JPH0571674A - 金属管継手の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属管継手の形成方法に係り、ノズルとセイ
フエンドとの間の溶接部について、応力除去焼鈍作業の
実施を悪影響を及ぼすことなく実施する。 【構成】 ノズルの端部にダミーパイプを接続し、ダミ
ーパイプを加熱した熱をノズルの端部まで伝達して、ノ
ズル端部の応力除去焼鈍処理を行ない、ノズルの端部の
肉盛り層に形成した溶接開先に被接続金属管を溶接して
接続することによって、溶接熱による大きな引っ張り応
力の付与を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属管継手の形成方法
に係り、特に、二重管構造をなす金属管継手の溶接作業
の信頼性を向上させるものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、沸騰水型原子炉における給水配
管系に採用されている金属管継手付近の構造例を示して
いる。該金属管継手は、原子炉圧力容器１のノズル２と
セイフエンド３との外方に、単管部（給水用単管部）４
が接続されているとともに、セイフエンド３の内面にサ
ーマルスリーブ５が配設されて、ノズル２及びセイフエ
ンド３とサーマルスリーブ５との間に、筒状中空部６を
形成するもので、ノズル２、セイフエンド３、単管部４
及びサーマルスリーブ５の間は、溶接部７・８・９によ
って接続されている。

【０００３】このような構造を採用することによって、
低温状態の給水を直接高温部分に接触させないようにし
ながら、矢印で示すように、原子炉圧力容器１の内部に
導くようにしている。このため、給水に急激な温度変化
が生じた場合においても、耐圧配管であるノズル２やセ
イフエンド３には、大きな熱応力が付与されないように
設定されている。

【０００４】一方、二重管構造体の部分、つまり、ノズ
ル２、セイフエンド３及びサーマルスリーブ５を溶接部
７・８によって一体化した部分にあっては、図８に示す
ように、形状不連続部となって熱応力を受け易いこと、
溶接部７・８の近傍に溶接熱の影響で引っ張り残留応力
が付与された状態となること、高温高圧雰囲気で長期間
使用されること等の条件が重なるために、原子炉の定期
検査時等において、健全性の維持の確認を行なうことが
要求される。そして、溶接部７・８の近傍組織に欠陥が
認められた場合には、二重管構造体そのもの、例えばセ
イフエンド３やサーマルスリーブ５の一部を適正な新し
いものと交換するとともに、溶接を再度実施する等の対
策が実施されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、溶接継手の
形成によって適正なセイフエンド３等を再度取り付けた
場合、あるいは新規に図８の金属管継手を形成した場合
にあっては、ノズル２、セイフエンド３及びサーマルス
リーブ５の構成金属材料の組み合わせや形状の特異性を
十分考慮すべきである。例えば、ノズル２の部分の構成
材料は低合金鋼、セイフエンド３及びサーマルスリーブ
５の構成材料はＳＵＳ３０４等のステンレス鋼が採用さ
れ、溶接部７の溶接開先の部分等には、耐食性や溶接性
を向上させる目的でインコネル６００材等による肉盛り
層１０が形成されるが、かかる複合材料の採用によっ
て、溶接部７の形成時に付与された引っ張り残留応力の
影響を低減するための応力除去焼鈍作業の実施が困難な
ものとなり易い。つまり、図８に示すように、二重管構
造となって現地での熱処理が困難であるとともに、かか
る熱処理の実施を強行した場合にあっては、ステンレス
鋼で構成されている配管部品を必要以上に加熱して、応
力除去焼鈍時の熱でオーステナイト組織を鋭敏化させて
しまう懸念がある。

【０００６】本発明は、このような従来技術の課題を有
効に解決するものである。つまり、ノズルと被接続金属
管との間の溶接部近傍について、応力除去焼鈍作業の実
施を他の配管部品に悪影響を及ぼすことなく実施するこ
とを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、ノズルの端部に耐食性金属からなる肉盛り層を形成
する工程と、ノズルの端部にダミーパイプを接続する工
程と、ダミーパイプを加熱してその熱をノズルの端部ま
で伝達し応力除去焼鈍処理を行なう工程と、ダミーパイ
プを切断除去してノズルの端部の肉盛り層に溶接開先を
形成する工程と、ノズルの端部の溶接開先に被接続金属
管を溶接して接続する工程とを有する金属管継手の形成
方法を採用している。

