JP2007229755A

JP2007229755A - 水中当て板補修装置および水中当て板補修方法

Info

Publication number: JP2007229755A
Application number: JP2006053446A
Authority: JP
Inventors: Masaki Tamura; 雅貴田村; Wataru Kono; 渉河野; Yoshinobu Makino; 吉延牧野; Yasushi Kanazawa; 寧金澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】浸漬水中で構造物の表面欠陥部を覆うように当て板を当ててその当て板を構造物に溶接する当て板溶接補修を効率的に行なう。
【解決手段】水中当て板補修装置は、当て板１に近い位置に配置され、電流を集中して流すことによって当て板１および被補修材６に渦電流を発生させる平板状のコイル２と、コイル２を支える保持機構３と、コイル２に電流を供給する電源４と、コイル２と電源２を結ぶケーブル１５と、コイル２の周囲に浸漬水よりも導電率の低い噴射水を供給する水噴射装置５と、を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、浸漬水中で構造物の表面欠陥部を覆うように当て板を溶接して補修する装置および方法に関する。

従来、原子炉内の構造物や機器などの溶接熱影響部の鋭敏化領域は応力腐食割れによるひび割れが生じるおそれがある。ひび割れの補修に当て板溶接を用いることが考えられる。

一方、電磁シーム溶接法では、たとえば特許文献１に記載されているように、対向状態に配する上板と下板とを導通状態に設け、この上板と下板の双方若しくは一方に電流が集中して流れる集中部を設けた平板状などの一巻きコイルを使用し、このコイルの上板と下板との間、または外側に重ね配設した金属薄板を配設する。そしてこの一巻きコイルに電流を流し、電磁誘導の法則を利用して、前記重ね配設した金属薄板にうず電流を生じさせて溶接を行なう。
特開平１１−１９２５６２号公報

特許文献１に記載された電磁シーム溶接法は金属薄板同士の重ね溶接向けであり、これを当て板溶接に適用した例はない。また、大気中での施工を前提としており、そのままでは水中施工は難しいと考えられる。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、水中において当て板溶接補修を効率的に行なう装置および方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明は、浸漬水中で金属製の構造物の表面欠陥部を覆うように金属製の当て板を当ててその当て板を構造物に溶接するための当て板補修装置において、前記当て板に近い位置に配置され、電流を集中して流すことによって前記当て板および構造物に渦電流を発生させる平板状のコイルと、前記コイルを支える保持機構と、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルと電源を結ぶケーブルと、前記コイルの周囲に前記浸漬水よりも導電率の低い噴射水を供給する水噴射装置と、を有することを特徴とする。

また、この発明の他の態様は、浸漬水中で金属製の構造物の表面欠陥部を覆うように金属製の当て板を当ててその当て板を構造物に溶接するための当て板補修装置において、前記当て板に近い位置に配置され、電流を集中して流すことによって前記当て板および構造物に渦電流を発生させる平板状のコイルと、前記コイルを支える保持機構と、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルと電源を結ぶケーブルと、前記構造物の表面欠陥部、当て板およびコイルを覆うチャンバーと、前記チャンバー内にガスを供給するガス供給装置と、を有することを特徴とする。

さらに、この発明の他の態様の水中当て板補修方法は、浸漬水中で金属製の構造物の表面欠陥部を覆うように金属製の当て板を当て、前記当て板に近い位置に、電流が集中して流れる平板状のコイルを配置し、前記コイルの周囲に前記浸漬水よりも導電率の低い噴射水を供給し、前記コイルに電流を供給することによって前記当て板および構造物に渦電流を発生させ、それによって前記当て板を前記構造物に溶接すること、を特徴とする。

さらに、この発明の他の態様の水中当て板補修方法は、浸漬水中で金属製の構造物の表面欠陥部を覆うように金属製の当て板を当て、前記当て板に近い位置に、電流が集中して流れる平板状のコイルを配置し、前記構造物の表面欠陥部、当て板およびコイルを覆うようにチャンバーを設置し、前記チャンバー内にガスを供給し、前記コイルに電流を供給することによって前記当て板および構造物に渦電流を発生させ、それによって前記当て板を前記構造物に溶接すること、を特徴とする。

