JP2012091199A

JP2012091199A - 配管溶接部の予防保全方法

Info

Publication number: JP2012091199A
Application number: JP2010240216A
Authority: JP
Inventors: Katsuhide Muraoka; 克英村岡; Minoru Masuda; 増田　　稔; Akihiro Sugano; 明弘菅野; Toshiaki Nakahira; 俊章中平
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】カメラの損傷を回避することができる配管溶接部の予防保全方法を提供する。
【解決手段】連結された第１走行体２９及び第２走行体２８を有する配管内アクセス装置２７は、第１走行体２９の駆動輪４１及び第２走行体２８の駆動輪３５の回転によって、配管２５内を移動する。噴射ノズル３０及びＣＣＤカメラ３１が第１走行体２９に設けられたシリンダ装置３４に取り付けられる。第１走行体２９が配管２５の溶接部２６に到達したとき、配管内アクセス装置２７の移動が停止され、噴射ノズル３０がシリンダ装置３４の外側に向って移動し、ＣＣＤカメラ３１がシリンダ装置３４内に収納される。溶接部２６の外面が高周波誘導加熱装置５５によって加熱され、噴射ノズル３０から噴射された冷却水によって溶接部２６の内面が冷却される。これによって、溶接部２６付近の内面に圧縮残留応力が付与される。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管溶接部の予防保全方法に係り、特に沸騰水型原子炉の再循環系配管の溶接部内面に圧縮残留応力を付与するのに好適な配管溶接部の予防保全方法に関する。

原子力プラント、例えば、沸騰水型原子力プラント（ＢＷＲプラントという）では、原子炉に接続されている再循環配管等の配管に対して、超音波探傷装置等を用いた検査が定期的に行われる。この検査によって、配管にき裂が発見された場合には、配管のき裂が存在している部分を切断して取り除き、新しい配管と交換する補修作業が行われる。新しい配管は溶接にて接合される。新しい配管を接合した後、配管の溶接部の内面付近に引張り残留応力が生じる。この引張り残留応力が一因となり、交換された配管の溶接部の内面に応力腐食割れ（以下、ＳＣＣという）が発生する可能性がある。

原子力発電プラントでは、稼動率向上の観点から構造材料の応力腐食割れ（以下、ＳＣＣという。）の発生を抑制することが重要な課題となっている。原子力発電プラントでは、炉心を内蔵する原子炉圧力容器に接続される再循環系配管等の配管系に、オーステナイト系ステンレス鋼配管（以下、配管と呼ぶ）が用いられる。配管系は、配管を周方向の溶接にて接合することによって構成される。の周溶接部を示す。配管の周溶接は、外側から溶接を行うため、配管内面にひずみが蓄積し、溶接完了時には配管内面に引張残留応力が生じる。この引張残留応力が一因となり、配管内面にＳＣＣが発生することがある。

原子力発電プラントの構造部材における応力腐食割れの発生を抑制するために、腐食環境に曝される構造部材の引張残留応力を低減する例が、特公昭５３−３８２４６号公報に記載されている。この引張残留応力低減方法では、プラントの配管系を組立てた後に、配管系を構成する配管の内部に冷却水を流すとともに配管の外部を加熱し、配管の内面と配管の外面間に温度差を発生させている。そして、内面を引張降伏させ外面を圧縮降伏させて、ＳＣＣを防止している。

特開２００８−１９５９７号公報に記載された配管残留応力改善方法では、配管の溶接部近傍の外面に高周波加熱コイルを取り付けて配管の外面を加熱し、配管の開口部から配管内に挿入した冷却水噴射手段の噴射ノズルから水を噴射して配管の内面を冷却している。

特開２００８−２４９５７８号公報は配管溶接部の予防保全方法を記載している。この予防保全方法では、配管切断時の開口部より自走式の配管内アクセス装置を配管内に挿入し、その配管に交換した新たな配管を溶接にて接続した後、その溶接部の内面付近に配管内アクセス装置により圧縮残留応力を付与する。

特開２００８−１４４４７号公報は、配管内作業装置を記載している。この配管内作業装置は、高圧水を噴射するウォータジェットピーニング用の噴射ノズル、及び監視用のカメラを有しており、沸騰水型原子炉のライザー管等の配管内を移動する。

特開２００５−２４０１７９号公報は、高周波加熱残留応力改善方法を記載している。この高周波加熱残留応力改善方法は、沸騰水型原子炉の原子炉ノズルの引張残留応力を圧縮残留応力に改善するために、原子炉ノズルの外面を加熱し、原子炉圧力容器内でサーマルスリーブと原子炉ノズルの間に形成される環状領域に対向させて配置した噴射ノズルから冷却水を噴出する。このようにして、原子炉ノズルの外面を加熱して原子炉ノズルの内面を冷却し、原子炉ノズルの内面に圧縮残留応力を付与する。

特公昭５３−３８２４６号公報特開２００８−１９５９７号公報特開２００８−２４９５７８号公報特開２００８−１４４４７号公報特開２００５−２４０１７９号公報

特公昭５３−３８２４６号公報では、プラントの配管系を構成する配管内への冷却水の供給を、原子力プラントに設けられて炉心に冷却水を供給する再循環ポンプを駆動することによって行っている。再循環ポンプを駆動する場合には、再循環ポンプにより原子炉圧力容器内の冷却水に大きなポンプ圧が発生するため、原子炉の定期検査のために取り外している蓋を、一旦、原子炉圧力容器に装着して原子炉圧力容器を仮閉鎖する必要がある。原子炉圧力容器に接続された配管系に対して残留応力改善処理作業を行っている間は、定期検査の期間中において、原子炉圧力容器内の炉内構造物等に対する保守点検が実施できなくなり、定期検査に要する期間を長くしなければならない。

