JP2000218545A

JP2000218545A - ウオータージェットピーニング装置

Info

Publication number: JP2000218545A
Application number: JP11017423A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hirano; 克彦平野; Kunio Enomoto; 邦夫榎本; Eisaku Hayashi; 英策林; Sadahito Shimizu; 禎人清水; Tadashi Morinaka; 廉守中; Tetsuya Ishikawa; 哲也石川; Shigeru Tanaka; 茂田中; Noboru Chiba; 昇千葉
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Nuclear Engineering Co Ltd; Hitachi Ibaraki Business Engineering Co Ltd; Hitachi Kiso Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Nuclear Engineering Co Ltd; Hitachi Ibaraki Business Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-08
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: US20020116970A1; US6519991B2; JP3803734B2; US6425276B1

Abstract

(57)【要約】【課題】キャビテーション気泡を含有する噴流を大口径
の円筒状構造物に対して低角度で噴射することにより、
大口径円筒状構造物を効率よくピーニング施工する。【解決手段】加圧水を導入し、キャビテーションにより
発生した気泡を含有する噴流３を水中で発生するノズル
２と、前記気泡を含有する噴流を水中に配設した円筒状
構造物１に噴射して、円筒状構造物表面をピーニング施
工するウオータージェットピーニング装置において、前
記噴流の噴射方向は前記円筒状構造物の接線に対して４
５度以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウオータージェット
ピーニング装置に係り、特に狭隘部に配置した大口径円
筒状構造物外表面の残留応力を軽減するウオータージェ
ットピーニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電プラントにおける原子炉圧力容器と
シュラウド壁間には、ジェットポンプライザ管およびジ
ェットポンプディフューザ等の溶接部を有する大口径円
筒状構造物が配設されている。これらの溶接部および溶
接時の熱的影響を受ける部分には引張り応力が残留し、
応力腐食割れの原因となる。したがって、前記引張り応
力を低減し、あるいは残留引張り応力を残留圧縮応力に
改善して応力腐食割れを防止する必要がある。

【０００３】金属表面層に圧縮残留応力を付与する方法
として、ウオータージェットピーニング法が知られてい
る。ウオータージェットピーニング法は、例えば特開平
４−３６２１２４号公報に示されるように、流体中に置
かれた平板状の金属材料に対向して流体中にノズルを設
け、このノズルから金属材料に向かって噴流を噴出し
て、キャビテーションにより発生した気泡を含むジェッ
ト噴流を前記金属表面に衝突させる。この衝突によって
キャビテーション気泡は崩壊し、崩壊時の水撃作用によ
り金属表面を叩いて表面層に圧縮残留応力を与える方法
である。

【０００４】また、特開平７−２７０５９０号公報に
は、円筒状構造物に対して偏心した位置に前記ジェット
水流を衝突させることにより、円筒状構造物を広範囲に
わたってピーニング施工することが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】円筒状構造物に対して
偏心した位置に前記ジェット水流を衝突させて、前記円
筒状構造物をピーニング施工する前記従来の処理方法
は、原子炉内の口径１００ｍｍ程度の比較的小口径の配
管群を対象としている。

【０００６】一方、原子炉圧力容器内には前記小口径の
配管群のほかに、口径約３００ｍｍのジェットポンプラ
イザ管、口径約５００ｍｍのジェットポンプディフュー
ザ等の大口径管が存在する。これらの大口径管は、前記
ジェット水流を正面から衝突させると、平板への施工の
場合と同様にジェット噴流の回り込みは期待できない。
このため、施工範囲を広くとることはできない。

【０００７】また、ジェットポンプライザ管、ジェット
ポンプディフューザは圧力容器とシュラウド間の隙間で
あるアニュラス部分に配置される。このように、ジェッ
トポンプライザ管、ジェットポンプディフューザは狭隘
な空間に配置されているため、ピーニング施工に際して
適正な噴射距離および噴射角度を確保することは困難で
ある。

【０００８】本発明は前記種々の問題点に鑑みてなされ
たもので、噴流の回り込みが期待できない大口径管であ
っても、その外表面を効率的にピーニング施工できると
ともに、施工環境が狭隘であっても施工時の適正な噴射
距離および噴射角度を確保できるウオータージェットピ
ーニング装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】加圧流体を導入し、キャ
ビテーションにより発生した気泡を含有する噴流を流体
中で発生するノズルと、前記気泡を含有する噴流を流体
中に配設した大口径の円筒状構造物に噴射して、該円筒
状構造物表面をピーニング施工するウオータージェット
ピーニング装置において、前記噴流の噴射方向は前記円
筒状構造物の接線に対して４５度以下であることを特徴
とする。

【００１０】また、加圧流体を導入し、キャビテーショ
ンにより発生した気泡を含有する噴流を流体中で発生す
るノズルと、前記気泡を含有する噴流を流体中に配設し
た大口径の円筒状構造物に噴射して、該円筒状構造物表
面をピーニング施工するウオータージェットピーニング
装置において、前記噴流の噴射方向は前記円筒状構造物
の接線に対して１５度以下であることを特徴とする。

