JP2003004140A

JP2003004140A - 金属ガスケットの評価試験方法および評価試験装置

Info

Publication number: JP2003004140A
Application number: JP2001185201A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tan; 保広丹; Masaharu Minami; 正晴南; Tetsuo Akamatsu; 哲郎赤松; Kazuo Asada; 和雄浅田; Masanari Osono; 勝成大園
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2021-06-19
Also published as: JP3690999B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属ガスケットの特性を正確に評価可能な金属
ガスケットの特性評価方法および評価試験装置を提供す
ることにある。【解決手段】環状の試験金属ガスケット３２を所定の締
付力で第１および第２金属フランジ部材１０、１２間に
挟持する。所定の締付力で締付けられた金属ガスケット
および試験金属フランジ部材を加熱炉内で所定時間、所
定の温度で加熱して試験金属ガスケットを加熱劣化させ
た後、第２金属フランジ部材を固定した状態で、金属ガ
スケットの中心軸と直交する方向に沿って第１金属フラ
ンジ部材に荷重を負荷する。荷重を負荷した際の第１金
属フランジ部材の変位量を測定するとともに金属ガスケ
ットの漏洩検査を行い、第１金属フランジ部材の変位量
に対する漏洩率を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、放射性物質を貯
蔵するための密閉容器、いわゆる金属キャスクに用いら
れる金属ガスケットの特性評価、例えば、横ずれが発生
した場合の漏洩評価等を行うための評価試験方法および
評価試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の使用済燃料に代表される高放射
性物質は、解体処理されるとともに、プルトニウム等の
再度燃料として使用可能な有用物質を回収するため、再
処理される。通常、使用済燃料は、電子力発電所で密閉
容器、いわゆる金属キャスクに収納され、トラック等に
よって再処理施設に搬送され貯蔵される。そして、この
ような使用済燃料は高放射性物質であるため、これを収
納した金属キャスクは、放射性物質に対する高い密閉性
および遮蔽性を有し、かつ、長期間に亘ってその密閉性
および遮蔽性を維持することが必要となる。

【０００３】一般に、金属キャスクは、ステンレス、炭
素鋼等の金属によって形成されているとともに上端が開
口した容器本体と、例えば高分子材料の合成樹脂により
形成され容器本体の外周を覆った中性子遮蔽体と、を備
え、容器本体の上端開口は、一次蓋および二次蓋によっ
て閉塞されている。これらの一次蓋および二次蓋は、容
器本体の上端に設けられた肩部にそれぞれボルト止めさ
れているとともに、容器本体と一次蓋とのシール面、お
よび容器本体と二次蓋とのシール面には、それぞれ金属
ガスケットが設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
金属キャスクでは、輸送時あるいは積み下ろし作業時に
落下や転倒等の事故が生じる恐れがあり、落下、転倒に
よって大きな衝撃を受けた場合でも、一次蓋および二次
蓋の密閉機能を十分に保持し、放射線に対するキャスク
の密閉性および遮蔽性を確実に担保する必要がある。

【０００５】一次蓋および二次蓋のシール部に用いられ
る金属ガスケットは、高温、高線量条件下における使用
に耐えることができ、長期間に亘って高い密閉性を維持
することができる反面、熱変形や衝撃等により蓋が僅か
にずれた場合、密閉性が低下する恐れがある。特に、長
期間の使用により金属ガスケットの応力緩和特性、復元
特性等の密閉能力が低下するため、蓋の僅かなずれによ
って金属キャスクの密閉性が大幅に劣化する。蓋がずれ
る要因としては、火災事故の発生等によって蓋が過度に
加熱され、ゆっくりと横ずれ、すなわち、蓋の平面方向
に沿ってずれる場合、あるいは、衝突等にいより高い加
速度で横ずれする場合等が考えられる。

【０００６】従って、金属ガスケットの使用に当たって
は、長期間使用した後の金属ガスケットの特性を予め評
価し、長期間使用後においても高い密閉能力を維持可能
な金属ガスケットを用いる必要がある。

