技術・製品の紹介 サニタリー管溶接継手の自動溶接化への取り組み １．はじめに ３．自動溶接機の改良と溶接適用範囲 ファインケミカル分野のサニタリー配管は，定期的な洗 ３．１ 自動溶接機の改良 浄を行うために,分解,洗浄および組立が容易にできるよ 溶接継手の組み合わせは，パイプ同士，パイプと継手お うに管端にフェルール継手というフランジを使用してい よび継手同士である．今回の改良は,連続する継手同士の る.また，配管分岐部は,液よどみを防ぐために許容分岐長 溶接を目的とした.これは複数の継手が連続する組み合わ さ（デッド・レグ）を 6D 以内（主配管の中心軸から分岐 せが多く,現状の溶接ヘッドの形状では溶接が適用できな 配管内径 D の 6 倍以内の長さ）に抑えている .このよう いからである．改良ポイントは溶接ヘッドの厚みと幅の最 に,サニタリー配管は継手と直管接合部の直管長さが短い 小化およびクランパ,タングステン電極ホルダおよびシー という特徴がある.そのため，現在,市場にある自動溶接機 ル板の形状検討である. では,ある程度の直管長さを必要とするため,継手形状に (1) 溶接ヘッド １） よっては溶接の困難な箇所が生じている． 当社では，この溶接の困難な箇所の溶接施工については， 難易度の高い手溶接および既製品の購入により対応して きた．しかし，この対応方法には問題点があり，手溶接に 溶接ヘッドの厚み，横幅を小さく加工した. (2)溶接クランパ 3 種類のクランパを製作した. (3)タングステン電極ホルダ よる施工は，自動溶接のような裏波ビードの再現性が低く， 3 種類の電極ホルダを製作し，角度および位置をそれぞ 平滑な裏波ビードの形成は難しい．また，既製品の購入は れ変更できるものとした. コストアップにつながる． 今回，この問題点を解決するにあたって,全ての継手の 自動溶接化を目的とし ,自動溶接ヘッド（以下，溶接ヘッ (4)シール板 ローネックティー＋フェルールの溶接の際に使用する 特殊なシール板を製作した. ドという）等をメーカーと検討し改良を行い，JOB への 早期適用を図った.以下に，その概要を紹介する. ２．自動溶接機の選定とその概要 自動溶接機は,当社の所有する半導体関連建設工事にて おもに配管サイズ 15A∼150A の溶接を行うアストロアー ク，アストロポリスードおよびチューブサイズ 1/8” ∼ 3/4”とパイプサイズ 15A∼50A の溶接を行うケージョン, 社外リースであるパイプエース（日立ビアメカニクス製） ａ.全体図 図１ の 4 機種より選定した.当社所有の 3 機種は適用予定の配 ｂ.溶接ヘッド パイプエース構成 管サイズと合わないものがあったり,海外メーカーとの調 整に時間がかかりすぎる等の理由により対象から外し,パ イプエースを改良することとした． ヘッド ハウジング タングステン 電極ホルダ パイプエースは，固定管自動ティグ溶接機であり，溶接 シール板 電源と溶接ヘッドにより構成され,溶接電源にて溶接条件 を制御し，溶接ヘッドにて溶接を行う（図１）.開先をヘッ ドハウジングで覆い，その中にシールドガスを流してその 雰囲気中でリングギアに取り付けられたタングステン電 極を開先に沿って回転させ溶接する．溶接ヘッドの構造を 図２に示す．溶接方法はティグ溶接であるが,溶加材を使 リングギア クランパ 用しないノンフィラー溶接を行うため，開先形状は I 形開 先で,ルートギャップは 0 である. 38・サニタリー管溶接継手の自動溶接化への取り組み 図２ 溶接ヘッド構造 TAKADA TECHNICAL REPORT Vol.14 2004 ３．２ 溶接適用範囲 分が長いため,表１中のｄ②が溶接不可能な組み合わせで ローネックティー＋フェルールやティー同士等，約 40 あるように複数の継手が連続する形状では,溶接が適用で 種類の組み合わせについて検討および溶接実験を行った． きなくなる．また,今回検討していない組み合わせが発生 各組み合わせの溶接可能箇所の一例を，表１に示す． した場合は設計段階で溶接可否の検討が必要である． 配管サイズが 1.5S 以下のものはフェルールのつばの部 今回の改良により,一部を除きフェルール継手との組み 合わせの溶接が可能となった.また,もっとも困難であっ 表１ 溶接可能箇所一例 組み合わせ ａ ｂ （●：溶接可） ｃ ｄ ① ② ① 8A 10A 15A 1S 1.5S 2S 2.5S 3S 3.5S 4S 10A*8A 15A*8A 15A*10A 25A*8A 25A*10A 25A*15A 40A*25A 50A*25A 50A*40A 65A*40A 65A*50A 80A*50A 80A*65A 100A*50A 100A*65A 100A*80A ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 1Sの①以外可能 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 図３に溶接可能になった継手の組み合わせ例を示す. ① ② 配管サイズ たローネックティー＋フェルールも溶接可能になった . ● ①以外可能 ● ①以外可能 ①②以外可能 ①以外可能 ①②以外可能 ①②以外可能 ● ①以外可能 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ①以外可能 1Sの①②以外可能 1Sの①②以外可能 ● ①以外可能 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ①以外可能 ４．成果と課題 改良後に行った医薬関連工事の施工では,図４に示すよ うに手溶接と比較して溶接ビードが平滑で,最低限のビー ド幅を均一にでき,溶接入熱を低く抑えられるため,溶接 ひずみも少ない.また,溶接の再現性も高く,溶接による焼 けもないなど品質面で大きな成果を上げることができた. しかし,全ての継手の自動溶接化を目的とし改良を進め たが,いくつかの組み合わせについては適用不可が判明し た．また，下記の項目についても今後の課題となった． (1)形状によって溶接クランパおよびタングステン電極 ホルダの交換に要する準備時間の増加． (2)バックシールドジグの入れ替えおよび置換に要する 時間の増加． (3)2 次，3 次プレハブ時に発生にする組み立て手順の制限 と時間の増加． これらについては，今後，施工方法を改善し,バックシー ルドガスの効率的な置換方法の検討などの対策が必要で ある． ａ．ローネックティー ｂ．ティーとレジューサー ５．おわりに 今まで,半導体関連の建設工事を中心に適用したアスト ロアーク,アストロポリスードおよびケージョン,核燃料 再処理施設にて適用したチューブウエルダーならびにス テンレスライニング溶接に適用した当社開発の自動溶接 機「ＴＡ-１」などにより品質の高い自動溶接を行ってき た.今回の改良により,ファインケミカル分野でもパイプ ｃ．レジューサーとフェルール ｄ．エルボとフェルール 図３ 溶接可能になった溶接継手一例 エースによる自動溶接適用範囲の拡大により,当社の自動 溶接化が一段と進み,品質向上につながった.今後は,施工 方法の改善や諸問題の解決を行い,更なる品質向上と作業 手溶接ビード幅（５㎜） の効率化を目指す所存である. 高嶋 浩樹（メンテナンスサービスセンター） 参考文献 自動溶接ビード幅（３㎜） 1)西野：高田技報,バリデーション｢新しい概念と手法｣の 紹介（3）pp.56-59（1992） 図４ 手溶接と自動溶接の溶接ビード幅比較 TAKADA TECHNICAL REPORT Vol.14 2004 サニタリー管溶接継手の自動溶接化への取り組み・39
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