【００１１】また、前記ウオータージェットピーニング
装置において、前記円筒状構造物の外径は１００ｍｍ以
上であることを特徴とする。

【００１２】また、前記ウオータージェットピーニング
装置において、前記円筒状構造物の外径は２００ｍｍ以
上であることを特徴とする。

【００１３】また、前記ウオータージェットピーニング
装置において、前記ノズルの噴出孔と前記構造物間の噴
射距離のノズル孔径に対する比は７５〜１５０であるこ
とを特徴とする。

【００１４】また、前記ウオータージェットピーニング
装置において、前記ノズルは、自身を固定する固定装置
を備えた着座ベースに取り付け方向可変に取り付けたこ
とを特徴とする。

【００１５】また、前記ウオータージェットピーニング
装置において、前記着座ベースは、噴出方向の異なる複
数のノズルを備えたことを特徴とする。また、前記ウ
オータージェットピーニング装置において、前記固定装
置は、ノズル後方の構造物位置からノズル位置を演算す
るノズル位置検出装置を備えたことを特徴とする。

【００１６】また、前記ウオータージェットピーニング
装置において、前記ノズルは首振り機構を備えたことを
特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の実施形態を
図１ないし図３を用いて説明する。

【００１８】図１は本実施形態に係るウオータージェッ
トピーニング装置の概略を示す図、図２は本実施形態に
係るウオータージェットピーニング装置の噴射角を変え
た場合の施工結果を示す図、図３は本実施形態に係るウ
オータージェットピーニング装置の、噴射距離とノズル
径の比を変えた場合の施工結果を示す図である。

【００１９】ウオータージェットピーニング装置の概要
を示す図１において、図１ａは円筒状構造物の接線に対
して低角度θで噴射した場合を示す図、図１ｂは円筒状
構造物の接線に対して高角度（垂直）で噴射した場合を
示す図である。これらの図において、１は円筒状構造
物、２は高圧水を噴出するノズル、３はノズル２から噴
出する噴流であり、この噴流はキャビテーションにより
発生した気泡を含んでいる。

【００２０】図１ａに示すように、円筒状構造物１およ
びノズル２を水中に対向して配置する。また、ノズル２
は円筒状構造物１の接線に対してノズルの噴流のなす噴
射角をθ、噴射距離、すなわちノズルの噴射中心のノズ
ル噴口から円筒状構造物までの距離をＬ1に設定して配
置し、ノズル２から高圧水を水中に噴射する。

【００２１】ノズル２から高圧水を水中に噴出すると、
水中の噴流には噴流と周囲の水との剪断作用によりキャ
ビテーションが発生し、前記水中の噴流はキャビテーシ
ョン気泡を含んだ噴流となる。キャビテーション気泡を
含んだ噴流は円筒状構造物１に沿って回り込み、回り込
んだ部位ではキャビテーション気泡の発生と崩壊が活発
に行われ、ウオータージェットピーニング施工の有効範
囲は拡大されて、その範囲は円筒状構造物の中心角でα
1となる。

【００２２】一方、図１ａにおいて、円筒状構造物１お
よびノズル２の設置間距離を変えることなく、ノズルの
噴射中心と円筒状構造物の接線との角度を９０°に設定
して垂直方向に噴射を行うと、図１ｂに示す構成とな
る。図１ｂにおいてノズルの噴射中心から円筒状構造物
接点までの距離はＬ2となる。距離Ｌ1とＬ2は、これら
の図からＬ1＞Ｌ2となることは明らかである。また、ウ
オータージェットピーニング施工の有効範囲は円筒状構
造物の中心角でα2となる。この範囲は、円筒構造物１
の直径が大きいため、曲率を有さない平板を施工対象と
したときと同程度の有効範囲であり、その範囲の関係は
α1＞α2となる。

【００２３】図２は、ノズルの噴射中心と接線のなす角
度を変えてウオータージェットピーニング施工した場合
の施工結果を示す図である。この図から、接線と噴射中
心のなす角度θが小さいほど広い有効幅が得られること
が分かる。この結果から、接線と噴流中心のなす角度θ
は４５°以下が好ましく、１５°以下がより好ましい。

【００２４】図３は、は噴射距離（Ｌ）をノズル口径
（Ｄ）で除した値（Ｌ／Ｄ）と円筒状構造物の円周方向
のウオータージェットピーニング施工の有効幅の関係を
示す図である。この図からＬ／Ｄが７０〜１５０の範囲
で有効幅が広いことが分かる。

【００２５】次に、円筒状構造物に対してウオータージ
ェットピーニング施工行った場合の、円筒状構造物の外
径と残留応力改善効果の得られる範囲の関係を説明す
る。

【００２６】図４は円筒状構造物１とノズル２が噴出す
る噴流との関係を示す図であり、図４ａは斜視図、図４
ｂは上面図、図４ｃは引張り残留応力が圧縮応力に改善
される有効範囲を示す図である。