特開２００８−１９５９７号公報及び特開２００８−１４４４７号公報に記載された予防保全方法では、予防保全対象物（例えば、配管）内に冷却水を供給するホースを挿入し、ホースに設けられた噴射ノズル等から冷却水をその配管の内面に噴射している。特開２００５−２４０１７９号公報に記載された予防保全方法では、予防保全対象物が配管ではなく原子炉圧力容器に設けられた原子炉ノズルであるが、冷却水を供給するホースに噴射ノズルを取り付け、噴射ノズルからサーマルスリーブと原子炉ノズルの間に形成された環状領域に冷却水を供給している。

これらの公開公報が示唆するように、冷却水供給手段を配管内に挿入して、外面が加熱された配管の内面に冷却水を供給すれば、上記の再循環ポンプの駆動により冷却水を供給する必要がないので、定期検査期間の長期化を避けることができる。

配管の、圧縮残留応力を付与する該当箇所の内面を冷却するために、配管内を通してその該当箇所まで、冷却水供給手段を移動させるには、特開２００８−１４４４７号公報または特開２００８−２４９５７８号公報に記載された配管内を移動する配管内アクセス装置の適用が考えられる。冷却水を供給するホースに接続されて冷却水を噴射する噴射ノズルを設け、さらに、監視用のテレビカメラを搭載した配管内アクセス装置を、配管内に挿入して圧縮残留応力を付与する該当箇所まで配管内を移動させる。これにより、加熱装置で外面を加熱した配管の該当する内面を、噴射ノズルから噴射する冷却水によって冷却することができる。

配管内アクセス装置に搭載されたテレビカメラは、配管内を撮影し、配管内の映像をモニタに出力する。モニタに配管内の映像が表示されるため、配管内アクセス装置の配管内の移動を円滑に行うことができる。しかしながら、配管の外面の加熱には、高周波誘導加熱装置が用いられる。配管内アクセス装置が、配管内の、圧縮残留応力を付与する該当箇所まで到達して、高周波誘導加熱装置による配管外面の加熱が開始されたとき、高周波誘導加熱装置で発生する高周波の影響により、配管内アクセス装置に搭載されたテレビカメラが機能的に障害を生じる可能性がある。

本発明の目的は、カメラの損傷を回避することができる配管溶接部の予防保全方法を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、移動体、この移動体に出し入れ可能に取り付けられたカメラ、及びその移動体に出し入れ可能に取り付けられた、冷却液供給装置に接続された噴射ノズルを備えた配管内アクセス装置を開口部から配管内に挿入し、
配管内に挿入した配管内アクセス装置を、カメラが前記移動体から外側に出ている状態で配管内を移動させ、
配管内アクセス装置が配管の溶接部に到達したとき、カメラを移動体内に収納させ、
カメラが移動体内に収納された状態で、配管の溶接部の外面を高周波加熱装置で加熱し、溶接部の内面を噴射ノズルから噴射される冷却液によって冷却することにある。

配管の溶接部の外面を高周波加熱装置で加熱されるとき、カメラが移動体内に収納されるので、溶接部の外面の加熱時に高周波加熱装置で発生する高周波が、移動体によって遮られ、配管内アクセス装置に設けられたカメラが高周波によって損傷するのを避けることができる。

本発明によれば、配管加熱時に発生する高周波による、配管内アクセス装置に設けられたカメラの損傷を回避することができる。

本発明の好適な一実施例である実施例１の配管溶接部の予防保全方法を示す説明図である図１のII−II断面図である実施例１の配管溶接部の予防保全方法に用いられる配管内アクセス装置の配管内の移動状態を示す説明図である図１に示す配管内アクセス装置のシリンダ装置の縦断面図である。実施例１の配管溶接部の予防保全方法が適用される沸騰水型原子力プラントの概略構成図である。図５に示すジェットポンプ付近の詳細構成図である。図１に示す配管内アクセス装置を残留応力改善作業対象のライザー管への挿入作業を示す説明図である。本発明の他の実施例である実施例２の配管溶接部の予防保全方法を示す説明図である

本発明の好適な一実施例である実施例１の配管溶接部の予防保全方法を、図１〜図４及び図７を用いて説明する。

まず、本実施例が適用される沸騰水型発電プラント（ＢＷＲプラント）の原子炉付近の構成の概略を、図５及び図６を用いて説明する。ＢＷＲプラントの原子炉１は、原子炉圧力容器（以下、ＲＰＶという）２、及びＲＰＶ２内に配置されている炉心３、炉心シュラウド４、気水分離器５及び蒸気乾燥器６を備えている。炉心３は、炉心シュラウド４によって取り囲まれ、複数の燃料集合体が装荷されている。気水分離器５は、炉心３の上方に配置されて炉心シュラウド４に設置される。蒸気乾燥器６は、気水分離器５の上方に配置されている。複数のジェットポンプ７が、ＲＰＶ２と炉心シュラウド４の間に形成されるダウンカマ８内に配置されている。主蒸気配管１８及び給水配管１９がＲＰＶ２に接続されている。

ＢＷＲプラントは、２系統の再循環系９を備えている。各再循環系９は、再循環系配管１０に再循環ポンプ１１及びバルブ１２Ａ，１２Ｂを設置している。バルブ１２Ａは再循環ポンプ１１の上流に配置され、バルブ１２Ｂは再循環ポンプ１１の下流に配置される。再循環系配管１０は、上流側の端部がＲＰＶ２に設けられたノズル５６に接続され、ダウンカマ８の底部に連絡される。再循環系配管１０の下流側の端部は、ＲＰＶ２内においてジェットポンプ７のノズル７Ａに連絡される。図６には概略的な構造しか示されていないが、再循環系配管１０は、ＲＰＶ２の外側に配置されたリングヘッダー管（図示せず）に接続される。リングヘッダー管に接続された複数のライザー管１５が、ＲＰＶ２に設けられたノズル１３に接続されてＲＰＶ２内に達し、ＲＰＶ２内で上方に伸びる。ライザー管１５は、ＲＰＶ２内で接続管１６に接続される。接続管１６は、ダウンカマ８内で隣り合って配置されている２本のジェットポンプ７の各ノズル７Ａに接続されており、ライザー１５に取り外し可能に取り付けられる。

