JPS5989902A - 損傷した原子力蒸気発生器管のスリ−ブ型補修 - Google Patents

損傷した原子力蒸気発生器管のスリ−ブ型補修

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JPS5989902A
JPS5989902A JP58173296A JP17329683A JPS5989902A JP S5989902 A JPS5989902 A JP S5989902A JP 58173296 A JP58173296 A JP 58173296A JP 17329683 A JP17329683 A JP 17329683A JP S5989902 A JPS5989902 A JP S5989902A
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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】 本発明は、管補修用の封着可能なα合金ｌｊスリーブ及
び損傷した原子力蒸気発生器熱交換管等におい゛にれら
スリーブを組付ける方法に関する。
発電所の経済的な運転の成否は、プラントの利用度と密
接に関係する。原子力発電所において、運転上の経験か
ら、蒸気発生器がプラント全体の高い利用度を維持する
に当っての重大な要紫であることがわかって（・る。蒸
気発生器熱交換管の洩れは、強制的な運転休止を通して
短期間利用度に彫物を与える。加えて、チューブのプロ
フィロメータ或いは渦流による調査と続いての１（（傷
チューブの封栓作業は運転休止状態を延長する。しかし
、これは、チュプ封栓により生じる加熱用表面の削減に
由る長期間の減少せる出力においての運転即ち定格以下
・でのプラント運転や蒸気発生器の完全な取替の影宕ン
に咬べれば利用度への副次的影響である。
原子力蒸気発生器は、　＆に１、貫流型設計とＵ字管設
計という２つの種類にわけられる。貫流型設計では、垂
直に伸延する真直な管１１ｐと上下管板とが使用され、
他方Ｕ字管設計では下方管板が使用され、そこから垂直
に伸延する管が蒸気発生器の上方領域において１８０’
臂曲した後止涜される。
いずれに−Ｕよ、管群の近接側↑Ｕと運転圧力により、
゛１γ止着の為に２４インチのオーダにおける管板厚さ
を必要とする。蒸気発生器のｌ（−１初の組立において
、管は、下端部において約３インチにわたり拡開されそ
して下方管板の下面に密封溶接される。
ｌ１ｆｆｉの拡開部分上方管板の上面まで約７ミルの隙
間が存在する。この隙間と管板の上面直上の領域が、運
転中の装置１ｔにおける管の激しい粒界腐食と応力Ｍ食
の発生部位である。腐ちの生じた管を封栓してしまうこ
とは明らかに加熱用表面の削減を生じ、前述しブこよう
にプラント利用度を低減する。その別法としてこれまで
使用されたスリーブ妖渦法は、スリーブが管と同じ破壊
的環境に１ｂ′かれるわけであるから一時的な対策にす
ぎなかった。＋Ｗ決ざるべき問題はノＬ４傷した管の長
期間補１缶に適当なｊｊ料を見つりることである。この
１刺は幾つかの要件を病さねげならない：即ちこの伺刺
は、最初の１斤を破損せしめたＩｔ盾食性環境に対する
耐性をｈ’７たねばならず、最初の管ど同等の物理的及
び機械的性質を持たねばならず、そしてまた熱交換器の
一次） 側（管内部）環境に曝されるその内面において最初の管
と同じ耐食性を持たねばならない。しかし、こうした材
料は今まで見出されたことはない。
斯様に、損傷した即ち漏洩を生じる蒸気発生器管を補修
する為の改善さ′れた解決策を迅やかに講じる必要性が
存在している。
本発明に従えば、この問題は、改善された複合スリーブ
設Ｋｌ及び組付は方法を通して克服される。
原子力蒸気発生器の４０年の予想作動寿命を保証しそし
て修理作業者の放射線被曝を最小限とする迅速な組付け
を保証する新規な構造のスリーブが開発され、好結果を
得た。
本発明に従う管補修用スリーブは複合材料であり、内側
部材と外側部材の合体したものである。
内側部材は、管材料と均等な機械的性質を持つものであ
ればよく、管材と同種乃至同系の材料、好まし、くけ管
材と実質同じ材料とされる。要するに、使用環境下で管
の代替として使用に耐えるものであればよい。外側部材
は内側部材に金属組織的に結合されそして使用環境下で
の管外面からの腐食作用に耐性を示す材料から作製され
