JPH02224890A

JPH02224890A - 容器貫通管の補修方法

Info

Publication number: JPH02224890A
Application number: JP1047377A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Umemoto; 忠宏梅本; Mitsuo Hayashi; 三雄林; Terufumi Uchikado; 内門　暉史; Yoshimitsu Tomita; 富田　義光
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-06

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、容器貫通管の補修方法に関するものである。

［従来の技術とその課題Ｊ原子力発電関連プラント、各種エネルギ関連プラント、
化学プラント、火力発電プラント等には、容器を貫通し
た状態の配管、つまり、容器貫通管が使用される。

例えば、第３図に示すように、沸騰水型原子炉における
原子炉圧力容器には、その容器壁（容器下鏡部）里に明
けた配管貫通用穴２を経由して容器貫通管（配管）３が
貫通しているとともに、配管貫通用穴２を」三方に延長
するように、容器壁Ｉの内底部にスタブチューブ４が立
設され、該スタブチューブ４における上°縁部と容器貫
通管３の外周面との間が溶接部５によって一体化されて
おり、容器貫通管３は、例えば原子炉の状態を検出する
ための各種センサの信号伝達等を行なっている。

このような容器貫通管３は、機械的強度の優れた容器壁
ｌ及びスタブチューブ４に取り付けられているために、
容器貫通管３の伸縮や曲げによる変形力の影響が、配管
壁や溶接部５に現れ易く、十分な信頼性を確保すること
が要求される。

また、溶接部５の形成時に溶融状態の溶接金属が凝固収
縮することに基づいて、機械的強度が相対的に小さい容
器貫通管３が外側に引っ張られる現象や、容器貫通管３
の熱容量がその近傍の容器壁１やスタブデユープ４の熱
容量と比較して小さいために、溶接部５の形成時の溶接
熱によって、容器貫通管３の胃壁の一部が加熱される現
象を生じ易い。

したがって、定期検査時等において、溶接部５あるいは
その近傍の配管壁の状態を検査することが望ましい。

従来、溶接部５の近傍に位置する容器貫通管３の胃壁に
欠陥部の発生が認められる場合や、欠陥部発生の可能性
の高い場合は、その欠陥部の状態に応じて溶接部５の部
分で解体し、新規の配管を再溶接によって取り付ける等
の対策が必要となる。

この場合にあって、例えば、溶接部５を解体することな
く、容器貫通管３の内部から欠陥部の補修を実施し得る
と好都合であるが、その技術は未だ確立されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、（１）容器貫通管を取り付けている溶接部を解体するこ
となく欠陥部の補修を実施すること。

（ロ）補修作業後における新たな欠陥部の発生を抑制４
゛ること。

等を目的とするものである。

１−課題を解決するだめの手段Ｊ容器貫通管における欠陥部の内側に金属スリーブを挿入
し、該金属スリーブの両端部と容器貫通管の内面との間
を隅肉溶接して、欠陥部を隅肉溶接部により密封すると
ともに、該隅肉溶接部から離間した位置の金属スリーブ
の内面に、容器貫通管の胃壁に達する追加溶接を行なう
ことを特徴とする容器貫通管の補修方法である。

［−作用　Ｊ容器貫通管に欠陥部の発生が認められる場合や、欠陥部
の発生が懸念される場合に、その内側に金属スリーブを
挿入して隅肉溶接することにより、欠陥部が隔離される
と容器貫通管の内部流体が欠陥部に接触することがなく
なり、腐食流体が存在することによる欠陥部の成長が停
止する。

隅肉溶接部の近傍に位置する容器貫通管の内面には、隅
肉溶接部の形成にともなって引っ張り残留応力が生じる
が、追加溶接部の形成にと６なって発生する残留応力が
、隅肉溶接部の近傍で圧縮応力となることを利用して、
隅肉溶接部形成時に発生した引っ張り応力と相殺させ、
相殺後、つまり、残留応力を合わせた状態での引っ張り
応力成分を減少させ、補修作業後における新たな欠陥部
の発生を抑制するものである。

「実施例」第１図（Ａ）ないし第１図（Ｃ）は、本発明に係る容器
貫通管の補修方法を、第３図に示した原子炉圧力容器に
おける容器壁夏の容器貫通管３に適用した一実施例を示
すものである。

［容器貫通管の閉塞工程］第１図（Ａ）に示すように、容器壁（例えば主として低
合金鋼によって構成される）■に明けた配管貫通用穴２
を貫通している容器貫通管（例えば５ＵＳ３０４からな
る配管）３の管式３ａにおける上方位置、第１図（Ａ）
において溶接部５の位置より６上方に離間した位置に、
閉塞栓６を装着して上下に区画する。この場合、原子炉
圧力容器の内部に、原子炉冷却水を存在さｌた状態とす
るとともに、閉塞栓６の装着後はその」―に水を充満さ
せ、作業員の放射線被曝を低減しながら作業を行なう（
以下の各作業においても同様である　）。

