特開 2023-137249 チタンクラッド管台を備える機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023137249

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】チタンクラッド管台を備える機器

(51)【国際特許分類】

   F16L 58/08 20060101AFI20230922BHJP

   B01J 3/04 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

F16L58/08

B01J3/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022043366

(22)【出願日】2022-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】300041192

【氏名又は名称】ＵＢＥマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100077

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 充

(74)【代理人】

【識別番号】100136010

【弁理士】

【氏名又は名称】堀川 美夕紀

(74)【代理人】

【識別番号】100130030

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 夕香子

(74)【代理人】

【識別番号】100203046

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 聖子

(72)【発明者】

【氏名】柿本 健一

(72)【発明者】

【氏名】中邑 健児

(72)【発明者】

【氏名】田中 拓美

(72)【発明者】

【氏名】小倉 優也

【テーマコード（参考）】

3H024

【Ｆターム（参考）】

3H024EA04

3H024EC15

3H024ED08

3H024EE02

3H024EF17

(57)【要約】

【課題】耐食性を有する被覆部が与えられる管台であって、溶接等により被覆部を容器や配管等に接合する箇所に過大な応力が加えられることを避けることのできる管台を備える機器を提供すること。
【解決手段】本発明は、壁１０の孔１０Ｈの位置に設けられるチタンクラッド管台２と、壁１０とを備える圧力容器１である。管台２は、管台本体２１と、チタンから形成され、管台本体２１の内周部２１Ｂを覆う被覆部２２と、を備える。管台本体２１と被覆部２２とは、いずれもパイプ状に形成されている状態で圧着されてクラッド管２０をなしている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

壁の孔の位置に設けられる管台と、前記壁と、を備える機器であって、
前記管台は、
管台本体と、
チタンから形成され、前記管台本体の内周部を覆う管台被覆部と、を備え、
前記管台本体と前記管台被覆部とは、いずれもパイプ状に形成されている状態で圧着されてクラッド管をなしている、機器。

【請求項2】

前記管台本体と前記管台被覆部とは、爆発圧着により前記クラッド管をなしている、
請求項１に記載の機器。

【請求項3】

前記管台本体は、前記壁の外側にフランジを備え、
前記管台被覆部は、チタンから形成されて前記フランジに配置される封止部材に溶接されている、
請求項１または２に記載の機器。

【請求項4】

チタンから形成されて前記壁の内側で前記管台本体の端面を覆い、前記管台被覆部の外周部または端面に溶接されるとともに、前記壁の内側を被覆する壁被覆部に溶接される当板を備える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チタンから形成されている被覆部が内側に与えられる管台を備える機器に関する。

【背景技術】

【0002】

クラッド鋼は、種々の産業用のプラント、発電設備等において、例えば、反応器をなす圧力容器等に用いられる。腐食性の液体やガスと接触する圧力容器には、チタン等の耐食性が良好な合わせ材と炭素鋼等の母材とを圧着させてなるクラッド鋼板が用いられる。圧力容器は、クラッド鋼板の曲げ加工により、筒状の胴部を有した形状に成形される。

【0003】

圧力容器には、液体やガスを流入または流出させる出入口としての管台、あるいは容器内の流体の温度、圧力、密度、液位等を計測する計装品を設置するための管台が溶接される。こうした管台の内周面は、必要に応じて、特許文献１に示すように、耐食性の良好なスリーブ（ライニング）により覆われる。管台の内周面を覆う被覆部としてのスリーブは、耐食性の良好なチタンから形成することができる。チタンと鉄とを溶接することは実質的に不可能であるため、チタンから形成されるスリーブと、鋼から形成される管台とを例えば軸方向の両端で溶接することはできない。また、管台の内周面をチタンの肉盛り溶接により覆うこともできない。

【0004】

特許文献１のスリーブは、容器の内側で当板に溶接されるとともに、管台のフランジにろう付けされるフランジシートに溶接される。当板は、管台の端面を覆い、容器の内壁をなす合わせ材に溶接される。スリーブ、当板、およびフランジシートのいずれも、チタンから形成することができる。
また、高温流体の処理サイクルに伴うスリーブの伸縮を規制するため、管台の内周部には、スリーブの外周部の溝に嵌るストッパーが形成されている。つまり、ストッパーと溝との係合により、スリーブの軸方向への熱膨張を規制することで、フランジシートの破損を防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭５８－１７６５９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

