JPS63100135A - 高周波誘導加熱方法とその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高周波誘導加熱方法とその装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

ＢＷＲプラントにおける原子炉−次系を構成する機器お
よび配管は従来からオーステナイト系ステンレス鋼が使
用され、溶接部における材料の鋭敏化、高引張応力、環
境条件の３因子の重畳により応力腐食割れが発生し、プ
ラント稼動率の低下を招いた事例がある。応力腐食割れ
は上述の３因子のうちいずれか一因子を改善することで
防止できるが、材料の取替えは工程、費用の面で採用に
難点がある。これらの解決策として使用されたのが高周
波誘導加熱残留応力改善法（ＩＨ８Ｉと称する）である
、これは溶接部近傍の配管の内面に生じた引張応力を解
消したり圧縮側に移行させるために、管内面を液体によ
り冷却し乍ら溶接部近傍のみをその外側から適宜加熱手
段で局部的に加熱し、その加熱された部分における配管
の肉厚の内で応力改善に必要な温度差を付与することに
より、加熱部に降伏点以上の熱応力を発生させた後、そ
の部分を配管内に液体を流した状態で常温に冷却して、
配管の内外面での温度差をなくすように行われるもので
ある。すなわち配管を第１１図に示されているような形
状をした誘導加熱コイルで加熱する。なお同図記載の誘
導加熱コイルｌにおいて２はターン、３は冷却用中空バ
イブ、４はコイル段落し部、５はコイル接合部である。

配管の内面と外面とにはコイル１による加熱で温度差が
生じるので、内外面には夫々引張、圧縮の降伏力が生じ
る。この時点で加熱を停止すれば配管内部の冷却水によ
り配管は冷却され、外面には引張。

内面には圧縮の残留応力が発生し応力が改善される。

このようなＩＨ８Ｉによる内面応力改善個所はすべてコ
イル１の幅内にあり、また鋭敏化の点より５５０℃以下
の均一な加熱が条件になっている。

この点検軸に配管の測定位置をとり、縦軸に加熱温度を
とって測定位置による加熱温度が配管と対比して示され
ている第１２図に示されているように、配管６の長平方
向に複数個のターン７〜１１を有する加熱コイル１で加
熱すると、配管６の外表面湿度曲線１３のようにコイル
１の中央部である第３ターン９が最も加熱温度が高く、
コイル１の端部になるに従って加熱温度は低くなるが、
配管６の溶接継手部１２は５５０℃近傍の望ましい温度
で加熱されている。

しかし、近接する複数の継手を加熱する場合、波付管の
溶接部における残留応力改善のための加熱方法及び加熱
装置（特開昭６０−２５５９３０号公報）があるが、こ
の加熱方法および加熱装置は波付管における継手であり
、配管の母管継手と波付管の継手とが母管の板厚中心半
径をＲ２板厚をｔとした場合に２．５Ｊπ］以内と近接
する場合、単独に継手を加熱することは隣接する継手に
熱による残留応力への影響があり、同時に加熱するには
加熱温度を制御することが不可能なため実施困難であっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、溶接中心間距離２．５　＄以内の近接
する複数の溶接継手を有する配管で各溶接継手を単独で
加熱することは、他の溶接継手部に対し加熱時の熱によ
る応力への影響があり、各継手単独加熱実施は困難であ
った。また、それら複数の溶接継手部を従来の技術で同
時加熱するのは困難であった。それは加熱時の温度分布
は上述のように配管軸方向に対してコイル中心が最高加
熱温度となり、コイル端に向うにつれて温度が低下する
ため、複数の継手を同時に加熱することは各継手位置が
最高加熱温度位置から離れることとなり、外表面加熱温
度が低いので配管外表面と内表面との温度差が小さく、
十分な応力改善が困難となるからである。また、配管に
小口径配管がＴ継手で接続されている配管では、母管継
手とＴ継手とを同時に加熱する場合には相互の溶接継手
方向が直角を形成する特殊形状となるため、母管外表面
軸方向温度分布は周方向に対してＴ継手の存在する位置
がＴ継手による磁束の乱れの影響を受けて、他の位置よ
り低い温度分布となる。このように従来技術では、溶接
中心間比６２．５ＪＷＴ以内の近接する複数の溶接継手
を同時に加熱し、配管軸方向の加熱温度を制御し乍ら各
溶接継手に十分な加熱温度を与える点について配慮され
ておらず、近接する複数の継手を同時に加熱することは
困難であった。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、Ｔ継手を
含む近接する複数の溶接継手を同時に加熱してその応力
を同時に充分改善することを可能とした高周波誘導加熱
方法とその装置を提供することを［１的とするものであ
る・ 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、継手部に位置するターンを継手部に所定量
近接させて誘導加熱し、継手部を鋭敏化温度未滴で、か
つ熱歪による降伏点以上の温度で加熱することにより、
またオーステナイト系ステンレス鋼にて形成され、かつ
ギの長手方向に複数個の溶接継手部を有する配管と、こ
の配管の外周に配置され、かつ長手方向に複数個のター
ンを有する誘導加熱コイルとを設け、ターンのうち継手
部に位置するターンを継手部に近接させることにより、
達成される。

