JP2016132072A - Repairing method of cast steel member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳鋼部材の補修方法において、鋳鋼部材に発生した亀裂を現場で確実に補修する技術に関する。 The present invention relates to a technique for reliably repairing a crack generated in a cast steel member on site in a repair method for a cast steel member.
蒸気タービン車室や弁等、発電所施設内の鋳鋼製の部材の中には、その起動・停止時に伴って熱応力を受け、これが主原因となって亀裂が発生するものがある。亀裂が発生した場合はその部分を研削、除去する。亀裂を除去した後の肉厚が必要最小肉厚よりも薄くなると、その部材は使用不能となり、新たなものに交換しなければならない。 Some cast steel members in power plant facilities, such as steam turbine casings and valves, are subjected to thermal stress when starting and stopping, and this causes cracks mainly. If a crack occurs, that part is ground and removed. When the wall thickness after removing the crack becomes thinner than the minimum required wall thickness, the member becomes unusable and must be replaced with a new one.
発電所内の冷却水の管路のバタフライ弁の亀裂の補修方法としては、例えば、特許文献1に、高圧水洗浄後、損傷部を露出させ、グラインダーで略U字状の溝を形成し、つぎに、その溝内側全面に接着剤を塗布し、その後、自然加硫ゴム補修材を溝全体に充填する方法が記載されている。
As a method for repairing a crack in a butterfly valve in a cooling water pipe in a power plant, for example, in
特許文献1はゴム補修材を亀裂除去部に充填するというものであるが、高温の蒸気が流れる環境下において、亀裂補修後も鋳鋼部材の肉厚を維持しつつその強度を保つという観点からは、亀裂除去部を肉盛溶接することが好ましいと考えられる。しかし、発電所施設内の鋳鋼部材には大型のものが多く、その溶接は現場で行わなければならないところ、現場で行う溶接は温度管理が難しいので、溶接後に溶接部が急冷して割れが生じる等の可能性がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋳鋼部材に発生した亀裂を現場で確実に補修するための鋳鋼部材の補修方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to provide the repair method of the cast steel member for repairing the crack which generate | occur | produced in the cast steel member on-site reliably.
前述の目的を達成するための本発明は、鋳鋼部材の表面に発生した亀裂を含む部分を切削して溝部を形成し、形成した溝部に補修部材を埋設することにより前記鋳鋼部材を補修する方法であって、前記溝部のうち少なくとも底部に、側方に拡がる拡張部を設ける拡張部形成工程と、前記拡張部を設けた溝部に前記補修部材を充填する補修部材充填工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method for repairing a cast steel member by cutting a portion including a crack generated on the surface of a cast steel member to form a groove and embedding a repair member in the formed groove. And the expansion part formation process which provides the expansion part which spreads laterally at least in the bottom part among the above-mentioned groove parts, and the repair member filling process which fills the above-mentioned repair member in the groove part which provided the above-mentioned expansion part Features.
本発明のように、溝部のうち少なくとも底部に、側方に拡がる拡張部を設け、このような溝部に補修部材を充填することで、補修部材を溝部から離脱させにくくすることができる。これにより、鋳鋼部材の表面に発生した亀裂を現場で容易かつ確実に補修することができる。例えば、補修対象の鋳鋼部材が発電所のタービン車室のような大型の部材であっても、補修工場等に移動させることなく、現場で確実に補修することができる。 As in the present invention, at least the bottom portion of the groove portion is provided with an extended portion that expands laterally, and the repair member can be hardly separated from the groove portion by filling the groove portion with the repair member. Thereby, the crack which generate | occur | produced on the surface of the cast steel member can be repaired easily and reliably on-site. For example, even if the cast steel member to be repaired is a large member such as a turbine casing of a power plant, it can be reliably repaired on site without being moved to a repair factory or the like.
また、本発明においては、前記補修部材は、前記鋳鋼部材よりも展延性が高い金属性の素材からなるようにしてもよい。これにより、補修部材が補修部位にかかる熱応力を低減させ、熱応力に対する補修部位の耐久性を向上させることができる。 Moreover, in this invention, you may make it the said repair member consist of a metallic raw material with a higher extensibility than the said cast steel member. Thereby, the thermal stress which a repair member applies to a repair site | part can be reduced, and durability of the repair site | part with respect to a thermal stress can be improved.
