JPS59117981A - 管板に固定したチユ−ブ内に円筒金属スリ−ブを插入する方法 - Google Patents

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】 発明の背景 大型熱交換器、特に加圧水型原子力発電所における蒸気
発生装置は端を管板に固定した多数のグーユーブを含ん
でいるのが普通である。この管板はチューブを正しい位
置に固定するばかりでなく、チューブを流れる流体から
チューブの外側のシェル側流体を分離して−いる。

垂直型の加圧水型原子炉では沈澱物−やスラッジが管板
に堆積し、そして場合によっては管板の直上のチューブ
の壁を劣化させる。原子力蒸気発生装置内で個々のチュ
ーブを取替えるこさば実際に不可能であるので一つの解
決としてその劣化したチューブ内１（スリーブを挿入す
る。

このスリーブは濃密シールをつくってそのチューブの劣
化部分をチューブ内の流体から隔離しなければならない
。原子力蒸気発生装置においては、例え劣化が継続し、
そしてチューブに孔がおいても、チューブ側からの放射
性流体がシェル側へ流出してはならない。

簡単な問題に見えるけれども、蒸気発生装置のチューブ
の適正用、つ効果的な密閉は幾つかの困難な問題をＪか
起している。蒸気発生装置の修復作業、例えばスリーブ
の装填は、例え蒸気発生装置が最初に水抜きされていた
としても高い放射能雰囲気内で行なわれる。かくして、
最小時間で、そして遠隔の、自動化した装填によりスリ
ーブの装填な行なうこさが望ましい。チューブにスリー
ブを装填する技術のあるものはスリーブを変形してその
包囲チューブ内に入れるが、これはチューブが堅固なバ
ックアンプを有する場合管板の高さではるかに容易であ
る。管板より高い処では、チューブはバックアップを有
しておらず、そしてチューブ内へのスリーブの変形の程
度を注意深く調整してチューブに過大なストレスをかけ
ないようにしなければならない。変形し過ぎないように
注意すると、スリーブとチューブとの間に一方を他方に
対して変形するだけで信頼できる程きっちりした／−ル
をつくシにく＼なる。

更に、スリーブとチューブとは発電所の運転歴に従って
膨張し、収縮するが、それでもそれらの間のシールは有
効でなければならない。又、沈澱物や他の固形物が堆積
しそしてチューブやスリーブの劣化を促すような場処を
スリーブがつくってはならない。最後に、スリーブは典
型的には：）０年も越える蒸気発生装置の残存前命中所
望の機能を達成するものでなければならない。

発明の要約 蒸気発生装置の管板へ固定されたデユープ内にぴったり
はまる円筒状金属スリーブを挿入する本発明の方法は次
の段階を備えている。第１に、スリーブの下方部分は管
板内にあってスリーブの上方部分が管板より上に出るま
でチューブ内にスリーブを挿入する。次に、スリーブの
」二方部分を半径方向にその隣接チューブ壁に変形させ
てスリーブとチューブの周辺の周りに同し面内に広がる
恒久的バルジを形成する。それからスリーブをチューブ
に対し軸方向に、すなわち長さ方向に動力・してスリー
ブのバルジがチューブ壁に対しくさび状の機械的な干渉
ソールをつくるようにする。最後に、スリーブの下方部
分をその隣接チューフ゛壁に結合しそして密ＪＦＪ　Ｌ
、てスリーブの上方部分にぴったりした機械的な干渉７
−ルを恒久的に保持する。

第１図は熱交換器の一部分を示し、この熱交換器は例え
ば垂直型蒸気発生装置１０であって、それの厚い金属管
板１２は好捷しくはインコネル力・らつくられている多
数の熱交換チューブ゛１４を間隔をあけて固定している
。これらのチコーーフ゛１４は薄壁１６を有する円筒管
であって、管板１２の底へ１８で溶接されている。蒸気
発生装置の作動中管板の下の区域２０は約２２５０ボン
ド／平方インチの過冷−次流体源を含み、この流体は圧
送されてチューブ１４を」二り管壁１６を囲む約９００
　ｓｚンド／−下方インヂ（６３ＫｇｌｏＡ　）の水か
ら蒸気を発生する。

原子力蒸気発生装置において、領域２０は放射能が高く
、従ってこの区域の水抜をするときチューブ１４の保守
修理をしようとする作業員は迅速に作業をしなければな
らないし、そして放射能被曝について注意深く作業員は
監視されなければならない。

