JP2012122649A - 伝熱管振れ防止バーの固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業時間の短縮化を図った伝熱管振れ防止バーの固定方法を提供する。
【解決手段】水平に配置され積層される複数の伝熱管Ｙ１のそれぞれの間に、端部に先端キャップ１０を有した振れ防止バーＸ１を、その先端部が予め設定した基準位置となるように順次配置し積層する積層工程と、複数の先端キャップ１０の溶接面を、それぞれ固定部材に溶接する溶接工程とを備える伝熱管振れ防止バーの固定方法である。積層工程では、先端キャップ１０の溶接面に平行となる基準面１６を有する保持治具１４を用いて、溶接面を突出させた状態でかつ基準面１６が溶接面と平行となるように先端キャップ１０を保持し、さらに振れ防止バーＸ１を積層する際に保持治具１４も積層する。溶接工程では、保持治具１４の基準面１６を面一に合わせることで複数の先端キャップ１０の溶接面を面一に合わせた後、固定部材に溶接を行うようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、伝熱管振れ防止バーの固定方法に関する。

熱交換式の蒸気発生器は、Ｕ字形状の伝熱管を同一面上に複数整列させて伝熱管群を形成し、さらにこの伝熱管群を複数積層して見掛け上略円柱状に組むことにより、構成されている。この蒸気発生器では、伝熱管内に流体が流れる際のＵ字形状の円弧部での流体励起振動を防ぎ、振動損傷を防止するため、振れ防止バー（振止部材）が設けられている。振れ防止バーは、積層される伝熱管群のそれぞれの円弧部（Ｕ字部）の間に挿入された、ほぼＶ字形状のものである（例えば、特許文献１参照）。

この振れ防止バーは、その両端部にそれぞれ先端キャップを有している。そして、これら先端キャップが前記円弧部の外側に突出するようにして、振れ防止バーは積層された多数の伝熱管群の間にそれぞれ配置される。その後、先端キャップの側面（溶接面）が別に用意された固定部材に溶接固定されることにより、多数の振れ防止バーは該固定部材を介して一体化される。

特開平８−７５３８７号公報

ところで、振れ防止バーは数が多く、しかもこれら振れ防止バーの固定部材への溶接固定は非常に狭い空間で行われることから、先端キャップの溶接作業が非常に困難で多大な時間を要する作業になっている。特に、積層される先端キャップの位置にはばらつきが多く、それぞれの溶接面を面一に揃えるのが困難であることから、この溶接面を揃える作業だけでも多くの時間が必要になっている。
また、伝熱管（伝熱管群）に対して振れ防止バーを正確に位置させる必要上、従来では例えばレーザー装置で基準位置（基準ライン）を設定し、振れ防止バーの両端部がそれぞれ基準位置となるように、すなわち基準位置上に位置するように位置決めしつつ、振れ防止バーを伝熱管群の上に積層している。しかし、このように振れ防止バーの両端部を毎回基準位置に合わせる必要上、振れ防止バーの配置にも多大な時間を要している。

したがって、従来では振れ防止バーを伝熱管に対して適正に配置し、さらに固定部材に溶接する作業が非常に長時間を要することから、これら作業の容易化と作業時間の短縮化が望まれている。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、作業の容易化、及び作業時間の短縮化を図った伝熱管振れ防止バーの固定方法を提供することを目的としている。

本発明の伝熱管振れ防止バーの固定方法は、水平に配置され積層される複数の伝熱管のそれぞれの間に、端部に先端キャップを有した振れ防止バーを、その先端部が予め設定した基準位置となるように順次配置し積層する積層工程と、
前記複数の先端キャップの溶接面を、それぞれ固定部材に溶接する溶接工程と、を備え、
前記積層工程では、前記先端キャップの溶接面に平行となる基準面を有する保持治具を用いて、前記溶接面を突出させた状態でかつ前記基準面が前記溶接面と平行となるように前記先端キャップを保持し、さらに振れ防止バーを積層する際に前記保持治具も積層するようにし、
前記溶接工程では、前記保持治具の基準面を面一に合わせることで複数の先端キャップの溶接面を面一に合わせた後、前記固定部材に溶接を行うようにする、ことを特徴としている。