【００２７】図に示すように、ノズルから噴出した噴流
は噴流中心と前記円筒状構造物外表面の接する施工中心
から、上流側および下流側に廻り込んでウオータージェ
ットピーニング施工の有効範囲は拡大して、その有効範
囲はα1となる。この有効範囲は前記円筒状構造物の口
径によって異なる。そこで前記円筒状構造物の外径と残
留応力が改善される有効範囲α1の関係を求めた。

【００２８】図５は円筒状構造物の外径と有効範囲の関
係を示す図である。図に示すように外径１００ｍｍ未満
の円筒状構造物と外径２５０ｍｍ以上の円筒状構造物で
は、残留応力が改善される有効範囲α1の範囲は２倍近
く異なることが分かる。この結果から、本発明が適用さ
れる円筒状構造物の外径は１００ｍｍ以上が好ましく、
２００ｍｍ以上がより好ましい。

【００２９】次に、本発明の第２の実施形態を図６ない
し図９を用いて説明する。

【００３０】図６は、ウオータージェットピーニング装
置の施工対象であるアニュラス部分、すなわち、シュラ
ウドと圧力容器の隙間部分を示す図である。図において
３１はバッフルプレート、３２は口径約５００ｍｍのジ
ェットポンプディフューザ、３３は口径約５００ｍｍの
ジェトポンプライザ管である。

【００３１】前記アニュラス部分にはバッフルプレート
３１が配設され、バッフルプレート上にはジェットポン
プディフューザ３２を配置する。またジェットポンプデ
ィフューザ３２の間には屈曲形状のジェットポンプライ
ザ管３３を配設し、ジェットポンプディフューザ３２と
その間に配設したジェットポンプライザ管３３によりジ
ェットポンプを構成する。

【００３２】このようにして構成されたジェットポンプ
は圧力容器とシュラウド壁に挟まれており、ジェットポ
ンプと圧力容器あるいはシュラウド壁の隙間は約１０ミ
リ程度しか存在しない。

【００３３】図７は、ジェットポンプライザ管用のウオ
ータージェットピーニング装置を示す図である。

【００３４】図において、４０はウオータージェットピ
ーニング装置、４１はウオータージェットピーニング装
置の着座ベース、４２は着座ベース４１に取り付けたノ
ズルヘッド、４３はノズルヘッド４２に取り付けた複数
のノズル、４４はノズル４３にそれぞれ高圧水を供給す
る高圧ホースであり、高圧ホースはノズルの数だけ備え
ている。４５はクランプであり、クランプ４５は着座ベ
ースに対して図示矢印Ａ方向に伸縮し、後述するように
伸張したときクランプで圧力容器等を突っ張って着座ベ
ースを固定する。なお、着座ベースにはクランプで突っ
張った荷重を受ける図示しない脚部が取り付けられる。

【００３５】図８は、ウオータージェットピーニング装
置をジェットポンプライザ管に適用した例を示す図であ
る。

【００３６】図において、３３１はジェットポンプライ
ザ管３３のエルボ部、３３２はジェトポンプライザ管の
給水ノズル側管路、４１１はクランプが突っ張った荷重
を受ける脚部である。前記エルボ部３３１は溶接により
ライザ管３３および給水ノズル側管路３３２に接合され
る。なお、図６ないし図７に示される部分と同一部分に
ついては同一符号を付してその説明を省略する。

【００３７】ウオータージェットピーニング装置４０の
着座ベース４１をジェットポンプライザ管のエルボ部３
３１に取り付ける。そして、着座ベースの一方側に形成
した脚部４１１を圧力容器内壁に当接し、他方側に形成
したクランプ４５を伸張してジェットポンプディフュー
ザ３２を突っ張る。これによりウオータージェットピー
ニング装置を確実にアニュラス部分に取り付けることが
できる。

【００３８】図９は、ウオータージェットピーニング装
置を用いた施工装置の全体構成を示す図である。

【００３９】図において、６０は原子炉、６０１は原子
炉圧力容器である。６１はウオータージェットピーニン
グ装置、６２は燃料交換器の補助ホイスト、６３はウオ
ータージェットピーニング装置のノズルに高圧水を供給
する高圧ホース、６４はウオータージェットピーニング
装置の制御盤、６５は高圧水を供給する高圧ポンプ、６
６は源水を高圧ポンプに供給する給水ホースである。６
７は監視カメラであり、装置の設置状況、および施工状
況等を監視する。６８は信号ケーブル、６９はモニタで
あり、前記監視カメラ６７は信号ケーブルによりモニタ
６９に接続する。

【００４０】ウオータージェットピーニング施工に際し
ては、ウオータージェットピーニング装置６１を、補助
ホイスト６２により圧力容器とシュラウド間の施工箇所
であるジェットポンプライザ管まで吊りおろす。次い
で、監視カメラで設置位置を確認しながら、クランプを
伸張してウオータージェットピーニング装置をシュラウ
ド外壁と圧力容器間に固定する。次いで、ウオータージ
ェットピーニング装置のノズルの方向と前記エルボ部の
溶接部との距離を監視カメラで確認する。次いで噴流を
前記溶接部に照射する。これらの手順により前記溶接部
およびその周辺をピーニング施工することができる。