一つの重要な作業は管板１２の直−ヒの場処、例えば２
２でのチューブ劣化の修復である。このチューブ劣化２
２の原因は、管板１２の−Ｆ面に堆積するスラッジ又は
沈澱物の層２４に隣接したチューブの壁における腐蝕作
用と熱伝達である。

本発明はこの劣化したチューブに効率よく目、つ効果的
にスリーブ２６を挿入する方法に係るものである。

第１．２図を参照する。スリーブ２６は薄壁の中空の円
筒部制であシ、好ましくはチューブ１４と同じ月利から
つくられ、チューブ１４に密接して、しかし容易に嵌ま
り込むようになっているスリーブ２６の長さは管板１２
の厚みの典型的には２−３倍である。このスリーブ２６
は、下方部分３０が管板内にありながら上方部分２８が
管板よシ上になるまでチューブ１４内へ挿入されている
。

第２ａ図を参照する。スラッジ沈着２４の位置で管）ｌ
１１２より典型的には上になっているチコ一７の欠陥２
２よりもスリーブの上方部分２８は更に十でなけれはな
らないことは明らかである。

本発明の第２段として、スリーブの上方部分２８は半径
方向外方に変形されてそれの隣接チューブの壁１６′に
めり込み、スリーブとチューブの周縁の周りに同し広が
りの恒久的バルジ又はふくらみを形成する。これらのバ
ルジの高い部分又は中心は管板に対して通常開し高さに
あり、そしてスリーブバルジの中心として３２で゛、そ
してチューブバルジの中心として３４で表わされている
。米国時Ｗ「第４，０６９，５７３号［チチーブ内にス
リーブを固定する方法」に開示されているように、支持
されていないチューブ壁に使用する従来のエクスパンダ
をこの段階で使用できる。典型的には、チューブ壁１６
′のバルジの高さＹは約０．０１インチ（０，２５７ｎ
ｍ）である。

第２ａ図と第２１〕図とを参照する。本発明の第２段階
では更にスリーブ２６を押込んでスリーブ・　バルジ３
２をチューブバルジ３４に対し僅かに軸方向に、す々わ
ち長さ方向に移動させ、それによシスリーブバルジとチ
ューブの壁１６との間に機械的々干渉ゾール４０を形成
する。これは、隣接チューブ１６に対するスリーブの上
端３６の変位と管板１２に対するスリーブの下方端３８
の変位により示されている二好ましい実施例では、スリ
ーブ２６を最初に挿入し、そして、管板１２の下に、約
０．０６インチ（１，５ｍｍ　）であるのが好ましい所
定距離Ｘだけスリーブ下端３８を突出させてバルジ３２
を形成する。本発明の方法の第２段階はスリーブを上方
に押上げてスリーブの下方端３８を管板と面一にする。

本発明の方法の最終段階には、スリーブ・（ルジ３２が
デユープバルジ３４に対しずらされた位置にあってスリ
ーブの下方部分３０をその隣接チューブ壁へ結合しそし
て密封する。これは第２Ｃ図と第２ｄ図に示すようにし
てなされる。下方スリーブ部分３０はチューブに向けて
押広げられる。

チューブの壁は管板によりバックアップされているので
かなりの拡張力を必要とする。それから、スリーブの下
方端をチューブ１４又は管板１２へ溶接するのが好まし
い。管板ヘスリーブの下方端３８を恒久的に結合しそし
て密封するのに従来の技術を利用でき、そしてそのこと
によって本発明の技術思想の範囲外のものとなるという
ことはない。

第３ａ図と第３１）図とは、ノくルジ３２．３４が形成
された後にスリーブ２６を軸方向に移動するとき機械的
干渉シール４０かもつくられる様子を思想的に詳細に示
している。第３ａ図は第２ａ図に対応し、バルジ中心３
２をスリーブノくルジ３４と揃えてスリーブの」一方部
分２８を示している。

チューブバルジのテーパー４６とスリーブノくバルジの
テーパ４４とはスリーブとチューブの一体の周縁に接触
して同し空間内にのびている。この接触は、欠陥チュー
ブを恒久的に修復するという目的に対し十亦な濃密シー
ルをつくるものではな１へ。