また、前記伝熱管振れ防止バーの固定方法において、前記積層工程では、振れ防止バーを配置し積層する処理を、予め設定した段数繰り返した後、前記基準位置を再度確認し、以降の処理では前記先端部が再度確認した基準位置となるようにするのが好ましい。

前記保持治具には、該保持治具が互いに積層された際に、互いの前記基準面が面一になるように位置合わせをする、位置決め部が設けられているのが好ましい。

本発明の伝熱管振れ防止バーの固定方法によれば、積層工程では、先端キャップの溶接面を突出させた状態でかつ基準面が溶接面と平行となるようにして先端キャップを保持治具で保持し、さらに振れ防止バーを積層する際に該保持治具も積層するようにしているので、積層する保持治具の位置によって振れ防止バーの端部の位置を、予め設定した基準位置にほぼ合わせることができる。したがって、振れ防止バーの両端部を、毎回レーザー装置等を用いて基準位置に合わせる必要がなくなり、作業時間の短縮化が可能になる。
また、溶接工程では、保持治具の基準面を面一に合わせることで複数の先端キャップの溶接面を面一に合わせるようにしているので、従来のように先端キャップの溶接面を直接面一に揃えるのに比べ、その作業をより容易にし、溶接工程に要する時間を格段に短縮することができる。
よって、この固定方法にあっては、従来に比べ作業を容易にし、作業時間を格段に短縮することができる。

蒸気発生器の要部を示す模式図である。 先端キャップが固定部材で固定された状態を示す模式図である。 （ａ）は先端キャップを積層した状態を示す模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。 保持ブロックを積層した状態を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明を詳しく説明する。
まず、本発明の伝熱管振れ防止バーの固定方法を実施することで得られる、蒸気発生器の要部の概略構成について説明する。
図１は、前記蒸気発生器の要部を示す模式図である。図１に示すように伝熱管振れ防止バー（以下、振れ防止バーと記す）Ｘ１は、横断面が矩形状で全体がＶ字型に形成された細長い板状のもので、大きさの異なるＵ字型の伝熱管Ｙ１が同心かつ同一平面に配置されてなる伝熱管群Ｙに対して、複数設置されている。

伝熱管群Ｙは、組立て時において蒸気発生器の容器内部に、紙面垂直方向（高さ方向）に所定寸法の隙間をあけて水平に複数積層されるもので、伝熱管Ｙ１のＵ字側（湾曲側）が、全ての伝熱管群Ｙが積層されることで半球面状となるように、組み立てられるものである。そして、このように積層された伝熱管群Ｙどうしの間（すなわち伝熱管Ｙ１どうしの間）の隙間１つ１つに対して、伝熱管Ｙ１の振動を抑制防止するための振れ防止バーＸ１が、図１に示すように複数差し込まれて配置されている。

なお、図１に示すように、１つの隙間に対して、長さ及び屈曲角度の異なる振れ防止バーＸ１が差し込まれて、１段分の振れ防止バー群Ｘが形成されている。ただし、１つの隙間に対して差し込まれる複数の振れ防止バーＸ１は、それぞれ、屈曲された中央部Ｘ１１が一直線上に配置され、端部Ｘ１２が円弧を描いて配置されるように、長さ及び屈曲角度が設定されている。また、これら振れ防止バーＸ１は、その両端部がそれぞれ伝熱管群Ｙの外側に突出して、配置されている。

