JP2006208227A - 原子炉圧力容器のノズル補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器を貫通するノズルにおける容器内面での部分溶け込み溶接部損傷に対して、容器の外面からの補修に際して、溶接後の熱処理を不要とし、作業工数の低減及び補修時間の低減を図ること。
【解決手段】容器２を貫通するノズル１が容器の内面で溶接３で取り付けられるとともに、溶接後熱処理を要する材質を使用した容器２とノズル１との間に隙間５が形成され、溶接３の部分で割れ４が生じた場合の隙間５を塞ぐ補修方法であって、溶接後熱処理の不要なテンパービード溶接によって容器２の外面に肉盛６を施工し、肉盛６と容器の外面に出たノズル部分７を溶接して、割れ４による容器２内の流体の漏洩を防止すること。また、肉盛と容器の外面に出たノズル部分を溶接後熱処理不要の閉止部品８を介して溶接すること。
【選択図】図２

Description

本発明は、容器を貫通するノズルが容器内面に部分溶け込み溶接によって取り付けられ、部分溶け込み溶接に割れを生じた際に容器外面へ溶接により補修する方法に係わり、特に、容器やノズルが溶接後熱処理を要する材料の場合に熱処理を不要とし、作業工数の低減及び補修時間（原子力圧力容器の場合には被ばく時間）の低減を図ることのできる補修方法に関する。

図４は、従来技術の例として、原子炉圧力容器を貫通するノズルが容器内面で部分溶け込み溶接によって取り付けられた構造を示す図である。図４に示すように、原子炉圧力容器２には容器を貫通するノズル１がいくつか取り付けられており、それらのノズル１は、容器に設けられたノズル外径よりも大きな穴を貫通し、容器内面に部分溶け込み溶接３により取り付けられる。

この部分溶け込み溶接部３の溶接金属に応力腐食割れ（ＳＣＣ）感受性の大きい溶接金属が使用されている場合、応力腐食割れ（ＳＣＣ）による割れが生じる可能性がある。万一、部分溶け込み溶接部にＳＣＣによる割れが生じると、容器とノズルの隙間より容器内部の放射化された炉水や蒸気が外部に漏れる恐れがある。

それらの放射化された炉水や蒸気を外部に漏らさないためには割れを塞ぐための補修が必要となる。補修には外面から容器とノズルの隙間を塞ぐ方法と内面から部分溶け込み溶接部を補修する方法がある。

一般的に、容器には溶接を施工すると熱処理（溶接後の熱処理）が必要な材料が使用されており、容器の隙間を塞ぐ溶接を施工すると熱処理が必要となる。しかしながら、現地にて容器を熱処理する場合にはヒーターを巻く等の局部熱処理を施工することになるが、容器外面には保温材や様々な配管が配置されているため、狭隘部での作業となり、作業が困難で作業工数も多大となり、被ばく時間も増加される。

一方、溶接後の熱処理を必要としない溶接方法、即ち溶接自身のテンパー効果を利用したテンパービード溶接方法（例えば、特許文献１の段落番号００１７の記載参照）が提案されているが、テンパービード溶接（テンパービード溶接における重ね溶接の溶接熱で焼き戻し処理が行われる）は、溶接熱のコントロールを行う必要があることから、容器とノズルとを直接溶接するような構造、即ちテンパー効果を期待できない箇所には使用できない不便さがある。

また、内面からの補修の場合、遠隔操作による補修となり、その遠隔補修方法の確立には多大な時間を費やし、作業工数も多大にかかると予想される。
特開２０００−２７５３８４号公報

上述したように、容器を貫通するノズルの部分溶け込み溶接部損傷による補修には、容器外面からの通常の溶接では容器の材質次第では熱処理が必要となるが、容器外面は保温材や配管等の配置により狭隘部となるため、作業が困難となり作業工数も多大で、被ばく時間も増加するという課題がある。

また、容器外面からのテンパービード溶接では容器とノズルの構造及び厚さ不連続部にはテンパー効果をコントロールできる溶接ができない。さらに、容器内面からの補修においては遠隔操作による作業性の確立及び作業の難しさが課題となる。