管台のスリーブおよび管台の本体は、別体にそれぞれ作製される。そして、管台本体と、その内側に挿入されるスリーブは、当板やフランジシートと共に容器に組み付けられる。
圧力容器を備える機器の稼働時において、スリーブと管台本体との温度差に起因する軸方向への熱膨張量の違いにより、スリーブには軸方向の荷重が作用する。これに加えて、容器の外側または内側で管台に接続される装置や配管、計装品等から振動、衝撃等の外力がスリーブに加えられるのならば、スリーブには軸とは直交する方向の荷重も作用する。

【0007】

機械加工により管台本体とスリーブとの間には殆ど隙間がないとしても、管台本体の内周部とスリーブの外周部とは接合されていないので、上記荷重により、スリーブと管台本体とが相対変位する。かかる相対変位により、例えば、容器の合わせ材と当板との接合箇所や、管台のフランジとフランジシートとの接合箇所等へ過大な応力が加えられることは避けたい。

【0008】

以上より、本発明は、耐食性を有する被覆部が与えられる管台を備える機器であって、溶接等による部材の接合箇所に過大な応力が加えられることを避けることのできる管台を備える機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、壁の孔の位置に設けられる管台と、前記壁と、を備える機器であって、管台は、管台本体と、チタンから形成され、管台本体の内周部を覆う管台被覆部と、を備える。管台本体と管台被覆部とは、いずれもパイプ状に形成されている状態で圧着されてクラッド管をなしている。

【0010】

本発明の機器において、管台本体と管台被覆部とは、爆発圧着によりクラッド管をなしていることが好ましい。

【0011】

本発明の機器において、管台本体は、壁の外側にフランジを備え、管台被覆部は、チタンから形成されてフランジに配置される封止部材に溶接されていることが好ましい。

【0012】

本発明の機器において、管台は、チタンから形成されて壁の内側で管台本体の端面を覆い、管台被覆部の外周部または端面に溶接されるとともに、壁の内側を被覆する壁被覆部に溶接される当板を備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、管台本体の内周部と管台被覆部の外周部とが圧着により一体に接合されているので、管台被覆部の変位が管台本体により拘束される。そのため、管台被覆部と管台本体との温度差に起因する熱膨張差により、管台被覆部から部材の接合箇所に過大な応力が加えられることがなく、また、管台被覆部に接続される部材の振動等の外力による荷重は全て管台本体および壁により受けるので、当該荷重により、管台被覆部から部材の接合箇所に過大な応力が加えられることもない。

【0014】

つまり、管台被覆部と管台本体とが圧着により一体に接合されていることによれば、溶接等による接合箇所に過大な応力が加えられることを未然に防ぐことができるので、接合箇所をより長期に亘り健全に維持することができる。

【0015】

加えて、管台被覆部と管台本体とが圧着により一体に接合されていることによれば、従来技術の如くに突起および溝によって管台本体と管台被覆部とを係合させる必要がないので、突起や溝の無い簡素な構造の管台を提供することができる。

【0016】

本発明によれば、管台本体と、チタンから形成される管台被覆部とをいずれもパイプの状態で圧着させてなるクラッド管を用いているので、平坦なクラッド鋼板を曲げてパイプ状に成形する場合とは異なり、径を選ばずにチタンクラッド管台を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るチタンクラッド管台を備えた圧力容器の外観側面図である。

【図2】図１に示す各管台に適用可能な管台の構造を示す縦断面図である。

【図3】比較例に係るチタンライニング管台の構造を示す縦断面図である。

【図4】本発明の第１変形例を示す縦断面図である。

【図5】本発明の第２変形例に係るチタンクラッド管台の構造を示す縦断面図である。

【図6】本発明の第３変形例に係るチタンクラッド管台の構造を示す縦断面図である。

【図7】本発明の第４変形例に係るチタンクラッド管台の構造を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
〔圧力容器の説明〕
図１に示す圧力容器１は、液体やガス等を反応させる反応器をなし、図示しない他の容器や機器、バルブ、およびポンプ等と共にプラント等の設備を構成している。圧力容器１は、空間１１（図２）を内包する外殻をなす壁１０と、壁１０に設けられる複数の管台２（nozzle）とを備えている。なお、図１に示されている管台２の数および位置は一例である。圧力容器１は、図１に示す管台２に加えて、他の管台を備えていてもよい。