【００４１】次に、本発明の第３の実施形態を図１０な
いし図１３を用いて説明する。図１０は、着座ベースに
噴流を円筒状構造物に低角度で噴射するノズルを取り付
けた、ジェットポンプライザ管用ウオータージェットピ
ーニング装置の一例を示す図である。図において、８１
はコの字状の着座ベースであり、ジェットポンプライザ
管３３のエルボ部３３１に取り付ける。８２は着座ベー
ス８１の４隅に取り付けたノズルである。なお、図にお
いて図６に示される部分と同一部分については同一符号
を付してその説明を省略する。

【００４２】ノズルは、その噴射角度が施工対象物であ
るジェットポンプライザ管３３のエルボ部３３１に対し
て低角度になるように取り付ける。また着座ベースは図
示しないが、前述と同様なクランプによりシュラウドと
圧力容器間に固定する。

【００４３】図１１は、着座ベースに噴流を円筒状構造
物に低角度で噴射するノズルを取り付けたジェットポン
プライザ管用ウオータージェットピーニング装置の他の
例を示す図である。図において、９１はコの字状の着座
ベースであり、ジェットポンプライザ管３３のエルボ部
３３１に取り付ける。９２は着座ベース８１の両側に、
図示矢印Ｂ方向に移動可能に取り付けたノズルである。
なお、図において図４に示される部分と同一部分につい
ては同一符号を付してその説明を省略する。

【００４４】ノズル９２は、その噴射方向を一定に保持
した状態で図示Ｂ方向に移動することにより、エルボ部
３３１に形成した溶接部をウオータージェットピーニン
グ施工することができる。

【００４５】図１２は、着座ベースに、噴流を円筒状構
造物に低角度で噴射するノズルを取り付けたジェットポ
ンプライザ管用ウオータージェットピーニング装置のさ
らに他の例を示す図である。１０１はコの字状の着座ベ
ース、１０２は着座ベース１０１に取り付けたＵの字状
のレールであり、着座ベース１０１はジェットポンプラ
イザ管３３のエルボ部３３１に取り付ける。１０３はＵ
の字状のレールに、図示矢印Ｃ方向に移動可能に取り付
けたノズルである。なお、図において図４に示される部
分と同一部分については同一符号を付してその説明を省
略する。

【００４６】ノズル１０３は、その噴射方向を低噴射角
になるように保持した状態で図示Ｃ方向に移動すること
により、エルボ部３３１に形成した溶接部をウオーター
ジェットピーニング施工することができる。

【００４７】図１３は、着座ベースに噴流を円筒状構造
物に低角度で噴射するノズルおよび高角度で噴射するノ
ズルを取り付けた、ジェットポンプライザ管用ウオータ
ージェットピーニング装置の一例を示す図である。図に
おいて、１１１はコの字状の着座ベースであり、ジェッ
トポンプライザ管３３のエルボ部３３１に取り付ける。
１１２は着座ベース８１の４隅に取り付けたノズル、１
１３は着座ベースの略中央に取り付けたノズルである。
ノズル１１２および１１３はいずれも平行に取り付け
る。なお、図において図６に示される部分と同一部分に
ついては同一符号を付してその説明を省略する。また着
座ベースは図示しないが前述と同様なクランプにより、
シュラウドと圧力容器間に固定する。

【００４８】着座ベース両端に近いノズル１１２は、そ
の噴射角度が施工対象物であるジェットポンプライザ管
３３のエルボ部３３１に対して低角度になるように取り
付けることができる。一方、中央のノズル１１３はライ
ザ管のエルボ部に対して垂直噴射に近い状態になる。し
かし低角度噴射と高角度噴射の組み合わせになっている
ため垂直噴射のみの施工に比して施工効率の低下は少な
い。

【００４９】次に、本発明の第４の実施形態を図１４な
いし図１６を用いて説明する。

【００５０】図１４は、ノズルヘッドに取り付けたノズ
ルに、その噴射方向を可変にする首振り機構を備えたウ
オータージェットピーニング装置を示す図である。ノズ
ル１２１の噴射方向を図示矢印Ｄに示すように首振り可
能にすることにより、円筒構造物の外表面をむらなく施
工することができる。また、ノズルをノズルヘッドに固
定した固定式ノズルに比してノズルの搭載数を軽減する
ことができる。また固定式ノズルに比して、ノズルの設
置位置精度を厳しくする必要がない。

【００５１】図１５は、ノズルの首振り機構を示す図で
あり、図１５ａはノズルの首振り機構の平面図、図１５
ｂはノズルの首振り機構の側面図である。

【００５２】図において、１３１はノズル、１３２はノ
ズルヘッド、１３３はノズル１３１を図示矢印方向に揺
動するための電動式の駆動部であり、駆動部１３３はノ
ズルヘッド１３２内に設けられる。１３５はスイベルジ
ョイントであり、スイベルジョイント１３５はノズル１
３１が揺動しても高圧ホース１３４からの高圧水をとぎ
れることなくノズルに供給することができる。なお、駆
動部は電動式に代えて外部からギア等を介してノズルを
回転できる機構を設けて、手動で揺動することも可能で
ある。

