JP2826016B2 - Water jet peening method for underwater structures - Google Patents

Water jet peening method for underwater structures

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JP2826016B2
JP2826016B2 JP4224253A JP22425392A JP2826016B2 JP 2826016 B2 JP2826016 B2 JP 2826016B2 JP 4224253 A JP4224253 A JP 4224253A JP 22425392 A JP22425392 A JP 22425392A JP 2826016 B2 JP2826016 B2 JP 2826016B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、酸化スケール等の微小
固体粒子群が表面に堆積する水中構造物の残留応力を、
ピーニングやコーテイングを用いて改善する技術に係わ
り、構造物からの上記固体粒子群の除去手段と的確な位
置決めによる精密ピーニングあるいはコーテイング(プ
ラズマコーテイングも、溶けた粒子を表面に衝突させる
ので広義のピーニングに含まれる)法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for reducing the residual stress of underwater structures on which fine solid particles such as oxide scale are deposited on the surface.
In connection with the technology of improving using peening and coating, precision peening or coating by means of accurate removal and removal of the solid particles from the structure (plasma coating is also used for peening in a broad sense because molten particles collide with the surface. Included) law.

【0002】[0002]

【従来の技術】応力腐食割れ(SCC)を起こすポテン
シヤルのある熱影響部(HAZ)を有する既設構造物の
表面応力は、小さな鋼球を気流の勢いで吹き付けるシヨ
ツトブラスト、砂粒を用いるサンドブラスト、氷粒を用
いるクライオブラスト等によるいわゆるピーニング処理
を施し、応力を引つ張り方向(亀裂を拡大させる方向)
から圧縮方向へと改善する。このようなピーニング技術
は、残留応力改善対策として各種機械構造物あるいは歯
車等の部品加工時に広く用いられている。
2. Description of the Related Art The surface stress of an existing structure having a heat affected zone (HAZ) having a potential to cause stress corrosion cracking (SCC) is caused by shot blast in which small steel balls are blown by the force of air current, sand blast using sand particles, A so-called peening process using cryoblast using ice particles is applied to pull the stress (the direction to enlarge the crack)
To improve in the compression direction. Such a peening technique is widely used at the time of processing various mechanical structures or parts such as gears as a measure for improving residual stress.

【0003】しかし、このようなブラスト操作のできな
い環境にありながら是非ともピーニングしなければなら
ない構造物も多い。例えば、原子炉のように水を張つた
状態の特殊な熱交換器や反応槽、あるいは海洋中・湖水
中構造物の溶接部は、いずれも水を除いての作業は物理
的あるいは経済的にも不可能に近い。またブラスト粒子
を水中から回収することは大変な難作業である。氷粒を
用いれば回収は不要であるが、経済的なメリツトは出に
くい。
[0003] However, there are many structures that must be peened by all means even in such an environment where blast operation cannot be performed. For example, special heat exchangers and reactors that are filled with water, such as nuclear reactors, or welds of underwater and lake structures are physically or economically required to remove water. Is also nearly impossible. Recovering blast particles from water is a very difficult task. If ice particles are used, recovery is not required, but economical merit is less likely.

【0004】高速ウオータージエツトの利用は、ユニー
クな加工、採鉱あるいは洗浄技術として知られるが、こ
れを表面応力改善に利用しようとする試みがある(特開
昭62−63614号公報)。水噴流を利用するピーニ
ングは、水冷効果もあつて、局所的な温度上昇を防げる
というメリツトもある。しかしこれは、水噴流の軸動圧
力を有効に利用できる大気中の作業に限つての効果であ
り、この技術を、水中ピーニング施工へ直接応力展開す
るのは難しい。水中では、噴流軸動圧力の減衰がかなり
速い。
[0004] The use of high-speed water jets is known as a unique processing, mining or washing technique, but there is an attempt to use this technique for improving surface stress (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-63614). Peening using a water jet also has the advantage of having a water cooling effect and preventing a local temperature rise. However, this is an effect only for the work in the atmosphere in which the axial dynamic pressure of the water jet can be effectively used, and it is difficult to directly apply the stress to this technique for underwater peening. In water, the decay of the jet axial dynamic pressure is quite fast.

【0005】これは、周囲水の抵抗と同じ液相であるが
ために拡散が速いことに起因する。水中において、気相
中水噴流なみの軸動力を得るためには、超高圧ポンプが
必要になる。またポンプは、超高圧になるほど大容量化
が難しくなる。従つて、コスト的に大変不利な技術にな
つてしまう。
[0005] This is because diffusion is fast because the liquid phase is the same as the resistance of the surrounding water. In water, an ultra-high pressure pump is required to obtain axial power comparable to that of a gaseous water jet. Further, it becomes more difficult to increase the capacity of the pump as the pressure becomes higher. Therefore, it is a very disadvantageous technology in terms of cost.

