KR20020052991A - 용기 및 원자로용 압력 용기 제조 방법 - Google Patents

용기 및 원자로용 압력 용기 제조 방법 Download PDF

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Abstract

용기를 제조하는 방법은, 용기의 적어도 2개의 요소(14, 16, 18, 20)를 대체로 수직 배치로 배열하는 단계와 요소를 서로 본질적으로 동시에 용접하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 원자로내에 사용되는 대형 압력 용기를 부지상에서 제조하는데 특히 적합하다.

Description

용기 및 원자로용 압력 용기 제조 방법{METHOD FOR LARGE PRESSURE VESSEL ASSEMBLY}
본 발명은 일반적으로 원자로 압력 용기의 조립에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 모든 용기 섹션이 수직으로 적층되고 본질적으로 동시에 용접되는 압력 용기를 조립하는 방법을 제공한다.
원자로 압력 용기를 비롯한, 대형 압력 용기의 제조는 매우 많은 시간이 소비되고 비용이 많이 드는 공정이다. 대부분의 경우에 있어서, 압력 용기의 제조는 전체의 플랜트 구축 계획과 보조를 맞춘다. 통상, 압력 용기는 용기의 축선이 바닥에 수평하도록 한번에 일체로 제조되며, 용기 세그먼트는 고정된 용접 헤드 아래에서 회전된다(도 1 참조).
전력 발생 사업에서 경쟁력이 있기 위해서는, 발전소를 에너지 발생의 경쟁하는 형태에 필적하는 일정으로 구축하는 것이 필요하다. 현재, 원자로 압력 용기, 특히 용접 조립체의 구축을 완성하는데 걸리는 시간이 현저하게 길기 때문에 원자로는 동등한 크기의 화석연료 연소 발전소보다 명확한 단점을 갖는다.
현재, 종래의 조립 방법을 사용하면, 제조 일정에 있어서 작거나 또는 점진적인 그루브만이 가능하다. 또 다른 난관은, 일부 경우에 있어서, 발전소의 위치 선정은 완성된 압력 용기의 이동을 배제하는데, 이는 그것의 크기가 대형이기 때문이다. 압력 용기 제조 일정을 현저하게 그루브하기 위해서는, 조립 방법과 용접 공정에서의 근본적인 변화가 요구된다.
압력 용기를 제조하기 위한 그루브된 방법이 요구된다. 본 발명은 이러한 요구를 충족하려는 것이다.
본 발명에 따르면, 경수 원자로에 사용되는 것과 같은, 대형 압력 용기의 세그먼트를 조립하고 용접 접합하기 위해 요구되는 전체 시간을 현저하게 감소시키는것이 가능한 것으로 발견되었다. 이는, 종래의 기술과 조립 절차를 그만두고, 그 대신, 최종 위치에서의 용기의 축선이 보통 수직인, 최종 부지 장소와 같은 특정 장소에서 용기의 조립을 수행함으로써 달성된다.
본 발명은, 용기의 적어도 2개의 요소를 대체로 수직 배치로 배열하는 단계와 요소를 서로 본질적으로 동시에 용접하는 단계를 포함하는, 용기 제조 방법을 제공한다. 전형적으로, 상기 방법은 원자로에 사용되는 것과 같은 대형 압력 용기의 제조에 사용된다.
본 발명의 방법으로 인해 다수의 작업이 가스 차폐형 협소 그루브 용접법(gas shielded narrow groove weld process)을 사용하여 병행하게 진행될 수 있다. 비교적 낮은 열 입력 가스 차폐형 처리를 이용함으로써 종래의 기술에 있어서 또한 많은 시간을 소비하는 복합 중간 응력 경감 작업이 부가적으로 제거될 수 있다. 미국 특허 제 5,670,072 호(이 특허의 개시내용은 본 명세서에 참조로서 인용 합체됨)에 개시된 바와 같은 층당 1회 통과(single-pass-per-layer) 기술[본 명세서에서는 파인라인(FineLine)(등록상표) 웰딩(Welding)으로 지칭됨]이 사용된다면, 용접 처리 시간이 더 감소된다.
도 1은 압력 용기의 제조에 대한 종래의 방법의 개략도,
도 1a는 도 1의 일부분의 상세도,
도 2는 본 발명의 제조 방법의 개략도,
도 2a는 도 2의 일부분의 상세도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
14, 16, 18, 20 : 용기 요소22 : 궤도 용접 장치