る。内側及び外側部材は合体化される。スリーブは、管
にろう接及び爆発溶接される。
以下、本発明について具体例を説明する。
ここで、図面を参照すると、蒸気発生器１８（第６図）
に組付けられる本発明の複合金属スリーブ１０が第１図
に示されている。スリーブ１０の芯としての内側部材１
２は、スリーブが付設されるべき管材料と適合しつる即
ちそれと代替しうる材料から戒る。例えば、インコネル
−６００製管のスリーブ嵌めにおいては、スリーブ１０
の内側部材１２もまたインコネル−６００から成ル。
インコネル−６００は、７２％以」二Ｎｉ、１４〜１７
％Ｃｒ及び６〜１０％鉄の合金である。耐食性の改善の
為、−内側部材１２は１３２５±５０”Ｆで約１５時間
熱処理されそして後室温に徐冷され、応力緩和状態にあ
るものとされる。スリーブ１０の外側部材１４は９９％
の最小ニッケル含凪を持つニッケル合金若しくは純ニッ
ケルから成る。外側部材１４及び内側部材′１２は高温
で同時押出されテ、拡散接合スリーブ１ｏを生成する。
めっきその他の方法による複合化も可能で鼻る。両者一
体となっているから図面では内側及び外側部材は単一体
として図面に示す。スリーブ１ｏの下端１７は約過イン
チの長さ蝉わたってＷ２２の内径より僅かに小さい外径
まで拡大され、ここでスリーブは、管２２内で挿入に際
し位置決めされる。スＩＪ　−７’　１０　（１）　上
端は２つの環状溝とそこに収納されたろう抜用材料のリ
ング１６を備え、各μインチ巾でμインチ離間される。
溝は、真空炉において充填金属で予備ろう接される。上
方リングの上縁はスリーブ１０の上端から１インチのと
ころにある。充填金属はスリーブと管とのろう接を可能
ならしめるろう抜用材料であり、好ましくは８２％金及
び１８％ニッケル合金である。この材料は、その耐食性
、入手性、良好なろう接待性並びに良好な強度及び延性
により選択された。代表的管スリーブ１ｏは、ｏ、７５
インチの外径と０．０５インチの総肉厚を有し、外側部
材１４はＯ，ＯＯ５インチの厚さをそして内側部材１２
は０．０４５インチの厚さを有する。スリーブ１０の全
体長さは５６インチでありそして管板２０における管２
？内に組付けられる時督板２０の上面上方約１２−イン
チにまで延在して、管２２の損傷域をｅ♂う。本発明は
、管場２の外周における″粒界腐食心とより劣質化乃Ｊ
４’、Ｉ％傷した原子力蒸気発生日々ＶにおけるスＩＪ
−プ補修装餡どして使用の為の最適の材料選択を提供す
る。これは、腐食に対する障壁としてスリーブ１０の外
側ｆｆ１ｉ分に９９ｍｆａ％のｆυ小ニッケル含量を持
つ合金或いは純ニッケルを使用したことの直接的結果で
ある。これら高ニッケル金員の材料はインコネル−６０
０よりはるかに粒界腐食を受りにくい。ニッケル材料は
これら望ましい耐食性の性質を有するが、反面・ニッケ
ル材利目好ましい機械的性質を持たない。従って、スリ
ーブ１０全体を４，１ニツケ〃で作製するとしたら、そ
のようなスリーブの肉厚は本発明のものより著しく大き
くなってしまう。これはスリーブの内径の減少を余儀な
くさＵ゛、補修管２２を通しての流体流量を減少せしめ
、損傷・１．１′の多くを封栓することと同じ結果にな
ってしまいスリーブ補修の目的を損う。管材と同じ若し
くは均等の内側部材との複合材とすることにより上記詠
害は解決された。
スリーブ組込過程は次の基本的段階を含む。
（、）　　蒸気発生器管２２の清浄浄化（ｂ）　　スリ
ーブ１０を挿入しそして」二端部を拡大（ｃ）　　スリ
ーブ１０を管２２に上方付設点にてろう接 （ｄ）　　ス′リープ１０を管２２に下方イ」設点にて
爆発溶接。
これら段階は各々作業具の取替を要するから、同一作業
を所定数の盤群バッチにおいて順々に行うバッチプロセ
スが作業具取替を最小限ですませる。バッチの範囲は作
Ａ３の要件に合うよう融通をもって選択される。
スリーブ１０の組込は、爆発溶接の行われる部位の近傍
で管２２から付着した配化物の除去を必要としそし℃ろ
う接の行われる部位の近傍では管のきれいな金属面を露
呈する程に−まで浄化することを必要とする。浄化はホ
ーン及びスオブ組合せ方式で達成される。ろう接域にお
いては浄化は２分を要し、爆発溶接域においては３０秒
で充分である。
蒸気発生器管の一バッチ分の浄化後、スリーブが管に挿
入されそしてろう接戦において爆発膨張きれる。爆発カ
ートリッジが蒸気発生器１８の外ｆ７１〜でスリーブ１