【０００７】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、金属ガスケットの特性を高い精度で評
価可能な金属ガスケットの評価試験方法および評価試験
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る金属ガスケットの評価試験方法は、
対向配置された第１および第２金属フランジ部材間に環
状の金属ガスケットを配置するとともに、上記第１及び
第２金属フランジ部材に設けられた複数のボルトによっ
て上記第１及び第２金属フランジ部材を互いに接近する
方向へ締付けることにより、上記金属ガスケットを所定
の締付力で上記第１および第２金属フランジ部材間に挟
持し、上記所定の締付力で締付けられた上記金属ガスケ
ット、第１及び第２金属フランジ部材を加熱炉内で所定
時間、所定の温度で加熱して上記金属ガスケットを劣化
させ、上記加熱劣化の後、第２金属フランジ部材を固定
した状態で、上記金属ガスケットの中心軸と直交する方
向に沿って上記第１金属フランジ部材に荷重を負荷し、
上記荷重を負荷した際の上記方向に沿った上記第１金属
フランジ部材の変位量を測定するとともに上記金属ガス
ケットの漏洩検査を行い、第１金属フランジ部材の変位
量に対する漏洩率を求めることを特徴としている。

【０００９】また、この発明に係る金属ガスケットの評
価試験装置は、上記加熱劣化された金属ガスケットを挟
持しているとともに上記ボルトによって締付られた第１
および第２金属フランジ部材を支持する基台と、上記基
台に対し、上記金属ガスケットの中心軸と直交する方向
に沿った上記第２金属フランジ部材の移動を規制する位
置規制部と、上記基台上に支持された上記第１金属フラ
ンジ部材に、上記金属ガスケットの中心軸と直交する方
向に沿って荷重を負荷する荷重負荷手段と、上記第１金
属フランジ部材に荷重を負荷した際の上記方向に沿った
上記第１金属フランジ部材の変位量を測定する変位測定
手段と、上記金属ガスケットの漏洩検査を行う漏洩検査
手段と、を備えていることを特徴としている。

【００１０】上記のように構成された金属ガスケットの
評価試験方法および評価試験装置によれば、上記所定の
締付力で締付けられた上記金属ガスケット、第１および
第２金属フランジ部材を加熱炉内で所定時間、所定の温
度で加熱することにより、円周方向に沿った熱変形のば
らつきを生じることなく金属ガスケットおよび金属フラ
ンジ部材全体を均一に加熱することができる。これによ
り、金属ガスケットを全周に亘って均一に加熱劣化させ
ることが可能となる。そして、加熱劣化後、第２金属フ
ランジ部材を固定した状態で、金属ガスケットの中心軸
と直交する方向に沿って第１金属フランジ部材に荷重を
負荷し、上記方向に沿った上記第１金属フランジ部材の
変位量を測定するとともに上記金属ガスケットの漏洩検
査を行うことにより、第１金属フランジ部材の変位量に
対する漏洩率、つまり、横ずれに対する漏洩評価を行う
ことができる。

【００１１】また、この発明に係る金属ガスケットの評
価試験方法および評価試験装置によれば、上記第１金属
フランジ部材に対し、上記方向に沿った静的な荷重を連
続的に負荷することにより、あるいは、上記方向に沿っ
た動的な荷重を負荷することにより、第１金属フランジ
部材の変位量およびその変位量に対する漏洩率を測定し
ている。

【００１２】静的な荷重に対する第１金属フランジ部材
の変位量および漏洩率を測定することにより、例えば、
蓋体の過度の熱膨張に起因した金属ガスケットの横ずれ
に対する漏洩評価を行うことができる。また、動的な荷
重に対する第１金属フランジ部材の変位量および漏洩率
を測定することにより、例えば、衝突等の高い加速度で
金属ガスケットが横ずれした場合の漏洩評価を行うこと
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、この発
明の実施の形態に係る金属ガスケットの評価試験方法お
よび評価試験装置について詳細に説明する。図１に示す
ように、本実施の形態に係る金属ガスケットの評価試験
装置は、それぞれＳＵＳ３０４等の金属によって形成さ
れたほぼ円盤状の第１および第２金属フランジ部材１
０、１２を備えている。第１および第２金属フランジ部
材１０、１２は、ほぼ同一の外径を有し、その内面同士
が対向した状態で配置されている。

【００１４】第１金属フランジ部材１０の外周部には、
円周方向に所定の間隔を置いて多数の透孔１４が形成さ
れている。また、第２金属フランジ部材１２の外周部に
は、円周方向に所定の間隔を置いて多数のねじ孔１５が
形成され、透孔１４と整列している。第１金属フランジ
部材１０の内面は平坦に形成され、その周縁部には環状
溝１０ａが同軸的に形成されている。また、第２金属フ
ランジ部材１２の内面は平坦に形成され、その中央部に
は凹所１２ａが形成されている。

【００１５】対向配置した状態において、第１および第
２金属フランジ部材１０、１２の間には、凹所１２ａに
よって検出空間１７が形成され、また、環状溝１０ａに
より環状の装着空間２２が形成される。後述するよう
に、装着空間２２には、評価試験対象となる試験金属ガ
スケット３０、およびその外側に位置した環状のＯリン
グ３２が装着される。