この発明によれば、水中において、当て板溶接補修を効率的に行なうことができる。

以下、本発明に係る水中当て板補修装置および水中当て板補修方法の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１ないし図３を用いて、本発明に係る水中当て板補修装置および水中当て板補修方法の第１の実施形態を説明する。この水中当て板補修方法では、金属製構造物である被補修材６が浸漬水８に接しており、浸漬水８に接している表面にひび割れ７などの欠陥が生じている。浸漬水８中で、ひび割れ７を覆うように金属製の当て板１を当接させ、当て板１の周囲を被補修材６に溶接するものである。たとえば、被補修材（構造物）６は原子炉圧力容器またはその内部の炉内構造物であり、浸漬水８は原子炉圧力容器内に溜められた炉水である。

この溶接を行なうに当たり、当て板１の周囲の形状にあったコイル２を配置するように、保持機構３によってコイル２を保持する。コイル２には、ケーブル１５およびスイッチ１１を介して電源４が接続されていて、電流が集中して流れるように構成されている。電源４は浸漬水８の外に配置されている。さらに、コイル２の周囲に噴射水を供給する水噴射装置５が配置されている。噴射水は、少なくとも浸漬水８よりも導電率が低いものとする。

この状態で、コイル２に大電流４０を供給することによりコイル２の周りに磁束３５が発生し、この磁束３５の変化によって当て板１と被補修材６に渦電流が発生する。この渦電流によって、当て板１と被補修材６が溶融部１６で溶融し、溶接が行なわれる。具体的な溶接条件の例として、電源４に内蔵されたコンデンサー（図示せず）に蓄えられた充電エネルギー１〜１００ｋＪは、スイッチ１１を閉じることにより、コイル２に瞬間的（１０〜１００μｓ）に大電流１０〜１０００ｋＡが流れ、当て板１と被補修材６に生じるうず電流により加熱される。これと同時に、電磁力によって、当て板１が被補修材６に押し付けられ、被補修材６に当て板１が溶接される。

この水中当て板補修方法により、ひび割れ７を当て板１によって完全に覆うことができ、ひび割れ７を浸漬水８から隔離することができる。これにより、ひび割れ７の進展を抑制することができる。また、コイル２の周囲に導電率の低い噴射水８を供給することにより、コイル２からの漏電を防ぎ、水中施工が可能になる。

図２および図３に示すように、コイル２の電流が集中して流れる電流経路を当て板１の外縁部の形状に合わせることにより、当て板１の外縁部周囲を溶接することができる。当て板１全面を溶接することにより、容易にひび割れ７を当て板１で覆うことができる。

コイル２の横断面形状は、図４に示すように種々のものを適宜選択しうる。たとえば、（ａ）に示す矩形、（ｂ）に示す円形、（ｃ）に示す十字形、（ｄ）に示すＴ字形などが考えられる。コイル２を繰返し使用すると電磁力により変形するおそれがあるが、Ｔ字形または十字形では凸部が補強部となり、電磁力によるコイル２の変形を抑えることができるので好ましい。

さらに、コイル２外面に耐食コーティング１４を施すことにより、浸漬水８中での施工における装置の寿命を伸ばすことができる。耐食コーティング１４としては、たとえばナイロン（商標）などのポリアミド系繊維や、テトロン（商標）などのポリエステル繊維が好ましい。このような材料を用いることにより、耐食性を向上し、絶縁性を確保することができる。

被補修材（構造物）６がＦｅ基合金またはＮｉ基合金である場合、当て板１の材料に母材の共材としてＦｅ基合金またはＮｉ基合金を用いることにより、耐食性を確保できる。この他に、ＴｉやＴｉ合金を用いることにより、耐食性を向上させるだけでなく、導電率を向上させることもできるため、うず電流を増加させ、密着性の向上に有効である。

また、当て板１の材料として、Ｆｅ基合金またはＮｉ基合金に、アルミニウムや胴などの高伝導率材料の被覆材３０でコーティングを施したクラッド材を用い、被補修材と接触する面が高導電率材になるように配置してもよい。これにより、うず電流を増加させ、密着性を向上させることができる。