【0019】

壁１０は、円筒状の胴１２と、いずれも胴１２に組み付けられる上鏡板１３および下鏡板１４とを備え、規定の圧力に耐える耐圧性を有している。管台２は、胴１２、上鏡板１３、および下鏡板１４のいずれかに設けられる。
壁１０は、耐食性を有する合わせ材としての壁被覆部１０１を母材としての壁本体１００に圧着させてなるクラッド鋼板から作製されている。壁本体１００は、例えば、炭素鋼、低合金鋼、およびステンレス鋼等のいずれかから形成されている。

【0020】

壁被覆部１０１は、例えば、チタンから形成されている。本明細書において「チタン」は、純チタンまたはチタン合金を意味する。

【0021】

壁１０に用いられるクラッド鋼板は、壁被覆部１０１に相当するチタンの板と、壁本体１００に相当する鋼板とから、圧延または爆発圧着により得ることができる。そのクラッド鋼板を曲げ加工により成形し、鋼板の継ぎ目を溶接することにより、胴１２、上鏡板１３、および下鏡板１４がそれぞれ作製される。胴１２、上鏡板１３、下鏡板１４、および管台２等を組み付けることで、圧力容器１が製造される。

【0022】

〔管台の基本的な説明〕
管台２は、壁１０に形成された孔１０Ｈを通じて、壁１０の内側の空間１１に連通している。管台２のうち、管台２－１は、圧力容器１の外側で配管３１と接続され、配管３１を通じて圧力容器１に液体やガス等の流体を流入させる入口、または圧力容器１から配管３１を通じて流体を流出させる出口として使用される。管台２－１は、必要に応じて、圧力容器１内の空間１１で内部部品３２あるいは配管３３等の部材と接続される。

【0023】

管台２のうち、管台２－２は、圧力容器１内の流体の温度、圧力、密度、液位等を計測する計装品３４を設置するために使用される。同様の計装品は、流体の入口または出口に相当する管台２－１に接続される配管３１や配管３３の内部に設置することも可能である。

【0024】

図２を参照し、本実施形態の管台２の構造を説明する。図２は、圧力容器１に備わる複数の管台２を代表して、胴１２に設けられた管台２－１の構造を示している。
圧力容器１内の空間１１には、腐食性の液またはガスが存在する。管台２－１の内側には、非腐食性の流体または腐食性の流体が流れる。
図２に示す管台２は、耐食性を有するチタンから形成される被覆部２２を含むチタンクラッド管台に相当する。圧力容器１内の腐食性流体や、管台２の内部流路を流れる腐食性流体に対する耐食のため、あるいは内部部品３２や配管３１，３３がチタンから形成される場合に内部部品３２や配管３１，３３と溶接する目的で、チタンから形成される被覆部２２を備える管台２を採用することができる。本実施形態の内部部品３２は、例えば、加熱用コイルであり、圧力容器１内の腐食性流体に接触する加熱用コイルの外面の耐食のため、チタンから形成されている。

【0025】

管台２は、壁１０を貫通する円形の孔１０Ｈに配置される管台本体２１と、管台本体２１の内周部２１Ｂを全周に亘り覆うことで、管台本体２１を腐食から保護する被覆部２２と、壁１０の外側で管台本体２１のフランジ２１Ｆに配置される封止部材２３と、壁１０の内側で管台本体２１の端面２１Ｅを覆う当板２４とを備えている。

【0026】

被覆部２２の他、腐食性流体に接触する当板２４、および被覆部２２と溶接される封止部材２３もまた、チタンから形成することができる。
フランジ２１Ｆに接続される配管３１は、腐食性流体に接触する場合はチタン配管、非腐食性流体に接触する場合は炭素鋼配管を用いることができる。腐食性雰囲気にある壁１０の内側で被覆部２２の内端２２２に接続される配管３３は、チタン配管から形成することができる。