【００１６】また、図１において、第１金属フランジ部
材１０の右端部は第２金属フランジ部材１２の右端部よ
りも僅かに外側に突出し、荷重を負荷するための荷重負
荷部１０ｂを構成している。更に、後述する横ずれ評価
試験において第２金属フランジ部材１２に対する第１金
属フランジ部材１０の横ずれを許容するように、第１お
よび第２金属フランジ部材１０、１２間には、試験金属
ガスケット３０の中心軸と直行する方向に沿った隙間ａ
が規定されている。

【００１７】そして、第１および第２金属フランジ部材
１０、１２を対向配置した状態で、第１金属フランジ部
材の各透孔１４に挿通されたボルト１６を第２金属フラ
ンジ部材１２のねじ孔１５に締め込むことにより、第１
および第２金属フランジ部材同士を互いに接近する方向
へ締付けることができる。各ボルト１６は、金属フラン
ジ部材と同一の金属材料で形成されていることが望まし
い。また、各ボルト１６は、Ｏリング３２の剛性に対し
て、５０〜１００倍の剛性を有していることが望まし
い。

【００１８】ボルト１６の少なくとも１本、望ましくは
複数本、には、ボルトの締付力を測定するための歪ゲー
ジ２０が取り付けられている。また、第１金属フランジ
部材１０内において、装着空間２２の近傍には複数の温
度センサ２４が設けられ、円周方向沿って等間隔を置い
て配置されている。なお、温度センサ２４は第２金属フ
ランジ部材１２に設けられていてもよい。上述した各歪
ゲージ２０および温度センサ２４は制御部２６に接続さ
れ、測定信号を制御部２６に入力する。

【００１９】一方、評価試験装置は、ボルト１６によっ
て締付けられた第１および第２金属フランジ部材１０、
１２全体を加熱するための加熱炉２８を備えている。加
熱炉２８内には基準ボルト４０が設けられ、この基準ボ
ルトには基準歪ゲージ４３が取付けられている。基準ボ
ルト４０は、第１および第２金属フランジ部材１０、１
２を締付けるボルト１６と同一の寸法および同一の材料
で形成されている。そして、基準歪ゲージ４３は制御部
２６に接続され、熱による検出値変化、つまり、温度ド
リフトを測定し制御部に入力する。

【００２０】更に、評価試験装置は、検出ガスとして例
えばヘリウムを供給する検出ガス供給部４４、および検
出ガスの漏洩を検出する漏洩検出部４６を備えている。
検出ガス供給部４４は、第１および第２金属フランジ部
材１０、１２間で、試験金属ガスケット３０とＯリング
３２との間の密閉空間に検出ガスを供給し、また、漏洩
検出部４６は、第１および第２金属フランジ部材間に規
定された検出空間１７に接続されている。検出ガス供給
部４４および漏洩検出部４６は、この発明における漏洩
検査手段を構成している。

【００２１】次に、上述した評価試験装置を用いて試験
金属ガスケットの横ずれ漏洩率を評価する評価試験方法
について説明する。図１に示すように、まず、第１およ
び第２金属フランジ部材１０、１２間の装着空間２２
に、環状の試験金属ガスケット３０を金属フランジ部材
と同軸的に配置し、更に、試験金属ガスケットの外側
に、Ｏリング３２を同軸的にかつ所定の隙間を置いて配
置する。

【００２２】更に、複数のボルト１６を徐々に締め込
み、試験金属ガスケット３０およびＯリング３２を所定
の締付力、例えば、５×１０^−１１Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃ
で第１および第２金属フランジ部材１０、１２間に挟持
する。この際、締付力が試験金属ガスケット３０の全周
に亘って均一に作用するよう、歪ゲージ２０によって締
付力を測定しながら各ボルト１６を均一な力で締め込
む。なお、締付力は、例えば、試験金属ガスケット３０
の圧縮量が０．７ｍｍとなるように設定する。

【００２３】上記のように試験金属ガスケット３０およ
びＯリング３２を締付けた状態において、試験金属ガス
ケット３０とＯリング３２との間には、これらガスケッ
トおよびＯリングにより密閉されたの環状空間が形成さ
れている。同時に、検出空間１７は試験金属ガスケット
３０によって密閉されている。

【００２４】続いて、試験金属ガスケット３０とＯリン
グ３２との間の密閉空間に検出ガス供給部４４を、ま
た、検出空間１７に漏洩検出部４６をそれぞれ接続す
る。この状態で、予め漏洩検査を行う。すなわち、検出
ガス供給部４４から上記密閉空間にヘリウムを供給し、
試験金属ガスケット３０を介して検出空間１７に漏洩す
るヘリウムの有無を漏洩検出部４６によって検出する。

