JPH10128534A

JPH10128534A - 炉内機器溶接方法

Info

Publication number: JPH10128534A
Application number: JP8290882A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Saito; 和宏齊藤; Masayuki Asano; 政之淺野; Yuji Saito; 雄二齋藤; Masanori Fujita; 政則藤田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】腐食環境下において応力腐食割れの発生を抑え
るため、溶接部近傍の鋭敏化領域や引張残留応力を低減
する。【解決手段】炉内機器を構成する構造物の母材１，２間
同士を内面側と外面側とで交互に溶接する炉内機器溶接
方法において、応力腐食割れ対象部位１０の母材１と溶
接金属７との境界の溶接を、残留応力発生に支配的な溶
接を行った後に実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉
（以下、ＢＷＲという。）などの炉内機器を製造するた
めに実施される炉内機器溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＢＷＲ炉内機器では溶接構造物が多く用
いられている。一般に、溶接金属や母材の冷却に伴う収
縮により溶接部近傍では残留応力が発生する。そして、
ＢＷＲ炉内機器で多用されるＳＵＳ３０４のようなオー
ステナイトステンレス鋼の場合には、溶接入熱により溶
接部近傍の母材が変質し、腐食環境に対する強度が低下
（鋭敏化）する。

【０００３】例えば、図２５（Ａ），（Ｂ）は炉心シュ
ラウドで実施されている溶接継手の一例である。図２５
（Ａ）に示すように、シュラウドリング（母材）１とシ
ュラウド胴（母材）２を溶接するには、内面側と外面側
で熱変形のバランスを取るため、溶接ビード群３，溶接
ビード群４，溶接ビード群５および溶接ビード群６の順
に内面側と外面側で交互に溶接金属７により溶接を行っ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、構造物の溶
接残留応力は、溶接ビードを盛った際の局部的な熱収縮
と全体的な拘束が複合して生じ、図２５に示す炉心シュ
ラウドの場合、溶接ビード群６を盛った際の熱収縮によ
り図２５（Ｂ）に示すように内側に倒れ込むような変形
が作用して変形部８が形成される一方、外面側では引張
残留応力が付加される。

【０００５】このため、局部的な熱収縮により引張残留
応力が高い溶接部近傍では、相乗効果により高い残留応
力が生じる。さらに、溶接部近傍では溶接時の繰返し入
熱により高温に晒されるため、シュラウド胴（母材）２
が変質して鋭敏化領域９が形成され易い。その結果、引
張残留応力が高い部位では組織が変質している可能性が
高い。このように、残留応力が高い状態でＢＷＲの炉水
環境中で長期間使用していると、溶接入熱で材質が変化
した部分に応力腐食割れが発生する可能性がある。

【０００６】図２５（Ａ），（Ｂ）のような形状の溶接
部を有するＢＷＲ炉心シュラウドでは、溶接部近傍のシ
ュラウドリング１の外面側の軸方向残留応力と、組織の
変質度が高い領域に軸方向に開口する応力腐食割れが周
状に生じることがある。したがって、上記組織の変質度
が高い領域が応力腐食割れ対象部位１０となる。

【０００７】また、原子炉炉内機器の上部格子板ではＴ
字形に形成された溶接構造部をすみ肉溶接により継手結
合され製作される。この上部格子板はＳＵＳ３０４など
のステンレス鋼で作られる。すみ肉溶接部でも熱の負荷
および溶接金属が固まる時に塑性変形を起こし、継手部
周辺に大きな引張残留応力を発生させる。さらに、熱負
荷により溶接金属の周囲の母材部において金属組織が変
質し、環境に対する強度が低下する熱影響部が形成され
る。上部格子板も炉内環境下において、熱影響部に応力
腐食割れが発生し得る。

【０００８】以上のように原子炉炉内機器では、溶接に
よる残留応力と組織の変質により、応力腐食割れが起こ
る可能性がある。しかし、原子炉機器の安全性は社会的
影響が大きいことから、その信頼性、構造健全性の確保
は極めて重要であり、応力腐食割れの発生を抑えるた
め、機器や溶接部の残留応力を低減することも大きな課
題となる。

【０００９】そこで、本発明は上記事情を考慮してなさ
れたもので、腐食環境下において応力腐食割れの発生を
抑えるため、溶接部近傍の鋭敏化領域や引張残留応力を
低減した炉内機器溶接方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、炉内機器を構成する構造物
の母材間同士を内面側と外面側とで交互に溶接する炉内
機器溶接方法において、応力腐食割れ対象部位の母材と
溶接金属との境界の溶接を、残留応力発生に支配的な溶
接を行った後に実施することを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１記載の炉内機
器溶接方法において、応力腐食割れ対象部位近傍の母材
に１ビード分程度広く開口した開先を形成したことを特
徴とする。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１記載の炉内機
器溶接方法において、応力腐食割れ対象部位の母材が下
側に位置する場合、この母材と前記応力腐食割れ対象部
位との境界を切欠き除去したことを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明は、炉内機器を構成する構
造物であって互いに板厚が異なる母材同士を位置決めし
た後、全周を溶接する炉内機器溶接方法において、板厚
の厚い母材側の溶接部を切欠き加工し、段違い部の板厚
差を小さくしたことを特徴とする。