本発明の目的は、上述の課題に鑑みて、容器を貫通するノズルにおける容器内面での部分溶け込み溶接部損傷に対して、容器の外面からの補修に際して、溶接後の熱処理を不要とし、作業工数の低減及び補修時間の低減を図る補修方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のよう構成を採用する。
容器を貫通するノズルが前記容器の内面で溶接で取り付けられるとともに、溶接後熱処理を要する材質を使用した前記容器と前記ノズルとの間に隙間が形成され、前記溶接の部分で割れが生じた場合の前記隙間を塞ぐ補修方法であって、
溶接後熱処理の不要なテンパービード溶接によって前記容器の外面に肉盛を施工し、
前記肉盛と前記容器の外面に出たノズル部分を溶接して、前記割れによる容器内の流体の漏洩を防止する構成とする。

本発明によると、容器を貫通するノズルの容器内面の部分溶け込み溶接に割れが生じた場合の補修方法において、容器及び／又は容器を貫通するノズルが溶接後熱処理を必要とする材料であっても、テンパービードによる肉盛を施すことで、溶接後の熱処理を不要とすることができ、作業工数の低減が可能であり、被ばく時間の低減が可能となる効果がある。

本発明の実施形態に係る補修方法について、図１、図２及び図３を参照しながら以下説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る補修方法による溶接部構造を示す図である。図２は本発明の第２の実施形態に係る補修方法による溶接部構造を示す図である。図３は本発明の第３の実施形態に係る補修方法による溶接部構造を示す図である。

図において、１は容器を貫通するノズル、２は容器、３は部分溶け込み溶接部、４は割れ、５は容器を貫通するノズルと容器との隙間、６はテンパービードによる肉盛、７は溶接、８は閉止部品、９は肉盛座、をそれぞれ表す。

本発明の実施形態に係る補修方法の趣旨は、容器（例えば、原子力圧力容器）を貫通するノズルにおいて、容器内面に部分溶け込み溶接にて取り付けられるノズルの部分溶け込み溶接部が応力腐食割れ（ＳＣＣ）により割れを生じた場合の補修方法であり、容器外面から容器とノズルの隙間を溶接にて塞ぐ補修方法で、容器が溶接後熱処理を必要とする材料であっても熱処理を不要とする補修方法である。

図１において、原子炉圧力容器などの容器２を貫通するノズル１においては、図４に示すように、ノズル１が容器２の内面に部分溶け込み溶接３によって取り付けられるものがある。この部分溶け込み溶接部３がＳＣＣ感受性の大きい溶接金属を使用している場合、図１に示すようにＳＣＣによる割れ４が生じる可能性がある。この割れ４が生じて割れ４で貫通してしまうと、ノズル１と容器２の隙間５より容器２内部の放射化された炉水または蒸気が外部に漏れてしまうこととなるため、補修を施す必要がある。

本発明の第１、第２及び第３の実施形態に係る補修方法は、部分溶け込み溶接部３に生じた割れ４をそのままにして、ノズル１と容器２の隙間を容器２の外面より溶接により塞ぐ補修方法である。その際、使用する容器２の材料は溶接後熱処理が必要なものを使用している。

図１は、本発明の第１の実施形態であり、容器２へ熱処理が不要なテンパービード溶接（当該溶接の意味は背景技術の欄で説明したとおりのもの）によって肉盛６を形成し、その肉盛６を介して隙間を塞ぐ溶接７を施工する補修方法である。施工は溶接のみで実施できるので、後述する本発明の他の実施形態のような別部品を準備する必要がない。

次に、図２は、本発明の第２の実施形態であり、まず、容器２へテンパービード溶接で肉盛６を形成し（第１の実施形態と同様に）、続いて、容器２外面にて溶接後熱処理不要の閉止部品８を用いて容器２と容器を貫通するノズル１との隙間５を塞ぐ補修方法である。第２の実施形態の効果は閉止部品８を用いることにより、容器２にテンパービード溶接により施した肉盛６及び容器を貫通するノズル１との溶接が片側突き合わせ溶接にすることが可能であり、溶接の作業性を良くし、溶接時間を低減させることが可能である。