また、本発明においては、前記補修部材に凹部を設け、前記補修部材充填工程においては、前記凹部が前記溝部の底面の側になるように前記補修部材を前記溝部に挿入し、挿入した前記補修部材を叩打して前記凹部の内面を前記溝部の底面に接触させることにより、前記補修部材を前記溝部に充填させてもよい。 Further, in the present invention, the repair member is provided with a recess, and in the repair member filling step, the repair member is inserted into the groove portion so that the recess is on the bottom surface side of the groove portion, and the inserted repair is performed. The repairing member may be filled in the groove portion by hitting a member and bringing the inner surface of the recess into contact with the bottom surface of the groove portion.
本発明のように、凹部を有する補修部材を溝部に挿入して叩打することにより、凹部の内面を溝部の底面に接触させ、これにより補修部材を溝部に充填させることで、補修部材を溝部に確実に隙間無く充填させることができる。これにより、補修部位にかかる熱応力を補修部材で効果的に緩和することができる。 As in the present invention, a repair member having a recess is inserted into the groove and struck to bring the inner surface of the recess into contact with the bottom surface of the groove, thereby filling the groove with the repair member. It can be filled without any gaps. Thereby, the thermal stress concerning a repair site | part can be relieve | moderated effectively with a repair member.
また、本発明においては、前記溝部の開口の内側面を、前記鋳鋼部材の表面と略垂直になるように形成するようにしてもよい。 Moreover, in this invention, you may make it form the inner surface of the opening of the said groove part so that it may become substantially perpendicular | vertical to the surface of the said cast steel member.
溝部の開口の内側面を鋳鋼部材の表面と略垂直になるようにすることで、補修部材を開口から挿入する際の切り欠け(チッピング)を防ぐことができる。 By making the inner surface of the opening of the groove portion substantially perpendicular to the surface of the cast steel member, it is possible to prevent notching (chipping) when the repair member is inserted from the opening.
また、本発明においては、前記鋳鋼部材と前記埋設した補修部材との境界部を加熱することにより前記鋳鋼部材と前記補修部材とを接合する溶接工程を有するようにしてもよい。このように鋳鋼部材と補修部材を溶接することにより、蒸気が鋳鋼部材と補修部材の隙間に侵入して亀裂が発生・成長することを防ぐことができる。 Moreover, in this invention, you may make it have a welding process which joins the said cast steel member and the said repair member by heating the boundary part of the said cast steel member and the said embedded repair member. By welding the cast steel member and the repair member in this manner, it is possible to prevent the vapor from entering the gap between the cast steel member and the repair member to generate and grow a crack.
本発明によれば、鋳鋼部材の表面に発生した亀裂を現場で確実に補修することができる。 According to the present invention, a crack generated on the surface of a cast steel member can be reliably repaired on site.
<実施例1>
本実施例の鋳鋼部材の補修方法は、熱応力により鋳鋼部材に発生した亀裂の補修に対して適用することができ、図1に示すような、火力発電所や原子力発電所等に設けられる蒸気タービン車室の外殻部材10に適用できる。
<Example 1>
The method for repairing a cast steel member according to the present embodiment can be applied to repair of a crack generated in a cast steel member due to thermal stress, and steam provided in a thermal power plant or a nuclear power plant as shown in FIG. It can be applied to the
蒸気タービン車室の外殻部材10は、たとえばCrMoV鋳鋼などからなり、その起動・停止に伴って熱応力を受ける。これにより外殻部材10はクリープ損傷を受け、内側の表面11に亀裂12が発生する。亀裂12は、例えば図2に示すように、表面11に現れ、最大深さHを有する亀裂である。本実施例では、この亀裂12を補修する場合について説明する。
The
図3は、本実施例の補修方法の手順を説明するフローチャートである。同図に示すように、まず、亀裂12の方向や寸法を確認する(S1。以下、亀裂確認工程S1という)。次に、この亀裂12を含む表面11を切削して溝部を形成する(S2。以下、溝部形成工程S2という)。次に、この溝部に補修部材を埋設する(S3。以下、補修部材埋設工程S3という)。そして、埋設した補修部材と外殻部材10とを溶接する(S4。以下、溶接工程S4という)。以下、これらの工程の詳細を説明する。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the procedure of the repair method of this embodiment. As shown in the figure, first, the direction and dimensions of the
まず、亀裂確認工程S1について説明する。 First, the crack confirmation process S1 will be described.