［補修面の容器貫通管の状態］容器貫通管３を取り付ける際の溶接部５の形成時に、溶
融状態の溶接金属が収縮することにより、前述したよう
に、相対的に機械的強度の低い容器貫通管３の管壁の一
部が半径外方向に引っ張られることに基づいて、その近
傍の管壁に引っ張り残留応力が付与される部分や、第１
図（Ａ）に示すように、溶接熱によって容器貫通管３の
胃壁の部が鋭敏化した状態の熱形Ｗ部Ｘ、が残され、そ
して、腐食流体である水が存在することも加イっって、
欠陥部Ｙの発生が認められる（または欠陥部発生が懸念
される　）ものとする。

また、欠陥部Ｙの位置が、第１図（Ａ）に示すように、
溶接部５の下方近傍位置であり、容器貫通管３の内部流
体が欠陥部Ｙから配管貫通用穴２に流れる漏洩路の形成
を予想する。

［金属スリーブの取り付は工程］第１図（Ｂ）に示すように、容器貫通管３における欠陥
部Ｙの内側に、その範囲を十分に覆う長さでかつ容器貫
通管３の管式３ａにほぼ密接する状態の金属スリーブ７
を挿入し、欠陥部Ｙを内側から覆った状態とするとと６
に、金属スリーブ７の中に適宜機器を挿入する等により
、ロール法や局部的内圧負荷法によって、金属スリーブ
７の管壁を半径外方向に僅かに塑性変形を伴って傍聴さ
仕る拡管を行なう。この拡管は、金属スリーブ７を容器
貫通管３の内面に緊密に接触させて、ずれ止めを行なう
程度とする。

［隅肉溶接部の形成工程］ずれ止めがなされた金属スリーブ７の両端部と容器貫通
管３の内面との間を、ＴＩＧ溶接またはＹＡＧレーザ等
によりいわゆる隅肉溶接し、第１図（Ｂ）に示すように
、隅肉溶接部８の形成によって、欠陥部Ｙを密封した状
態にする。その後、容器貫通管３の内部流体が欠陥部Ｙ
に直接接触することがなくなる。

また、金属スリーブ７は、例えば５ＵＳ３１６■７から
なるものとされるとともに、例えば、容器貫通管３の外
径が５１ｍ５．その肉厚が６ＩｌｌＩである場合には、
　１．５〜２ｍｍの肉厚となるように設定され、溶接入
熱は、例えば８〜ｌ０ｋＪ／ａ−の範囲に設定される。

［隅肉溶接部近傍の残留応力の状態コ金属スリーブ７の両端を隅肉溶接すると、隅肉溶接部８
の形成時に、容器貫通管３及び金属スリーブ７に温度勾
配が生じるとともに、溶融状態の溶接金属が収縮するこ
とによって、容器貫通管３の管壁の一部が半径内方向に
引っ張られることに基づく歪みが発生しようとして、容
器貫通管３の内面には、第２図に曲線■■で示すように
、残留応力が管軸方向の位置で大きく変化する現象が現
れる。ただし、第２図における横軸は、容器貫通管３の
内面位置における残留応力σｒの大きさを降伏応力σｙ
との比（σｒ／σｙ）で表している。

なお、第１図（Ｃ）に併記したように、Ｐ、点は、隅肉
溶接中心位置、２８点は、後述する追加溶接中心位置を
示している。

さらに、隅肉溶接を施すことによって、隅肉溶接部８の
近傍に位置している箇所、容器貫通管３の管壁内面に、
溶接熱による小さな熱影響部Ｘ。

が生じる可能性を考慮して、次の処理を行なう。

［追加溶接工程コ前記隅肉溶接部８が健全な状態であることを、液体浸透
探傷試験等で検査後、以下の追加溶接を実施する。

第１図（Ｃ）に示すよ・うに、両隣自溶接部８から金属
スリーブ７の長手方向内側に離間した位置の金属スリー
ブ７の内面に、ＴＩＧ溶接またはＹＡＧレーザ等により
、溶融金属部分が容器貫通管３の管壁に達する追加溶接
を行ない、追加溶接部９を形成する。

この追加溶接における溶接入熱は、例えばｌＯ〜１５ｋ
Ｊ／ａｍの範囲に設定されるとともに、追加溶接部９の
位置は、隅肉溶接部８の位置から一定の距離■７だけ離
間したＰ、点となるように、次式（１）を満足する設定
がなされる。