도 1을 참조하면, "연속 접합 공장(series-joint shop)" 조립 방법으로 지칭되는 것을 사용하는, 대형 압력 용기의 제조에 대한 종래의 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 이 방법에 있어서, 대략 원통 형태인 용기 요소(2)는트롤리(trolley) 조립체(4)상에 장착되어 있고, 요소의 종방향 축선은 바닥과 본질적으로 수평이고 평행하다. 제 2 요소(6)는 영역(8)에서 제 1 요소(2)와 접촉하게 되고, 2개의 요소는, 종래의 고정된 용접 헤드(10) 아래에서 수동 차폐형 금속 아크 처리 또는 다른 저속 처리를 사용하여 요소를 회전시킴으로써 서로 용접된다. 이는 도 1의 상세도인 도 1a에 보다 상세하게 도시되어 있다. 또 다른 용기 요소가 순차적으로 서로 접촉하게 되고, 적소에 용접된다. 그 후 완성된 용기(12)가, 도 1에 도시된 바와 같이, 부지상에 설치된다.
도 2는 본 발명의 방법을 도시한다. 용기 요소(14, 16, 18, 20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 부지상에서 또는 제조 공장에서 수직으로 적층되어, 이들이 함께 동시에 용접될 수 있도록 서로에 대하여 수직으로 각각 정렬된다. 본 발명의 방법에 따르면, 용기 요소의 조립은 순차적이 아닌 병행하게 진행된다. 따라서, 요소는 수직 배치로 본질적으로 동시에 용접된다. 즉, 이들은, 한 쌍의 요소의 용접 접합의 발생 후 50초 내지 3분, 보다 일반적으로는 약 1분내에 다른 쌍의 요소의 용접 접합의 발생이 일어나도록, 하나 또는 그 이상의 용접 헤드를 사용하여 용접된다. 이로 인해 다수의 작업이 수직, 수평, 및 상부를 포함하는 모든 위치에서 수행될 수 있는 고 신뢰성 용접 기술을 사용하여 병행하게 진행될 수 있다. 가스 차폐형 협소 그루브 용접법과 같은 다양한 형식의 협소 그루브 가스 텅스텐 아크 용접이 이러한 요구를 수행할 수 있다. 이러한 적용에 대한 최적의 용접 방법은 앞에서 언급된 파인라인(등록상표) 용접의 고 용착 속도 형태이다. 통상, 궤도 용접 장치(22)가 사용된다.
개개의 단편이 적절한 구속으로 수직으로 적층된다. 일반적으로, 본 발명의 방법은 개개의 섹션의 확고한 지지와 정렬을 제공하기 위해 정수압 시험 피트(hydrostatic test pit)를 사용한다. 변형예로서, 운송 시설때문에 완성된 용기가 구축 부지에 출하될 수 없다면, 이 시점에서 개개의 단편이 구축 부지에 출하될 수 있고 부분들의 적층은 용기 기반 또는 임시 지지부상에서 실행될 수 있다.
압력 용기 구축의 준비 단계는 종래의 관례에 따라 진행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 다르면, 용기 세그먼트는 적소에 고정되고 그 후 궤도 용접 헤드를 이용하여 접합된다. 따라서, 개개의 쉘 섹션은 플레이트로부터 압연되고 용접되거나 또는 환형 단조물로서 단조되거나 가공된다. 마찬가지로, 플랜지 링이 단조되고 가공되며, 바닥 돔이 형성된다. 이들 개개의 단편의 모두에는, 필요한 경우, 부식 방지 클래딩(cladding)의 도포와 같은 예비 작업이 수행될 수 있다. 이 제조 순서의 단계에서의 노즐 용접은 선택사항이다. 각 단편이 완성될 때, 파인라인(등록상표) 용접을 적용하는 양호한 실시예에 따라 협소한 그루브 용접 접합부가 제공된다.
일단 단편의 적층이 완성되면, 파인라인(등록상표) 용접법을 사용하는 용접이 다수의 실제의 접합부상에서 병행하게 진행된다. 다중 용접 헤드가 단일 접합부상에 장착되어 번갈아 또는 병행하게 작동될 수 있다. 용접 위치가 적용되는 용접법에 중요하지 않고 단편들이 움직이지 않기 때문에, 이는 바닥 돔의 부착과 노즐 단조물의 설치를 포함할 수도 있다.
사용되는 용접법은, 통상 아르곤인 건조한 불활성 가스로 보호되고, 협소한접합부가 감소된 잔류 응력의 장점을 제공하므로, 종래의 실시에서 사용된 중간 응력 경감 공정이 생략될 수 있어, 구축 시간에 상당한 절약을 제공하게 된다. 용기가 수직 위치로 설치되는 동안, 또는, 운송이 가능한 경우, 용기가 수평 위치로 이동된 후 주 용접부의 후면-클래딩(back-cladding)이 실행될 수 있다. 최종적인 용접후 열처리가 적소에서 또는 노내에서 수행될 수 있다. 변형예로서, 개개의 용접부 또는 섹션은 국부적으로 열처리될 수도 있다.