すなわちＴ継手等の影響で円周方向温度分布が乱れるを
防止するために、円周方向の加熱コイルと配管とのコイ
ルクリアランスを２，３段階に設定する。配管軸方向温
度分布の均一化のため各ターン間のギャップを夫々異な
る間隔とし、コイルクリアランスも夫々異なるように設
定する。Ｔ継手部に対しては、温度分布を円周方向均一
化のため正円形状から楕円形状とする。Ｔ継手を含む配
管の場合、従来の２分割コイルでは取付けが困難なので
、２分割コイル片側をＴａ手を中心として更に分割する
３分割とした。そして円周、軸方向の温度制御による加
熱法で加熱する。

〔作用〕

継手部に位置するターンを継手部に所定量近傍させて誘
導加熱し、継手部を鋭敏化温度未満で。

かつ熱歪による降伏意思」；の湿度で加熱したので。

継手部に位置するターンを継手部に所定域近接させて誘
導加熱され、継手部は鋭敏化温度未満で、かつ熱歪によ
る降伏点以上の温度で加熱されるようになる。またオー
ステナイト系ステンレス鋼にて形成され、かつその長手
方向に複数個の溶接継手部を有する配管と、この配管の
外周に配置され。

かつ長手方向に複数個のターンを有する誘導加熱コイル
とを設け、ターンのうち継手部に位置するターンを継手
部に近接させたので、オーステナイト系ステンレス鋼で
形成され、かつその長手方向に複数個の溶接継手部を有
する配管と、この配管の外周に配置され、かつ長手方向
に複数個のターンを有する誘導加熱コイルとが設けられ
、ターンのうち継手部に位置するターンは継手部に近接
させられるようになる。従ってＴ継手を含む近接する複
数の溶接継手を同時に加熱してその応力を同時に充分改
善することができるようになる。

すなわち配管同一円周上でコイルクリアランスを２．３
段階に設定し、３段階のものはＴ継手位置の頂点を平板
としたので１円周方向の温度分布を均一とすることがで
きる。配管軸方向温度分布の均一化のため、最高加熱位
置を溶接継手部の熱影響に近づけるために温度の高い位
置はコイルクリアランスを大きくシ、かつターンのギャ
ップを広げ、温度の低い位置はコイルクリアランスを小
さくシ、ギャップを小さくしたので、温度の高い位には
温度が低く、温度の低い位置は温度が高くなって、溶接
継手の熱影響部の温度を充分なものとすることができる
。１゛継手座に対しては側面の温度が高くなるため、コ
イル形状を楕円とし、側面をコイルクリアランス大とし
たので、側面の温度が小さくなって円周方向に均一な湿
度分布となる。１゛継手が存在するため２分割コイル片
側をＴ継手を中心として更に分割し、３分割としたので
。