Ｌ　＝　１．３（ＲＴ）”　〜２．５（ＲＴ）””−（
ｉ　）ただし、Ｒ：容器貫通Ｗ３の平均半径Ｔ：容器貫通管３の胃壁厚さである。

この場合、追加溶接部９の形成により、この部分でも新
たな密封部分が生じて、欠陥部Ｙを二重に閉塞すること
になる。

［追加溶接部形成による残留応力の発生］金属スリーブ
７の中間を追加溶接すると、追加溶接部９の形成時に、
溶融状態の溶接金属が収縮すること等により、容器貫通
管３の管壁の一部が半径内方向に引っ張られることに基
づいて、容器り通管３の内面には、第２図に曲線■■で
示すように、残留応力が生じ、この残留応力の分布は、
先の隅肉溶接部８の近傍で圧縮応力となる傾向がある。

［合成残留応力］第２図に示すように、隅肉溶接部８によって発生ずる残
留応力が曲線■■であり、追加溶接部９によって発生す
る残留応力が曲線■■であるために、総合的な残留応力
は、曲線■■と曲線■■とを加算した状！！！（合成し
た状懸）で表されることになり、曲線■■となる。

つまり、合成残留応力（追加溶接処理後の残留応力）が
、曲線■■で表されるようになるため、隅肉溶接部９の
形成強度を高めた場合にあっても、隅肉溶接部９の形成
時においてその近傍に生じる引っ張り応力を減少させ、
一連の補修作業後において、隅肉溶接部９が新たな欠陥
部となることを抑制できるものである。

一方、追加溶接部９を形成することによって、その近傍
の管壁には、引っ張り残留応力が付与されることになる
か、第１図（Ｃ）で示すように、胃壁内面は金属スリー
ブ７で覆われて、容器貫通管３の内部流体から隔離され
ていわゆる腐食因子が存在せず、追加溶接部９の近傍に
位置する金属スリーブ７は、材料的に吟味することが可
能であるため、この部分に新たな欠陥部が生じることが
ない。

次いで、追加溶接部９の形成後の適宜時期において、閉
塞栓６は管式３ａから撤去されることになる。

なお、以上の一実施例の説明では、容器壁１が原子炉圧
力容器の下鏡部の部分であり、その容器貫通管３への適
用について述べたが、配管の外周面にフランジを溶接部
によって取り付けているしのに適用することや、直管状
の単純な金属管に適用することもできる。

「発明の効果」以上説明したように、本発明に係る金属管内面の補修方
法は、（−）容器貫通管の内面に生じた欠陥部を金属スリーブ
で覆って隅肉溶接すること？こより密閉するものである
から、容器貫通管の取り付は状態に影響されることなく
、欠陥部の補修対策や漏洩防止対策を行なうことができ
る。

（ｉｉ）容器貫通管の外側に溶接部が存在する場合に、
溶接部を解体して新規金属管と交換することなく、欠陥
部の補修を実施することができる。

（ｉｉｉ）上記により、原子炉圧力容器の容器貫通管に
適用した場合、補修作業従事者の放射線被曝を低減する
ことができる。

（ｉｖ）隅肉溶接によって熱影響部が生じた場合や、容
器貫通管の内面に引っ張り残留応力が生じる場合におい
ても、追加溶接部の形成によって、その近傍に生じる引
っ張り応力を減少させ、一連の補修作業後に新たな欠陥
部が発生することを抑制することができる。

等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）ないし第１図（Ｃ）は本発明に係る容器貫
通管の補修方法を原子炉圧力容器の下鏡部の容器ｊｔｉ
ｉｉ管に適用した一実施例を示す工程説明図、第２図は
容器貫通管の内面に発生する残留応力の分布図、第３図
は沸騰水型原子炉における容器下鏡部を貫通する配管の
例を示す正断面図である。３・・・・・・容器貫通管（配管）、３ａ・・・・・・管式、４・・・・・・スタブチューブ、５・・・・・・溶接部、６・・・・・・閉塞栓、７・・・・・・金属スリーブ、８・・・・・・隅肉溶接部、９・・・・・・追加溶接部、ｘｌ・・・・・・熱影響部、Ｘ、・・・・・・熱影響部、Ｙ・・・・・・欠陥部。

Claims

【特許請求の範囲】

容器貫通管における欠陥部の内側に金属スリーブを挿入
し、該金属スリーブの両端部と容器貫通管の内面との間
を隅肉溶接して、欠陥部を隅肉溶接部により密封すると
ともに、該隅肉溶接部から離間した位置の金属スリーブ
の内面に、容器貫通管の管壁に達する追加溶接を行なう
ことを特徴とする容器貫通管の補修方法。