【０００８】

【作用】肉盛り層をノズルの端部に形成すると、肉盛り
層形成時の溶接熱によってノズル母材中に引っ張り残留
応力が付与されるが、ダミーパイプを介してノズル端部
を加熱する応力焼鈍除去処理によって応力の処理がなさ
れる。ダミーパイプを除去して形成した溶接開先と被接
続金属管との間を溶接すると、その溶接熱が肉盛り層を
介してノズルに伝達されるため、肉盛り層の厚さによっ
てノズルへの熱影響量が調整され、被接続金属管の溶接
時の応力がノズルに及ぶ現象の発生を抑制して、応力除
去状態の保持がなされる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る金属管継手の形成方法を
沸騰水型原子炉の給水系配管に適用した場合の実施例に
ついて、図１ないし図７に基づいて説明する。該実施例
では、二重管構造をなす部分を解体して除去した後に、
適正な新規部品と交換する場合を中心に説明する。

【００１０】＜二重管構造体の解体＞二重管構造体の部
分、つまり二重管構造となっているノズル２及びセイフ
エンド３の間の溶接部７あるいは溶接部８の近傍組織に
欠陥の発生が認められる場合や、欠陥の発生が懸念され
る場合等において、図１に示すＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ線で
切断して、範囲Ｌの二重管構造体の部分を除去する。

【００１１】＜ノズル及びサーマルスリーブの加工＞セ
イフエンド３を除去することによって残された切断箇
所、図２に鎖線で示すように、溶接部７の切断面を切削
加工する溶接金属の除去と、サーマルスリーブ５の先端
を短くする加工とを行ない、ノズル２の先端よりサーマ
ルスリーブ５の先端を凹ませた状態とする。また、ノズ
ル２の先端（端部）に必要に応じて、耐食性金属からな
る肉盛り溶接を行ない、肉盛り層１０を形成しておく。

【００１２】＜ダミーパイプの作製及び接続＞ノズル２
の先端の内外直径と同一の炭素鋼等の適宜金属からなる
ダミーパイプ１１を準備し、図３に示すように、ノズル
２の先端とダミーパイプ１１との間に適宜溶接金属によ
る仮溶接部１２を形成し、ノズル２とダミーパイプ１１
とを接続する。

【００１３】＜ダミーパイプによる応力除去焼鈍処理＞
図４に鎖線で示すように、ダミーパイプ１１の内外面に
高周波誘導加熱コイル等の加熱手段１３を配して、その
作動によってダミーパイプ１１を加熱し、その熱をノズ
ル２の先端部まで伝達することにより、ダミーパイプ１
１、仮溶接部１２、肉盛り層１０、ノズル２の間で軸方
向の温度勾配を発生させ、ノズル２における母材組織を
応力除去焼鈍適温まで加熱する処理を行なう。この場合
にあって、残されているサーマルスリーブ５の先端を凹
ませた状態としておくことによって、加熱手段１３の作
動時にサーマルスリーブ５が加熱されることを抑制す
る。

【００１４】＜ダミーパイプの撤去及び溶接開先加工＞
仮溶接部１２の部分を切断して、図５に示すように、ダ
ミーパイプ１１を除去する。そして、仮溶接部１２の溶
接金属を除去し、図６に示すように、ノズル２の端部の
肉盛り層１０に溶接開先１４を形成する。この場合にあ
って、肉盛り層１０の厚さが不十分である場合や、仮溶
接部１２の溶接金属が肉盛り層１０と同等の特性を有す
るものである場合には、新たな肉盛りを追加することや
溶接金属の一部を残すこと等によって、追加肉盛り層１
５を形成しておく。

【００１５】＜適正新規部品の準備＞交換範囲、つまり
切断除去した部分に対応する形状の被接続金属管１６
を、上記切断除去工程に先立ってまたは並行して鍛造ま
たは切削加工によって形成する。つまり、図１において
範囲Ｌで示したセイフエンド３の部分及びサーマルスリ
ーブ５の一部と、図２において鎖線で示すサーマルスリ
ーブ５の除去部分とを総合した構造の被接続金属管１６
を作製する（図６参照）。この被接続金属管１６は、図
６の矢印で示すように、ノズル２の端部の溶接開先１４
と残したサーマルスリーブ５の先端とに組み合わされ
る。そして、被接続金属管１６は、単管部４及びサーマ
ルスリーブ５の構成材料がＳＵＳ３０４材である場合、
これよりも、耐ＳＣＣ性に優れた材料となる例えばＳＵ
Ｓ３１６ＬＣ材が適用される。

