JP2003260621A - 耐摩耗部材の補修装置および補修方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配管内の肉盛り施工した部分の耐摩耗部材の摩
耗や割れ等の欠陥に対して補修を施工する場合、補修を
効果的に高品質に施工できる補修装置および補修方法を
提供する。 【解決手段】弁ふた載置部上に、本体ケーシングと、補
修部分周辺を不活性雰囲気にする装置と、補修部分近傍
を加熱する装置とを設けた構成を特徴とする。また、補
修を必要とする耐摩耗部材を含む領域を不活性雰囲気に
する工程と、補修部分の所定位置に加熱装置を対峙させ
る工程と、補修部に被着した補修材を加熱溶融して補修
部に浸透・充填する工程からなる方法であることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗部材の補修
装置および補修方法に係り、特に摩耗や欠陥部分に効果
的な補修を施工し、高品質に維持させる補修を施工する
耐摩耗部材の補修装置および補修方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電プラントや原子力発電プラント
の一次冷却系統において、蒸気配管に使用される主蒸気
隔離弁は、図１に示すように、弁ケーシング２に収容さ
れた弁体３を、弁棒４を介して、弁駆動部７を操作する
ことにより進退させ、弁座５に対し接離自在（開閉自
在）に操作できる構成になっている。

【０００３】この主蒸気隔離弁１は、弁座５に耐摩耗部
材を用いて溶接による肉盛り施工を行っており、これに
より、閉弁時、弁体３を弁座５に水密的に当接させ、シ
ール効果を高めている。主蒸気隔離弁１は、長年の使用
の結果、肉盛り施工部分に摩耗が発生したり、あるい
は、何らかの事情で割れが発生したりすることがあっ
た。

【０００４】従来の耐摩耗部材の補修装置では、主蒸気
隔離弁１の不具合部分に当初の耐摩耗部材と同質材を用
いて溶接補修施工し、弁体３と弁座５との水密性を再び
維持させることが多かった。

【０００５】また、従来は主蒸気隔離弁の弁座である肉
盛り施工部分を全面補修することも行われていた。

【０００６】さらに、従来は、基材より融点の低いろう
材を肉盛り施工部分の欠陥部に浸透・充填させ補修する
方法（例えば特開平１１−１２３６１７号公報）も知ら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溶接補修では、元の基材に部分的な溶融が生じるため、
非溶融部分との境界面に残留応力が残ることが要因にな
って、補修部近傍に再度摩耗や割れ等の欠陥が発生する
ことがあり、長期間シール効果を維持することができな
いという問題点があった。

【０００８】また、従来の主蒸気隔離弁の全面補修で
は、残留応力が局部的に残らないものの、一旦肉盛り施
工部分を機械加工により除去した後、再び肉盛り施工を
しなければならず、限られた作業空間内での補修作業に
困難性を有し、きわめて多くの労力、時間を費やすなど
の問題点があった。

【０００９】さらに、基材より融点の低いろう材を欠陥
部に浸透・充填させて補修する従来の補修方法では、大
気中で施工するため、フラックスを用いても酸化作用の
影響を避けられず、補修部の品質が劣化するという問題
点があった。

【００１０】この場合、補修を不活性ガスや負圧下で加
熱することにより行うと酸化作用の影響は低減できる
が、そのためには、真空炉などを用いる必要があり、コ
ストアップの要因となっている。

【００１１】また、補修部品が大型部品であるときは、
真空炉内に補修部品を設置できない場合がある。そのよ
うな場合、補修部品の一部を部分的に囲う小型真空炉を
用いる方法も考えられるが、補修部品の形状が複雑で凹
凸が激しい場合は特に真空炉内の気密性を保つことが困
難であるという問題点があった。

【００１２】さらに、火力発電プラントや原子力発電プ
ラントに使用される、例えば主蒸気隔離弁の弁座の肉盛
り施工部分に発生した摩耗や割れ等の欠陥を補修する場
合、限られた作業空間での補修作業であり、またしばし
ば作業員が防護面や防護眼鏡等の防護具を装備しての作
業となるため、耐摩耗部材の補修部位の見極めや補修部
位の詳細な形態を肉眼で明瞭に観察できないという問題
点があった。

【００１３】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、耐摩耗部材の摩耗や割れ等の
欠陥に対して補修を施工する場合、耐摩耗部材の補修を
効果的にかつ高品質に施工できる耐摩耗部材の補修装置
および補修方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐摩耗部材
の補修装置は、上述した課題を解決するために、本体ケ
ーシングと、補修部分周辺を不活性雰囲気にする装置
と、補修部分近傍を加熱し補修材を溶融する装置を備え
たことを特徴とするものである。