【００５３】図１６は、着座ベース上に装着するノズル
ヘッドの装着位置を可変できるウオータージェットピー
ニング装置を示す図である。

【００５４】図において、１４１は着座ベース、１４２
は着座ベースに装着したノズルヘッド、１４３はノズル
ヘッドに取り付けたノズルである。着座ベース１４１に
対してノズルヘッド１４２は取り外し可能であり、例え
ば図示実線の位置から取り外して、図示破線の位置に取
り付け可能である。

【００５５】原子炉内でウオータージェットピーニング
装置を使用する場合には、操作性および信頼性を考慮す
ると単純、軽量な構造が望ましい。このため必要最小限
の個数のノズル１４３を備えた複数のノズルヘッドを準
備しておき、適宜選択して前記着座ベースに取り付ける
ことができる。

【００５６】このようにノズルヘッドを付け替えること
で複雑な機構や余分のノズルを搭載することなく、ウオ
ータージェットピーニング装置を安価に構成することが
できる。

【００５７】次に、本発明の第５の実施形態を図１７を
用いて説明する。

【００５８】図１７は、位置検出センサを用いたノズル
の位置決め方法を示す図である図において、１５１はノ
ズル、１５２はシュラウド、１５３は圧力容器、１５４
はノズル１５１の近傍に取り付けた距離センサである。
なお、図において図６に示される部分と同一部分につい
ては同一符号を付してその説明を省略する。

【００５９】ノズル１５１の前方は噴流の影響でセンサ
の種類によっては距離の測定が困難になるため、距離セ
ンサ１５４はノズル後方に取り付ける。図に示すよう
に、センサ１５４はノズル後方にある圧力容器壁１５３
までの距離を測定する。施工中心であるライザ管３３の
エルボ部３３１の中心からノズル後方の圧力容器内壁１
５４までの距離をｍ0、ノズル１５１の先端からセンサ
１５４前面までの距離をｍ2、距離センサが測定したセ
ンサ１５４先端から圧力容器内壁１５３までの距離をｍ
bとするとノズル先端からライザ管の中心位置までの距
離ｍfは次式で求めることができる。

【００６０】ｍf＝ｍ0−ｍ2−ｍb 次に、本発明の第６の実施形態を図１８を用いて説明す
る。

【００６１】図１８はジェットポンプライザ管にウオー
タージェットピーニング装置を適用する場合の手順を示
す図である。

【００６２】まず、ステップＳ１において、原子炉圧力
容器の上蓋、蒸気乾燥器およびシュラウドヘッドを取り
外す。

【００６３】次いで、ステップＳ２において、炉内構造
物を取り外す。次いで必要に応じてインレットミキサを
取り外す。

【００６４】次いで、ステップＳ３において、監視カメ
ラを吊り下ろしながらジェットポンプライザ管エルボ部
への接近ルートのウオータージェットピーニング装置を
設置するに際しての干渉物の有無および前記エルボ部の
溶接線を監視モニタで確認する。

【００６５】次いで、ステップＳ４において、制御盤お
よび加圧ポンプを作業床上に配置し、給水ホースで加圧
ポンプと源水タンクを連結し、高圧ホースで加圧ポンプ
とウオータージェットピーニング装置を連結する。また
これらの機器間に配線を敷設し調整する。

【００６６】次いで、ステップＳ５において、ウオータ
ージェットピーニング装置を設置する。まず最初に、ウ
オータージェットピーニング装置を、燃料交換用補助ホ
イストで吊り上げ、シュラウドと圧力容器の間のジェッ
トポンプライザ管エルボ部上に吊り下ろし、監視カメラ
で水平位置を確認する。次に、前記ウオータージェット
ピーニング装置をシュラウドと圧力容器間に固定する。
次に、施工対象のジェットポンプライザ管のエルボ部の
溶接線とウオータージェットピーニング装置に備えたノ
ズルとの距離およびノズルの方向を監視カメラで確認す
る。次に、噴流を試射し、噴流がジェットポンプライザ
管のエルボ部の所定の位置に当たっているかを確認す
る。また、ウオータージェットピーニング装置に備えた
距離センサを稼働させて、施工位置およびノズル位置を
適正な位置に補正する。

【００６７】次いで、ステップＳ６において、ウオータ
ージェットピーニング施工を行う。まず最初に、前記ノ
ズルの噴射圧力、噴射流量、ノズルの走行速度および走
行範囲を設定する。またノズルを固定して噴射する場合
は噴射時間を設定する。次に、噴流を試射し、その後前
記ノズルをジェットポンプライザ管のエルボ部周囲を走
査しながら、あるいはノズルを固定した状態で所定時間
ウオータージェットピーニング施工する。施工状況は監
視カメラで随時監視する。次に施工後に監視カメラで施
工の完了を確認する。

【００６８】次いで、ステップＳ７において、装置を撤
収する。まず最初にシュラウドと圧力容器間にウオータ
ージェットピーニング装置を固定したクランプを解除す
る。次に、ウオータージェットピーニング装置の吊り上
げ準備完了を監視カメラで確認する。次に、前記補助ホ
イストでウオータージェットピーニング装置を吊り上げ
る。