従って、第２１）図と第３ｂ図に示ずように、チューブ
内で上方にスリーブを押し込む別の段階により漏音な周
縁シール４０をつくる。

第３ｂ図に示すように、スリーブバルジ３２′をチュー
ブバルジ３４に対し距離Ｘだけずらせる。

変形されていないチューブ部分４８に対し当初角度θと
なっていたスリーブバルジテーノζ４４はくさびのよう
に働いて４０で加圧され収縮して周縁シールをつくる。

このずらされたスリーブのノクバルジテーバ４４のくさ
び効果により２で表わす太きさだけスリーブの上方端３
６から変形していないチューブ４８が離れる。分離量Ｚ
と軸方向変位Ｘ古の間の関係は簡単な三角関係から求め
られる。

ずなわち、Ｚ　＝Ｘ　（ｔａｎθ）である。この分離量
は干渉フィツトの締まりの測度である。軸方向の変位距
離Ｘが太きければ大きい程ジヨイント４０は堅固さなる
ことは明らかである。

典型的々チューブの修復の場合ノくルジテーノζ伺はθ
約−から約１０°の範囲にある。−例さして約０．０６
インチ（１，５ｖａｎ　）の変位と１０°のチー・々角
度で０．０１インチ（０，２５ｔｒａｎ　）の干渉フィ
ツトをつくる。図では幾分理想化されているので０．０
１インチ（０，２５、）の実効的な全干渉フィツトは結
合域におけるチューブさスリーブさの両方９０．００５
屈曲によって表わされる。約０．００２−０．０１５イ
ンチ（００５−０，３８ｍｍ　）の１・ｉｌ囲の実効的
々干渉が満足すべき密封をつくる。

試行銀Ｗｅｂにより当業者は満足すべきシールをつくる
テーパ角θ古移動距離Ｘさの間の最適関係を一決定てき
る。典型的には、移動距離の範囲は約０．０５−０．２
５インチ（１，３−６，４ｍｍ　）であり、全実効干渉
は約０．００２−０．０１５インチ（０，０５−０，３
８腋）である。

本発明の実施段階を上に説明した。スリーブとチューブ
の面を円ｌ＋４とするため清浄にしたり、そして第３１
］図に示すくさび位置に入るときスリーブ゛にすり傷を
つくらない」二うにするためスリーブ゛に潤滑剤を薄く
塗ったり又は引つか＼らないようにメッキするなどの段
階を加えるのが有利となる場合もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は垂直型熱交換器の管板の一部の略図であって、
管板に固定したチューブとそのうちの一本にチューブシ
ートの下から部分的にスリーブを挿入している様子を示
す。 第２図は本発明方法の段階を示す略図であり、久 第２−図は隣接チューブ壁に向は半径方向外方に祠→図
の位置に対し上方にずらしたスリーブを示し、第２輌図
はチューブと管板に対し押し広げたスリーブの下方部分
を示し、そして第２（１図はデユープの下方端へ溶接し
たスリーブの下方端を示す。 （ｊ　　　　　　　　　　　　　Ｏｗ 紀３−図は第２＋＠図に示す段階に相当するスリ化して
示す略図であり、そして第３糊図は第ｚｆｂ１図に相当
する軸方向移動によりつくられた、機械的干渉シールに
おけるスリーブバルジとチューブ壁との間の関係を理想
化して示す略図である。 １０・・垂直型蒸気発生装置、１２・・管板、１４・・
熱交換チューブ、２６・・スリーブ、３２・・スリー　
フハルジ、３４ｅ・チューブバルジ、４０・・機械的な
干渉シール。 ＦＩＧ、　２０　　　　　Ｆｔｅ、　２ｂＦＩＧ、　２
ＣＦｔｅ、　　２ｄ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 蒸気発生装置の管板へ固定したチューブ内へスリーブを
   、スリーブの下方部分は管板内にあるが、スリーブの上
   方部分は管板よシ上に出るまで挿入［７、 スリーブの上方部分とその１舞接チユーブの壁を半径方
   向外方に変形してスリーブさチューブの周縁の周りに実
   質的に同し空間に広がる１亘久的バルジを形成し、 更にスリーブを押し込んで、チコーーブのバルジに対し
   てスリーブのバルジを軸方向に動かし、それによりスリ
   ーブのバルジとチューブの壁との間にきっちりさした機
   械的な干渉シールをつくシ、スリーブのバルジはチュー
   ブのバルジに対して変位してスリーブの下方部分をその
   隣接したチューブの壁に恒久的に結合しそして密封する
   諸段階を備えたことを特徴とする蒸気発生装置の管板へ
   固定したチューブ内にぴったり嵌する円筒金属スリーブ
   を挿入する方法。