【００１６】＜金属管継手の形成＞次いで、溶接部７及
び溶接部１７を形成することによって、図７に示すよう
に、被接続金属管１６をノズル２及びサーマルスリーブ
５に接続し、二重管構造部分の金属管継手を完成させ
る。また、被接続金属管１６の外方の端部と、単管部４
の内方端部との間に溶接部９を形成することにより、ノ
ズル２から単管部４までの範囲を一体化する。該一体化
によって、単管部４や円筒状中空部６は、原子炉冷却水
の注入可能な状態となる。

【００１７】＜他の実施態様＞なお、本発明にあって
は、次の技術を包含するものである。 （１）処理対象物とする金属管継手が原子炉の給水系配
管以外の火力発電プラント、化学プラント、一般のボイ
ラー等における二重管構造体の部分等であること。 （２）新規に布設される金属管継手の組み付け時に適用
すること。 （３）二重管構造体に近似する構造をなす任意形状の金
属管継手に対して適用すること。 （４）ノズルの構成材料が、炭素鋼等のように溶接後の
応力除去熱処理が必要な場合に適用すること。 （５）加熱手段が誘導加熱コイル以外のヒータ等である
こと、また、例えばダミーパイプの外周側のみに配する
こと。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金属
管継手の形成方法は、ノズルの端部にダミーパイプを接
続した状態で、ダミーパイプを加熱してその熱をノズル
の端部まで伝達して、ノズル端部の応力除去焼鈍処理を
行なっておき、その後、ノズルの端部の肉盛り層に形成
した溶接開先に被接続金属管を溶接して接続するもので
あるから、下述する優れた効果を奏する。 （１）ダミーパイプを介してノズル端部の加熱量を調整
することにより、強度が要求されるノズルとセイフエン
ドとの溶接部について、応力除去焼鈍作業を実施して、
強度の向上を図ることができる。 （２）ダミーパイプを介して熱伝達を行なうことによ
り、必要以外の箇所に熱影響が及ぶことを回避して、狭
い部分にあっても応力除去焼鈍作業を確実に実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属管継手の形成方法を原子炉の
給水系配管に適用した場合の実施工程例を示すセイフエ
ンド除去前の状態の正断面図である。

【図２】図１例においてセイフエンドやサーマルスリー
ブの一部を除去した状態の正断面図である。

【図３】図２例にダミーパイプを接続した状態の正断面
図である。

【図４】図３例のダミーパイプによってノズル端部の加
熱を実施する状況を示す正断面図である。

【図５】図４例の後にダミーパイプを除去した状況を示
す正断面図である。

【図６】図５例の後にセイフエンドと被接続金属管とを
組み合わせる状況を示す正断面図である。

【図７】本発明の方法によって形成された金属管継手の
例を示す正断面図である。

【図８】従来の方法によって形成された金属管継手の例
を示す正断面図である。

【符号の説明】

１ 原子炉圧力容器 ２ ノズル ３ 被接続金属管（セイフエンド） ４ 単管部（給水用単管部） ５ サーマルスリーブ ６ 筒状中空部 ７ 溶接部 ８ 溶接部 ９ 溶接部 １０ 肉盛り層 １１ ダミーパイプ １２ 仮溶接部 １３ 加熱手段 １４ 溶接開先 １５ 追加肉盛り層 １６ 被接続金属管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルの端部に耐食性金属からなる肉盛
   り層を形成する工程と、ノズルの端部にダミーパイプを
   接続する工程と、ダミーパイプを加熱してその熱をノズ
   ルの端部まで伝達し応力除去焼鈍処理を行なう工程と、
   ダミーパイプを切断除去してノズルの端部の肉盛り層に
   溶接開先を形成する工程と、ノズルの端部の溶接開先に
   被接続金属管を溶接して接続する工程とを有することを
   特徴とする金属管継手の形成方法。