これら振れ防止バーＸ１には、図２の模式図に示すように伝熱管群Ｙから突出したそれぞれの端部（両端部）に、先端キャップ１０が取り付けられている。先端キャップ１０は略四角筒状のもので、振れ防止バーＸ１に外挿されて取り付けられ、固定されたものである。
そして、図２に示すように多数段に積層される伝熱管群Ｙのそれぞれの隙間に、振れ防止バーＸ１（振れ防止バー群Ｘ）が配置され積層された後、これら積層された振れ防止バーＸ１の対応する端部の先端キャップ１０の一側面が、円弧板状の固定部材１１に溶接され、固定されている。これにより、振れ防止バーＸ１の端部が固定部材１１に固定されることで、蒸気発生器の要部が形成されている。

次に、このような構成の、伝熱管群Ｙ及び振れ防止バー群Ｘからなる蒸気発生器要部の組み立て方法に基づき、本発明の伝熱管振れ防止バーの固定方法の一実施形態について説明する。

本実施形態では、図２に示したように伝熱管群Ｙを水平に積層するとともに、その間の所定位置に振れ防止バーＸ１を挿入配置し、積層する。なお、振れ防止バーＸ１については、予めその両端部に先端キャップ１０を取り付けておいてもよく、挿入配置後に取り付けてもよい。
その際、特に最下層に配置する振れ防止バーＸ１については、その両端部（先端部）を、例えばレーザー計測装置等によって予め設定された基準位置となるように、この基準位置に正確に合わせておく。

本実施形態では、前記基準位置への位置合わせについては、後述するように振れ防止バーＸ１の配置・積層を予め設定した段数繰り返す毎に、行うようにする。すなわち、例えば５〜１０段程度の積層数を一回の繰り返し単位とすると、その最初に挿入配置した振れ防止バーＸ１の両端部については、前記レーザー計測装置等による基準位置に正確に位置合わせを行う。そして、これ以降の端部位置合わせについては、正確に位置合わせを行った端部を基準にして順次位置合わせをする。その際、後述する保持治具を目安にして位置合わせを行うようにする。

振れ防止バーＸ１の配置・積層を予め設定した段数繰り返す際、あるいは繰り返した後、積層する（積層した）複数段の振れ防止バーＸ１及びこれらに重なる伝熱管Ｙ１に対して、図３（ａ）、及び図３（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である図３（ｂ）に示すように、伝熱管クランプ１２及びバー保持部材１３を取り付け、伝熱管Ｙ１にこれに対応する振れ防止バーＸ１を固定する。

すなわち、図３（ｂ）に示すように一対の伝熱管クランプ１２を用いて、伝熱管Ｙ１のＵ字部分を把持する。伝熱管クランプ１２は、図３（ａ）に示すように伝熱管Ｙ１を着脱可能に把持する把持部１２ａと、この把持部１２ａの操作をなすための螺子部１２ｂとを備えたものでものである。この伝熱管クランプ１２には、その螺子部１２ｂ近傍に、前記バー保持部材１３が取り付けられている。

バー保持部材１３は、図３（ａ）に示すように伝熱管Ｙ１の外側に位置させられて使用されるものである。そして、図３（ｂ）に示すように振れ防止バーＸ１の端部側を把持する溝（図示せず）を形成した、略コ字状の保持部１３ａを有するものである。このバー保持部材１３は、例えば伝熱管クランプ１２に対して移動可能に螺子止めされており、したがって図３（ｂ）中に示す伝熱管Ｙ１の長さ方向に移動可能になっている。

このような構成の伝熱管クランプ１２及びバー保持部材１３を用いて伝熱管Ｙ１に振れ防止バーＸ１を固定するには、まず、固定する振れ防止バーＸ１の端部側を間にして、伝熱管Ｙ１に所定間隔をあけて一対の伝熱管クランプ１２を配する。そして、それぞれの螺子部１２ｂを操作して把持部１２ａで伝熱管Ｙ１を把持する。続いて、それぞれの伝熱管クランプ１２に設けられたバー保持部材１３を振れ防止バーＸ１側に移動させ、保持部１３ａによって振れ防止バーＸ１の側端部を保持する。