【0027】

図２に示す孔１０Ｈは、壁１０の板厚方向に壁１０を貫通しており、孔１０Ｈに配置される管台本体２１の軸線Ｌは、壁１０の直径方向に延びているが、その限りではない。孔１０Ｈは、壁１０の側面視あるいは平面視において、壁１０の直径方向に対して傾斜した方向に壁１０を貫通していてもよい。

【0028】

〔クラッド管の説明〕
管台本体２１と被覆部２２とは、いずれもパイプ状に形成されている状態で圧着されて、クラッド管２０（clad pipe）をなしている。
管台本体２１は、クラッド管２０の母材に相当し、被覆部２２は、クラッド管２０の合わせ材に相当する。管台本体２１は、例えば、炭素鋼、低合金鋼、およびステンレス鋼等のいずれかを用いて形成することができる。

【0029】

被覆部２２は、例えば、JIS H 4600:2012に記載の材料のいずれかを用いて形成することができる。耐圧が不要であればJIS H 4600:2012の１種、耐圧が必要、かつ１種では板厚が厚くなり、板厚を薄くしたい場合は２種を用いることができる。純チタンよりも耐食性が必要ならばＰｄやＴａ等を添加した耐食チタン合金を用いることができる。

【0030】

クラッド管２０には、孔１０Ｈの内径に対応する外径が与えられるともに、壁１０から外側に突出する所定の長さが与えられている。そして、管台本体２１の外周部２１Ａは、壁１０の外面１０Ａと内面１０Ｂとにそれぞれ対応する位置で、壁１０の孔１０Ｈの周りに溶接される。外面１０Ａ側と内面１０Ｂ側との両方で溶接されることは、圧力容器１の耐圧の確保に寄与する。

【0031】

外面１０Ａ側の溶接部２１Ｃ、内面１０Ｂ側の溶接部２１Ｄのいずれも、孔１０Ｈの内周部に沿って全周に亘り形成されている。内面１０Ｂ側で壁１０と管台本体２１とを溶接するため、壁被覆部１０１は、壁本体１００における孔１０Ｈの周りの領域には形成されていない。
溶接による接合強度を高めるため、孔１０Ｈの内周部には、適宜な形状の開先１０Ｃが形成されることが好ましい。なお、他の溶接部にも、可能であれば開先を形成することが好ましい。

【0032】

チタンから形成される部材と、鉄を主成分として含む材料から形成される部材とを溶接したとしても、溶接箇所にはチタンと鉄との脆い金属間化合物が生成されるので、それらの部材を溶接することは実質的に不可能である。つまり、管台本体２１と被覆部２２とを例えば軸方向の両端で溶接するといったことはできない。但し、それらは圧着により一体に接合されている。

【0033】

圧着前において、管台本体２１および被覆部２２は、例えば、引抜加工、切削加工、板材を管状に曲げ加工して継ぎ合わせ部分を溶接する板曲げ溶接、あるいは鋳造等により別体にそれぞれ作製されたパイプに相当する。作製方法は、管台２の肉厚等に応じて選択される。管台本体２１と被覆部２２とを圧着させる方法として、爆発圧着を採用することが好ましい。

【0034】

爆発圧着前の被覆部２２に相当するパイプ（内パイプ）の外径は、爆発圧着前の管台本体２１に相当するパイプ（外パイプ）の内径に対して隙間を持たせるよう小さく設定されている。外パイプの内側に同心に内パイプを配置し、内パイプの内側に配置した爆薬を爆発させると、爆発により内パイプの軸心から径方向外側に向かう莫大な物理的エネルギーにより内パイプの径が瞬時に拡大し、内パイプが外パイプに衝突する。外パイプへの内パイプの衝突により、外パイプの内周部２１Ｂと内パイプの外周部２２Ａとが強固な接合強度で圧着されているクラッド管２０を得ることができる。