【００１４】請求項５の発明は、炉内機器を構成する構
造物であって互いに板厚が異なる母材同士を位置決めし
た後、全周を溶接する炉内機器溶接方法において、板厚
の厚い母材の段違い側に開先を突設したことを特徴とす
る。

【００１５】請求項６の発明は、炉内機器を構成する構
造物の母材同士をＬ字状に位置決めした後、全周を溶接
する炉内機器溶接方法において、下方に位置する母材の
溶接側端部に切欠部を形成したことを特徴とする。

【００１６】請求項７の発明は、炉内機器を構成する構
造物の一方の母材に対して垂直方向に他方の母材を立設
し、この他方の母材に楔を挟み、隅肉溶接を行って溶接
ビードを形成し、この溶接終了後に前記楔を取り除き、
その部分を補修溶接することを特徴とする。

【００１７】請求項８の発明は、請求項７記載の炉内機
器溶接方法において、楔に代えてテーパピンとしたこと
を特徴とする。

【００１８】請求項９の発明は、炉内機器を構成する構
造物の母材同士の重ね合わせ部を隅肉溶接する炉内機器
溶接方法において、それぞれの母材に溶接部を跨ぐよう
にコ字状の拘束板を接合し、この拘束板を母材同士の溶
接後に除去することを特徴とする。

【００１９】請求項１０の発明は、炉内機器を構成する
構造物の一方の母材に対して垂直方向に他方の母材を立
設し、この他方の母材を支持するようにＬ字状の拘束板
を双方の母材に接合し、この拘束板を母材同士の溶接後
に除去することを特徴とする。

【００２０】請求項１１の発明は、炉内機器を構成する
構造物の母材同士をＬ字状に位置決めした後、隅肉溶接
を行う炉内機器溶接方法において、それぞれの母材に角
部溶接を囲むように矩形状の拘束板を接合し、この拘束
板を母材同士の溶接後に除去することを特徴とする。

【００２１】請求項１２の発明は、炉内機器を構成する
構造物の母材同士を突き合わせ溶接する炉内機器溶接方
法において、継手部を挟む各母材外周にリング状の鍔を
設け、これらの鍔間に前記継手部を跨ぐように拘束板を
設置し、この拘束板を溶接後に除去することを特徴とす
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２３】図１および図２は本発明に係る炉内機器溶
接方法の第１実施形態による溶接継手を示し、図１はそ
の構成図、図２は溶接ビード近傍で発生する曲げによる
圧縮残留応力を示す説明図である。なお、従来の構成と
同一または対応する部分には図２５と同一の符号を用い
て説明する。

【００２４】図１に示すように、溶接継手は、主として
シュラウドリング（母材）１、シュラウド胴（母材）
２、溶接金属７、溶接ビード群（残留応力発生に支配的
な溶接部）６およびこの残留応力発生に支配的な溶接部
の後に溶接される溶接ビード１１から構成されている。

【００２５】また、図１の溶接継手では溶接ビード群
３、溶接ビード群４、溶接ビード群５の順に内面側と外
面側で交互に溶接を行った後、応力腐食割れ対象部位１
０と隣接する溶接ビード１１を溶接せずに、残留応力発
生に支配的な溶接部である溶接ビード群６の溶接を行
い、その後応力腐食割れ対象部位１０と隣接する溶接ビ
ード１１を溶接する。

【００２６】次に、第１実施形態の作用を説明する。

【００２７】溶接ビード１１の溶接を行う前では、母材
表面の開先近傍の軸方向の拘束は自由であるため、開先
端部で軸方向の残留応力はほとんど生じない。その後、
溶接を後回しにされた箇所の溶接を行い継手を完成させ
るが、応力腐食割れ対象部位１０に発生する残留応力
は、溶接ビード１１を盛った際に発生する局所的な熱収
縮による残留応力に限られる。このため、図２５に示す
ような従来通りの順序で溶接を行う場合と比較して、溶
接ビード群６を盛った際に内側に倒れ込むような変形に
より生じる残留応力が付加されないため、引張残留応力
は低くなる。

【００２８】さらに、図２に示すように、最後に溶接金
属７を盛った箇所では、溶接ビード内部に冷却の遅れに
よる高温部１２が生じ、この高温部１２によって矢印Ａ
方向の熱収縮が遅れることとなり、溶接ビードの近傍で
はＢ方向の曲げが生じる。この曲げにより、変形部１３
が形成されるとともに、溶接ビード表面では圧縮残留応
力が付加され、引張残留応力が軽減される。以上の２つ
の作用により、最後に盛った溶接ビード近傍では引張残
留応力を低減することができる。

【００２９】このように第１実施形態によれば、応力腐
食割れ対象部位１０に隣接する溶接ビード１１を高い引
張残留応力を生成する溶接の後に形成することにより、
対象部の拘束が小さくなるため、残留応力の発生を抑え
ることができる。また、後から溶接を行った箇所は局所
的な曲げにより圧縮残留応力が付加される。これらの相
乗効果により残留応力を低減することができる。