ダウンカマ８の底部の冷却水（冷却材）は、再循環ポンプ１１の駆動によって再循環系配管１０内に流入し、再循環ポンプ１１によって昇圧されてリングヘッダー管内に流入する。リングヘッダー管内に達した冷却水は、各ライザー管１５内に配分され、それぞれのライザー管１５内を通って該当する接続管１６内に導かれる。接続管１６からノズル７Ａ内に達した冷却水は、ジェットポンプ７の本体内に噴出される。この噴出流の作用によって、ダウンカマ８内でノズル７Ａの周囲に存在する冷却水は、ジェットポンプ７内に吸引され、ジェットポンプ７から吐出されて下部プレナム１４内に達する。この冷却水は、炉心３内に供給されて燃料集合体内に存在する各燃料物質の核分裂により発生する熱で加熱され、一部が蒸気になる。炉心から排出された蒸気を含む冷却水は、気水分離器５内に導かれる。気水分離器５は、冷却水に含まれている蒸気を分離する。分離された蒸気は、蒸気乾燥器６に導かれ、湿分がさらに分離される。

湿分が分離された蒸気は、主蒸気配管１８によってタービン（図示せず）に供給される。タービンは、蒸気によって回転され、連結されている発電機（図示せず）を回転させる。タービンから排出された蒸気は、復水器（図示せず）で凝縮されて水になる。この凝縮水は、給水として、給水配管１９を通ってＲＰＶ２内に戻される。

本実施例の予防保全方法で用いられる自走式の配管内アクセス装置（移動体）２７を、図１、図２及び図４を用いて説明する。配管内アクセス装置２７は、第１走行体（移動体エレメント）２９、第２走行体（移動体エレメント）２８、噴射ノズル３０及びＣＣＤカメラ３１を備えている。第１走行体２９と第２走行体２８はユニバーサルジョイント３３で連結されている。配管内アクセス装置２７は予防保全装置である。

第１走行体２９は、シリンダ装置３４、駆動輪４１、保持部材４３Ａ，４３Ｂ及び保持部材移動装置４４を有する。駆動輪４１は第１走行体２９に設けられた第１モータ（図示せず）によって駆動される。駆動輪４１は一対のリンク部材（支持部材）４２Ａ，４２Ｂに回転可能に取り付けられる。リンク部材４２Ａは、第１走行体２９の軸方向（前後方向）に移動可能な保持部材４３Ａに取り付けられる。リンク部材４２Ｂは、第１走行体２９の軸方向に移動可能な保持部材４３Ｂに取り付けられる。保持部材４３Ａ，４３Ｂは、第１走行体２９に設けられる保持部材移動装置４４に取り付けられる。リンク部材４２Ａ，４２Ｂ、保持部材４３Ａ，４３Ｂ及び保持部材移動装置４４が、車輪押圧装置を構成する。

駆動輪４１は、図２に示すように、第１走行体２９の周囲に１２０°間隔で３個設けられる。リンク部材４２Ａ，４２Ｂもそれぞれの駆動輪４１に取り付けられている。３本のリンク部材４２Ａが１個の保持部材４３Ａに取り付けられ、３本のリンク部材４２Ｂが１個の保持部材４３Ｂに取り付けられる。

保持部材移動装置４４は、例えば、保持部材４３Ａ，４３Ｂと噛み合うネジ部材及びネジ部材を回転させる第３モータを含んでいる。そのネジ部材は、保持部材４３Ａと噛み合う部分及び保持部材４３Ｂと噛み合う部分に互いに逆方向になるネジが形成されている。複数のピン孔４５が第１走行体２９の後面に形成される。

シリンダ装置３４が第１走行体２９の前面に設けられる。シリンダ装置３４は、筺体５８、シリンダ部材４６、ピストン４７，５０及び支持ロッド６０，６１を有する（図４参照）。内部に空間を有する筺体５８が第１走行体２９の前面に取り付けられる。シリンダ室４８，５１を形成したシリンダ部材４６が、筺体５８のその空間内に配置され、筺体５８内に取り付けられた抑え部材５９によって筺体５８内に保持される。ピストン４７がシリンダ室４８内に配置され、ピストン４７に連結された支持ロッド６０が筺体５８を貫通して筺体５８の前方に伸びている。第１圧縮コイルばね（図示せず）が、支持ロッド６０を取り囲んでシリンダ室４８内に配置される。ピストン５０がシリンダ室５１内に配置され、ピストン５０に連結された支持ロッド６１が筺体５８を貫通して筺体５８の前方に伸びている。第２圧縮コイルばね（図示せず）が、支持ロッド６１を取り囲んでシリンダ室５１内に配置される。

第１移動装置が、ピストン５０、シリンダ室５１、支持ロッド６１及び第２圧縮コイルばねを有する。第２移動装置が、ピストン４７、シリンダ室４８、支持ロッド６０及び第１圧縮コイルばねを有する。

噴射ノズル３０が支持ロッド６０の先端部に取り付けられ、ＣＣＤカメラ３１が支持ロッド６１の先端部に設けられる。噴射ノズル３０は、図２に示すように、第１走行体２９の中心軸の位置に配置される。