Ｔ継手部への取付けが容易となってＴ継手を含む配管へ
の取付けが容易となる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図から第７図には本発明の一実施例が示されている。

なお従来と同じ部品には同じ符号を付したので説明を省
略する０本実施例では継手部１２ａ（母管溶接継手）、
１２ｂ（Ｔ継手）に位置するターン１４ａ、１４ｂを、
継手部１２ａ。

１２ｂに所定量近傍させて誘導加熱し、継手部１２ａ、
１２ｂを鋭敏化温度未満で、かつ熱歪による降伏点以上
の温度で加熱するようにした。このようにすることによ
り継手部１２ａ、１２ｂに位置するターン１４ａ、１４
ｂを継手部１２ａ。

１２ｂに所定量近傍させて誘導加熱され、継手部１２ａ
、１２ｂは鋭敏化温度未満で、かつ熱歪による降伏点以
上の温度で加熱されるようになる。

そして加熱装置はオーステナイト系ステンレス鋼で形成
され、かつその長手方向に複数個の溶接継手部１２ａ、
１２ｂを有する配管６ａと、この配管６ａの外周に配置
され、かつ長手方向に複数個のターン１４を有する誘導
加熱コイル１ａとを設け、複数個のターン１４のうち継
手部１２ａ。

１２ｂに位置するターン１４ａ、１４ｂを継手部１２ａ
、１２ｂに近接させて形成した。このようにすることに
より加熱装置はオーステナイト系ステンレス鋼で形成さ
れ、かつその長平方向に複数個の溶接継手部１２ａ、１
２ｂを有する配管６ａと、この配管６ａの外周に配置さ
れ、かつ長平方向に複数個のターン１４を有する誘導加
熱コイル１ａとが設けられ、複数個のターン１４のうち
継手部１２ａ、１２ｂに位置するターン１４ａ。

１４ｂを継手部１２ａ、１２ｂに近接させて形成される
ようになる。従ってＴ継手１２ｂを含む近接する複数の
溶接継手１２ａ、１２ｂを同時に加熱してその応力を同
時に充分改善することができるようになり、Ｔ継手１２
ｂを含む近接する複数の溶接継手１２ａ、１２ｂを同時
に加熱してその応力を同時に充分改善することを可能と
した高周波誘導加熱方法とその装置を得ることができる
。

すなわち従来の加熱温度分布は加熱コイル１の中央であ
る第３ターン９が最高加熱温度位置となっている（第１
２図参照）が、本実施例ではこの最高加熱温度位置が母
管溶接継手１２ａとＴ継手１２ｂとになるように、温度
の高い位置のターン１４の配管６ａとのコイルクリアラ
ンス１５．隣接するターン１４間のギャップ１６を拡げ
ると共に、母管溶接継手１２ａおよびＴ継手１２ｂのタ
ーン１４ａ、１４ｂの配管６ａとのコイルクリアランス
１５．隣接するターン１４とのギャップ１６を狭くして
加熱温度の制御をした。Ｔ継手１２ｂの温度分布で周方
向温度分布は、Ｘ方向の温度よりＸ方向の温度が高くな
る。このためＸ方向のコイルクリアランス１５を狭く、
Ｘ方向のコイルクリアランス１５を大きくし、なおかつ
Ｘ。

Ｙ位置中間部との湿度均一化を図るため、コイルクリア
ランス１５を徐々に狭くした。母で周方向温度分布では
Ｔ継手１２ｂを有する位置が、他の位置と比軟してＴ継
手１２ｂにより乱されるので。