【００３０】図３は本発明に係る炉内機器溶接方法の第
２実施形態による溶接継手を示す構成図である。なお、
前記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して
説明する。以下の各実施形態および変形例も同様であ
る。

【００３１】この第２実施形態では、シュラウドリング
（母材）１と、シュラウド胴（母材）２との溶接部にお
いて、応力腐食割れ対象部位１０近傍のシュラウドリン
グ１に１ビード分程度広く開口した開先１４を形成する
ことにより、後回しする溶接ビード１１が確実に形成さ
れるようにしている。

【００３２】したがって、シュラウドリング１側に広く
開口した開先１４を形成することにより、この広く開口
した箇所は連続的に溶接ができなくなり、対象箇所の溶
接が遅れるため、溶接継手の製造を容易に行うことがで
きる。

【００３３】図４は本発明に係る炉内機器溶接方法の第
２実施形態の変形例による溶接継手を示す拡大図であ
る。

【００３４】この変形例では、シュラウド胴２を溶接す
る際の突き合わせ溶接において、表面側で開先を幅１ビ
ード弱、深さ１／２ビード分程度広く形成している。こ
のようにして広く開口した開先１４ａは、同一の溶接ビ
ード群６での連続的な溶接ができないため、必然的に後
回しに溶接される。

【００３５】したがって、前記第１実施形態の作用、す
なわち、溶接ビード群６を盛った際に発生する引張残留
応力が低減されることと、後回しにされた溶接ビードを
盛った際の曲げに伴う圧縮残留応力の発生により、応力
腐食割れ対象部位１０では、連続的に溶接を行った場合
と比較し、引張残留応力を抑えることができる。

【００３６】図５は本発明に係る炉内機器溶接方法の第
３実施形態による溶接継手を示す構成図である。シュラ
ウドリング１とシュラウド胴２の溶接部において、図５
に示すような場合は、応力腐食割れ対象部位１０である
シュラウドリング１が開先の下側に位置するため、被覆
金属アーク溶接（ＳＭＡＷ）では、施工上シュラウドリ
ング１と隣接する溶接ビードを後回しに溶接することが
不可能である。

【００３７】そのため第３実施形態では、溶接を一度行
った後にシュラウドリング１と応力腐食割れ対象部位１
０との境界を１ビード分機械加工などで切欠き除去して
切欠部１５を形成する。

【００３８】これにより、最後に溶接ビードを盛る第１
実施形態の溶接開先と同様の状態にできるため、第１実
施形態の作用により、シュラウドリング１の溶接部近傍
において引張残留応力を低減させることができる。ま
た、機械加工によりシュラウドリング１を部分的に除去
することにより、繰返し入熱により組織の変質が強い鋭
敏化領域９も除去することができる。

【００３９】このように第３実施形態によれば、引張残
留応力を低減することができるとともに、入熱による組
織の変質を低減することができ、その結果、応力腐食割
れの発生を抑えることができる。

【００４０】なお、第３実施形態は、施工上の問題によ
り応力腐食割れ対象部位１０が最後に溶接ビードを盛る
ことが困難な場合や、開先の境界の両側など複数の箇所
で応力腐食割れが問題となる場合に利用することができ
る。

【００４１】次に、溶接部の剛性を低下させることによ
り、溶接部周囲の変形を可能にして溶接残留応力の低減
を図った実施形態を図６〜図１２を参照して説明する。

【００４２】図６は炉心シュラウドとシュラウドサポー
トとの一般の溶接構造を示す斜視図、図７は図６におい
て溶接部近傍の溶接残留応力分布を示す図、図８は本発
明に係る炉内機器溶接方法の第４実施形態による溶接継
手を示す拡大図である。

【００４３】図６はＢＷＲの炉内機器である炉心シュラ
ウド（母材）１６とシュラウドサポート（母材）１７と
の接合に使用されている溶接部を示す。図６に示すよう
に、炉心シュラウド１６は、原子力仕様のオーステナイ
ト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４で、またシュラウドサポ
ート１７も同様に原子力仕様のオーステナイト系ステン
レス鋼ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６またはＮｉ基合金ア
ロイ６００などで製作される円筒状の機器である。

【００４４】炉心シュラウド１６とシュラウドサポート
１７との接合は、シュラウドサポート１７に開先を加工
した炉心シュラウド１６を載せ、双方の内周面位置を可
及的に一致するように位置決めした後、全周を溶接する
ことで溶接部１８が形成される。シュラウドサポート１
７は、炉心シュラウド１６や他の炉内機器を支えるため
に剛性が要求され、炉心シュラウド１６より板厚が厚
い。

【００４５】このように板厚の異なる部材を溶接する
と、板厚の厚い部材は剛性が高く変形しにくいため、図
７に示す解析で得られた溶接残留応力の分布例のよう
に、シュラウドサポート１７の段違い部１９に高い残留
応力が発生し、その範囲は溶接金属に直接接していない
突出段部にまで及び応力腐食割れが発生する可能性があ
る。