第２走行体２８は、駆動輪３５及び第２モータ（図示せず）を有している。駆動輪３５は第２モータによって駆動される。駆動輪３５は一対のリンク部材（支持部材）３６Ａ，３６Ｂに回転可能に取り付けられる。リンク部材３６Ａは、第２走行体２８の軸方向（前後方向）に移動可能な保持部材３７Ａに取り付けられる。リンク部材３６Ｂは、第２走行体２８の軸方向に移動可能な保持部材３７Ｂに取り付けられる。保持部材３７Ａ，３７Ｂは、第２走行体２８に設けられる保持部材移動装置３８に取り付けられる。保持部材移動装置３８は、例えば、保持部材３７Ａ，３７Ｂと噛み合うネジ部材及びネジ部材を回転させる第４モータを含んでいる。そのネジ部材は、保持部材３６Ａと噛み合う部分及び保持部材３６Ｂと噛み合う部分に互いに逆方向になるネジが形成されている。第１走行体２９に形成された各ピン孔４５に挿入される複数の固定ピン３９が、エアシリンダ４０に設けられる。リンク部材３６Ａ，３６Ｂ、保持部材３７Ａ，３７Ｂ及び保持部材移動装置３８が、他の車輪押圧装置を構成する。

駆動輪３５も、駆動輪４１と同様に、第２走行体２８の周囲に１２０°間隔で３個設けられる。リンク部材３６Ａ，３６Ｂもそれぞれの駆動輪３５に取り付けられている。３本のリンク部材３６Ａが１個の保持部材３７Ａに取り付けられ、３本のリンク部材３６Ｂが１個の保持部材３７Ｂに取り付けられる。

空気供給ホース４９，５２、冷却水供給ホース５３、情報伝送線５４及び電源ケーブル（図示せず）を内蔵する多目的ケーブル３２が、第２走行体２８に取り付けられる。電源ケーブルは、第１、第２、第３及び第４モータ、及びＣＣＤカメラにそれぞれ接続される。空気供給ホース４９，５２、冷却水供給ホース５３、情報伝送線５４は、ユニバーサルジョイント３３に沿って第１走行体２９まで導かれ、シリンダ装置３４の抑え部材５９に取り付けられる（図４参照）。空気供給ホース４９がシリンダ室４８に連絡され、空気供給ホース５２がシリンダ室５１に連絡される。冷却水供給ホース５３は、ピストン４７に接続され、支持ロッド６０内に形成された冷却水通路（図示せず）に連絡される。この冷却水通路は噴射ノズル３０に接続される。情報伝送線５４は、ピストン５０及び支持ロッド６１内を通ってＣＣＤカメラ３１に接続される。１本の電源ケーブルも、ピストン５０及び支持ロッド６１内を通ってＣＣＤカメラ３１に接続される。

高圧水ポンプ２２、空気供給装置２３及び制御装置２４が、運転床上に設置される（図７参照）。高圧水ポンプ２２が冷却水供給ホース５３に接続され、空気供給装置２３が空気供給ホース４９，５２に接続される。冷却液供給装置が、高圧水ポンプ２２、冷却水供給ホース５３、及び支持ロッド６０内に形成された冷却水通路を含んでいる。情報伝送線５４が、制御装置２４が設けられた操作盤（図示せず）に備え付けられた表示装置（図示せず）に接続される。制御装置２４は、高圧水ポンプ２２及び空気供給装置２３の起動、停止の制御、及び電源ケーブルを通して第１、第２、第３及び第４モータに供給される電流のＯＮ，ＯＦＦ制御を行う。

上記したＢＷＲプラントにおけるライザー管１５を対象にして配管内アクセス装置２７を用いて実施される本実施例の予防保全方法を詳細に説明する。

１つの運転サイクルに対するＢＷＲプラントの運転が終了したとき、ＢＷＲプラントが停止され、定期検査が実施される。本実施例の予防保全方法は、この定期検査の期間中に行われる。ＲＰＶ２の炉心３内に装荷された燃料集合体のうち寿命に達した燃料集合体は、ＲＰＶ２から取り出す必要がある。このため、ＲＰＶ２の上蓋がＲＰＶ２から取り外され、炉心３の上方に配置された蒸気乾燥器６及び気水分離器５が、取り外され、天井クレーン（図示せず）を用いてＲＰＶ２の外に搬出される（図７参照）。このとき、ＲＰＶ２の真上に位置する原子炉ウェル５７に、冷却水が充填されている。気水分離器５の搬出後、燃料交換機２１を用いた炉心３内の燃料集合体の交換が行われる。燃料交換機２１は、原子炉ウェル５７を跨いでおり、原子炉ウェル５７を取り囲む運転床の上を移動する。

本実施例の予防保全方法は、インレットミキサ２０を取り外した後に行われる。ジェットポンプ７を構成するノズル７Ａ及びスロート、及び接続管１６は、一体化され、インレットミキサ２０を構成する。スロートの下端部は、ジェットポンプ７のディフューザの上端部に嵌め合わされている。接続管１６をライザー管１５から取り外すことによって、インレットミキサ２０をジェットポンプ７のディフューザから取り外すことができる。取り外されたインレットミキサ２０は、天井クレーンを用いてＲＰＶ２の外に搬出される。

配管内アクセス装置２７がワイヤにより燃料交換機２１に吊り下げられ、燃料交換機２１を用いて配管内アクセス装置２７を、原子炉ウェル５７及びＲＰＶ２内を下降させ、ライザー管１５の上端の開口部を通してライザー管１５内に挿入する。配管内アクセス装置２７では、保持部材移動装置４４により保持部材４３Ａと保持部材４３Ｂとの間の間隔が拡げられているので、３個の駆動輪４１が第１走行体２９の中心軸側に寄っており、第１走行体２９の中心軸と、駆動輪４１のライザー管１５の内面に接する部分との距離がライザー管１５の半径よりも小さくなっている。また、保持部材移動装置３８により保持部材３７Ａと保持部材３７Ｂとの間の間隔も拡げられているので、３個の駆動輪３５が第２走行体２８の中心軸側に寄っており、第２走行体２８の中心軸と、駆動輪３５のライザー管１５の内面に接する部分との距離がライザー管１５の半径よりも小さくなっている。このため、配管内アクセス装置２７をライザー管１５内に容易に挿入することができる。