０内に予じめ挿入されそしてカートリッジ入りスリーブ
がＷ２２内に和！入されそしてカートリッジが爆発せし
められて、スリーブ１０を管２２内でろう接戦において
２インチ長にわたり拡大する。その熱管２２も３〜１２
ミルの範囲まで拡大されてスリーブ１０と機械的接合部
を形成し、これによりスリーブ１０がその後の作紹中自
己支持される。その後、使用ずみ爆発カートリッジが取
／ｉｉされる。
スリーブ１０の挿入と拡大後、スリーブ１０は管２２に
上方接合部においてろう接される。ろう接は温度サイク
ルを測定しそして制御するのに７アイバ光学システムを
使用する水冷型誘導加熱器によって開始される。
ろう接されるべきスリーブ１ｏ内で誘導加熱器の起動前
に、酸素排除の為スリーブ挿入端とは反対側の管端から
アルゴン流れが５分間確立される。
最初の５分間のガス流量は５０　ｆ　ｔ”／時Ｉ７Ｉ］
に管理される。この流量及び時間でガスを流した後ガス
流量は２０ＣＦＨに減少されそして誘導加熱器が挿入さ
れそしてスリーブ拡大域及びろう接リング１６に対して
正確に位置決めされる。１８００〜１８８０’Ｆのろう
接温度に達する時、自動制御器が最小２分間この温度を
保持する。最小２分間の保持後、温度は１５ＱＱ〜１５
５０１？に減ぜられそしてこの温度が再度５分間保持さ
れてインコネル−６００製のスリーブ１ｏ及び管２２を
熱処理する。熱処理後、誘導加熱器への電源が切られそ
して加熱器が取出される。
管板２０の下面近くで管２２にスリーブ１ｏを爆発溶接
することがスリーブ組付はプロセスにおける最終段階で
ある。爆発溶接カートリッジがスリーブ１０内に挿入さ
れそして爆発せしめられる。
爆発は溶接カートリッジを粉砕しそしてスリーブ１０を
管２２に溶接する。溶接カートリッジの爆発後、破片が
蒸気発生器１８のヘッドから取除かれる。爆発後、スリ
ーブ１０は管２２に管２２の下端から約１Ｖ２〜２１Ａ
まで約１インチの畏さにわたって溶接されている。爆発
溶接段階もまたスリーブ１０を管に対して１インチの溶
接部の上下棒インチの長さにわたって拡大する。
組イ」作業速度を増大しそして放射線被曝を減少すると
いう目的を達成する為に、スリーブ設ｉｆｆ’　％組付
プルセス及び作業具操作の統合化が必要とされる。成る
プロセス時ｔ１Ｍは組付において固有となど）う。作業
具操作は管端での作業具の配ｆａづけに必要どぎれる時
間を最小限にぜねばならずそして特＞ｉＨの操作を信頼
性をもって遂行せねばならない。
加えて、工具操作はなるだけ遠隔で放射線被曝を低く抑
えるよう人間−機械接触を最小限として達成されねばな
らない。
これを実現するに好ましい作業具操作法は封納体の外側
からの自動化工具操作である。指令センターが使用され
、放射線危険域外に配置される。
この指令センターからすべての作業具操作が監視されそ
して管理される。蒸気発生器近くに位置しそして指令セ
ンターと絶えず連絡をとる作業員が蒸気発生器ヘッド内
に置かれている自動操縦装置に適当な工具、スリーブ、
その他の消耗品を送ってスリーブ組付けを遂行する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の複合スリーブの断面図、第２図は蒸気
発生器の二つの管にスリーブを要した状態を示す断面図
、そして第３図は蒸気発生器へのスリーブ嵌め管の状況
を示す断１ｌｌＩｊ図である。 １０ニスリーブ １２：内側部（Ａ １４：外側部杓 １６：環状リング １７：下方拡大部 ２２：管 ２０：管板 １８：蒸気発生器 ＦＩＧ、１ 第１頁の続き ヴ■発明　　者　ツエロン・ツユ 米国オハイオ州ストウ・エコー ・バリー２３１１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）蒸気発生器における管板の内部及びその近傍で管の
    外面への有害な化学的侵食により生じた損傷管の迅連補
    信の為、損傷管内に損傷域を百って挿入されそして封着
    される密封着可能な複合全屈スリーブであって、 管と均等な機械的性質を有する内側部材と、該内側部材
    に金属組織的に結合されそして廿損ｕｈをもたらす粒界
    腐食に耐性のある外側部材と、管板内部での管内への位
    置づけの為一端に形成される拡大部分と、 スリーブの反対端にめりあって形成される接散の溝と、 該溝内に納められ名ろう援用材料と を包含する前記スリーブ。 ２）内側部材が７２重量％以上のニッケル、１４〜１７