【００４６】この突出段部に発生する残留応力を低減す
るため、第４実施形態ではシュラウドサポート１７の溶
接部の形状を図８に示すように段差をなくかまたは小さ
くするように予め切欠き加工して切欠部２０を形成し、
段違い部１９の板厚差を小さくしておく。

【００４７】このように第４実施形態によれば、段違い
部１９の板厚差を小さくすることにより、板厚の厚いシ
ュラウドサポート１７が溶接部１８近傍で炉心シュラウ
ド１６と同程度に変形できることから、剛性の違いによ
り発生する残留応力を抑えることができ、応力腐食割れ
に対して信頼性の高い炉心シュラウド１６とシュラウド
サポート１７の溶接部１８を提供することができる。

【００４８】図９は本発明に係る炉内機器溶接方法の第
５実施形態による溶接継手を示す拡大図、図１０
（Ａ），（Ｂ）はシュラウドサポートを示す拡大図であ
る。

【００４９】第５実施形態では、シュラウドサポート１
７の溶接部に図１０（Ａ），（Ｂ）に示すような形状の
開先２１，２２が突設されている。

【００５０】これらの開先２１，２２の外周部の突出部
厚さを薄くしておくことで、その部分を溶接することに
より、容易に内周側に倒れ込むような変形が可能にな
り、発生する残留応力を低減することができる。また、
このような開先２１，２２を加工することにより、溶接
入熱で材質が環境に対して劣化する領域（鋭敏過領域）
は曲線状になり、その領域に応力腐食割れが発生しても
亀裂は直線的に進展することができず、成長しにくくな
る。

【００５１】このように第５実施形態によれば、シュラ
ウドサポート１７の溶接部の段違い側に溶接変形し易い
開先２１，２２を形成したことにより、残留応力を低減
するとともに、応力腐食割れの進展に対する抵抗力を向
上させ、信頼性の高い溶接部を提供することができる。

【００５２】図１１は本発明に係る炉内機器溶接方法の
第６実施形態による溶接継手を示す拡大図、図１２
（Ａ），（Ｂ）は蒸気乾燥器ユニットの底板とサポート
の一般の溶接部を示す拡大図，溶接部近傍の溶接残留応
力分布を示す図である。

【００５３】図１１示すように、第６実施形態はＢＷＲ
の蒸気乾燥器ユニットの底板（母材）２３とサポート
（母材）２４の溶接部２５に適用した例を示している。

【００５４】蒸気乾燥器は、原子炉圧力容器内側の上部
に設置され、炉心で発生した湿り蒸気を乾燥させる炉内
機器であり、乾燥器ユニットを支える底板２３とサポー
ト２４との溶接部２５の構造健全性を確保することは、
原子炉の運転に重要である。蒸気乾燥器には蒸気が流れ
込むため、それに起因して微小振動を生じ、底板２３と
サポート２４との溶接部２５には振動応力が作用する。

【００５５】また、一般構造における底板２６とサポー
ト２４の溶接部２５における残留応力分布の概略は図１
２（Ｂ）に示すように溶接部近傍で高くなる。

【００５６】従来は底板２６の厚さを一定にして溶接し
ていたが、第６実施形態では溶接部分の下方に位置する
底板２３端部に切欠部２７を形成することにより、板厚
を減少させ、Ｌ字状溶接継手の溶接変形を容易にするこ
とで、残留応力を低減している。これにより、疲労およ
び応力腐食割れの可能性をより低下させ、信頼性を高め
ることができる。

【００５７】図１３は本発明に係る炉内機器溶接方法の
第７実施形態による上部格子板隅肉溶接継手を示す拡大
斜視図である。

【００５８】第７実施形態は、図１３に示すように母材
２８に対して垂直方向に母材２９を立設し、この垂直方
向に立設した母材２９の板厚方向中央に楔３０を挟み、
隅肉溶接を行って溶接ビード３１を形成する。この溶接
終了後、楔３０を取り除き、その部分を補修溶接して溶
接継手を構成している。

【００５９】次に、第７実施形態の作用を説明する。

【００６０】原子炉炉内機器の上部格子板には、ＳＵＳ
３０４などのステンレス鋼が用いられ、これを溶接して
溶接継手を構成している。この溶接では入熱により、金
属を溶かし継手を形成するため、熱の負荷および溶接金
属が固まる時に塑性変形を起こし、継手部周辺に引張残
留応力を発生させる。

【００６１】また、熱負荷により溶接金属の周囲の母材
部に熱影響部を形成する。このように熱影響部および引
張残留応力を持つ溶接継手が原子炉の水環境に設置され
ると、引張残留応力により熱影響部に応力腐食割れを発
生させ、溶接継手の強度を低下させ、上部格子板の強度
を損ない、原子炉の安全性を損なう可能性がある。