【００１５】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置は、請
求項１記載の耐摩耗部材の補修装置において、前記本体
ケーシングが回転機構を備えたことを特徴とするもので
ある。

【００１６】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置は、請
求項２記載の耐摩耗部材の補修装置において、補修部分
近傍を加熱する装置が本体ケーシングの回転と連動し
て、耐摩耗部材表面に沿って移動自在に設けられたこと
を特徴とするものである。

【００１７】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置は、請
求項３記載の耐摩耗部材の補修装置において、前記本体
ケーシングの回転位置の基準を、耐摩耗部材の補修位置
の回転位置の基準と同一に取ることにより、本体ケーシ
ングの回転位置から耐摩耗部材の補修位置を求めること
を特徴とするものである。

【００１８】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置は、本
体ケーシングと、補修部分周辺を負圧にする排気装置
と、補修部分近傍を加熱し補修材を溶融する装置を備え
たことを特徴とするものである。

【００１９】また、本発明に係る耐摩耗部材の補修方法
は、耐摩耗部材の補修部分を周囲から仕切って密閉し、
上記耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分周辺領域
に、不活性ガスを導入して不活性雰囲気にし、不活性雰
囲気下で耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分を加熱
し、耐摩耗部材の補修部分に被着した補修材を加熱溶融
させて補修部分に浸透・充填させることを特徴とするも
のである。

【００２０】本発明に係る耐摩耗部材の補修方法は、耐
摩耗部材の補修部分を周囲から仕切って密閉し、上記耐
摩耗部材の補修を必要とする補修部分周辺領域を排気装
置で負圧にし、かかる負圧下で耐摩耗部材の補修を必要
とする補修部分を加熱し、耐摩耗部材の補修部分に被着
した補修材を加熱溶融させて補修部分に浸透・充填させ
ることを特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る耐摩耗部材の
補修装置および補修方法を図面に示す実施形態に基づい
て説明する。

【００２２】図１は、本発明に係る耐摩耗部材の補修装
置の一実施形態を示すものであり、この補修装置は、弁
座（耐摩耗部材）５表面に生じた欠陥２を補修する装置
に適用される。

【００２３】補修装置は、原子力発電所や火力発電所の
発電プラントに設置される、例えば主蒸気隔離弁１の弁
ケーシング２に形成される弁座５の欠陥を補修するもの
である。補修時には主蒸気管８から主蒸気隔離弁１を切
り離すことにより行われる。主蒸気隔離弁１の弁ケーシ
ング２は図２に示すように形成され、弁ケーシング２に
は両側に主蒸気管８への接続ポート９が形成される一
方、途中に弁座５が形成される。この弁座５に対し接離
自在に進退せしめられる弁体３は、弁ふた６を貫いて延
びる弁棒４を介して弁駆動部７により動作制御される。

【００２４】耐摩耗部材の補修装置は、図３に符号１２
で示される。この補修装置１２は、主蒸気隔離弁１の弁
ふた載置部１０から弁ケーシング２に挿入設置可能な本
体ケーシング１３と、この本体ケーシング１３と弁ケー
シング２とに挟まれた筒状領域を不活性雰囲気にする不
活性ガス導入口１４とを備える。本体ケーシング１３は
有底筒状をなして取付フランジ１３ａを有し、この取付
フランジ１３ａが弁ケーシング２の弁ふた載置部１０に
密に装着される。

【００２５】本体ケーシング１３の先端には加熱装置１
５が設けられる。この補修装置１２により、まず補修部
分を含む領域を不活性雰囲気に保つことができる。

【００２６】この本体ケーシング１３は、弁ふた載置部
１０への取り付け状態において、円筒部廻りに回転自在
となるように回転機構１６が備えられる。回転機構１６
は弁ふた載置部１０と取付フランジ１３ａとの間に設置
する。

【００２７】また、本体ケーシング１３と弁ケーシング
２とに挟まれた筒状領域を不活性雰囲気にする不活性ガ
ス導入口１４に代えて、この筒状領域を、補修部分の溶
接を酸化作用から保護できる程度の負圧にする排気口と
することも可能である。

【００２８】本体ケーシング１３の先端に設けられた加
熱装置１５は、本体ケーシング１３の回転運動および上
下運動と連動して、弁座（耐摩耗部材）５に沿って旋回
し、弁ケーシング２の内面円周に設けられた弁座５表面
と対峙している。