상기 언급된 파인라인(등록상표) 용접 기술이 발전되어 현장에서 몇몇의 배관 시스템 형태에 적용되고 있다. 이 방법을 더 발전시킨 결과, 원자로 용기 구축의 통상적인 두꺼운 용접 접합이 고 용착 속도 형태의 본 용접법을 사용하여 실제적으로 또한 경제적으로 수행될 수 있음이 입증되었다. 용접 접합 설계와 용접법에 있어서, 매우 큰 생산성 이점은 높은 종횡비의 접합과 층당 1회 용접 통과(측방향의 용접 토치 요동이 없음)를 조합할 때 나타난다.
본 발명의 방법은 원자로 압력 용기 조립의 방법과 절차에서의 근본적인 변화를 제공한다. 본 발명의 주된 용도는 대형의 원자로 압력 용기의 구축에 있다. 경쟁적 구축 일정은 원자력 사업에 중요하다. 이 기술은 또한 대형 화학 용기, 특히 현장 설치(field-erected) 용기의 구축에 적용될 수도 있다.
본 발명의 제조 방법으로 인해 소정의 크기와 벽 두께를 갖는 용기를 조립하기 위해 요구되는 시간의 현저한 감소가 가능하다. 전형적인 대형 원자로 압력 용기의 공장 제조 일정과 절차를 검토할 때, 본 발명에 의해 실시되는 병행적 진행이 3년간의 제조 일정으로부터 6개월 내지 1년을 단출할 수 있음을 알 수 있다. 이는상당한 장점을 제공한다. 이는 또한, 일부 경우에 있어서 단일의 사전 조립된 유닛으로서 너무 커서 플랜트 부지로 운반될 수 없는 용기에 대한 요소의 효율적인 부지 조립을 가능하게 한다.
본 발명이 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 고려되는 것과 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위내에 포함되는 다양한 변형예와 균등한 구성을 커버하는 것으로 의도됨이 이해되어야 한다.
본 발명의 압력 용기 제조 방법에 따르면, 원자로용의 압력 용기와 같이 소정의 크기와 벽 두께를 갖는 용기를 조립하기 위해, 각 단편을 수직으로 배치하여 병행하게 용접함으로써, 용기 완성에 걸리는 작업 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 용기 제조 방법은 현장 설치 용기의 구축에 적용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 용기를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 용기의 적어도 2개의 요소(14, 16, 18, 20)를 대체로 수직한 배치로 배열하는 단계와,
    상기 요소를 서로 본질적으로 동시에 용접하는 단계를 포함하는
    용기 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요소(14, 16, 18, 20)가 원통형인
    용기 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접은 가스 차폐형 협소 그루브 용접(22)인
    용기 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 요소가 정수압 시험 피트(hydrostatic test pit)내에서 조립되는
    용기 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 요소가 원자로내에 사용되는
    용기 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    다중 용접 헤드가 단일 접합부에 장착되고 번갈아 작동되는
    용기 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    다중 용접 헤드가 단일 접합부상에 장착되고 병행하게 작동되는
    용기 제조 방법.
  8. 원자로용 압력 용기를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 압력 용기의 다수의 요소(14, 16, 18, 20)를 각각이 서로에 대하여 수직으로 정렬되도록 대체로 수직한 배치로 배열하는 단계와,
    상기 요소를 서로 본질적으로 동시에 용접하는 단계를 포함하는
    원자로용 압력 용기 제조 방법
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