【００６２】このため、本実施形態のように楔３０を挟
んで溶接することにより、楔３０を挟んだ状態では、通
常の溶接継手と同様の引張残留応力が発生するものの、
溶接後にこの楔３０を取り除くことにより、溶接部の残
留応力が緩和され、熱影響部での引張残留応力が大幅に
低減される。このような溶接継手にすることにより、原
子炉の水環境中に設置したり熱影響部が存在しても、引
張残留応力が小さいため、応力腐食割れが発生しない。

【００６３】図１４は本発明に係る炉内機器溶接方法の
第７実施形態の変形例による上部格子板隅肉溶接継手を
示す拡大斜視図である。

【００６４】この変形例では、図１４に示すように母材
２８に対して垂直方向に母材２９を立設し、この垂直方
向に立設した母材２９の溶接方向に数カ所に楔３０を挟
み、隅肉溶接を端部から行い、溶接ビード３１が楔３０
の部分まで達すると、楔３０を取り除き、順次この繰り
返しを行い、上部格子板の溶接継手を構成する。したが
って、この変形例でも第７実施形態と同様の作用および
効果が得られる。

【００６５】図１５は本発明に係る炉内機器溶接方法の
第８実施形態による上部格子板隅肉溶接継手を示す拡大
斜視図、図１６は第８実施形態の要部拡大断面図であ
る。

【００６６】第８実施形態では、図１５に示すように楔
の代わりに取り外しを容易にしたテーパピン３２を挟ん
で、隅肉溶接を行う。溶接終了後、このテーパピン３２
を取り除き、その部分を補修溶接して溶接継手を構成し
ている。

【００６７】また、テーパピン３２は図１６に示すよう
に係止段部３２ａを形成したピン形状とすることによ
り、挟まれる部分の長さが一定となり、少ない領域が挟
まれることとなり、取り外しが容易になる。

【００６８】図１７（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る炉内
機器溶接方法の第９実施形態による溶接継手を示す平面
図，正面図、図１８（Ａ），（Ｂ）は第９実施形態の継
手部における作用を示す説明図である。

【００６９】第９実施形態では、図１７（Ａ），（Ｂ）
に示すように炉内機器の蒸気乾燥機のスカート部（母
材）３３とカバープレート（母材）３４の重ね合わせ部
３５の隅肉溶接を行う場合、スカート部３３とカバープ
レート３４に図１８（Ａ）に示す継手部３６を跨ぐよう
にコ字状の拘束板３７を溶接により接合する。この拘束
板３７は、溶接線に対し溶接を妨げない位置と間隔で複
数本設置されている。その後、継手部３６の溶接を行
う。

【００７０】この時、継手部３６およびその近傍では、
図１８（Ａ）に示すように溶接金属部の収縮力の方向Ｃ
に対し拘束板３７によって引張力がＤ方向に作用する。
拘束板３７は溶接の進行とともに順次除去していく。除
去した位置での溶接部では、拘束力が解放されるため、
図１８（Ｂ）に示すようにＤ方向の引張力に対して反力
がＥ方向に作用し、溶接境界部での引張残留応力が低減
される。

【００７１】すなわち、溶接時に溶接金属の凝固作用に
伴う継手部３６の収縮変形に対し、溶接前に拘束板３７
により拘束力を与えることにより、この収縮変形を抑制
し継手に通常の引張残留応力が発生するようにする。溶
接後、この拘束力を解放することにより、溶接時に発生
した引張残留応力を低減することができる。

【００７２】このように第９実施形態によれば、蒸気乾
燥機のスカート部３３とカバープレート３４との突合せ
溶接継手において、溶接部を跨ぐようコ字状の拘束板３
７を母材部に接合し、溶接後にコ字状の拘束板３７を除
去したことにより、曲げ変形および軸方向の残留応力を
低減することができる。

【００７３】図１９（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る炉内
機器溶接方法の第１０実施形態による溶接継手を示す平
面図，正面図、図２０（Ａ），（Ｂ）は第１０実施形態
の継手部における作用を示す説明図である。

【００７４】第１０実施形態では、図１９（Ａ），
（Ｂ）に示すように炉内機器の蒸気乾燥機のサポートリ
ング（母材）３８に対して端板（母材）３９が垂直方向
に立設され、サポートリング３８に溶接されている。図
１９（Ａ）に示すようにサポートリング３８に端板３９
を立設した状態で、端板３９の両側にこれを支持するよ
うにＬ字状の拘束板４０を設け各部材に接合する。この
拘束板４０は、溶接線に対し溶接を妨げない位置と間隔
で複数本設置されている。その後、継手部３６の溶接を
行う。

【００７５】この時、継手部３６およびその近傍では、
図２０（Ａ）に示すように溶接金属部の収縮力の方向Ｃ
に対し拘束板４０によって引張力がＤ方向に作用する。
拘束板４０は溶接の進行とともに順次除去していく。除
去した位置での溶接部では、拘束力が解放されるため、
図２０（Ｂ）に示すようにＤ方向の引張力に対する反力
がＥ方向に作用し、溶接境界部での引張残留応力が低減
される。