【００２９】また、補修装置１２の本体ケーシング１３
は、図４に示すように、弁ふた載置部１０上で回転する
回転機構１６を介して設けられるため、所定の位置まで
本体ケーシング１３を回転駆動することにより、加熱装
置１５を所定の位置まで弁座５に沿って移動させること
ができる。本体ケーシング１３は、手動またはモータ駆
動により回転駆動するようになっている。すなわち、加
熱装置１５の位置は、弁座５の補修に適した位置に置く
必要があるが、予め、加熱装置１５の位置と本体ケーシ
ング１３の回転位置の基準を同一に取ることで補修位置
を本体ケーシング１３の回転位置から求めることが容易
に行える。

【００３０】加熱装置１５は、耐摩耗部材である弁座５
の補修部分を高温に加熱できる装置であれば、特に種類
は問わないが、高周波加熱装置は、局部加熱に向いた装
置であり、短時間で加熱も出来るため、局部的に高温加
熱する方法に適している。また、加熱装置１５の加熱コ
イルの形状を弁座５の補修部分の形状に合わせて設計す
ることで、効率的加熱も可能である。

【００３１】加熱装置１５が便座５上の補修部分１１と
対峙する位置にきたところで本体ケーシング１３の回転
を停止し、加熱装置１５を稼働して補修部分１１に予め
被着した補修材２０を加熱させる。その時、補修部分１
１は不活性雰囲気に保たれている。

【００３２】所要の箇所での加熱装置１５による便座５
の補修部分１１の加熱作業が終了したのち、次の補修部
分に加熱装置１５が移動するように本体ケーシング１３
を回転させて次の補修位置に移動させ、次の補修位置で
同様に予め被着させた補修材を加熱する。加熱装置１５
の加熱作業と本体ケーシング１３の回転および上下移動
との繰り返しにより、補修部分１１の場所が変わっても
不活性雰囲気を保ったまま、本体ケーシング１３の回転
あるいは上下運動だけで、また本体ケーシング１３の位
置を確認するだけで補修場所に効率よく加熱装置１５を
近づけて対峙させることが可能である。

【００３３】補修位置は、本体ケーシング１３の位置で
容易に認識できるが、さらに図５に示したように、本体
ケーシング１３の先端部に弁座５の補修位置目視用モニ
ター１７やのぞき窓を設けることで、より一層補修作業
の信頼性が高くなる。さらに、補修位置目視用モニター
１７やのぞき窓で補修材の加熱状態を観察することも可
能である。補修部が狭隘部で外部から観察しにくい場合
は、特にこれら補修位置目視用モニター１７やのぞき窓
を設けることで、補修位置や補修状況を目視することが
容易となる。

【００３４】弁座５を加熱する際、基材、例えば弁ケー
シング２の特性を変化させない温度にすることが必要で
ある。基材の特性を変化させない温度にするためには、
耐摩耗部材の温度や加熱領域を見極める必要があるが、
温度測定には、図５に示すように、温度計１８、例えば
放射温度計などを本体ケーシング１３の先端部に取り付
けることで正確に測温できる。

【００３５】耐摩耗部材の補修作業は、次のように行わ
れる。

【００３６】まず、図６に示すように弁ケーシング２の
主蒸気管８への接続ポート９を密閉装置１９で仕切った
のち、耐摩耗部材である弁座５の欠陥部を補修する作業
を開始する。弁ケーシング２内部に本体ケーシング１３
を設置し、本体ケーシング１３と弁ケーシング２とに挟
まれた筒状領域に不活性ガスを導入するかまたは真空ポ
ンプを用いて負圧にする。

【００３７】次いで、本体ケーシング１３を回転させ、
加熱装置１５を弁座５の補修位置に対峙する対応位置ま
で移動させる。弁座５の補修位置に対応する位置で、加
熱装置１５により弁座５の補修部分１１に被着した補修
材２０を所定温度に加熱して補修材２０を加熱溶融し、
補修部分に浸透・充填させる。

【００３８】補修作業工程は、図７に示したように耐摩
耗部材である弁座５の欠陥部の脱脂洗浄、グラインダな
どを用いた研削、研磨によるろう溜まりの形成、ろう材
被着、そして筒状領域の負圧下や不活性ガス中での補修
箇所の加熱、そして、ろう材の加熱溶融による浸透・充
填、加熱溶融された補修箇所の冷却後の仕上げ加工、Ｐ
Ｔ（浸透探傷試験）の作業手順で実施される。