図4は、亀裂12を外殻部材10の表面11の上方から見た平面図である。亀裂12に対する切削範囲を決定するため、まず、表面11における亀裂12の長手方向(以下、亀裂長手方向という)と、亀裂長手方向と直交する方向である、表面11における亀裂12の短手方向(以下、亀裂短手方向という)とを設定する。そして、ノギス等で、亀裂長手方向における亀裂12の長さと、亀裂短手方向における亀裂12の長さとを測定する。本実施形態では、図4に示すように、亀裂長手方向の長さがL、亀裂短手方向の長さがWであるとする。なお、通常、亀裂12の亀裂長手方向の長さは5mm〜100mm程度、亀裂短手方向の長さは0.1mm〜10mm程度である。
FIG. 4 is a plan view of the
そして、亀裂12全体を囲うように、亀裂長手方向と平行な長辺13(長さL2)と、亀裂短手方向と平行な短辺14(長さW2)とからなる長方形の切削線15を設定する。
A
次に、溝部形成工程S2について説明する。 Next, the groove part forming step S2 will be described.
図5は、表面11と垂直な亀裂短手方向の面で溝部を切断した断面図である。同図に示すように、溝部17の形成は、切削線15を基線として開始する。すなわち、切削線15に沿って、カッター等で外殻部材10の表面11を垂直下方に研削し、その研削深さがH2(少なくとも亀裂12の最大深さH以上の深さ)に達するまで研削を続ける。これにより、外殻部材10に直方体状の空間(空洞部18)を形成する。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the groove section cut along a plane in the crack short direction perpendicular to the
なお、空洞部18の上端である開口19の短辺(亀裂短手方向)の長さはW2、開口19の短辺(亀裂長手方向)の長さはL2(不図示)である。
In addition, the length of the short side (crack short direction) of the
続いて、空洞部18の底部に、底面21に向かってその空間が側方に拡がる拡張部20を形成する。拡張部20は亀裂短手方向に拡がっており、空洞部18の底面21における亀裂短手方向の長さW3は、開口19の短辺の長さW2よりも長い。なお、開口19から拡張部20の上端までの高さH21と、拡張部20の高さH22との割合は任意であるが、例えば、おおよそ両者が同じとする。また、図5に示したように、拡張部20の底縁の角部22は、補修部材30を充填し易くするために曲面加工してもよい。
Subsequently, an
以上のように、溝部17の底部に拡張部20を形成する一方で、溝部17の開口19の内側面を外殻部材10の表面と略垂直になるように空洞部18を形成することで、補修部材を開口19に挿入する際の切り欠け(チッピング)を防ぐことができる。
As described above, by forming the
図6は、溝部17に充填する補修部材30の一例を示す斜視図である。同図に示すように、補修部材30は直方体形の部材であり、溝部17の寸法に対応した辺を有している。具体的には、補修部材30は、開口19の短辺に対応する辺31(長さW2)と、開口19の長辺に対応する辺32(長さL2)と、溝部17の深さH2よりもやや長い辺33(長さH3)とを有する。H3は、補修部材30の体積が溝部17の空間体積とおおよそ同じになるような長さである(この理由は後述する)。
FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of the
また、図6に示すように、補修部材30には凹部34が形成されている。すなわち、補修部材30の底面の短手方向中央部に、長手方向に伸びる凹部34が設けられている。
In addition, as shown in FIG. 6, the
なお、補修部材30は、外殻部材10よりも展延性が高い金属性の素材からなる。例えば、純ニッケル、純クロム、純銀、銀−すず合金等である。
The
次に、補修部材埋設工程S3について説明する。 Next, the repair member embedding process S3 will be described.