【００７６】このように第１０実施形態によれば、蒸気
乾燥機のサポートリング３８と端板３９との接合部にお
いて、サポートリング３８に垂直な方向に溶接接合され
た端板３９を支持するようＬ字状の拘束板４０を各部材
に接合し、継手部３６の溶接後に拘束板４０を除去した
ことで、継手部３６の残留応力を低減するとともに、変
形を防止することができる。

【００７７】図２１（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る炉内
機器溶接方法の第１１実施形態による溶接継手を示す正
面図，平面図、図２２（Ａ），（Ｂ）は第１１実施形態
の継手部における作用を示す説明図である。

【００７８】第１１実施形態では、図２１（Ａ），
（Ｂ）に示すように炉内機器の蒸気乾燥機のトッププレ
ート（母材）４１とサイドバー（母材）４２を矩形状の
拘束板４３によりＬ字状の隅肉溶接を行う。矩形状の拘
束板４３は、溶接線に対し溶接を妨げない位置と間隔で
複数本設置される。その後、継手部３６の溶接を行う。

【００７９】この時、継手部３６およびその近傍では、
図２２（Ａ）に示すように溶接金属部の収縮力の方向Ｃ
に対し拘束板４３によって引張力がＤ方向に作用する。
拘束板４３は溶接の進行とともに順次除去していく。除
去した位置での溶接部では、拘束力が解放されるため、
図２２（Ｂ）に示すようにＤ方向の引張力に対する反力
がＥ方向に作用し、溶接境界部での引張残留応力が低減
される。

【００８０】このように第１１実施形態によれば、蒸気
乾燥機のトッププレート４１とサイドバー４２の溶接接
合部において、角部溶接を囲むように各部材に接合した
矩形状の拘束板４３を設け、この拘束板４３を溶接後に
除去することにより、溶接時の外側への変形を防止する
とともに、溶接後の残留応力を低減することができる。

【００８１】図２３（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る炉内
機器溶接方法の第１２実施形態による溶接継手を示す断
面図，平面図、図２４（Ａ），（Ｂ）は第１２実施形態
の継手部における作用を示す説明図である。

【００８２】図２３（Ａ），（Ｂ）は、炉内配管におけ
る突き合わせ継手部を示し、第１２実施形態の母材４４
と母材４５は、その継手部３６を挟んでそれぞれにリン
グ状の鍔４６を形成した配管である。図２３（Ａ）に示
すように、母材４４，４５にそれぞれ形成した鍔４６間
に継手部３６を跨ぐように拘束バー４７を円周上に数カ
所設置し、その後、継手部３６の溶接を行う。

【００８３】この時、継手部３６およびその近傍では、
図２４（Ａ）に示すように溶接金属部の収縮力の方向Ｃ
に対し拘束バー４７によって引張力がＤ方向に作用す
る。拘束バー４７は溶接の進行とともに順次除去してい
く。除去した位置での溶接部では、拘束力が解放される
ため、図２４（Ｂ）に示すようにＤ方向の引張力に対す
る反力がＥ方向に作用し、溶接境界部での引張残留応力
が低減される。

【００８４】このように第１２実施形態によれば、継手
部を挟む配管である各母材４４，４５の外周にリング状
の鍔４６を形成し、継手部３６を跨ぐように鍔４６に拘
束バー４７を設置し、この拘束バー４７を溶接後に除去
することにより、溶接部の残留応力を低減することがで
きる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の発明によれば、応力腐食割れ対象部位の母材と溶接金
属との境界の溶接を、残留応力発生に支配的な溶接を行
った後に実施することにより、対象部の拘束が小さくな
るため、残留応力の発生を抑えることができ、後から溶
接を行った箇所は局所的な曲げにより圧縮残留応力が付
加され、これらの相乗効果により残留応力を低減するこ
とができる。このように溶接金属近傍の母材表面おいて
鋭敏化度が高い部分で、引張溶接残留応力を低減させ、
応力腐食割れの発生を防ぐことができる。

【００８６】請求項２の発明によれば、請求項１記載の
炉内機器溶接方法において、応力腐食割れ対象部位近傍
の母材に１ビード分程度広く開口した開先を形成したこ
とにより、広く開口した箇所は連続的に溶接ができなく
なり、対象箇所の溶接が遅れるため、残留応力を低減さ
せるとともに、溶接継手の製造を容易に行うことができ
る。

【００８７】請求項３の発明によれば、請求項１記載の
炉内機器溶接方法において、応力腐食割れ対象部位の母
材が下側に位置する場合、この母材と応力腐食割れ対象
部位との境界を切欠き除去したことにより、引張残留応
力を低減することができるとともに、除去に伴い繰返し
の溶接入熱による組織の変質を低減することができ、そ
の結果、応力腐食割れの発生を抑えることができる。

【００８８】請求項４の発明によれば、板厚の厚い母材
側の溶接部を切欠き加工し、段違い部の板厚差を小さく
したことにより、板厚の厚い母材の溶接部は変形が容易
になり、剛性の違いによる残留応力を低減させ、応力腐
食割れの発生を抑えることができる。