配管内アクセス装置２７がライザー管１５内に挿入された後、第３モータを駆動して保持部材移動装置４４のネジ部材を逆回転させることによって、保持部材４３Ａと保持部材４３Ｂとの間の間隔が狭くなり、３個の駆動輪４１がライザー管１５の内面に押し付けられる。第４モータを駆動して保持部材移動装置３８のネジ部材を逆回転させることによって、保持部材３７Ａと保持部材３７Ｂとの間の間隔が狭くなり、３個の駆動輪３５がライザー管１５の内面に押し付けられる。このようにして、第１走行体２９及び第２走行体２８がライザー管１５の内面に保持される。

第１モータを駆動して３個の駆動輪４１を回転させ、第２モータを駆動して３個の駆動輪３５を回転させる。これらの駆動輪の回転により、第１走行体２９及び第２走行体２８が第１走行体２９を先頭にしてライザー管１５内を下降する。第１走行体２９及び第２走行体２８が下降しているライザー管１５内の様子が、ＣＣＤカメラ３１によって撮影される。ライザー管１５内の映像が情報伝送線５４を介して操作盤の表示装置に表示される。配管内アクセス装置２７がライザー管１５等の配管２５内を移動しているとき、噴射ノズル３１はシリンダ装置３４内に収納され、ＣＣＤカメラ３１はシリンダ装置３４の前方、すなわち、第１走行体２９の前方に位置している。

ＣＣＤカメラ３１の移動は、以下のようにして行われる。オペレータが操作盤に入力した空気供給装置駆動指令が制御装置２４に伝えられ、制御装置２４は空気供給装置２３に駆動制御信号を出力する。これにより、空気供給装置２３が駆動される。オペレータが空気供給ホース５２に設けられた空気供給弁（図示せず）を開くことにより、空気供給装置２３から吐出された空気が、空気供給ホース５２を通ってシリンダ室５１に供給される。この空気の圧力によって、ピストン５０が第２圧縮コイルばねを圧縮して抑え部材５９から遠ざかるように移動し、支持ロッド６１がシリンダ室５１から押し出され、ＣＣＤカメラ３１がシリンダ装置３４の筺体５８よりも前方に移動する。このとき、空気供給ホース５２の分岐部に取り付けられた空気排気弁（図示せず）は全閉状態になっている。ＣＣＤカメラ３１の所定量の前方への移動が行われたとき、オペレータは空気供給ホース５２に設けられた空気供給弁を全閉にし、空気供給装置２３からシリンダ室５１への空気の供給を停止する。これにより、シリンダ室５１内の圧力が一定に保たれ、ＣＣＤカメラ３１のシリンダ装置３４から前方への移動が停止される。ＣＣＤカメラ３１がシリンダ装置３４から離れた位置に存在するので、ライザー管１５内の状態を広い視野で撮影することができる。

ライザー管１５は、ＲＰＶ２内で、垂直管部から水平管部に曲っている。オペレータは表示装置に表示された映像を見ることにより配管内アクセス装置２７が曲り管部に到達した（図３参照）ことを認識することができる。そして、オペレータは、空気供給ホース５２に設けられた空気供給弁を全閉にし、空気供給ホース５２の分岐部に取り付けられた空気排気弁を開けてシリンダ室５１内の空気を外部に排気する。シリンダ室５１内の空気圧が低下するため、ピストン５０が第２圧縮コイルばねによって押されて抑え部材５１に向かって移動し、ＣＣＤカメラ３１が筺体５８の先端部で筺体５８内の位置まで後退する。ＣＣＤカメラ３１が筺体５８の先端部の位置に位置するので、ＣＣＤカメラ３１が曲り管部の内面に接触することがなく、第１走行体２９が曲り管部を容易に通過することができる。

配管内アクセス装置２７が曲り管部を通過したとき、オペレータは、空気供給ホース５２の分岐部に取り付けられた空気排気弁を全閉にし、空気供給ホース５２に設けられた空気供給弁を開く。空気供給装置２３から吐出された空気が、再び、シリンダ室５１に供給される。ピストン５０が、第２圧縮コイルばねを圧縮して、ＣＣＤカメラ３１を所定位置まで前方へ移動させる。曲り管部を通過した配管内アクセス装置２７は、ライザー管１５の水平管部内を移動する。応力改善個所が、例えば、この水平管部である配管２５における溶接部２６付近であるとする。

表示装置に表示されたライザー管１５内の映像を見て配管内アクセス装置２７の先端が、応力改善個所である溶接部２６付近に到達したことを確認したオペレータは、操作盤から制御装置２４に制御指令を出力し、制御装置２４により第１及び第２モータの駆動を停止させる。これにより、駆動輪４１および３５の回転が停止し、配管内アクセス装置２７の移動が停止される。さらに、オペレータは、空気供給ホース４９の分岐部に取り付けられた空気排気弁（図示せず）が閉じられた状態で、空気供給ホース４９に設けられた空気供給弁（図示せず）を開く。空気供給装置２３から吐出された空気が空気供給ホース４９を通してシリンダ室４８に供給される。この空気の圧力により、ピストン４７が第１圧縮コイルばねを圧縮して筺体５８の先端部に向って移動する。このピストン４７の動きにより、支持ロッド６０が筺体５８から押し出され、噴射ノズル３０がシリンダ装置５４、すなわち、筺体５８の前方に向って移動する。この移動により、噴射ノズル３０が、ライザー管１５の水平管部である配管２５の、応力改善個所である溶接部２６の内面の位置に到達する（図１参照）。噴射ノズル３０が溶接部２６の内面の位置に到達したことは、オペレータが、ＣＣＤカメラ３１によって撮影されて表示装置に表示された映像を見ることによって確認できる。噴射ノズル３０が溶接部２６の内面の位置に到達に到達したとき、オペレータは空気供給ホース４９に設けられた空気供給弁を全閉にする。噴射ノズル３０の前方への移動が停止され、噴射ノズル３０が溶接部２６の内面に対向する状態が保持される。