本発明の第１と第２の実施形態では、ノズルは溶接後の熱処理を不要とする材質を使用しており、具体的にはオーステナイト系ステンレス鋼又は高ニッケル合金鋼を使用するのが一例である。

次に、図３は、本発明の第３の実施形態であり、まず、容器２へテンパービード溶接で肉盛６を形成し（第１の実施形態と同様に）、続いて、容器２を貫通するノズル１に肉盛座９を設け、さらに、容器２の肉盛６とノズル１の肉盛座９とを溶接後熱処理不要の閉止部品８で片側突き合わせ溶接する。なお、肉盛６と肉盛座９とを閉止部品を介さずに溶接しても良い。

この際、肉盛座９と閉止部品８の溶接箇所をノズル１外面から遠ざけることにより溶接の作業性を向上させることが可能であり、また、肉盛座９の高さを均一にすることで開先合わせを容易にすることが可能である。ノズル自身が溶接後熱処理の必要な材料の場合、肉盛座９を肉盛座６と同じテンパービード溶接とすることにより、ノズルへの熱処理を不要にすることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態は、ノズル貫通部から離れた容器外面に、溶接後の熱処理不要な溶接材料でテンパービードによる肉盛を先に施工しておき、その後に、この肉盛を介して容器とノズルの隙間を通常の溶接により塞ぐ方法に主たる特徴がある。この方法の採用によって、ノズル貫通部から離れた位置では、容器は寸法・形状的に同一な構造となり、この離れた位置部分へのテンパービード溶接では、テンパー効果の得られる溶接熱コントロールを可能とする溶接が可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る補修方法による溶接部構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る補修方法による溶接部構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る補修方法による溶接部構造を示す図である。 従来技術の例として、原子炉圧力容器を貫通するノズルが容器内面で部分溶け込み溶接によって取り付けられた構造を示す図である。

符号の説明

１ 容器を貫通するノズル
２ 容器
３ 部分溶け込み溶接部
４ 割れ
５ 容器を貫通するノズルと容器との隙間
６ テンパービードによる肉盛
７ 溶接
８ 閉止部品
９ 肉盛座

Claims (5)

1. 容器を貫通するノズルが前記容器の内面で溶接で取り付けられるとともに、溶接後熱処理を要する材質を使用した前記容器と前記ノズルとの間に隙間が形成され、前記溶接の部分で割れが生じた場合の前記隙間を塞ぐ補修方法であって、
   溶接後熱処理の不要なテンパービード溶接によって前記容器の外面に肉盛を施工し、
   前記肉盛と前記容器の外面に出たノズル部分を溶接する
   ことを特徴とする補修方法。
2. 容器を貫通するノズルが前記容器の内面で溶接で取り付けられるとともに、溶接後熱処理を要する材質を使用した前記容器と前記ノズルとの間に隙間が形成され、前記溶接の部分で割れが生じた場合の前記隙間を塞ぐ補修方法であって、
   溶接後熱処理の不要なテンパービード溶接によって前記容器の外面に肉盛を施工し、
   前記肉盛と前記容器の外面に出たノズル部分を溶接後熱処理不要の閉止部品を介して溶接する
   ことを特徴とする補修方法。
3. 容器を貫通するノズルが前記容器の内面で溶接で取り付けられるとともに、溶接後熱処理を要する材質を使用した前記容器と前記ノズルとの間に隙間が形成され、前記溶接の部分で割れが生じた場合の前記隙間を塞ぐ補修方法であって、
   溶接後熱処理の不要なテンパービード溶接によって前記容器の外面に肉盛を施工するとともに、溶接後熱処理の不要なテンパービード溶接によって前記容器の外面に出たノズル部分に肉盛座を施工し、
   前記肉盛と前記肉盛座を溶接後熱処理不要の閉止部品を介して溶接する
   ことを特徴とする補修方法。
4. 請求項３において、
   前記ノズルは溶接後熱処理を要する材質を使用することを特徴とする補修方法。
5. 請求項１、２又は３において、
   前記ノズルはオーステナイト系ステンレス鋼又は高ニッケル合金鋼を使用することを特徴とする補修方法。

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