【００８９】請求項５の発明によれば、板厚の厚い母材
の段違い側に開先を突設したことにより、開先先端部の
変形が容易になり、変形拘束により生ずる残留応力を低
下させることができるとともに、応力腐食割れの進展に
対する抵抗力を向上させることができる。

【００９０】請求項６の発明によれば、Ｌ字状に位置決
めした母材の内、下方に位置する母材の溶接側端部に切
欠部を形成したことにより、溶接継手部の剛性を低下さ
せ、溶接変形し易くし、残留応力を低減させることがで
きる。

【００９１】請求項７の発明によれば、一方の母材に対
して垂直方向に他方の母材を立設し、この他方の母材に
楔を挟み、隅肉溶接を行って溶接ビードを形成し、この
溶接終了後に楔を取り除き、その部分を補修溶接するこ
とにより、楔を挟んだ状態では、通常の溶接継手と同様
の引張残留応力が発生するものの、溶接後にこの楔を取
り除くことにより、溶接部の残留応力が緩和され、熱影
響部での引張残留応力を大幅に低減し、応力腐食割れの
発生を抑えることができる。

【００９２】請求項８の発明によれば、請求項７記載の
炉内機器溶接方法において、楔に代えてテーパピンとし
たことにより、請求項７の効果に加え、取り外しが容易
になる。

【００９３】請求項９の発明によれば、炉内機器を構成
する構造物の母材同士の重ね合わせ部を隅肉溶接する炉
内機器溶接方法において、それぞれの母材に溶接部を跨
ぐようにコ字状の拘束板を接合し、溶接後にこの拘束板
を除去することにより、曲げ変形および軸方向の残留応
力を低減することができる。

【００９４】請求項１０の発明によれば、炉内機器を構
成する構造物の一方の母材に対して垂直方向に他方の母
材を立設し、この他方の母材を支持するようにＬ字状の
拘束板を双方の母材に接合し、この拘束板を母材同士の
溶接後に除去することにより、継手部の残留応力を低減
するとともに、変形を防止することができる。

【００９５】請求項１１の発明によれば、炉内機器を構
成する構造物の母材同士をＬ字状に位置決めした後、隅
肉溶接を行う炉内機器溶接方法において、それぞれの母
材に角部溶接を囲むように矩形状の拘束板を接合し、こ
の拘束板を母材同士の溶接後に除去することにより、溶
接時の外側への変形を防止するとともに、溶接後の残留
応力を低減することができる。

【００９６】請求項１２の発明によれば、炉内機器を構
成する構造物の母材同士を突き合わせ溶接する炉内機器
溶接方法において、継手部を挟んで各母材外周にリング
状の鍔を設け、これらの鍔間に継手部を跨ぐように拘束
板を設置し、この拘束板を溶接後に除去することによ
り、溶接部の残留応力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る炉内機器溶接方法の第１実施形態
による溶接継手を示す構成図。

【図２】溶接ビード近傍で発生する曲げによる圧縮残留
応力を示す説明図。

【図３】本発明に係る炉内機器溶接方法の第２実施形態
による溶接継手を示す構成図。

【図４】本発明に係る炉内機器溶接方法の第２実施形態
の変形例による溶接継手を示す拡大図。

【図５】本発明に係る炉内機器溶接方法の第３実施形態
による溶接継手を示す構成図。

【図６】炉心シュラウドとシュラウドサポートとの一般
の溶接構造を示す斜視図。

【図７】図６において溶接部近傍の溶接残留応力分布を
示す図。

【図８】本発明に係る炉内機器溶接方法の第４実施形態
による溶接継手を示す拡大図。

【図９】本発明に係る炉内機器溶接方法の第５実施形態
による溶接継手を示す拡大図。

【図１０】（Ａ），（Ｂ）はシュラウドサポートを示す
拡大図。

【図１１】本発明に係る炉内機器溶接方法の第６実施形
態による溶接継手を示す拡大図。

【図１２】（Ａ），（Ｂ）は蒸気乾燥器ユニットの底板
とサポートの一般の溶接部を示す拡大図，溶接部近傍の
溶接残留応力分布を示す図。

【図１３】本発明に係る炉内機器溶接方法の第７実施形
態による上部格子板隅肉溶接継手を示す拡大斜視図。

【図１４】本発明に係る炉内機器溶接方法の第７実施形
態の変形例による上部格子板隅肉溶接継手を示す拡大斜
視図。

【図１５】本発明に係る炉内機器溶接方法の第８実施形
態による上部格子板隅肉溶接継手を示す拡大斜視図。

【図１６】第８実施形態の要部拡大断面図。

【図１７】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る炉内機器溶接
方法の第９実施形態による溶接継手を示す平面図，正面
図。

【図１８】（Ａ），（Ｂ）は第９実施形態の継手部にお
ける作用を示す説明図。

【図１９】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る炉内機器溶接
方法の第１０実施形態による溶接継手を示す平面図，正
面図。