【００２５】ヘリウムの漏洩が無いことを確認した後、
試験金属ガスケット３０およびＯリング３２を挟持した
第１および第２金属フランジ部材１０、１２を加熱炉２
８内に配置する。この加熱炉２８内には、基準歪ゲージ
４３が取付けられた基準ボルト４０を予め配置してお
く。続いて、加熱炉２８により、試験金属ガスケット３
０、Ｏリング３２、第１および第２金属フランジ部材１
０、１２の全体、並びに基準ボルト４０を所定の温度で
所定時間だけ加熱する。これにより、試験金属ガスケッ
ト３０を加熱劣化させ、試験金属ガスケットを例えば６
０年間使用した状態を作り出す。また、その間、歪ゲー
ジ２０によって締付力の変化を測定することにより、試
験金属ガスケットの応力緩和、すなわち、反発力の低下
を測定する。

【００２６】加熱劣化条件は、劣化パラメータをＬＭＰ
とした場合、ＬＭＰ＝Ｔ（２０＋ｌｏｇｔ）によって表される。ここで、Ｔは温度（℃）、ｔは時間
（Ｈｒ）とする。

【００２７】例えば、実際の使用において、金属ガスケ
ットを１２０℃の環境下で６０年間使用する場合を想定
すると、１２０℃×６０年のＬＭＰは、ＬＭＰ＝３９３（２０＋ｌｏｇ５２５６０００）≒１０
１０８となる。上述した評価試験装置により試験金属ガスケッ
ト３０を加速加熱劣化させて上記と同一の劣化条件を作
りだす場合、加熱温度を２００℃とすると、必要な加熱
時間ｔは、ｌｏｇｔ＝（１０１０８／４７３）−２０、ｔ≒２
４（Ｈｒ）となる。従って、加熱炉２８内において、試験金属ガス
ケット３０を２００℃で約２４時間だけ加熱することに
より、金属ガスケットを１２０℃の環境下で６０年間使
用した劣化状態を設定することができる。

【００２８】なお、上記加熱炉２８を用いた加熱劣化で
は、温度センサ２４により試験金属ガスケット３０の温
度を測定しながら、温度管理を行う。

【００２９】そして、加熱炉２８を用いた加熱劣化工程
の間、歪ゲージ２０からの測定出力に基づき、締付力の
変化を制御部２６によって検出する。検出された締付力
Ｆは加熱時間の経過に伴い徐々に低下する。そして、締
付力の低下は、試験金属ガスケット３０の反発力の低下
に対応しているため、試験金属ガスケットの応力緩和特
性を測定することができる。

【００３０】また、上述した締付力の検出は、基準歪ゲ
ージ４３の検出値変動、つまり、温度ドリフトを考慮し
て行う。すなわち、高温環境下で歪ゲージを用いる場
合、熱により歪ゲージの検出値が変動する恐れがある。
そこで、上記加熱劣化工程の間、加熱炉２８内に設けら
れた基準歪ゲージ４３の検出値を制御部２６によって測
定し、加熱に起因する検出値の変動を検出する。そし
て、制御部２６は、上記検出値変動に応じて、歪ゲージ
２０により測定された締付力の値を補正する。これによ
り、高温条件下においても、歪ゲージ２０の温度ドリフ
トを補正し、正確な締付力の測定および応力緩和特性の
評価を行うことができる。

【００３１】上記加熱劣化工程の終了後、検出ガス供給
部４４および漏洩検出部４６により再度、漏洩検査を行
う。なお、この漏洩検査は、加熱劣化工程中に任意のタ
イミングで行ってもよい。そして、応力緩和特性の評価
は、図２に矢印Ａで示す漏洩限界荷重、例えば、１×１
０^−１１Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃを指標として行い、かつ、
実際に漏洩検査により確認する。

【００３２】また、本実施の形態によれば、上記のよう
にして加熱劣化された試験金属ガスケット３０につい
て、横ずれに対する漏洩評価試験を行う。図２に示すよ
うに、評価試験装置は静的横ずれ評価試験装置を備えて
いる。この静的横ずれ評価試験装置は、第１および第２
金属フランジ部材１０、１２を支持する基台５０を備
え、この基台の上面には、第２金属フランジ部材１２に
対応した形状の凹所からなる位置規制部５２が形成され
ている。そして、第２金属フランジ部材１２は、位置規
制部５２内に装着された状態で基台５０上に配置され、
試験金属ガスケット３０の中心軸と直交する方向に沿っ
た移動が規制される。