このようにして振れ防止バーＸ１の両方の側端部を一対の保持部１３ａで保持することにより、伝熱管クランプ１２及びバー保持部材１３を介して振れ防止バーＸ１を伝熱管Ｙ１に固定することができる。なお、前述の説明では伝熱管クランプ１２を伝熱管Ｙ１に固定した後、バー保持部材１３を操作してその保持部１３ａで振れ防止バーＸ１を保持するようにしたが、例えば伝熱管クランプ１２を伝熱管Ｙ１に仮固定した後、該伝熱管クランプ１２を伝熱管Ｙ１に沿って移動させることにより、バー保持部材１３の保持部１３ａで振れ防止バーＸ１を保持し、その後、伝熱管クランプ１２を伝熱管Ｙ１に固定するようにしてもよい。

ここで、このような伝熱管Ｙ１への振れ防止バーＸ１の保持・固定は、積層された（あるいは積層する）伝熱管Ｙ１の最下段から、その上段へと順次行っていく。
その際、保持・固定を行う振れ防止バーＸ１については、予めそれぞれの端部（先端部）に先端キャップ１０を取り付けておくとともに、該先端キャップ１０を保持ブロック（保持治具）１４で保持しておく。

保持ブロック１４は、図４に示すように、平行に配置された下板部１４ａと上板部１４ｂとの間を、中間部１４ｃで連結してなる側面視コ字状のもので、これら下板部１４ａ、上板部１４ｂ、中間部１４ｃで囲まれてなる凹状のキャップ保持部１５に、先端キャップ１０を保持するよう構成されたものである。すなわち、このキャップ保持部１５内に先端キャップ１０の一側面側を挿入し、該先端キャップ１０の一側面を中間板１４ｃの内面に突き当てることで、保持ブロック１４はその下板部１４ａと上板部１４ｂとの間に、先端キャップ１０を保持するようになっている。

また、キャップ保持部１５は、このように先端キャップ１０を保持した際、前記一側面と反対の側面を、該キャップ保持部１５の外側に突出させ、露出させるようになっている。これにより、この突出させられた側面は、図２に示した固定部材１１に溶接させられる、溶接面１０ａとなる。

また、本実施形態では、この保持ブロック１４の中間部１４ｃの外面１６は、その内面と平行になっている。したがって、この内面に当接する先端キャップ１０の一側面とも平行になっており、一側面と反対の側の前記溶接面１０ａとも平行になっている。これにより、前記外面１６は、先端キャップ１０の溶接面１０ａに平行な基準面となっている。

また、この保持ブロック１４には、後述するように同じ保持ブロック１４どうしが互いに積層された際、重ねられた保持ブロック１４どうしの前記基準面（外面１６）が面一になるように、位置合わせをするための位置決め部１７が設けられている。この位置決め部１７は、本実施形態では上板部１４ｂの上面に形成された突条１７ａと、下板部１４ａの下面に形成された溝１７ｂとからなっている。そして、これら突条１７ａ及び溝１７ｂは、互いに嵌合する寸法・形状に形成され、かつ、前記基準面１６から所定の距離離れて形成されている。

このような構成のもとに、図４に示したように複数の保持ブロック１４が上下に重ねられて積層される際、下層の保持ブロック１４の突条１７ａに上層の保持ブロック１４の溝１７ｂが嵌合され、下層の保持ブロック１４に対して上層の保持ブロック１４を位置決めされることにより、これら保持ブロック１４の基準面（外面）１６は互いに面一となるようになっている。また、このようにして複数の保持ブロック１４を上下に重ねて積層すると、突条１７ａと溝１７ｂとが嵌合していることにより、これら保持ブロック１４はその後位置ずれを起こすことなく、互いの基準面１６を面一にした状態に保持されるようになっている。