温度が低くなる。同一ターン」二でコイルクリアランス
を２ないし３段階（第３図および第４図参照）変化させ
て、他の位置と同等の温度分布となるようにした。すな
わち本実施例では温度を円周、軸方向に精密に制御して
誘導加熱した。

加熱装置は長平方向に複数個の溶接継手部１２ａ。

１２ｂを有する配管６ａと、この配管６ａの外周に配置
され、かつ長平方向に複数のターン１４を有する誘導加
熱コイル１ａとを設けて形成したが、上述のように軸方
向の温度制御のためターン１４の幅、配管６ａとのコイ
ルクリアランス１５および隣接するターン１４間のギャ
ップ１６の設定を、可変自在とした。Ｔ継手１２ｂ円周
方向温度分布は上述のようにＸ方向が高く、Ｘ方向が低
いのでＸ方向のコイルクリアランスＩＳを広く、Ｘ方向
のコイルクリアランス１５を狭くし、なおかつ中間部の
温度均一化のためターン形状を楕円とした。

Ｔ継手１２ｂの存在する位置は他の位置より温度が低く
なるので、上述のように同一円周上でコイルクリアラン
ス１５を２段階（第３図参照）ないし３段階（第４図参
照）で狭くして、他の位置と同等の温度分布になるよう
にしたが、この２段階ターン１７，３段階ターン１８の
使用位置は軸方向温度分布から決定し、最初のコイルク
リアランス１５の変更点は温度を徐々に変化させるため
、Ｔ継手１２ｂを中心とする９０°の位置で行った。

３段階ターン１８では更にＴ継手頂点１２ｂ１のコイル
クリアランス１５の大きさを決定し、その位置からター
ンに対し水平となるようにする。なお加熱コイル１ａの
取付けは、Ｔ継手１２ｂが干渉するので、Ｔ継手１２ｂ
を挾んで３分割とした（第５図〜第７図参照）、３分割
したコイル１ｂの取付けは真鍮ボルト１９．ワッシャ２
０．ナツト２１を使用し、ベーク板２２を接合するター
ン１４の真鍮ボルト１９．ワッシャ２０．ナツト２１に
固定する。取付精度はベーク板２２で決定され、ベーク
板２２と寸法通り接合することにより正確な寸法となる
。

以上の実施例についてその特性を検討した結果が第８図
から第１０図に示されている。第８図は横軸に測定位置
をとり、縦軸に加熱温度をとって測定位置による加熱温
度の変化特性が配管と対比して示されている。同図から
明らかなように、母管溶接継手１２ａ、Ｔ継手１２ｂお
よびこれらの間の熱影響部とも加熱温度４００Ｔ：以上
５５０℃以下が確保される。第９図には横軸に測定位置
をとり、縦軸に周方向、軸方向残留応力をとって測定位
置によるＴ継手の周方向、軸方向残留応力の変化特性が
Ｔ継手と対比して示されている。同図から明らかなよう
に、Ｔ継手１２ｂは周方向が一３０ｋｇｆ／ｍｍ”、軸
方向が−２５ｋｇｆ　／＋ｍ”　Ｌ共に所期の圧縮の残
留応力となっている。第１０図には横軸に測定位置をと
り、縦軸に周方向、軸方向残留応力をとって８！す定位
置による母管溶接継手の周方向、軸方向残留応力の変化
特性が配管と対比して示されている。同図から明らかな
ように母管溶接継手１２ａは周方向が一４８ｋｇｆ／ｍ
”軸方向が一２０ｋｇｆ／＋＋ｎ”と、共に所期の圧縮
の残留応力となっている。このように母管溶接継手１２
ａ、Ｔ継手１２ｂの充分な配管外表面と内表面との間の
温度差を得ることができ、所期の圧縮残留応力を得るこ
とができたのは上述の第１図。