【0035】

上述の通り、圧着前に予めパイプ状に形成されている状態で管台本体２１と被覆部２２とを圧着させてなるクラッド管２０は、平坦なクラッド鋼板を曲げ加工によりパイプ状に成形し、継ぎ目（seam）を溶接することで得られるクラッド管とは製法が相違する上、内パイプおよび外パイプともシームレス（seamless）とすることができるため、構成も相違している。管台本体２１および被覆部２２がそれぞれ、板曲げ溶接により作製されている場合は、管台本体２１および被覆部２２のそれぞれを単体として見れば継ぎ目が存在するが、両者を板厚方向に横断する継ぎ目は存在しない。その意味で両者はシームレスなクラッド管２０をなしている。

【0036】

管台２の径に対して、圧力容器１の胴１２の径は、十分に大きい。胴１２は、クラッド鋼板から曲げ加工により作製することができる。しかし、管台２をクラッド鋼板から曲げ加工により作製することは難しい。クラッド鋼板の曲げ加工により管台２を作製する場合は、管台本体２１および被覆部２２の各々に、継ぎ合わせ部として軸方向に沿った少なくとも１本の溶接が必要である。ここで、既に管台本体２１と外面が圧着されている被覆部２２の溶接は、内面側から行わなくてはならない。被覆部２２の内面の溶接は、径が小さい程、手や治具が届きにくいので作業性が悪い。例えば、径が500 mm以上の場合は溶接可能であるとしても、径が200 mm以下の場合には、内面の溶接が困難を極めるので、クラッド鋼板から曲げ加工により管台２を製作することは実質的に不可能である。

【0037】

〔管台の構成要素の説明〕
引き続き、図２を参照し、管台本体２１、被覆部２２、封止部材２３、および当板２４のそれぞれの詳細な構成および配置の一例を説明する。
管台本体２１は、軸線Ｌの方向の一端にフランジ２１Ｆを有した円形断面の直管に相当する。フランジ２１Ｆは、管台本体２１に溶接されていてもよい。管台本体２１のフランジ２１Ｆは、配管３１のフランジ３１Ｆとボルト３１Ｂにより締結される。
フランジ２１Ｆには、封止部材２３が配置される円環状の凹部２１１が形成されている。管台本体２１の内周部２１Ｂの径は一定であり、内周部２１Ｂに突起や溝は形成されていない。
なお、管台２が、計装品３４を設置するための管台２－２である場合は、フランジ２１Ｆには計装品３４が設置される。

【0038】

被覆部２２は、フランジ２１Ｆの位置から、管台本体２１の端面２１Ｅを超えて壁１０の内側まで軸線Ｌの方向に延在している。被覆部２２の内端２２２が実際に管台本体２１から壁１０の内側に突出している量は僅かである。
内部部品３２は、壁１０の内側に位置する被覆部２２の内端２２２に例えば溶接により接合される。

【0039】

封止部材２３は、円環状に形成され、フランジ２１Ｆを被覆するために配置される。これは、管台２の内側を流れる内部流体が非腐食流体であれば不要となる。封止部材２３とフランジ３１Ｆとの間に配置されるガスケットによりフランジ２１Ｆ，３１Ｆの間が封止される。封止部材２３の内径は、被覆部２２の内径と同等である。被覆部２２の外端２２１側で、封止部材２３と、被覆部２２とは、全周に亘り溶接されて溶接部２３Ａをなしている。また、封止部材２３の径方向外側の端部は、フランジ２１Ｆにろう付けすることもある。

【0040】

当板２４は、円環状に形成され、腐食性雰囲気の空間１１に臨む管台本体２１の端面２１Ｅを覆う。壁１０の内側へ突出している被覆部２２は、当板２４の内側の開口２４０に通される。この当板２４は、側面視において軸線Ｌに対し垂直の姿勢で、壁被覆部１０１に配置される。当板２４が、壁被覆部１０１の曲率半径に倣って、湾曲して形成されていてもよい。
管台本体２１の端面２１Ｅは、壁１０の内面１０Ｂと面一に配置される必要はない。端面２１Ｅが、内面１０Ｂよりも内側に位置していてもよい。