【００３３】また、基台５０には、荷重負荷手段の押圧
部材として機能する油圧シリンダ５４が取り付けられて
いる。この油圧シリンダ５４は、基台５０上に支持され
た試験金属ガスケット３０の中心軸と直行するＡ方向に
移動可能なシリンダ５５を有し、その延出端は、荷重計
５６を間に挟んで第１金属フランジ部材１０の荷重負荷
部１０ｂに当接している。

【００３４】更に、静的横ずれ試験評価装置は、基台５
０あるいは第２金属フランジ部材１２に取り付けられた
変位計５８を備えている。変位計５８は、第１金属フラ
ンジ部材１０を挟んで油圧シリンダ５４の反対側に配置
され、その測定子５８ａは、図２において、第１金属フ
ランジ部材１０の左端に当接している。これにより、変
位計５８は、試験金属ガスケット３０の中心軸と直行す
るＡ方向に沿った第１金属フランジ部材１０の変位を測
定可能となっている。

【００３５】上記横ずれ評価試験装置を用いて横ずれに
対する試験金属ガスケット３０の漏洩評価試験を行う場
合、上述したように、加熱劣化された試験金属ガスケッ
ト３０を挟持している第１および第２金属フランジ部材
１０、１２を基台５０上に支持する。その際、第２金属
フランジ部材１２を基台５０の位置規制部５２に装着
し、Ａ方向に沿った第２金属フランジ部材の移動を規制
する。

【００３６】続いて、油圧シリンダ５４、荷重計５６、
および変位計５８をセットする。同時に、前述した検出
ガス供給部４４および漏洩検出部４６をそれぞれ第１お
よび第２金属フランジ部材１０、１２に接続する。

【００３７】この状態で、荷重計５６を介して第１金属
フランジ部材１０の荷重負荷部１０ｂに当接した油圧シ
リンダ５４を作動させ、Ａ方向に沿った静的荷重を第１
金属フランジ部材１０に負荷する。そして、荷重計５６
により測定しながら油圧シリンダ５４による負荷荷重
を、例えば、１ｍｍ／ｍｉｎの速度で徐々に増加させて
行き、同時に、変位計５８により第１金属フランジ部材
１０のＡ方向に沿った変位を測定する。これにより、第
１金属フランジ部材１０に負荷した荷重と変位量、つま
り、第１金属フランジ部材の横ずれ量との関係を求め
る。

【００３８】次に、第１金属フランジ部材１０のある変
位量が生じた時点で油圧シリンダ５４による負荷荷重を
取り除き、無負荷にした状態で、検出ガス供給部４４お
よび漏洩検出部４６を用いて検出空間１７における検出
ガスの漏洩率を測定する。

【００３９】そして、上記工程を繰り返すことにより、
静的荷重に対する第１金属フランジ部材１０の変位量を
パラメータとして漏洩率を測定することにより、規定漏
洩率に対する限界変位量、すなわち、試験金属ガスケッ
ト３０の限界横ずれ量を求める。これにより、静的荷重
による横ずれに対する試験金属ガスケット３０の漏洩特
性を評価することができる。

【００４０】一方、本実施の形態によれば、上述した静
的横ずれ評価試験装置の他に、加熱劣化された試験金属
ガスケット３０について、動的荷重に対する試験金属ガ
スケットの横ずれ漏洩評価試験を行う動的横ずれ評価試
験装置を備えている。

【００４１】図３および図４に示すように、動的横ずれ
評価試験装置は基台６０を備え、この基台上には、第１
および第２金属フランジ部材１０、１２を保持するため
の剛壁６２、および第２金属フランジ部材１２に対して
動的な荷重を負荷する荷重負荷機構６４が設けられてい
る。

【００４２】剛壁６２には荷重計６５が固定され、更
に、荷重計には、第２金属フランジ部材１２の一端がボ
ルト６７によって固定される。それにより、第２金属フ
ランジ部材１２は、試験金属ガスケット３０の中心軸と
直行するＡ方向に沿った移動が規制された状態で、ほぼ
水平に固定支持される。この際、第２金属フランジ部材
１２は片持状態で支持され、第１金属フランジ部材１０
の荷重負荷部１０ｂは自由端側に位置している。

【００４３】一方、荷重負荷機構６４は、基台６０上に
立設された支持ポスト７０を有し、この支持ポストに
は、リンク７２を介して重錘７４が揺動自在に吊り下げ
られている。すなわち、重錘７４は、剛壁６２に支持さ
れた第１金属フランジ部材１０の荷重負荷部１０ｂに衝
突する図３に実線で示す衝突位置と、衝突位置から引き
上げられて第１金属フランジ部材から離間する離間位置
との間を揺動可能に支持されている。