図7、8は、補修部材30の溝部17への挿入、埋設方法を説明する図である。
7 and 8 are diagrams for explaining a method for inserting and embedding the
図7は、補修部材30の挿入方法を説明するための、溝部17を表面11と垂直な亀裂短手方向の面で切断した断面図である。同図に示すように、補修部材30の凹部34を下方にし、さらに、補修部材30の底面の長手方向を開口19の長手方向に、補修部材30の底面の短手方向を開口19の短手方向にした上で、補修部材30を溝部17の底面21に向けて挿入する。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
図8は、補修部材30の埋設方法を説明する、補修部材30を埋設した溝部17を表面11と垂直な亀裂短手方向の面で切断した断面図である。同図に示すように、補修部材30の凹部34が溝部17の底面21に達するまで補修部材30を溝部17に挿入した後、補修部材30の上面41をハンマー等で上方から叩打する(符号40)。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
補修部材30への叩打を繰り返すことで補修部材30は変形し、溝部17の底面21と凹部34とにより囲われた空間42が徐々に狭窄する。その結果、補修部材30が拡張部20の空間に進入し、溝部17全体が補修部材30によって充填されるようになる。
By repeatedly hitting the
また、前述のように、補修部材30の高さH3は、補修部材30の体積が溝部17の空間容積と同じになるように設計されていることから、溝部17が補修部材30により充填されると、補修部材30の頂面の高さが表面11の高さまで下がる。これにより、外殻部材10の補修部位の表面を平滑にすることができる。なお、補修部材30を溝部17に完全に充填しても補修部材30の上面41が外殻部材10の表面11に突出する場合は、突出した部分を切削してもよい。
Further, as described above, the height H3 of the
最後に、溶接工程S4を説明する。 Finally, the welding process S4 will be described.
図9は、溶接工程S4を説明する、補修部材30を埋設した溝部17を表面11と垂直な亀裂短手方向の面で切断した断面図である。同図に示すように、補修部材30と外殻部材10の境界部(補修部材30の上面41の周縁43)をレーザー溶接機等で加熱することにより、外殻部材10と補修部材30とを接合(溶接)する。これにより、蒸気が外殻部材10と補修部材30の間の隙間に侵入して亀裂が発生・成長するといったことを防ぐことができる。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the welding step S <b> 4, in which the
なお、レーザー溶接機を用いて接合するのではなく、溶接トーチ(TIGトーチ等)を用いてTIG溶接で補修部材30を溶融させる(例えば900℃以下で溶融させる)ようにしてもよい(例えば、補修部材30の素材が純銀の場合)。
Instead of joining using a laser welding machine, the
また、外殻部材10と補修部材30との境界部を直接溶接するのではなく、外殻部材10と補修部材30を跨ぐ開先を設け、この開先に対して所定の金属部材を肉盛溶接(レーザー溶接)するようにしてもよい。
Further, instead of directly welding the boundary portion between the
以上のように、本実施例の鋳鋼部材の補修方法によれば、溝部17のうち少なくとも底部に、側方に拡がる拡張部20を設け、このような溝部17に補修部材30を充填することで、補修部材30をアリ溝17から離脱させにくくすることができる。これにより、鋳鋼部材の表面に発生した亀裂12を現場で容易かつ確実に補修することができる。例えば、外殻部材10のような、補修対象の鋳鋼部材が発電所のタービン車室のような大型の部材であっても、補修工場等に移動させることなく、現場で確実に補修することができる。
As described above, according to the method for repairing a cast steel member of the present embodiment, at least the bottom portion of the
また、補修部材30は、鋳鋼部材よりも展延性が高い金属性の素材からなるので、補修部材30が補修部位にかかる熱応力を低減させ、熱応力に対する補修部位の耐久性を向上させることができる。
In addition, since the
また、凹部34を有する補修部材を溝部17に挿入して叩打することにより、凹部34を溝部17の底面21に接触させ、これにより補修部材30を溝部17に充填させることで、補修部材30を溝部17に確実に隙間無く充填させることができる。これにより、補修部位にかかる熱応力を補修部材30で効果的に緩和することができる。なお、補修部材30を溝部17に隙間無く充填できれば、補修部材30には凹部34を必ずしも設けなくてもよい。
Further, the
<実施例2>
実施例1では、溝部17が亀裂短手方向に拡がる形状を有しており、この溝部17に補修部材30を埋設するようにしたが、亀裂長手方向にも拡がる溝部17を形成してもよい。
<Example 2>
In the first embodiment, the
図10は、本実施例に係る、表面11と垂直な亀裂長手方向の面で溝部を切断した断面図である。同図に示すように、この溝部50における拡張部51は、亀裂長手方向においても、底部に向かって拡がる空間となっている。すなわち、溝部50の底面52における亀裂長手方向の長さL3は、溝部50の亀裂長手方向の長さL2よりも長くなっている(L3>L2)。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the groove section cut along a plane in the crack longitudinal direction perpendicular to the
図11〜図13は、本実施例に係る補修部材60の一例を示す図である。このうち、図11は補修部材60の斜視図、図12は補修部材60の正面図、図13は補修部材60の側面図である。これらの図に示すように、補修部材60は実施例1と同様の略直方体の部材であるが、実施例1とは異なる形状の凹部64を有している。すなわち、補修部材60の底面の中心を最深部とした凹部64が設けられている。