【0041】

開口２４０の内周部と、被覆部２２の外周部２２Ａとは、全周に亘り溶接されて溶接部２４Ａをなしている。また、当板２４の径方向外側の端部２４１と、壁被覆部１０１とは、全周に亘り溶接されて溶接部２４Ｂをなしている。
なお、当板２４は、図４を参照して後述するように、被覆部２２の必ずしも外周部２２Ａに溶接されている必要はない。

【0042】

〔管台の製造方法〕
管台２を製造する手順の一例を簡単に説明する。まず、いずれもパイプ形状に成形されている状態の管台本体２１と被覆部２２とを爆発圧着させることで、クラッド管２０を得る（第１ステップ）。そのクラッド管２０のフランジ２１Ｆに封止部材２３を配置し、封止部材２３を被覆部２２に溶接する（第２ステップ）。
続いて、クラッド管２０を壁１０の孔１０Ｈに挿入し、壁１０の外面１０Ａ側と内面１０Ｂ側との両方に管台本体２１を溶接する（第３ステップ）。
さらに、当板２４を被覆部２２と壁被覆部１０１とに溶接する（第４ステップ）。

【0043】

〔比較例の説明〕
図３に示す比較例の管台２－Ｚは、管台本体４１と、管台本体４１とは別体の被覆スリーブ４２とを備えている。管台本体４１は、本実施形態の管台本体２１と同様に鋼から形成され、被覆スリーブ４２は、本実施形態の被覆部２２と同様にチタンから形成されている。

【0044】

管台本体４１と被覆スリーブ４２とは、本実施形態と同様に、封止部材２３、当板２４、および壁１０と共に組み立てられる。比較例の管台本体４１および被覆スリーブ４２は、本実施形態のクラッド管２０をなす管台本体２１および被覆部２２とは異なり、互いに接合されていない。
そのため、管台本体４１の内周部４１Ｂと被覆スリーブ４２の外周部４２Ａとの間の隙間Ｇが如何に小さくても、あるいは、焼き嵌め・冷やし嵌め、ねじ等により内周部４１Ｂと外周部４２Ａとを係合させたとしても、熱膨張や振動等に起因して被覆スリーブ４２と管台本体４１とが相対的に変位してしまう。

【0045】

例えば、圧力容器１を含むプロセスの処理サイクルの開始時に、管台２－Ｚを通じて圧力容器１内に高温流体が流入したとする。上述したように、被覆スリーブ４２と管台本体４１とが接合されていない以上、管台本体４１に対する被覆スリーブ４２の変位は許容される。
したがって、高温流体に直接接触することで急激に温度の上昇した被覆スリーブ４２が、軸線Ｌの方向への熱膨張により、管台本体４１に対して、矢印Ａ１の向きに伸長する。チタンの線膨張係数は鉄の線膨張係数よりも若干小さいが、被覆スリーブ４２の急激な温度変化により被覆スリーブ４２と管台本体４１との温度差が大きいことで、管台本体４１に対して被覆スリーブ４２が伸長する。

【0046】

被覆スリーブ４２のＡ１の向きへの熱膨張により、被覆スリーブ４２に接合されている当板２４に軸方向荷重Ｆ１が作用することで、溶接部２４Ａ，２４Ｂにせん断力が発生し、溶接部２３Ａには圧縮応力が発生する。また、管台２－Ｚを通じて圧力容器１内に低温流体が流入した場合は、被覆スリーブ４２が管台本体４１に対し矢印Ａ２の向きに収縮することで、溶接部２４Ａ，２４Ｂにせん断力が発生し、溶接部２３Ａには引張応力が発生する。

【0047】

さらに、管台２に接続される内部部品３２の振動や衝撃、または内部部品３２の熱膨張による荷重が被覆スリーブ４２に加えられる場合がある。あるいは、配管３１，３３や計装品３４の振動や衝撃、熱膨張による荷重が被覆スリーブ４２に加えられる場合もある。そうした荷重は、軸方向荷重Ｆ１と同様に軸線Ｌの方向に作用する場合もあるし、図３に示す軸直角荷重Ｆ２のように、軸線Ｌに対して直交する方向に作用する場合もある。軸直角荷重Ｆ２により、管台本体４１に対して被覆スリーブ４２が変位することで、軸直角荷重Ｆ２は、被覆スリーブ４２に接合されている当板２４の溶接部２４Ａ，２４Ｂや封止部材２３の溶接部２３Ａに作用する。