【００４４】また、荷重負荷機構６４は、重錘７４を衝
突位置から任意の離間位置まで引き上げる引き上げアー
ム７６を有し、ハンドル７７を介して引き上げアームを
操作することにより、重錘７４を任意の振り上げ角度に
上昇させることができる。

【００４５】重錘７４には、重錘が移動する際の加速度
を測定する加速度計８０が取り付けられている。更に、
第１金属フランジ部材１０と衝突する際の金属衝突的な
応答を防止するため、重錘７４の衝突面にはゴム等の緩
衝材８２が取り付けられている。

【００４６】上記横ずれ評価試験装置を用いて動的荷重
に対する試験金属ガスケット３０の横ずれ漏洩評価試験
を行う場合、上述したように、加熱劣化された試験金属
ガスケット３０を挟持した第１および第２金属フランジ
部材１０、１２を剛壁６２に固定する。これにより、Ａ
方向に沿った第２金属フランジ部材１２の移動を規制す
る。

【００４７】続いて、前述した検出ガス供給部４４およ
び漏洩検出部４６をそれぞれ第１および第２金属フラン
ジ部材１０、１２に接続した後、ハンドル７７を介して
引き上げアーム７６を操作し、重錘７４を任意の振り上
げ角度θに上昇させる。この引き上げ角度θを調整する
ことにより、第２金属フランジ部材１２に負荷する衝撃
荷重を選択および調整することができる。なお、重錘７
４の振り上げ角度θは、衝突位置における重錘の最終速
度が０．４ｍ／ｓｅｃ以上となるように調整する。

【００４８】この状態で、引き上げアーム７６を切り離
すと、重錘７４は自身の重量により設定された離間位置
から衝突位置に向かって揺動し、第１金属フランジ部材
１０の荷重負荷位置１０ｂに衝突する。それにより、第
１金属フランジ部材１０には、Ａ方向に沿った所定の衝
突荷重が負荷される。その際、荷重計６５によって衝突
荷重を測定するとともに、第１金属フランジ部材１０の
Ａ方向への変位量、つまり、横ずれ量を測定する。変位
量の測定は、重錘７４に取り付けられた加速度計８０の
測定値を２回積分することにより求める。なお、重錘７
４は緩衝材８２を介して第１金属フランジ部材１０に衝
突するため、金属衝突的な高い応答を防止することがで
きる。

【００４９】以上の工程により、第１金属フランジ部材
１０に負荷した衝撃荷重と変位量、つまり、第１金属フ
ランジ部材の横ずれ量との関係を求める。そして、第１
金属フランジ部材１０のある変位量が生じた時点で、検
出ガス供給部４４および漏洩検出部４６を用いて検出空
間１７における検出ガスの漏洩率を測定する。

【００５０】重錘７４の振り上げ角度θを変えて上記工
程を繰り返すことにより、動的荷重に対する第１金属フ
ランジ部材１０の変位量をパラメータとして漏洩率を測
定し、規定漏洩率に対する限界変位量、すなわち、試験
金属ガスケット３０の限界横ずれ量を求める。これによ
り、動的荷重による横ずれに対する試験金属ガスケット
３０の漏洩特性を評価することができる。

【００５１】以上のように構成された金属ガスケットの
特性評価方法および評価試験装置によれば、第１および
第２金属フランジ部材１０、１２、およびこれらの金属
フランジ部材によって所定の締付力が負荷された試験金
属ガスケット３２を加熱炉内で所定時間、所定の温度で
加熱することにより、円周方向に沿った熱変形のばらつ
きを生じることなく試験金属ガスケットおよび金属フラ
ンジ部材全体を均一に加熱することができる。これによ
り、試験金属ガスケット３２の全周に亘って締付力を均
一に作用させ、応力緩和特性を高い精度で評価すること
が可能となる。また、応力緩和特性の評価の間、同時
に、検出ガスを用いて試験金属ガスケット３２の漏洩検
査を行うことができる。