【００６９】次いで、ステップＳ８において、給水ホー
スおよび高圧ホースを取り外し、加圧ポンプと源水タン
クとの連結および加圧ポンプとウオータージェットピー
ニング装置との連結を解除する。また各機器間の配線を
取り外して、機器を撤収する。

【００７０】次いで、ステップＳ９において、ステップ
２においてインレットミキサを取り外した場合にはこれ
を取り付ける。

【００７１】次いで、ステップＳ１０において、監視カ
メラを撤収する。

【００７２】次いで、ステップＳ１１において、蒸気乾
燥器、原子炉圧力容器およびシュラウドヘッドをつり込
んで組立、復旧する。

【００７３】次に、本発明の第７の実施形態を図１９な
いし図２０を用いて説明する。

【００７４】図１９はジェットポンプディフューザ用ウ
オータージェットピーニング装置を示す図である。図に
おいて、１７２はジェットポンプディフューザ３２を構
成するロアリングであり、ロアリング１７２はバッフル
プレート３１に溶接している。また１７３はジェットポ
ンプディフューザを構成するテールパイプであり、テー
ルパイプ１７３はロアリング１７２に溶接している。こ
れら２箇所の溶接部がウオータージェットピーニング装
置の施工箇所となる。１７４はジェットポンプディフュ
ーザ用ウオータージェットピーニング装置、１７５はク
ランプ、１７６はウオータージェットピーニング装置１
７４の高さを調節するステイである。

【００７５】ウオータージェットピーニング装置１７４
をバッフルプレート上に取り付け、噴流中心が溶接部の
高さと一致するようにその高さをステイ１７６で調節す
る。次いで、装置側面に取り付けたクランプ１７５を伸
張して、ウオータージェットピーニング装置を圧力容器
とシュラウド間に固定して、ウオータージェットピーニ
ング施工を行う。ウオータージェットピーニング装置に
低角度噴射および高角度噴射する複数のノズルを設け、
これらの噴射方向をもつノズルを組み合わせることによ
り、全周をむらなく施工することができる。

【００７６】図２０は、バッフルプレート３１とジェッ
トポンプディフューザのロアリング３２との溶接部およ
びロアリングとテールパイプとの溶接部をウオータージ
ェットピーニング施工する例を示す図である。

【００７７】図２１はウオータージェットピーニング装
置の首振り角を示す図である。

【００７８】図において、１９１は首振り機構を備えた
ノズルであり、ψはその噴射角を示す。なお、図におい
て図１７に示される部分と同一部分については同一符号
を付してその説明を省略する。

【００７９】ウオータージェットピーニング装置１７４
をバッフルプレート上に取り付け、装置側面に取り付け
たクランプ１７５を伸張して、ウオータージェットピー
ニング装置を圧力容器とシュラウド間に固定して、ウオ
ータージェットピーニング施工を行う。ウオータージェ
ットピーニング装置のノズル１９１は、バッフルプレー
ト３１とロアリング１７２の溶接部、およびロアリング
１７２とテールパイプ１７３との溶接部を施工可能なよ
うにその噴射方向を可変できる機構を備えている。な
お、図におけるノズルの噴射方向のバッフルプレートに
対する角度ψは０〜４５°が望ましい。

【００８０】図２２はノズルの首振り機構を示す図であ
る。

【００８１】図において、２０１はノズル、２０２はノ
ズル２０１の後方に取り付けた距離センサである。な
お、図において図１９ないし図２１に示される部分と同
一部分については同一符号を付してその説明を省略す
る。

【００８２】ノズル２０１の前方は噴流の影響でセンサ
の種類によっては距離の測定が困難になるため、距離セ
ンサ２０２はノズル後方に取り付ける。図に示すよう
に、センサ２０２はノズル後方にあるディフューザ３２
までの距離を測定する。施工中心であるディフューザ３
２の中心からノズル先端までの距離は、図１５に関して
前述したライザ管の場合と同様な手法で検出する。

【００８３】次に、本発明の第８の実施形態を図２３を
用いて説明する。

【００８４】図２３はジェットポンプディフューザにウ
オータージェットピーニング装置を適用する場合の手順
を示す図である。

【００８５】まず、ステップＳ１において、原子炉圧力
容器の上蓋、蒸気乾燥器およびシュラウドヘッドを取り
外す。

【００８６】次いで、ステップＳ２において、炉内構造
物を取り外す。次いで必要に応じてインレットミキサを
取り外す。

【００８７】次いで、ステップＳ３において、監視カメ
ラを吊り下ろしながらジェットポンプディフューザ部へ
の接近ルートのウオータージェットピーニング装置を設
置するに際しての干渉物の有無および前記ディフューザ
部の溶接線を監視モニタで確認する。

【００８８】次いで、ステップＳ４において、制御盤お
よび加圧ポンプを作業床上に配置し、給水ホースで加圧
ポンプと源水タンクを連結し、高圧ホースで加圧ポンプ
とウオータージェットピーニング装置を連結する。また
これらの機器間に配線を敷設し調整する。