［第２の実施形態］
この実施形態では、図５に示すように、当て板１の外縁部２０の板厚を薄くする。これにより、溶接時の電流を少なくすることができる。しかし、強度確保の観点から、外縁部２０の板厚は当て板全体の板厚の半分以上にする方が望ましい。

［第３の実施形態］
この実施形態では、図６に示すように、当て板１の被補修材６との接合面に沿って、当て板１に凸部２１を設ける。これにより、電磁力によって当て板１が被補修材６に押し付けられ、当て板１の凸部２１により被補修材６の表面酸化被膜が破壊されるため、溶接前の酸化被膜除去を実施しなくてもよい。

［第４の実施形態］
この実施形態では、図７に示すように、被補修材６が３次元の曲面形状を有する場合、被補修材６の曲面形状に合わせた形状に、当て板１とコイル２を成形する。これにより、曲面形状の被補修材６に当て板１を溶接することができる。

［第５の実施形態］
次に、図８を用いて、本発明に係る水中当て板補修装置の第５の実施形態を説明する。

浸漬水８中の施工に際して、周囲の浸漬水８の導電率が高い場合、水噴射装置５だけではコイル２の周囲における浸漬水８の伝導率を充分に下げることができないこともある。こうした場合、コイル２と当て板１をチャンバー９内部に配置して、チャンバー９には被補修材６との接触面に可塑性のシール部１０を設け、チャンバー９内部を外部環境から遮断した上で、チャンバー９内部に空気を吹き込んでチャンバ−９内を気中環境とする。これにより、周囲の浸漬水８の伝導率が高い場合でも、被補修材６に当て板１を溶接することができる。

コイル２の断面形状は図４の（ａ）〜（ｄ）のいずれであってもよい。また、当て板１の形状は、図３（第１の実施形態）、図５（第２の実施形態）、図６（第３の実施形態）、図７（第４の実施形態）のいずれであってもよい。また、チャンバー９内に空気を吹き込む代わりに、窒素などの不活性なガスを吹き込むようにしてもよい。

さらに、チャンバー９内にガスを吹き込む代わりに、チャンバー９内に、浸漬水８よりも導電率が低い噴射水を供給する水噴射装置５（図１参照）を設ければ、第１の実施形態に比べて、より確実に、コイル２の周囲を導電率の低い噴射水８で満たすことができる。その結果、より確実にコイル２からの漏電を防ぐことができる。

［他の実施形態］
以上、種々の実施形態について説明したが、これらは単なる例示であって、この発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、本発明に係る水中当て板補修装置および方法は原子炉のみに適用されるものではなく、水と常時接している他の構造物にも適用できる。また、各実施形態の特徴を適宜組み合わせることも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る水中当て板補修装置を用いた水中当て板補修方法の実施状況を示す斜視図。本発明の第１の実施形態に係る水中当て板補修装置のコイルおよびその電気回路などを示す模式的外観図。図２のIII−III線矢視断面図。図３のコイル付近の拡大断面図であって、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ異なる例を示す図。本発明の第２の実施形態に係る水中当て板補修装置のコイル周辺を示す図３に相当する断面図。本発明の第３の実施形態に係る水中当て板補修装置のコイル周辺を示す図３に相当する断面図。本発明の第４の実施形態に係る水中当て板補修装置のコイル周辺を示す図３に相当する断面図。本発明の第５の実施形態に係る水中当て板補修装置を用いた水中当て板補修方法の実施状況を示す斜視図。

符号の説明

１…当て板
２…コイル
３…保持機構
４…電源
５…水噴射装置
６…被補修材（構造物）
７…ひび割れ
８…浸漬水
９…チャンバー
１０…シール部
１１…スイッチ
１４…耐食コーティング
１５…ケーブル
１６…溶融部
２０…外縁部
２１…凸部
３０…被覆材
３５…磁束
４０…大電流