【００５２】上記のように構成された金属ガスケットの
評価試験方法および評価試験装置によれば、所定の締付
力で締付けられた上記金属ガスケット、第１および第２
金属フランジ部材を加熱炉内で所定時間、所定の温度で
加熱することにより、円周方向に沿った熱変形のばらつ
きを生じることなく金属ガスケットおよび金属フランジ
部材全体を均一に加熱することができる。これにより、
金属ガスケットを全周に亘って均一に加熱劣化させるこ
とが可能となる。そして、加熱劣化後、第２金属フラン
ジ部材を固定した状態で、金属ガスケットの中心軸と直
交する方向に沿って第１金属フランジ部材に荷重を負荷
し、上記方向に沿った上記第１金属フランジ部材の変位
量を測定するとともに上記金属ガスケットの漏洩検査を
行うことにより、第１金属フランジ部材の変位量に対す
る漏洩率、つまり、横ずれに対する漏洩評価を行うこと
ができる。

【００５３】また、第１金属フランジ部材に対し、上記
方向に沿った静的な荷重を連続的に負荷することによ
り、あるいは、上記方向に沿った動的な荷重を負荷する
ことにより、第１金属フランジ部材の変位量およびその
変位量に対する漏洩率を測定することができる。そし
て、静的な荷重に対する第１金属フランジ部材の変位量
および漏洩率を測定することにより、例えば、蓋体の過
度の熱膨張に起因した金属ガスケットの横ずれに対する
漏洩評価を行うことができる。また、動的な荷重に対す
る第１金属フランジ部材の変位量および漏洩率を測定す
ることにより、例えば、衝突等の高い加速度で金属ガス
ケットが横ずれした場合の漏洩評価を行うことができ
る。

【００５４】従って、本実施の形態に係る評価試験方法
および評価試験装置によれば、高温下で長期間、例え
ば、６０年間使用した後においても優れた密閉効果を維
持可能な金属ガスケットを正確に評価することができ、
この金属ガスケットを用いて金属キャスク等の密閉容器
を構成することにより、密閉性に優れ安全性の高い密閉
容器を得ることができる。

【００５５】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、第１および第２金属フランジ部材は、円
盤状に限定されることなく、必要に応じて変更可能であ
り、かつ、その材質も種々選択可能である。また、上述
した静的横ずれ評価試験装置において、荷重負荷部材は
油圧シリンダに限らず、他の負荷手段を用いてもよい。
同様に、動的横ずれ評価試験装置において、重錘は揺動
自在に設けられたものに限らず、例えば、水平方向に沿
って直線的に移動可能に設けられていてもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、金属ガスケットを均一に加熱劣化させることにより
金属ガスケットの特性を正確に評価可能な金属ガスケッ
トの評価試験方法および評価試験装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る評価試験装置を概
略的に示す断面図。

【図２】上記評価試験装置により測定した応力緩和特性
を示す図。

【図３】この発明の実施の形態に係る評価試験装置にお
ける押圧装置を示す側面図、第１および第２金属フラン
ジ部材の平面図、および第１および第２金属フランジ部
材の一部を拡大して示す断面図。