FIGS. 11-13 is a figure which shows an example of the
この補修部材60を埋設する場合は、以下のようになる。
In the case of embedding the
図14は、補修部材60の溝部50への埋設方法を説明する、補修部材30を埋設した溝部50を表面11と垂直な亀裂長手方向の面で切断した断面図である。同図に示すように、補修部材60の凹部64が溝部50の底面52に達するまで補修部材60を溝部50に挿入し、補修部材60を上面75をハンマー等で上方から叩打する。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a method of embedding the
実施例1と同様、叩打を繰り返すことで、凹部64と溝部50の底面52とで形成されている空間76が徐々に狭窄し、補修部材60が溝部50の亀裂短手方向及び亀裂長手方向への拡張部51に進入し、その結果、アリ溝50全体が補修部材60によって充填されるようになる。
Similar to the first embodiment, by repeatedly tapping, the
このように、本実施例では、拡張部51が亀裂短手方向だけでなく亀裂長手方向にも設けられているので、補修部材60を溝部50に確実に固定することができる。
As described above, in this embodiment, since the extended
以上の実施例の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。 The above description of the embodiments is intended to facilitate understanding of the present invention and is not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
例えば、補修部材を叩打した結果、溝部に隙間無く充填できた場合には、S4の溶接工程を省略することも可能である。 For example, when the repair member is struck and the groove portion can be filled without a gap, the welding process of S4 can be omitted.
なお、本実施形態では、溝部17の底部のみに拡張部20を形成したが、拡張部20は少なくとも溝部17の底部に設けられていればよく、例えば、溝部17が全体として、開口から底部に向かうほど側方に拡がっているようなアリ溝状(逆ハの字状)となるようにしてもよい。
In this embodiment, the
10 外殻部材、11 表面、12 亀裂、13 長辺、14 短辺、15 切削線、17 溝部、18 空洞部、19 開口、20 拡張部、21 底面、22 角部、30 補修部材、31 辺、32 辺、33 辺、34 凹部、41 上面、42 空間、43 周縁、50 溝部、51 拡張部、52 底面、53 開口、60 補修部材、64 凹部、75 上面、76 空間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記溝部のうち少なくとも底部に、側方に拡がる拡張部を設ける拡張部形成工程と、
前記拡張部を設けた溝部に前記補修部材を充填する補修部材充填工程と、
を有することを特徴とする鋳鋼部材の補修方法。 A method of repairing the cast steel member by cutting a portion including a crack generated on the surface of the cast steel member to form a groove, and embedding a repair member in the formed groove,
An extension portion forming step of providing an extension portion extending laterally at least at the bottom of the groove portion;
A repair member filling step of filling the repair member into the groove portion provided with the extension portion;
A method of repairing a cast steel member, characterized by comprising:
前記補修部材充填工程においては、前記凹部が前記溝部の底面の側になるように前記補修部材を前記溝部に挿入し、挿入した前記補修部材を叩打して前記凹部の内面を前記溝部の底面に接触させることにより、前記補修部材を前記溝部に充填させる
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の鋳鋼部材の補修方法。 A recess is provided in the repair member,
In the repair member filling step, the repair member is inserted into the groove portion so that the concave portion is on the bottom surface side of the groove portion, and the inserted repair member is tapped to make the inner surface of the concave portion the bottom surface of the groove portion. The repair method for a cast steel member according to claim 1, wherein the groove is filled with the repair member by bringing the repair member into contact with each other.
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