체의 항복 하중으로 나누어, 밀봉성 지표 α[％]를 평가하였다. 이 실험 결과를 다음의 표 1에 나타낸다.The load (leakage load) when the pressure dropped sharply was applied to the loose flange type flare pipe joint while applying 1 MPa of air and then applying a tensile axial force. This leakage load was divided by the yield load of the tubular body, and the sealing index (alpha) [%] was evaluated. The results of this experiment are shown in Table 1 below.

제1 내지 제12 실시예에서는 θ가 본 발명의 범위 내(87°내지 89°)이고, α는 80％ 이상이었다. 이에 대해 제1 내지 제4, 제6 내지 제10, 제13 내지 제16 비교예에서는 θ가 지나치게 크기 때문에, α는 80％를 충족시키지 않았다. 또한, 플레어부 단부면 각도 θ가 지나치게 작은 제5, 11, 12, 17 비교예에서는, 조인트 체결시 또는 인장 하중 부하시에 개스킷(3)이 파손되었다.In the first to twelfth embodiments, θ was within the range of the present invention (87 ° to 89 °), and α was 80% or more. In contrast, in the first to fourth, sixth to tenth, and thirteenth to sixteenth comparative examples,? Did not satisfy 80% because θ was too large. In the fifth, eleven, twelve, seventeenth comparative example where the flare end surface angle θ was too small, the gasket 3 was broken when the joint was fastened or when the tensile load was applied.

따라서, 이러한 실험 결과에 따르면, 플레어부 단부면 각도 θ가 89°보다 크면, 밀봉성 지표 α가 80％ 미만으로 되어 원하는 밀봉 성능이 얻어지지 않는다. 한편, θ가 87°미만이면, 개스킷(3)이 파손되어 버린다. 이로 인해, 어느 경우도 적합하지 않다. 이에 대해, 플레어부 단부면 각도 θ가 87°이상, 89°이하이면, 밀봉성 지표 α가 80％ 이상이 되어, 조인트에 과대한 외력이 부하되었을 때라도 적합한 밀봉성을 발휘할 수 있고, 또한, 개스킷(3)도 파손되지 않는 것이 실증되었다.Therefore, according to these experimental results, when flare end surface angle (theta) is larger than 89 degrees, sealing index (alpha) will be less than 80%, and desired sealing performance is not obtained. On the other hand, if (theta) is less than 87 degrees, the gasket 3 will be damaged. For this reason, neither case is suitable. On the other hand, when flare end surface angle (theta) is 87 degrees or more and 89 degrees or less, sealing index (alpha) will be 80% or more, and even if an excessive external force is applied to a joint, a suitable sealing property can be exhibited and a gasket will also be exhibited. (3) also proved not to be damaged.

이상, 본 실시 형태에 관한 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트에 대해 상세하게 설명하였다. 본 실시 형태에 따르면, 강관(1)의 플레어부 단부면 각도 θ를 적절한 각도(87°내지 89°)로 조정함으로써, 접합된 플레어부(2) 사이에 개재되는 개스킷(3)에 대한 접촉 면압을 적절하게 향상시킬 수 있다. 따라서, 지진시 등에 있어서, 조인트에 과도한 인장 하중, 굽힘 하중 등이 부하된 경우에 있어서도, 조인트의 밀봉성을 확보하여 배관 내의 이송 유체의 누설을 방지할 수 있다.In the above, the loose flange type flare pipe joint which concerns on this embodiment was demonstrated in detail. According to the present embodiment, the contact surface pressure with respect to the gasket 3 interposed between the joined flare portions 2 is adjusted by adjusting the flare end surface angle θ of the steel pipe 1 to an appropriate angle (87 ° to 89 °). Can be appropriately improved. Therefore, even in the case of an earthquake or the like, even when an excessive tensile load, a bending load, or the like is applied to the joint, the sealing property of the joint can be ensured and leakage of the transfer fluid in the pipe can be prevented.