その後、オペレータは、空気供給ホース５２に設けられた空気供給弁を全閉にし、空気供給ホース５２の分岐部に取り付けられた空気排気弁を開けてシリンダ室５１内の空気を外部に排気する。シリンダ室５１内の第２圧縮コイルばねの作用により、ピストン５０が押さえ部材５９に向って移動し、ＣＣＤカメラ３１がシリンダ装置３４の筺体５８内に収納される。

噴射ノズル３０に冷却水を供給する前に、保持部材４３Ａと保持部材４３Ｂとの間の間隔が狭くなるように保持部材移動装置４４のネジ部材を回転させ、保持部材３７Ａと保持部材３７Ｂとの間の間隔が狭くなるように保持部材移動装置３８のネジ部材を回転させる。これにより、３個の駆動輪４１及び３個の駆動輪３５が、配管２５の内面により強固に押し付けられ、噴射ノズル３０から冷却水が噴射されたときの反動による配管内アクセス装置２７の移動が阻止される。

溶接部２６の外面及び溶接部付近の配管２５の外面を取り囲んで、高周波誘導加熱装置５５を設置する。高周波誘導加熱装置５５に電流が供給され、高周波誘導加熱装置５５で発生する高周波により、溶接部２６及び溶接部２６付近の配管２６のそれぞれの外面を加熱する。高周波誘導加熱装置５５により外面が加熱されている状態で、噴射ノズル３０から冷却水を噴射して溶接部２６の内面及び溶接部付近の配管２５の内面を噴射された冷却水により冷却する。噴射ノズル３０への冷却水の供給は、以下のようにして行われる。

オペレータが操作盤に入力した高圧水ポンプ駆動指令が制御装置２４に伝えられ、制御装置２４は高圧水ポンプ２２に駆動制御信号を出力する。これにより、高圧水ポンプ２２が駆動される。高圧水ポンプ２２から吐出された冷却水が、冷却水供給ホース５３及び支持ロッド６０内に形成された冷却水通路を通って噴射ノズル３０に供給される。噴射ノズル３０から四方八方に冷却水が噴射され、この冷却水が溶接部２６の内面及び溶接部付近の配管２５の内面に当たる。噴射ノズル３０が第１走行体２９の中心軸の位置に配置されているので、噴射ノズル３０が配管２５の中心軸に配置される。このため、溶接部２６の内面及び溶接部２６付近の配管２５の内面に、周方向において、均一に冷却水を噴射することができる。

噴射ノズル３０から噴射された冷却水は、ライザー管１５の水平管部から、ＲＰＶ２の外側に配置されたリングヘッダー管内に流入し、さらに、再循環系配管１０内を流れ落ち、再循環系配管１０に接続されたドレン配管（図示せず）から回収される。

溶接部２６の内面及び溶接部２６付近の配管２５の内面を圧縮降伏させるような温度差がそれらの外面と内面の間で生じるように、高周波誘導加熱装置５５による外面の加熱量、及び噴射ノズル３０から噴射される冷却水量が調節される。それらの内外面の加熱及び冷却を所定時間行ってそれらの内面が圧縮降伏したとき、高周波誘導加熱装置５５への電流の供給を停止し、高圧水ポンプ２２を停止する。これにより、それらの外面の加熱及びそれらの内面の冷却が停止される。溶接部２６及び溶接部２６付近の配管２５の温度が低温まで低下したとき、圧縮降伏された溶接部２６の内面及び溶接部２６付近の配管２５の内面に圧縮残留応力が付与されている。圧縮残留応力が付与された溶接部２６の内面及び溶接部２６付近の配管２５の内面におけるＳＣＣの発生を抑制することができる。

溶接部２６付近の応力改善作業が終了した後、高周波誘導加熱装置５５が配管２５から取り外される。オペレータは、空気供給ホース４９の分岐部に取り付けられた空気排気弁を開く。シリンダ室４８内の空気が空気供給ホース４９の分岐部に取り付けられた空気排気弁から排出され、シリンダ室４８内の圧力が低下する。第１圧縮コイルばねの作用によりピストン４７が押さえ部材５９に向って移動する。噴射ノズル３０が筺体５８内に収納される。

空気供給ホース５２の分岐部に取り付けられた空気排気弁を全閉にし、空気供給ホース５２に設けられた空気供給弁を開く。空気供給装置２３から吐出された空気が、再び、シリンダ室５１に供給される。ピストン５０が、第２圧縮コイルばねを圧縮して、ＣＣＤカメラ３１を所定位置まで前方に移動させる。

保持部材移動装置４４及び保持部材移動装置３８をそれぞれ回転させ、３個の駆動輪４１及び３個の駆動輪３５の配管２５の内面への押付け力を、第１走行体２９及び第２走行体２８が移動できる程度に緩和する。応力改善個所がライザー管１５の溶接部２６だけである場合には、駆動輪４１及び３５を駆動することによって、配管内アクセス装置２７が、水平管部から前述の垂直管部へと移動され、ライザー管１５の上端の開口部に到達する。ここで、燃料交換機から吊り下げられたワイヤが第２走行体２８に取り付けられる。その後、保持部材移動装置４４及び保持部材移動装置３８がそれぞれ回転され、３個の駆動輪４１及び３個の駆動輪３５がライザー管１５の内面から離される。そのワイヤが燃料交換機に巻き取られることによって、配管内アクセス装置２７が、ＲＰＶ２内及び原子炉ウェル５７内を上昇し、燃料交換機２１上に引き上げられる。以上により、本実施例の配管溶接部の予防保全方法が終了する。