【００３９】補修材として、耐摩耗部材より融点の低い
ろう材が用いられる。また、補修材が耐摩耗部材より融
点の低いろう材と耐摩耗性に富む材料を組み合わせた複
合材料を用いてもよい。ろう材の種類は、表１に示した
材料が挙げられる。

【００４０】ろう材としては、耐摩耗部材の融点より低
い材料から選択される。主成分に副成分を加えること
で、主成分の融点をさらに低減できる。

【００４１】

【表１】

【００４２】この耐摩耗部材の補修装置による補修作業
は、あらかじめプログラミングすることにより自動施工
することが可能である。

【００４３】なお、本発明は上述の実施の形態で説明し
た主蒸気隔離弁に限らず、他の電動弁のように、耐摩耗
部材が用いられている補修に適用される。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、上記のように、本体ケーシン
グと、補修部分周辺を不活性雰囲気にする装置と、補修
部分近傍を加熱する装置を備えることにより、効果的で
高い品質を維持させる耐摩耗部材の補修方法を提供する
という効果がある。

【００４５】また、被補修耐摩耗部材が大型で真空炉に
装填できない場合でも現地に装置を運んで、従来不可能
であった現地での不活性雰囲気中あるいは負圧下での補
修作業を容易に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】主蒸気隔離弁の基本的構成を示す図。

【図２】図１に示された主蒸気隔離弁の弁ケーシング内
の補修部分の位置関係を示す図。

【図３】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置の一実施形
態を示す図。

【図４】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置の実施形態
を示すもので、補修部分近傍の加熱装置を備えた耐摩耗
部材の補修装置を示す図。

【図５】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置の実施形態
を示すもので、本体ケーシングに補修位置目視用モニタ
ーやのぞき窓または温度計を備えた耐摩耗部材の補修装
置を示す図。

【図６】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置の実施形態
を示すもので、弁ケーシング内の補修箇所を密閉装置で
仕切った状態を示す図。

【図７】補修作業工程を示す図。

【符号の説明】

１…主蒸気隔離弁、２…弁ケーシング、３…弁体、４…
弁棒、５…弁座、６…弁ふた、７…弁駆動部、８…主蒸
気管、９…接続ポート、１０…弁ふた載置部、１１…補
修部分、１２…補修装置、１３…本体ケーシング、１３
ａ…取付フランジ、１４…不活性ガス導入口、１４ａ…
不活性ガス供給手段、１５…加熱装置、１６…回転機
構、１７…補修位置目視モニター、１８…温度計、１９
…密閉装置、２０…補修材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 祐司 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 徳永 隆志 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐摩耗部材の補修装置において、本体ケ
   ーシングと、補修部分周辺を不活性雰囲気にする装置
   と、補修部分近傍を加熱し補修材を溶融する装置とを備
   えたことを特徴とする耐摩耗部材の補修装置。
2. 【請求項２】 前記本体ケーシングが回転機構を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の耐摩耗部材の補修装
   置。
3. 【請求項３】 前記補修部分近傍を加熱する装置は本体
   ケーシングの回転と連動して、耐摩耗部材表面に沿って
   移動自在に設けられたことを特徴とする請求項２記載の
   耐摩耗部材の補修装置。
4. 【請求項４】 前記本体ケーシングの回転位置の基準
   を、耐摩耗部材の補修位置の回転位置の基準と同一に取
   ることにより、本体ケーシングの回転位置から耐摩耗部
   材の補修位置を求めることを特徴とする請求項３記載の
   耐摩耗部材の補修装置。
5. 【請求項５】 耐摩耗部材の補修装置において、本体ケ
   ーシングと、補修部分周辺を負圧にする排気装置と、補
   修部分近傍を加熱し補修材を溶融する装置を備えたこと
   を特徴とする耐摩耗部材の補修装置。
6. 【請求項６】 耐摩耗部材の補修部分を周囲から仕切っ
   て密閉し、 上記耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分周辺領域
   に、不活性ガスを導入して不活性雰囲気にし、 不活性雰囲気下で耐摩耗部材の補修を必要とする補修部
   分を加熱し、耐摩耗部材の補修部分に被着した補修材を
   加熱溶融させて補修部分に浸透・充填させることを特徴
   とする耐摩耗部材の補修方法。
7. 【請求項７】 耐摩耗部材の補修部分を周囲から仕切っ
   て密閉し、 上記耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分周辺領域を
   排気装置で負圧にし、 かかる負圧下で耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分
   を加熱し、耐摩耗部材の補修部分に被着した補修材を加
   熱溶融させて補修部分に浸透・充填させることを特徴と
   する耐摩耗部材の補修方法。