【００８９】次いで、ステップＳ５において、ウオータ
ージェットピーニング装置を設置する。まず最初に、ウ
オータージェットピーニング装置を、燃料交換用補助ホ
イストで吊り上げ、シュラウドと圧力容器の間であり。
かつ、ジェットポンプディフューザの間であるバッフル
プレート上に吊り下ろし、監視カメラで設置位置を確認
する。次に、前記ウオータージェットピーニング装置を
シュラウドと圧力容器間に固定する。次に、施工対象の
ロアリングとバッフルプレートの間の溶接線およびロア
リングとテールパイプとの間の溶接線とウオータージェ
ットピーニング装置に備えたノズルとの距離およびノズ
ルの方向を監視カメラで確認する。次に、噴流を試射
し、噴流がディフューザの所定の位置に当たっているか
を確認する。また、ウオータージェットピーニング装置
に備えた距離センサを稼働させて、施工位置およびノズ
ル位置を適正な位置に補正する。

【００９０】次いで、ステップＳ６において、ウオータ
ージェットピーニング施工を行う。まず最初に、前記ノ
ズルの噴射圧力、噴射流量、ノズルの走行速度および走
行範囲を設定する。またノズルを固定して噴射する場合
は噴射時間を設定する。次に、噴流を試射し、その後前
期ノズルをジェットポンプライザ管のエルボ部周囲を走
査しながら、あるいはノズルを固定した状態で所定時間
ウオータージェットピーニング施工する。施工状況は監
視カメラで随時監視する。次に施工後に監視カメラで施
工の完了を確認する。

【００９１】次いで、ステップＳ７において、ロアリン
グとテールパイプ間の溶接部をウオータージェットピー
ニング施工するためにウオータージェットピーニング装
置を移動する。まず最初に、シュラウドと圧力容器間に
ウオータージェットピーニング装置を固定したクランプ
を解除する。次に、ウオータージェットピーニング装置
の吊り上げ準備完了を監視カメラで確認する。次に、前
記補助ホイストでウオータージェットピーニング装置を
吊り上げて、所定の位置に移動する。次に、監視カメラ
で設置位置を確認する。次に、前記ウオータージェット
ピーニング装置をシュラウドと圧力容器間に固定する。
次いでステップ６と同様な手法で、ロアリングとテール
パイプ間の溶接部をウオータージェットピーニング施工
する。

【００９２】次いで、ステップＳ８において、装置を撤
収する。まず最初にシュラウドと圧力容器間にウオータ
ージェットピーニング装置を固定したクランプを解除す
る。次に、ウオータージェットピーニング装置の吊り上
げ準備完了を監視カメラで確認する。次に、前記補助ホ
イストでウオータージェットピーニング装置を吊り上げ
る。

【００９３】次いで、ステップＳ９において、給水ホー
スおよび高圧ホースを取り外し、加圧ポンプと源水タン
クとの連結および加圧ポンプとウオータージェットピー
ニング装置との連結を解除する。また各機器間の配線を
取り外して、機器を撤収する。

【００９４】次いで、ステップＳ１０において、ステッ
プ２でインレットミキサを取り外した場合にはこれを取
り付ける。

【００９５】次いで、ステップＳ１１において、監視カ
メラを撤収する。

【００９６】次いで、ステップＳ１２において、蒸気乾
燥器、原子炉圧力容器およびシュラウドヘッドをつり込
んで組立、復旧する。

【００９７】なお、この手順を発電プラントの定期点検
中に行う場合には、圧力容器の上鏡板、蒸気乾燥器およ
びシュラウドヘッドは取り外されているので、ウオータ
ージェットピーニング施工はステップ２から始まりステ
ップ１１で完了する。

【００９８】なお、以上の説明ではピーニング装置に用
いる流体として水を用いる場合について説明したが水以
外の流体であっても適用可能であることはもちろんであ
る。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば、キャビテーション気泡
を含有する噴流を大口径の円筒状構造物に対して低角度
で噴射するので、大口径円筒状構造物を効率よくウオー
タージェットピーニング施工することができる。また噴
流の回り込みを有効に利用できるので狭隘部に配置した
大口径の円筒状構造物を効率よくウオータージェットピ
ーニング施工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るウオータージェ
ットピーニング装置の概略を示す図である。