또한, 본 실시 형태에 관한 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트에서는, 강관(1)의 접합부의 밀봉성을 향상시키기 위해서는 플레어부(2)를 플랜징 가공할 때에 플레어부 단부면 각도 θ를 조정하는 것만으로 된다. 따라서, 상기 특허 문헌 6과 같이, 테이퍼 형상을 갖는 플레어부를 형성하기 위해, 성형 가공 도중에 공구를 변경할 필요가 없다. 따라서, 플레어부(2)의 플랜징 가공의 공정을 간편하게 할 수 있다.In addition, in the loose flange type flared tube joint according to the present embodiment, in order to improve the sealing property of the joint of the steel pipe 1, only the flare end face angle θ is adjusted when the flared part 2 is flanged. do. Therefore, as in Patent Document 6, in order to form a flared portion having a tapered shape, it is not necessary to change the tool during the molding process. Therefore, the process of the flanging process of the flare part 2 can be simplified.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자이면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 양해된다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, referring an accompanying drawing, this invention is not limited to this example. As long as the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs, it is obvious that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to the technical scope of this invention.

본 발명의 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트는, 과도한 인장 하중, 굽힘 하중 등이 부하된 경우에 있어서도, 배관 내의 이송 유체가 누설되는 일 없이 밀봉할 수 있다. 이로 인해, 충분한 내진성이 요구되는 현장에 적용할 수 있다. 또한, 배관 내에 증기 등의 고온 유체를 통과시키는 경우와 같이, 조인트에 열팽창 및 수축에 기인하는 축 응력이나 굽힘 응력이 부하되는 경우라도, 배관 내의 이송 유체가 누설되는 일 없이 밀봉할 수 있으므로, 고온 유체를 통과시키는 배관의 조인트로서 이용할 수 있다.The loose-flange flared pipe joint of the present invention can be sealed without leakage of the transfer fluid in the pipe even when excessive tensile load, bending load, or the like is loaded. For this reason, it can be applied to the site | area where sufficient shockproofness is calculated | required. In addition, even when a axial stress or bending stress caused by thermal expansion and contraction is loaded in the joint, such as when a high temperature fluid such as steam is allowed to pass through the pipe, the transfer fluid in the pipe can be sealed without leakage, so that It can be used as a joint of a pipe through which a fluid passes.

1, 1a, 1b : 강관
2, 2a, 2b : 플레어부
3 : 개스킷
4a, 4b : 루즈 플랜지
5 : 볼트
6 : 너트
7 : 콘
8 : 강관의 중심축
9 : 플레어부의 단부면1, 1a, 1b: steel pipe
2, 2a, 2b: flare part
3: gasket
4a, 4b: loose flange
5: bolt
6: nut
7: cone
8: central axis of steel pipe
9: end face of flare part

Claims

2개의 강관의 단부에 각각 형성된 플레어부와, 상기 플레어부에 각각 접촉하는 루즈 플랜지를 갖고,
상기 강관의 중심축에 대한 상기 플레어부의 단부면의 각도 θ[°]가 87°내지 89°인 것을 특징으로 하는, 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트.A flare portion formed at each end of two steel pipes, and a loose flange in contact with each of the flare portions;
A loose flanged flare tube joint, characterized in that the angle θ [°] of the end face of the flared portion with respect to the central axis of the steel pipe is 87 ° to 89 °.

강관의 단부를 플랜징 가공함으로써, 상기 강관의 중심축에 대한 플레어부의 단부면의 각도 θ[°]가 87°내지 89°인 상기 플레어부를 형성하는 공정과,
2개의 상기 강관의 단부에 각각 형성된 상기 플레어부를 접합시키는 공정과,
상기 접합된 플레어부를 2개의 루즈 플랜지에 의해 끼움 지지하여, 기계적으로 체결하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 루즈 플랜지식 플레어 관 조인트를 사용한 강관의 접합 방법.Flanging the end of the steel pipe to form the flared portion whose angle θ [°] of the end face of the flared portion with respect to the central axis of the steel pipe is 87 ° to 89 °;
Bonding the flare portions respectively formed to ends of the two steel pipes;
A method of joining a steel pipe using a loose flanged flared tube joint, comprising the step of fitting the joined flared portion by two loose flanges to mechanically fasten the joined flare portion.