    重量％クロム及び６〜１０重量％重量金鉄から成る特許
    請求の範囲第１項記載のスリーブ。 ６）外側部材がニッケル最小含量９９重量％のニッケル
    合金から成る特許請求の範囲第１項記載のスリーブ。 ４）内側部拘が１６２５±５ＤＴ”で約１５時間熱処理
    することによって応力紀和状蕨にある特許請求の範囲第
    １項記載のスリーブ。 ５）ろう援用材料が８２重紙％合金び１８重量％ニッケ
    ルの合金から成る特許請求の範囲第１項記載のスリーブ
    。 ６）スリーブ長がスリーブのＡ４１付けられる管板の厚
    さよりオ目当に長い特許請求の範囲第１項記載のスリー
    ブ。 ７）内側部材が損傷管の材料と同一の材料から成る特許
    請求の範囲第１項記載の方法。 ８）蒸気発生器において損傷管補修の為損傷管内に管板
    の内部及びその近傍に垂直に配置して配されるスリーブ
    にして、上端に隣りあってろう接用材料を収納する枚数
    の溝を外商に具αＩＩするスリーブを損傷管内に絹（ｑ
    ける方法であって、管の内面を損傷域上下で浄化する段
    階と、ろう俵用材料を１１′ｌ納する溝の泣１バに４５
    いてスリーブ内に爆発装置を挿入する段階と、 ｔｉＥｔ記爆発装置ぺつきスリーブを損傷管内に挿入し
    そしてスリーブの下端を損傷管の下端と実質同一水準に
    位置づける段階と、 損傷城上方でスリーブを汁に対して爆発拡大せしめて、
    スリーブと管との間に機械的接合を生じさせる段階と、 使用ずみ爆発装置を取出しそして管他端がら不活性ガス
    流れを導入して、拡大スリーブ部分の近傍から酸素を掃
    除する段階と、 拡大スリーブ内に誘導型加熱器を挿入しそして溝内のろ
    う俵用材料で管及びスリーブをろう接する段階と、 誘導加熱器を取出しそして管板の下面より少し上の位置
    までスリーブ下端部内に爆発装置を挿入する段階と、 爆発装置を爆発せしめてスリーブを管に溶接する段階と を包含するスリーブ組付は方法。 ９）スリーブ拡大段階が３〜１２ミルの範囲まで管をも
    拡大せしめそして爾後作業中スリーブの自己支持状態を
    支える特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０）不活性ガスの流れを導入する段階が、５０ｆｔ３
    ／時間の不活性ガス流坦答、５分雑持しそしてろう接作
    業前に２０　ｆ　ｔ３／時間まで流量を減じることを含
    む特許請求の範囲第８項記載の方法。 １１）ろう接段階が、１８００〜１８８０下のろう接湿
    度へ加だ賢し、この温度に最小２分間保持しそして後１
    ５００〜１５５０′Ｆまで温度を減じそしてこの温度に
    最小５分間保持してスリーブ及び管を熱処理することを
    含む特許請求の範囲第８項記載の方法。
JP58173296A 1982-09-30 1983-09-21 損傷した原子力蒸気発生器管のスリ−ブ型補修 Granted JPS5989902A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US425212 1982-09-30
US06/425,212 US4592577A (en) 1982-09-30 1982-09-30 Sleeve type repair of degraded nuclear steam generator tubes

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Publication Number Publication Date
JPS5989902A true JPS5989902A (ja) 1984-05-24
JPH0321802B2 JPH0321802B2 (ja) 1991-03-25

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US (1) US4592577A (ja)
EP (1) EP0112612B1 (ja)
JP (1) JPS5989902A (ja)
KR (1) KR910004779B1 (ja)
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