【図２】ウオータージェットピーニング装置の噴射角を
変えた場合の施工結果を示す図である。

【図３】ウオータージェットピーニング装置の噴射距離
とノズル径の比を変えた場合の施工結果を示す図であ
る。

【図４】円筒状構造物とノズルが噴出する噴流との関係
を示す図であり

【図５】円筒状構造物の外径と有効範囲の関係を示す図
である。

【図６】ウオータージェットピーニング装置の施工対象
であるアニュラス部を示す図である。

【図７】ジェットポンプライザ管用ウオータージェット
ピーニング装置を示す図である。

【図８】ウオータージェットピーニング装置をジェット
ポンプライザ管に適用した例を示す図である。

【図９】ウオータージェットピーニング装置を用いた施
工装置の全体構成を示す図である。

【図１０】着座ベースにノズルを取り付けたウオーター
ジェットピーニング装置を示す図である。

【図１１】着座ベースにノズルを取り付けたウオーター
ジェットピーニング装置を示す図である。

【図１２】着座ベースにノズルを取り付けたウオーター
ジェットピーニング装置を示す図である。

【図１３】着座ベースにノズルを取り付けたウオーター
ジェットピーニング装置を示す図である。

【図１４】首振り機構を備えたウオータージェットピー
ニング装置を示す図である。

【図１５】ノズルの首振り機構を示す図である。

【図１６】ノズルヘッドの装着位置を可変にできるウオ
ータージェットピーニング装置をしめすずである。

【図１７】距離センサを用いたノズルの位置決め方法を
示す図である。

【図１８】ジェットポンプライザ管にウオータージェッ
トピーニング装置を適用する場合の手順を示す図であ
る。

【図１９】ジェットポンプディフューザ用ウオータージ
ェットピーニング装置を示す図である。

【図２０】バッフルプレートとディフューザのロアリン
グとの溶接部をウオータージェットピーニング施工する
例を示す図である。

【図２１】ウオータージェットピーニング装置の首振り
角を示す図である。

【図２２】ノズルの首振り機構を示す図である。

【図２３】ジェットポンプディフューザにウオータージ
ェットピーニング装置を適用する場合の手順を示す図で
ある。

【符号の説明】

１円筒状構造物２ノズル３噴流３１バッフルプレート３２ジェットポンプディフューザ３３ジェットポンプライザ管４０ウオータージェットピーニング装置４１着座ベース４２ノズルヘッド４４高圧ホース４５クランプ６０原子炉６０１圧力容器６１ウオータージェットピーニング装置６２燃料交換器の補助ホイスト６３高圧ホース６４制御盤６５高圧ポンプ６６給水ホース６７監視カメラ６８信号ケーブル６９モニタ８１着座ベース８２ノズル９２ノズル１０１着座ベース１０３ノズル１１２ノズル１１３ノズル１３１ノズル１３２ノズルヘッド１４１着座ベース１４３ノズル１４５スイベルジョイント１５２シュラウド１５３圧力容器１５４距離センサ１７２ロアリング１７３テールパイプ１７５クランプ１７６ステイ２０１ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598109039 株式会社日立茨城ビジネスエンジニアリング茨城県日立市幸町三丁目１番１号 (72)発明者平野克彦茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者榎本邦夫東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地日立エンジニアリングコンサルティング株式会社内 (72)発明者林英策茨城県日立市幸町三丁目２番２号日立ニュークリアエンジニアリング株式会社内 (72)発明者清水禎人茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者守中廉茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者石川哲也茨城県日立市幸町三丁目２番２号日立ニュークリアエンジニアリング株式会社内 (72)発明者田中茂茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立茨城ビジネスエンジニアリング内 (72)発明者千葉昇茨城県日立市会瀬町二丁目13番１号日立機装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧流体を導入し、キャビテーションに
より発生した気泡を含有する噴流を流体中で発生するノ
ズルと、前記気泡を含有する噴流を流体中に配設した大口径の円
筒状構造物に噴射して、該円筒状構造物表面をピーニン
グ施工するウオータージェットピーニング装置におい
て、前記噴流の噴射方向は前記円筒状構造物の接線に対して
４５度以下であることを特徴とするウオータージェット
ピーニング装置。
【請求項２】加圧流体を導入し、キャビテーションに
より発生した気泡を含有する噴流を流体中で発生するノ
ズルと、前記気泡を含有する噴流を流体中に配設した大口径の円
筒状構造物に噴射して、該円筒状構造物表面をピーニン
グ施工するウオータージェットピーニング装置におい
て、前記噴流の噴射方向は前記円筒状構造物の接線に対して
１５度以下であることを特徴とするウオータージェット
ピーニング装置。
【請求項３】請求項１ないし請求項２の何れか１の記載
において、前記円筒状構造物の外径は１００ｍｍ以上であることを
特徴とするウオータージェットピーニング装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項２の何れか１の記載
において、前記円筒状構造物の外径は２００ｍｍ以上であることを
特徴とするウオータージェットピーニング装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４の何れか１の記
載において、前記ノズルの噴出孔と前記構造物間の噴射距離のノズル
孔径に対する比は７５〜１５０であることを特徴とする
ウオータージェットピーニング装置。
【請求項６】請求項１ないし請求項５の何れか１の記
載において、前記ノズルは、自身を固定する固定装置を備えた着座ベ
ースに取り付け方向可変に取り付けたことを特徴とする
ウオータージェットピーニング装置。
【請求項７】請求項６の記載において、前記着座ベースは、噴出方向の異なる複数のノズルを備
えたことを特徴とするウオータージェットピーニング装
置。
【請求項８】請求項１ないし請求項７の何れか１の記
載において、前記固定装置は、ノズル後方の構造物位置からノズル位
置を演算するノズル位置検出装置を備えたことを特徴と
するウオータージェットピーニング装置。公報の
【請求項９】請求項１ないし請求項８の何れか１の記
載において、前記ノズルは首振り機構を備えたことを特徴とするウオ
ータージェットピーニング装置。