Claims

浸漬水中で金属製の構造物の表面欠陥部を覆うように金属製の当て板を当ててその当て板を構造物に溶接するための当て板補修装置において、
前記当て板に近い位置に配置され、電流を集中して流すことによって前記当て板および構造物に渦電流を発生させる平板状のコイルと、
前記コイルを支える保持機構と、
前記コイルに電流を供給する電源と、
前記コイルと電源を結ぶケーブルと、
前記コイルの周囲に前記浸漬水よりも導電率の低い噴射水を供給する水噴射装置と、
を有することを特徴とする水中当て板補修装置。
浸漬水中で金属製の構造物の表面欠陥部を覆うように金属製の当て板を当ててその当て板を構造物に溶接するための当て板補修装置において、
前記当て板に近い位置に配置され、電流を集中して流すことによって前記当て板および構造物に渦電流を発生させる平板状のコイルと、
前記コイルを支える保持機構と、
前記コイルに電流を供給する電源と、
前記コイルと電源を結ぶケーブルと、
前記構造物の表面欠陥部、当て板およびコイルを覆うチャンバーと、
前記チャンバー内にガスを供給するガス供給装置と、
を有することを特徴とする水中当て板補修装置。
前記コイルの横断面形状が円形、矩形、Ｔ字型または十字型のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中当て板補修装置。
前記コイルの表面に耐食コーティングが施されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の水中当て板補修装置。
前記耐食コーティングはポリアミド系繊維またはポリエステル繊維であることを特徴とする請求項４に記載の水中当て板補修装置。
浸漬水中で金属製の構造物の表面欠陥部を覆うように金属製の当て板を当て、
前記当て板に近い位置に、電流が集中して流れる平板状のコイルを配置し、
前記コイルの周囲に前記浸漬水よりも導電率の低い噴射水を供給し、
前記コイルに電流を供給することによって前記当て板および構造物に渦電流を発生させ、それによって前記当て板を前記構造物に溶接すること、
を特徴とする水中当て板補修方法。
前記構造物の表面欠陥部、当て板およびコイルを覆うようにチャンバーを設置した状態で前記コイルに電流を供給することを特徴とする請求項６に記載の水中当て板補修方法。
浸漬水中で金属製の構造物の表面欠陥部を覆うように金属製の当て板を当て、
前記当て板に近い位置に、電流が集中して流れる平板状のコイルを配置し、
前記構造物の表面欠陥部、当て板およびコイルを覆うようにチャンバーを設置し、
前記チャンバー内にガスを供給し、
前記コイルに電流を供給することによって前記当て板および構造物に渦電流を発生させ、それによって前記当て板を前記構造物に溶接すること、
を特徴とする水中当て板補修方法。
前記ガスは空気であることを特徴とする請求項８に記載の水中当て板補修方法。
前記コイルの電流が集中して流れる電流経路を、前記当て板の外縁部形状に合わせて形成すること、を特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか一項に記載の水中当て板補修方法。
前記構造物はＦｅ基合金またはＮｉ基合金であって、前記当て板はＦｅ基合金、Ｎｉ基合金、ＴｉまたはＴｉ合金のいずれかであることを特徴とする請求項６ないし請求項１０のいずれか一項に記載の水中当て板補修方法。
前記当て板の前記構造物に接触する面に高導電率材料の被覆材をあらかじめ取り付けておくことを特徴とする請求項６ないし請求項１１のいずれか一項に記載の水中当て板補修方法。
前記当て板の前記構造物に接触する外縁部に薄肉部をあらかじめ形成しておくことを特徴とする請求項６ないし請求項１２のいずれか一項に記載の水中当て板補修方法。
前記当て板の前記構造物に接触する部分に、その構造物に向かって突出する凸部をあらかじめ形成しておくことを特徴とする請求項６ないし請求項１３のいずれか一項に記載の水中当て板補修方法。
前記表面欠陥部を含む前記構造物が曲面部を有し、前記当て板に、前記表面欠陥部を含む前記構造物の曲面部に沿った曲面部をあらかじめ形成しておくこと、を特徴とする請求項６ないし請求項１４のいずれか一項に記載の水中当て板補修方法。