【図４】上記評価試験装置による応力緩和特性評価およ
び復元特性評価時の荷重と変位量との関係を示す図。

【符号の説明】

１０…第１金属フランジ部材１２…第２金属フランジ部材１６…ボルト２０…歪ゲージ３０…試験金属ガスケット３２…Ｏリング２６…制御部４４…検出ガス供給部４６…漏洩検出部５６…油圧シリンダ５２…位置規制部５６、６５…荷重計５８…変位計６２…剛壁６４…荷重負荷機構７４…重錘８０…加速度計８２…緩衝材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤松哲郎兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者浅田和雄兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者大園勝成兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置された第１および第２金属フラン
ジ部材間に環状の金属ガスケットを配置するとともに、
上記第１及び第２金属フランジ部材に設けられた複数の
ボルトによって上記第１及び第２金属フランジ部材を互
いに接近する方向へ締付けることにより、上記金属ガス
ケットを所定の締付力で上記第１および第２金属フラン
ジ部材間に挟持し、上記所定の締付力で締付けられた上記金属ガスケット、
第１及び第２金属フランジ部材を加熱炉内で所定時間、
所定の温度で加熱して上記金属ガスケットを劣化させ、上記加熱劣化の後、第２金属フランジ部材を固定した状
態で、上記金属ガスケットの中心軸と直交する方向に沿
った荷重を上記第１金属フランジ部材に負荷し、上記荷重を負荷した際の上記方向に沿った上記第１金属
フランジ部材の変位量を測定するとともに上記金属ガス
ケットの漏洩検査を行い、第１金属フランジ部材の変位
量に対する漏洩率を求めることを特徴とする金属ガスケ
ットの評価試験方法。
【請求項２】上記第１金属フランジ部材に対し、上記方
向に沿った静的な荷重を連続的に負荷することを特徴と
する請求項１に記載の金属ガスケットの評価試験方法。
【請求項３】上記第１金属フランジ部材に対し、上記方
向に沿った静的な荷重を約１ｍｍ／ｍｉｎの速度で増加
させながら連続的に負荷し、上記方向に沿った上記第１
金属フランジ部材の任意の変位量が測定された時点で上
記荷重を取り除き、上記金属ガスケットの漏洩率を測定
することを特徴とする請求項２に記載の金属ガスケット
の評価試験方法。
【請求項４】上記第１金属フランジ部材に対し、上記方
向に沿った動的な荷重を負荷することを特徴とする請求
項１に記載の金属ガスケットの評価試験方法。
【請求項５】上記方向に沿って約０．１ｍ／ｓ以上の速
度を有した動的な荷重を上記第１金属フランジ部材に負
荷し、上記荷重の負荷後、上記第１金属フランジ部材の
変位量を測定するともに上記金属ガスケットの漏洩率を
測定することを特徴とする金属ガスケットの評価試験方
法。
【請求項６】上記錘を上記第１金属フランジ部材に衝突
させて衝撃荷重を負荷し、上記錘の加速度を２回積分す
ることにより上記方向に沿った上記第１金属フランジ部
材の変位量を求めることを特徴とする金属ガスケットの
評価試験方法。
【請求項７】上記錘の加速度を変更して上記第１金属フ
ランジ部材に異なる衝撃荷重を負荷し、上記第１金属フ
ランジ部材の変位量を求めるとともに漏洩検査を行うこ
とをことを特徴とする請求項６に記載の金属ガスケット
の評価試験方法。
【請求項８】上記第１および第２金属フランジ部材間で
上記金属ガスケットの外側にＯリングを配置した状態
で、上記金属ガスケットを上記所定の締付力で挟持する
とともに、上記漏洩検査は、上記第１および第２金属フランジ部材
間で上記金属ガスケットとＯリングとの間に検出ガスを
供給し、上記第１および第２金属フランジ部材間で上記
金属ガスケットの内側の空間における上記検出ガスの漏
洩を検出することにより行うことを特徴とする請求項１
ないし７のいずれか１項に記載の金属ガスケットの評価
試験方法。
【請求項９】請求項１に記載の金属ガスケットの特性評
価方法に用いる金属ガスケットの評価試験装置におい
て、上記加熱劣化された金属ガスケットを挟持しているとと
もに上記ボルトによって締付られた第１および第２金属
フランジ部材を支持する基台と、上記基台に対し、上記金属ガスケットの中心軸と直交す
る方向に沿った上記第２金属フランジ部材の移動を規制
する位置規制部と、上記基台上に支持された上記第１金属フランジ部材に、
上記金属ガスケットの中心軸と直交する方向に沿った荷
重を負荷する荷重負荷手段と、上記第１金属フランジ部材に荷重を負荷した際の上記方
向に沿った上記第１金属フランジ部材の変位量を測定す
る変位測定手段と、上記金属ガスケットの漏洩検査を行う漏洩検査手段と、を備えていることを特徴とする金属ガスケットの評価試
験装置。
【請求項１０】上記荷重負荷手段は、上記第１金属フラ
ンジ部材に対し、上記方向に沿った静的な荷重を連続的
に負荷する押圧部材を備えていることを特徴とする請求
項９に記載の金属ガスケットの評価試験装置。
【請求項１１】上記押圧部材は上記基台に取付けられた
油圧シリンダを有していることを特徴とする請求項１０
に記載の金属ガスケットの評価試験装置。
【請求項１２】上記荷重負荷手段は、上記第１金属フラ
ンジ部材に対し、上記方向に沿った動的な荷重を負荷す
る荷重負荷機構を備えていることを特徴とする請求項１
１に記載の金属ガスケットの評価試験装置。
【請求項１３】上記荷重負荷機構は、錘と、この錘を、
上記第１金属フランジ部材から離間する離間位置と、上
記第１金属フランジ部材に衝突する衝突位置との間で移
動可能に支持した錘支持部と、を備えていることを特徴
とする請求項１２に記載の金属ガスケットの評価試験装
置。
【請求項１４】上記漏洩検査手段は、上記第１および第
２金属フランジ部材間で上記金属ガスケットの外側に配
置されたＯリングと、上記第１および第２金属フランジ
部材間で上記金属ガスケットとＯリングとの間に検出ガ
スを供給する検出ガス供給部と、上記第１および第２金
属フランジ部材間で上記金属ガスケットの内側の空間に
おける上記検出ガスの漏洩を検出する漏洩検出部と、を
備えていることを特徴とする請求項８ないし１３のいず
れか１項に記載の金属ガスケットの評価試験装置。