したがって、このような保持ブロック１４で先端キャップ１０を保持しておき、前記したように振れ防止バーＸ１を最下段側から順次伝熱管Ｙ１に固定していく際、振れ防止バーＸ１の端部の位置決めを、保持ブロック１４を積み重ねることで行うことができる。すなわち、従来では振れ防止バーＸ１を積み重ねる毎に、その端部位置をレーザー計測装置等で設定された前記基準位置に合わせていたが、本実施形態では、最下段の振れ防止バーＸ１の端部の位置を前記基準位置に合わせた後には、単に先端キャップ１０を保持する保持ブロック１４を積み重ね、その基準面１９を面一にするなどの位置合わせを行うことで、各端部を前記基準位置にほぼ合わせることができる。

なお、振れ防止バーＸ１の端部（先端部）は、湾曲面（半球面）を構成することから、図３（ａ）に示すようにその位置が僅かずつずれていく。したがって、保持ブロック１４を積み重ねることによる位置合わせは、前述したように予め設定した段数、例えば５〜１０段程度の積層数を一回の繰り返し単位とし、この繰り返し単位が終了した後には、レーザー計測装置等で基準位置を設定してその位置を再度確認する。そして、それ以降の処理では、振れ防止バーＸ１の端部（先端部）が、再度確認した基準位置となるように順次積層する。ただし、この順次積層についても、繰り返し単位の最初の振れ防止バーＸ１についてのみ、その端部（先端部）を前記レーザー計測装置等による基準位置に合わせ、以降では保持ブロック１４を積み重ねることで、簡易的に基準位置への位置合わせを行うことができる。

このようにして、最下段側の振れ防止バーＸ１から順次その先端キャップ１０に保持ブロック１４を保持させつつ、振れ防止バーＸ１を順次積層し、かつ保持ブロック１４を順次重ねて位置決め部１７により基準面１６を面一に合わせていく。また、その状態を維持できるように、前記伝熱管クランプ１２とバー保持部材１３とを用いて、図３（ａ）、（ｂ）に示したように各振れ防止バーＸ１を対応する伝熱管Ｙ１に順次固定していく。

以上のような積層工程を終了したら、溶接工程として、位置合わせされた振れ防止バーＸ１の各先端キャップ１０を、図２に示したように固定部材１１に順次溶接し、固定していく。その際、図４に示したように各先端キャップ１０をそれぞれ保持ブロック１４で保持し、これら保持ブロック１４の基準面１６を面一に合わせていることにより、先端キャップ１０の溶接面１０ａは自動的に面一に合わせられている。

したがって、このように面一に合わせられた各溶接面１０ａに対し、図２に示したように固定部材１１を均一に当接させることができ、これにより、固定部材１１への溶接面１０ａの溶接を容易に行うことができる。このようにして、全ての溶接面１０ａを固定部材１１に溶接することにより、振れ防止バーＸ１の端部をそれぞれ固定部材１１に固定し、これによって積層された振れ防止バーＸ１を全て一体化（固定）することができる。
なお、このようにして振れ防止バーＸ１を全て一体化（固定）したら、特に必要が無い限り、保持ブロック１４、伝熱管クランプ１２、バー保持部材１３は全て取り外す。

このような伝熱管振れ防止バーの固定方法によれば、積層工程では、先端キャップ１０の溶接面１０ａを突出させた状態でかつ基準面１６が溶接面１０ａと平行となるようにして先端キャップ１０を保持ブロック１４で保持し、さらに振れ防止バーＸ１を積層する際に該保持ブロック１４も積層するようにしているので、積層する保持ブロック１４の位置によって振れ防止バーＸ１の端部の位置を、予め設定した基準位置にほぼ合わせることができる。したがって、振れ防止バーＸ１の両端部を、毎回レーザー装置等を用いて基準位置に正確に合わせる必要がなくなり、作業時間を短縮化することができる。