応力改善個所が溶接部２６以外にライザー管１５に存在する場合には、３個の駆動輪４１及び３個の駆動輪３５の配管２５の内面への押付け力が、第１走行体２９及び第２走行体２８が移動できる程度に緩和された後、第１及び第２モータの駆動により駆動輪４１及び３５を回転させ、配管内アクセス装置２７を次の応力改善個所である他の溶接部に向ってライザー管１５内を移動させる。配管内アクセス装置２７が次の応力改善個所である他の溶接部に到達したとき、前述したように、その溶接部の外面が加熱されてその溶接部の内面が冷却される。このため、他の溶接部及びこの溶接部付近のライザー管の内面に圧縮残留応力が付与される。

本実施例では、ＣＣＤカメラ３１で撮影された配管内の映像を表示装置で監視することができるので、配管内アクセス装置２７を、配管、例えば、ライザー管１５内を容易に応力改善個所である溶接部まで移動させることができる。本実施例では、高周波誘導加熱装置５５による配管２５の外面を加熱するとき、シリンダ装置３４内のピストン５０の移動によってＣＣＤカメラ３１を筺体５８内に収納することができる。このため、高周波誘導加熱装置５５で発生する高周波が筺体５８によって遮られ、その高周波によるＣＣＤカメラ３１の損傷を回避することができる。

応力改善個所である溶接部付近の配管の外面を加熱する前に、溶接部の内面をＣＣＤカメラ３１で撮影し、圧縮残留応力を付与した後の溶接部の内面をＣＣＤカメラ３１で撮影することによって、圧縮残留応力付与前後のその溶接部の内面の目視検査が可能になる。

駆動輪３５及び４１が配管の内面に押し付けられるので、配管内アクセス装置２７は、配管の曲り管部を容易に通過することができる。

配管内アクセス装置２７が曲り管部を通過するとき、噴射ノズル３０、噴射ノズル３０が取り付けられた支持ロッド６０、ＣＣＤカメラ３１及びＣＣＤカメラ３１が取り付けられた支持ロッド６１が筺体５８内に収納されるので、噴射ノズル３０及びＣＣＤカメラ３１が曲り管部の内面と干渉することが避けられ、配管内アクセス装置２７が曲り管部を容易に通過することができる。

噴射ノズル３０から冷却水を溶接部２６等の内面に向って噴射させるとき、噴射ノズル３０が第１走行体２９より前方に位置しているので、第１走行体２９の駆動輪４１を、溶接部２６等の外面が加熱される位置から離すことができ、溶接部２６等の加熱による駆動輪４１の温度上昇を抑制することができる。このため、駆動輪４１，３５を樹脂で作成することができる。

配管内アクセス装置２７を用いることによって、ライザー管１５だけでなくリングヘッダー管及び再循環系配管１０に存在する溶接部及びこの溶接部付近の配管部の内面に対して圧縮残留応力を付与することができる。さらには、ＢＷＲウラントの残留熱除去系の配管、原子炉浄化系の配管、非常用炉心冷却系の配管等の溶接部及びこの溶接部付近の配管部の内面に対して圧縮残留応力を付与することができる。原子力プラントである加圧水型原子力プラントの原子炉に接続される一次系配管の溶接部及びこの溶接部付近の配管部の内面に対しても圧縮残留応力を付与することができる。また、本実施例は、重水炉プラントの配管に対しても適用することができる。

本実施例は、原子力プラントだけでなく、火力プラント及び化学プラントの配管系に対しても適用することができる。

配管内アクセス装置２７は、配管に形成された開口部、配管に設置された弁等を取り外すことによって配管端部に形成された開口部を通して配管内に挿入しても良い。

本発明の他の実施例である実施例２の配管溶接部の予防保全方法を、図８を用いて説明する。

本実施例の予防保全方法に用いられる配管内アクセス装置を、図８を用いて説明する。この配管内アクセス装置２７Ａは、実施例１で用いられる配管内アクセス装置２７において第２走行体２８を第２走行体２８Ａに替えた構成を有する。配管内アクセス装置２７Ａの他の構成は配管内アクセス装置２７と同じである。第２走行体２８Ａは、遠心ポンプの羽根車（図示せず）及びこの羽根車を回転させる第５モータ（図示せず）を有する。第２走行体２８Ａは、内部に、吸込口及び吐出口を有する冷却水流路を形成しており、遠心ポンプの羽根車がその冷却水通路内に設けられている。吸込口が第２走行体２８Ａの後部に形成され、吐出口が第２走行体２８Ａの前部に形成される。その吐出口は第１走行体２９の後部を取り囲んで形成されている。第２走行体２８Ａは、実施例１で用いられる配管内アクセス装置２７の第２走行体２８と同様に、駆動輪３５、第２モータ、一対のリンク部材３６Ａ，３６Ｂ、保持部材３７Ａ，３７Ｂ、保持部材移動装置３８及び第４モータを有する。