【0048】

〔本実施形態の管台による作用〕
図３の比較例に対し、クラッド管２０を含む本実施形態の管台２によれば、管台本体２１の内周部２１Ｂと被覆部２２の外周部２２Ａとが圧着により接合されているので、被覆部２２の軸方向への変位が管台本体２１により拘束される。そのため、被覆部２２の軸方向への変位によって当板２４の溶接部２４Ａ，２４Ｂや封止部材２３の溶接部２３Ａに過大な応力が加えられることがない。
ここで、管台本体２１から被覆部２２が露出している部分の軸方向への熱膨張による応力発生を考慮したとしても、その応力は比較例における軸方向への熱膨張と比べて十分に小さいから、被覆部２２が露出している側の当板２４の溶接部２４Ａ，２４Ｂには過大な応力が作用しない。
一方、軸直角方向の荷重に関しては、圧着により被覆部２２と管台本体２１との相対変位が規制されていることで、振動等の外力による軸直角荷重Ｆ２は全て管台本体２１および壁１０により受けるので、被覆部２２に接合されている部材、例えば当板２４や封止部材２３には軸直角荷重Ｆ２が加えられない。また、被覆部２２の径方向への熱膨張による軸直角荷重Ｆ２を考慮したとしても、その応力は振動等の外力と比べて十分に小さいから、被覆部２２に接合されている部材、例えば当板２４や封止部材２３に過大な軸直角荷重Ｆ２が加えられることがない。

【0049】

以上で説明したように、被覆部２２と管台本体２１とが圧着により一体に接合されていることによれば、上述のように、被覆部２２に接合されている当板２４の溶接部２４Ａ，２４Ｂや、被覆部２２に接合されている封止部材２３の溶接部２３Ａに過大な応力が加えられることを未然に防ぐことができる。
本実施形態の管台２には、被覆部２２と管台本体２１とが圧着により一体に接合されてなるクラッド管２０が用いられる。被覆部２２と管台本体２１とは、いずれもパイプの状態で圧着されるので、クラッド鋼板を曲げてパイプ状に成形する場合とは異なり、径を選ばずにチタンクラッド管台２を提供することが可能である。また、管台本体２１および被覆部２２のうち少なくとも管台本体２１が圧着前においてシームレスである場合は、圧力容器１の耐圧の確保に寄与する。

【0050】

当板２４や封止部材２３は被覆部２２と同様にチタンから形成されており、チタン材の溶接は鋼材の溶接と比べて難易度が高い。本実施形態によれば、溶接部２３Ａ，２４Ａ，２４Ｂをより長期に亘り健全に維持することができるので、圧力容器１の点検、整備時における溶接部２３Ａ，２４Ａ，２４Ｂの補修頻度が減少する。そうすると、プラントの稼働率が向上し、圧力容器１の気密性を保ちつつ、安定して操業することができる。

【0051】

さらに、被覆部２２と管台本体２１とが圧着により一体に接合されていることによれば、従来技術の如くに突起および溝によって管台本体２１と被覆部２２とを係合させる必要がない。本実施形態によれば、突起や溝の無い簡素な構造の管台２を提供することができる。

【0052】

圧力容器１に複数の管台２が設けられるとき、管台２が設置される位置や温度条件、配管３１，３３等から加えられる荷重等に応じて、被覆部２２と管台本体２１との熱膨張差、および、部材間の接合箇所に作用する応力は相違する。そのため、圧力容器１において、熱膨張差や応力が相対的に小さい部位には、従来構造のようにチタンスリーブを備えた管台を設けることができる。つまり、同一の圧力容器１が、チタンクラッド管台２と、チタンスリーブ管台とを備えていてもよい。

【0053】

〔変形例〕
以下、本発明の各変形例に係る管台の構造を説明する。
図４に示す管台２－Ｘ１の当板２４－１は、上記実施形態とは異なり、被覆部２２の外周部２２Ａには溶接されていない。図４に示すように、当板２４－１の開口２４０の内周部が、被覆部２２の端面２２Ｅに溶接されていてもよい。