第２図にも示されているように継手部１２ａ。

１２ｂに位置するターン１４　ａ、１４ｂを継手部１２
ａ、１２ｂに所定量近接させて誘導加熱したためである
。

このように本実施例によれば溶接中心間距離２．５１１
丁以内の近接する複数の継手１２ａ。

１２ｂの同時加熱をコイルクリアランス１５．ギャップ
１６の各ターンにおける設定、一つのターン１４でコイ
ルクリアランス１５を２段階ないし３段階に円周方向に
対して変化させることにより、円周方向および軸方向温
度の均一化ができ、効果的に溶接継手部１２ａ、１２ｂ
の温度を上昇させることができ、これら複数の継手１２
ａ、１２ｂの応力を改善することができる。このように
これまで熱影響の問題等で実施困難であった近接する複
数の継手１２ａ、１２ｂへの加熱が可能となるのみなら
ず、一つの継手へ一つの加熱コイルを使用していたもの
が、２つの継手１２ａ、１２ｂへ一つの加熱コイル１ａ
で対応でき納期、製作コストが約半分になると予想でき
る。

〔発明の効果〕

上述のように本発明はＴ継手を含む近接する複数の溶接
継手を同時に加熱してその応力を同時に充分改善するこ
とができるようになって、Ｔ継手を含む近接する複数の
溶接継手を同時に加熱してその応力を同時に充分改善す
ることを可能とした高周波誘導加熱方法とその装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高周波誘導加熱装置の一実施例の縦断
正面図、第２図は同じく一実施例の縦断側面図、第３図
は同じく一実施例の２段階ターンの縦断側面図、第４図
は同じく一実施例の３段階ターンの縦断面図、第５図は
同じく一実施例の３分割コイルの縦断側面図、第６図は
同じく一実施駐の３分割コイルの固定治具を示す側面図
、第７図は同じく一実施例のひとつの固定治具の側面図
、第８図は本発明の高周波誘導加熱方法の一実施例によ
る配管の温度分布図、第９図は同じく一実施例によるＴ
継手の応力分布図、第１０図は同じく一実施例による母
管溶接継手の応カ分布図、第１１図は従来の高周波誘導
加熱装置の加熱コイルの斜視図、第１２図は同じ〈従来
の加熱コイルの温度分布図である。 １ａ・・・誘導加熱コイル、６ａ・・・配管、１２ａ・
・・溶接継手部（母管溶接継手）、１２ａ・・・溶接継
手部（Ｔ継手）、１４・・・ターン、１４ａ、１４ｂ−
継手部に位置するターン、１５・・・コイルクリアラン
ス、１６・・・隣接ターン間のギャップ。 篤Ｚ口 第５０ ／＃−−−３令劉ＥたコイＩし 某６図 ＬＱ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｃ−一− 篤ＣＩ　　口 ｆ日゛１　　定　イｌ【　璧革１ 箒　１０口 うＳツ　　定　　　イ立　；【 纂１ｚ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、オーステナイト系ステンレス鋼製の配管の、その長
   手方向に存在している複数個の溶接継手部を、配管外周
   に配置され、かつ長手方向に複数個のターンを有する誘
   導加熱コイルで誘導加熱する高周波誘導加熱方法におい
   て、前記継手部に位置するターンを継手部に所定量近接
   させて誘導加熱し、前記継手部を鋭敏化温度未満で、か
   つ熱歪による降伏点以上の温度で加熱するようにしたこ
   とを特徴とする高周波誘導加熱方法。 ２、オーステナイト系ステンレス鋼にて形成され、かつ
   その長手方向に複数個の溶接継手部を有する配管と、こ
   の配管の外周に配置され、かつ長手方向に複数個のター
   ンを有する誘導加熱コイルとを設け、前記ターンのうち
   前記継手部に位置するターンを前記継手部に近接させた
   ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。 ３、前記継手部間に配置される複数個のターンが、継手
   部から遠ざかるに従つて隣接ターン間のギャップが大き
   くされたものである特許請求の範囲第２項記載の高周波
   誘導加熱装置。