配管内アクセス装置２７Ａは、配管内アクセス装置２７と同様に、配管内を移動し、応力改善個所である、配管２５の溶接部２６に到達する。この溶接部２６及び溶接部付近の配管２５の外面が高周波誘導加熱装置５５によって加熱される。第２走行体２８Ａに設けられた第５モータが駆動されて遠心ポンプの羽根車が回転される。配管２５内に存在する冷却水が、羽根車の回転によって吸込口から吸引され、第２走行体２８Ａ内の冷却水流路に流入する。この冷却水通路に流入した冷却水は回転している羽根車によって昇圧され、吐出口から流出する。第１走行体２９と配管２５の内面の間を流れる際に、溶接部２６の内面及び溶接部付近の配管２５の内面を冷却する。このため、実施例１と同様に、溶接部２６の内面及び溶接部付近の配管２５の内面が圧縮降伏される。

溶接部２６等の外面を加熱し、溶接部２６等の内面を冷却している間、実施例１と同様に３個の駆動輪４１及び３個の駆動輪３５が配管２５の内面に強固に押し付けられる。このため、吐出口から冷却水が吐出されている間、吐出される冷却水の反力による配管内アクセス装置２７の移動が防止できる。吸込口に流入する前で配管２５内を流れている冷却水の流速がＶ_１であり、吐出口から吐出される冷却水の流速はＶ_２である（Ｖ_１≪Ｖ_２）。

本実施例においても、実施例１と同様に、溶接部２６の内面及び溶接部付近の配管２５の内面に圧縮残留応力が付与される。

図８には図示されていないが、配管内アクセス装置２７Ａの第１走行体２９には、配管内アクセス装置２７の第１走行体２９と同様に、ピストン５０及び支持ロッド６１を有するシリンダ装置３４、及び支持ロッド６１の先端部に取り付けられたＣＣＤカメラ３１を有する。配管内アクセス装置２７Ａは、遠心ポンプの羽根車を有するので、配管内アクセス装置２７の第１走行体２９に設けられた噴射ノズル３１、ピストン４７及び支持ロッド６０を有していなく、シリンダ装置３４内にシリンダ室４８が形成されていない。

本実施例は、実施例１で生じる効果のうち、ピストン４７、支持ロッド６０及びシリンダ室４８によって生じる効果を除いた他の効果を得ることができる。

本実施例も、実施例１と同様に、原子力プラント、火力プラント及び化学プラントの配管に対して適用することができる。

１…原子炉、２…原子炉圧力容器、７…ジェットポンプ、７Ａ…ノズル、１０…再循環系配管、１５…ライザー管、１６…接続管、２０…インレットミキサ、２１…燃料交換機、２２…高圧水ポンプ、２３…空気供給装置、２４…制御装置、２５…配管、２６…溶接部、２７，２７Ａ…配管内アクセス装置、２８…第２走行体、２９…第３走行体、３０…噴射ノズル、３１…ＣＣＤカメラ、３２…多目的ケーブル、３４…シリンダ装置、３５，４１…駆動輪、３６Ａ，３６Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ…リンク部材、３７Ａ，３７Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ…保持部材、３８，４４…保持部材移動装置、４６…シリンダ部材、４７，５０…ピストン、４８，５１…シリンダ室、５５…高周波誘導加熱装置、５８…筺体。

Claims

移動体、前記移動体に出し入れ可能に取り付けられたカメラ、及び前記移動体に出し入れ可能に取り付けられた、冷却液供給装置に接続された噴射ノズルを備えた配管内アクセス装置を開口部から配管内に挿入し、
前記配管内に挿入した前記配管内アクセス装置を、前記カメラが前記移動体から外側に出ている状態で前記配管内を移動させ、
前記配管内アクセス装置が前記配管の溶接部に到達したとき、前記カメラを前記移動体内に収納させ、
前記カメラが前記移動体内に収納された状態で、前記配管の前記溶接部の外面を高周波加熱装置で加熱し、前記溶接部の内面を前記噴射ノズルから噴射される前記冷却液によって冷却することを特徴とする配管溶接部の予防保全方法。
前記噴射ノズルを前記移動体から前記移動体の前方に移動させ、前記噴射ノズルからの前記冷却液の噴射が、前記噴射ノズルが前記移動体の前方に飛び出している状態で行われる請求項１に記載の配管溶接部の予防保全方法。
前記噴射ノズルの前記移動体内への収納及び前記噴射ノズルの前記移動体の前方への移動が、前記移動体に設けられた第１移動装置により行われる請求項２に記載の配管溶接部の予防保全方法。
前記配管内アクセス装置が前記配管内を移動しているとき、前記移動体に設けられた車輪が前記移動体に設けられた車輪押圧装置によって前記配管の内面に押し付けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の配管溶接部の予防保全方法。
第１移動体、前記第１移動体に連結され、冷却液の吸引口及び前記冷却液の吐出口を有する冷却液通路が内部に形成され、前記冷却液通路内に設置されたポンプ羽根車及び前記ポンプ羽根車を回転させるモータを有する第２移動体、前記第１移動体に出し入れ可能に取り付けられたカメラ、及び前記第１移動体に出し入れ可能に取り付けられた、冷却液供給装置に接続された噴射ノズルを備えた配管内アクセス装置を開口部から配管内に挿入し、
前記配管内に挿入した前記配管内アクセス装置を、前記カメラが前記移動体から外側に出ている状態で前記配管内を移動させ、
前記配管内アクセス装置が前記配管の溶接部に到達したとき、前記カメラを前記移動体内に収納させ、
前記カメラが前記移動体内に収納された状態で、前記配管の前記溶接部の外面を高周波加熱装置で加熱し、前記溶接部の内面を前記ポンプ羽根車の回転によって前記配管内の前記冷却液を前記吸引口から前記冷却液通路内に吸引し、前記溶接部の内面を、前記吐出口から吐出される前記冷却液によって冷却することを特徴とする配管溶接部の予防保全方法。
前記カメラの前記移動体内への収納が、前記移動体に設けられた第２移動装置により行われる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の配管溶接部の予防保全方法。