【0054】

図５に示す管台２－Ｘ２、フランジ２１Ｆに接続される配管３１、および被覆部２２の内端２２２に接続される配管３３には、腐食性の液やガスが流れる。しかし、壁１０の空間１１には腐食性の液やガスが存在しない。そのため、管台２－Ｘ２は、管台本体２１の端面２１Ｅを覆う当板２４，２４－１を備えていない。また、壁１０は、壁本体１００を覆う壁被覆部１０１を備えていない。

【0055】

管台２－Ｘ２によれば、上記実施形態と同様に、管台本体２１と被覆部２２とが圧着により一体に接合されているので、被覆部２２の軸方向への変位が管台本体２１により拘束される。そのため、被覆部２２の軸方向への変位によって封止部材２３の溶接部２３Ａに過大な応力が加えられることがない。加えて、配管３３または配管３１の振動や衝撃、熱膨張等の外力によって被覆部２２に作用する軸直角荷重Ｆ２は全て管台本体２１および壁１０により受けるので、軸直角荷重Ｆ２によって封止部材２３の溶接部２３Ａに過大な応力が加えられることもない。
その他、管台２－Ｘ２によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0056】

図６に示す管台２－Ｘ３のように、管台本体２１－１は、壁１０の外面１０Ａに突き当てられて壁１０に溶接されていてもよい。管台本体２１－１の先端２１３と壁１０とは、開先溶接により、溶接部２１Ｃをなしている。壁１０の孔１０Ｈ－１の内径は、被覆部２２の外径に対応している。

【0057】

図７は、内側を非腐食性の流体が流れる管台２－Ｘ４の構造を示す。壁１０の内側は腐食性流体が存在するため、管台本体２１には、端面２１Ｅを覆う当板２４が設けられている。被覆部２２は、管台本体２１のフランジ２１Ｆ側から基端側（端面２１Ｅ側）に亘る内周部２１Ｂの基端側の領域を覆っているとともに、端面２１Ｅを超えて壁１０の内側へ延在している。内周部２１Ｂにおける被覆部２２により覆われていない領域は、管台２－Ｘ４の内部流路に露出している。流体の抵抗を抑えるため、内周部２１Ｂの段差２１Ｇに配置される被覆部２２と、内周部２１Ｂとが面一に配置されることが好ましい。本例の管台構造は、被覆部２２の外端２２１側で被覆部２２と溶接される封止部材２３を備えていない。

【0058】

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本発明の管台は、必ずしも圧力容器１の壁１０に設けられる必要はなく、耐圧性が要求されない容器の壁や、装置筐体の壁にも設けることができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 圧力容器（機器）
２，２－１，２－２，２－Ｘ１，２－Ｘ２，２－Ｘ３，２－Ｘ４ チタンクラッド管台
２－Ｚ 比較例の管台
１０ 壁
１０Ａ 外面
１０Ｂ 内面
１０Ｃ 開先
１０Ｈ 孔
１１ 空間
１２ 胴
１３ 上鏡板
１４ 下鏡板
２０ クラッド管
２１，２１－１ 管台本体
２１Ａ 外周部
２１Ｂ 内周部
２１Ｃ，２１Ｄ 溶接部
２１Ｅ 端面
２１Ｆ フランジ
２１Ｇ 段差
２２ 被覆部（管台被覆部）
２２Ａ 外周部
２２Ｅ 端面
２３ 封止部材
２３Ａ 溶接部
２４，２４－１ 当板
２４Ａ，２４Ｂ 溶接部
３１ 配管
３１Ｂ ボルト
３１Ｆ フランジ
３２ 内部部品
３３ 配管
３４ 計装品
４１ 管台本体
４１Ｂ 内周部
４２ 被覆スリーブ
４２Ａ 外周部
１００ 壁本体
１０１ 壁被覆部
２１１ 凹部
２１３ 先端
２２１ 外端
２２２ 内端
２４０ 開口
２４１ 端部
Ｆ１ 軸方向荷重
Ｆ２ 軸直角荷重
Ｇ 隙間
Ｌ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】