また、溶接工程では、保持ブロック１４の基準面１６を面一に合わせることで複数の先端キャップ１０の溶接面１０ａを面一に合わせるようにしているので、従来のように先端キャップ１０の溶接面１０ａを直接面一に揃えるのに比べ、その作業をより容易にし、溶接工程に要する時間を格段に短縮することができる。
よって、本実施形態の固定方法にあっては、従来に比べ作業を容易にし、作業時間を格段に短縮することができる。

また、積層工程では、振れ防止バーＸ１を配置し積層する処理を、予め設定した段数繰り返した後、前記基準位置を再度確認し、以降の処理では振れ防止バーＸ１の先端部が再度確認した基準位置となるようにしているので、振れ防止バーＸ１の先端部の位置を、基準位置にほぼ正確に合わせることができる。

また、保持ブロック１４に位置決め部１７を設けているので、該保持ブロック１４を互いに積層した際に、この位置決め部１７を利用することで互いの基準面１６を容易に面一にすることができ、しかもその状態を保持することができる。したがって、基準面１６を面一にすることによる溶接面１０ａの位置合わせを、極めて容易に行うことができ、これによって作業時間を大幅に短縮することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、伝熱管Ｙ１への振れ防止バーＸ１の固定を、伝熱管クランプ１２及びバー保持部材１３を用いて行ったが、本発明はこれに限定されることなく、これら伝熱管クランプ１２及びバー保持部材１３以外の種々の構造の固定具を用いて、伝熱管Ｙ１への振れ防止バーＸ１の固定を行ってもよい。

また、前記実施形態では、保持治具として側面視コ字状の保持ブロック１４を用いたが、保持治具としては、先端キャップ１０の溶接面１０ａに平行となる基準面を有し、前記溶接面１０ａを突出させた状態でかつ前記基準面が前記溶接面１０ａと平行となるように先端キャップ１０を保持することができる構造であれば、保持ブロック１４以外の種々の構造のものを用いることができる。

さらに、保持治具に設ける位置決め部についても、突条と溝とからなる構成に限定されることなく、例えば突起と穴など、種々の構造を採用することができる。

Ｘ…振れ防止バー群、Ｘ１…振れ防止バー（伝熱管振れ防止バー）、Ｙ…伝熱管群、Ｙ１…伝熱管、１０…先端キャップ、１０ａ…溶接面、１１…固定部材、１４…保持ブロック（保持治具）、１５…キャップ保持部、１６…基準面（外面）、１７…位置決め部、１７ａ…突条、１７ｂ…溝

Claims (3)

1. 水平に配置され積層される複数の伝熱管のそれぞれの間に、端部に先端キャップを有した振れ防止バーを、その先端部が予め設定した基準位置となるように順次配置し積層する積層工程と、
   前記複数の先端キャップの溶接面を、それぞれ固定部材に溶接する溶接工程と、を備え、
   前記積層工程では、前記先端キャップの溶接面に平行となる基準面を有する保持治具を用いて、前記溶接面を突出させた状態でかつ前記基準面が前記溶接面と平行となるように前記先端キャップを保持し、さらに振れ防止バーを積層する際に前記保持治具も積層するようにし、
   前記溶接工程では、前記保持治具の基準面を面一に合わせることで複数の先端キャップの溶接面を面一に合わせた後、前記固定部材に溶接を行うようにする、ことを特徴とする伝熱管振れ防止バーの固定方法。
2. 前記積層工程では、振れ防止バーを配置し積層する処理を、予め設定した段数繰り返した後、前記基準位置を再度確認し、以降の処理では前記先端部が再度確認した基準位置となるようにすることを特徴とする請求項１記載の伝熱管振れ防止バーの固定方法。
3. 前記保持治具には、該保持治具が互いに積層された際に、互いの前記基準面が面一になるように位置合わせをする、位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝熱管振れ防止バーの固定方法。

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