【図２０】（Ａ），（Ｂ）は第１０実施形態の継手部に
おける作用を示す説明図。

【図２１】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る炉内機器溶接
方法の第１１実施形態による溶接継手を示す正面図，平
面図。

【図２２】（Ａ），（Ｂ）は第１１実施形態の継手部に
おける作用を示す説明図。

【図２３】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る炉内機器溶接
方法の第１２実施形態による溶接継手を示す断面図，平
面図。

【図２４】（Ａ），（Ｂ）は第１２実施形態の継手部に
おける作用を示す説明図。

【図２５】（Ａ），（Ｂ）は従来の炉内機器溶接方法に
よる溶接継手を示す構成図。

【符号の説明】

１シュラウドリング（母材）２シュラウド胴（母材）３溶接ビード群４溶接ビード群５溶接ビード群６溶接ビード群７溶接金属８変形部９鋭敏化領域１０応力腐食割れ対象部位１１溶接ビード１２高温部１３変形部１４広く開口した開先１５切欠部１６炉心シュラウド（母材）１７シュラウドサポート（母材）１８溶接部１９段違い部２０切欠部２１開先２２開先２３底板（母材）２４サポート（母材）２５溶接部２６底板２７切欠部２８母材２９母材３０楔３１溶接ビード３２テーパピン３３スカート部（母材）３４カバープレート（母材）３５重ね合わせ部３６継手部３７拘束板３８サポートリング（母材）３９端板（母材）４０拘束板４１トッププレート（母材）４２サイドバー（母材）４３拘束板４４母材４５母材４６鍔４７拘束バー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ２１Ｄ 1/00 Ｇ２１Ｄ 1/00 Ｘ (72)発明者藤田政則神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４株式会社東芝京浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉内機器を構成する構造物の母材間同士
を内面側と外面側とで交互に溶接する炉内機器溶接方法
において、応力腐食割れ対象部位の母材と溶接金属との
境界の溶接を、残留応力発生に支配的な溶接を行った後
に実施することを特徴とする炉内機器溶接方法。
【請求項２】請求項１記載の炉内機器溶接方法におい
て、応力腐食割れ対象部位近傍の母材に１ビード分程度
広く開口した開先を形成したことを特徴とする炉内機器
溶接方法。
【請求項３】請求項１記載の炉内機器溶接方法におい
て、応力腐食割れ対象部位の母材が下側に位置する場
合、この母材と前記応力腐食割れ対象部位との境界を切
欠き除去したことを特徴とする炉内機器溶接方法。
【請求項４】炉内機器を構成する構造物であって互い
に板厚が異なる母材同士を位置決めした後、全周を溶接
する炉内機器溶接方法において、板厚の厚い母材側の溶
接部を切欠き加工し、段違い部の板厚差を小さくしたこ
とを特徴とする炉内機器溶接方法。
【請求項５】炉内機器を構成する構造物であって互い
に板厚が異なる母材同士を位置決めした後、全周を溶接
する炉内機器溶接方法において、板厚の厚い母材の段違
い側に開先を突設したことを特徴とする炉内機器溶接方
法。
【請求項６】炉内機器を構成する構造物の母材同士を
Ｌ字状に位置決めした後、全周を溶接する炉内機器溶接
方法において、下方に位置する母材の溶接側端部に切欠
部を形成したことを特徴とする炉内機器溶接方法。
【請求項７】炉内機器を構成する構造物の一方の母材
に対して垂直方向に他方の母材を立設し、この他方の母
材に楔を挟み、隅肉溶接を行って溶接ビードを形成し、
この溶接終了後に前記楔を取り除き、その部分を補修溶
接することを特徴とする炉内機器溶接方法。
【請求項８】請求項７記載の炉内機器溶接方法におい
て、楔に代えてテーパピンとしたことを特徴とする炉内
機器溶接方法。
【請求項９】炉内機器を構成する構造物の母材同士の
重ね合わせ部を隅肉溶接する炉内機器溶接方法におい
て、それぞれの母材に溶接部を跨ぐようにコ字状の拘束
板を接合し、この拘束板を母材同士の溶接後に除去する
ことを特徴とする炉内機器溶接方法。
【請求項１０】炉内機器を構成する構造物の一方の母
材に対して垂直方向に他方の母材を立設し、この他方の
母材を支持するようにＬ字状の拘束板を双方の母材に接
合し、この拘束板を母材同士の溶接後に除去することを
特徴とする炉内機器溶接方法。
【請求項１１】炉内機器を構成する構造物の母材同士
をＬ字状に位置決めした後、隅肉溶接を行う炉内機器溶
接方法において、それぞれの母材に角部溶接を囲むよう
に矩形状の拘束板を接合し、この拘束板を母材同士の溶
接後に除去することを特徴とする炉内機器溶接方法。
【請求項１２】炉内機器を構成する構造物の母材同士
を突き合わせ溶接する炉内機器溶接方法において、継手
部を挟む各母材外周にリング状の鍔を設け、これらの鍔
間に前記継手部を跨ぐように拘束板を設置し、この拘束
板を溶接後に除去することを特徴とする炉内機器溶接方
法。