【0006】一方、水中の高速水噴流には、急激な圧力
勾配と噴流の激しい乱れによりキヤビテーシヨンが発生
する。このキヤビテーシヨンを促進し、多量に発生する
気泡の崩壊衝撃圧力を有効に利用できれば、気相中水噴
流なみのピーニング効果を、さほど高くない噴射圧力で
達成できる可能性がある。
On the other hand, in high-speed water jets in water, cavitation is generated due to a sharp pressure gradient and severe turbulence of the jets. If this cavitation is promoted and the collapse impact pressure of a large amount of generated bubbles can be used effectively, there is a possibility that a peening effect comparable to that of a water vapor jet in a gas phase can be achieved with a modest injection pressure.

【0007】図12と図13に先行技術の2例を示す。
図12のノズルは、水中におけるキヤビテーシヨンを促
進するために提案されたノズルである。図において、1
201はノズル本体、1202はオリフイス部、120
3は円錐開口部、1204は円錐空洞部、1205は配
管部材、1206は高圧噴出装置、1207は噴射加工
対象物である。
FIGS. 12 and 13 show two examples of the prior art.
The nozzle of FIG. 12 is a nozzle proposed to promote cavitation in water. In the figure, 1
201 is a nozzle body, 1202 is an orifice part, 120
Reference numeral 3 denotes a conical opening, 1204 denotes a conical cavity, 1205 denotes a pipe member, 1206 denotes a high-pressure jetting device, and 1207 denotes an object to be jet-processed.

【0008】図13に示す例は、水中において、部品に
固着したスラツジ等の汚物を、キヤビテーシヨンを利用
して除去しようというアイデイアを具体化したものであ
る。この図13の技術においては、ノズル1303と被
洗浄部品1302の距離(スタンドオフ距離)、あるい
は噴射圧力あるいはノズルの仕様を適切に定めなけれれ
ば、付着物を上手く除去できないばかりか、被洗浄部品
に損傷を与える問題が生じる可能性がある。図におい
て、1301は水槽、1303aはノズル先端、130
3bは噴出孔、1304は水、1305は管路である。
The example shown in FIG. 13 embodies an idea of removing dirt such as sludge adhered to a component in water by using cavitation. In the technique shown in FIG. 13, if the distance between the nozzle 1303 and the part to be cleaned 1302 (stand-off distance), the injection pressure or the specifications of the nozzle are not properly determined, not only the adhering matter cannot be removed well, but also the part to be cleaned can be removed. Can cause problems. In the figure, 1301 is a water tank, 1303 a is a nozzle tip, 1303 a
Reference numeral 3b denotes an ejection hole, 1304 denotes water, and 1305 denotes a pipe.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ここでは、軽水炉型原
子炉を取り上げ、これまでの技術における問題を概説す
る。
Here, a light water reactor type reactor is taken up, and problems in the prior art are outlined.

【0010】原子炉圧力容器の底部あるいは炉内構造物
には、クラツド(clad)と呼ばれる酸化スケールに
類する物質が薄片(フレーク)状に付着し堆積してい
る。このクラツドは、Fe2 3 等鉄系酸化物を主成分
とする微粒子からなり、放射能が濃縮している。ちなみ
に定期検査時に受ける線量の90%がCo−60の放射
能によるものであるが、Co−60の殆どは鉄系クラツ
ドに随伴すると言われている〔乙葉ほか5名;「BWR
プラント水質管理改善による線量ならびに廃棄物量低
減」火力原子力発電、Vol.42,No.12,(1
991−12),1734〕。
[0010] At the bottom of the reactor pressure vessel or inside the reactor, a substance similar to oxide scale called a clad adheres and deposits in the form of flakes. This clad is composed of fine particles mainly composed of an iron-based oxide such as Fe 2 O 3 , and has a high radioactivity. By the way, 90% of the dose received during the periodic inspection is due to the activity of Co-60, but it is said that most of Co-60 is associated with iron-based cladding [Otoha et al .; 5 persons; "BWR"
Reduction of Dose and Waste Volume by Improving Plant Water Quality Management "Thermal Nuclear Power, Vol. 42, no. 12, (1
991-12), 1734].

【0011】従つて、このクラツドが炉内および水循環
系で増加すれば、結果的に原子炉の放射線量が増えるこ
とになる。このクラツドを除去することにより放射線量
を低減できれば、沸騰水型原子炉(BWR)の場合には
蒸気タービン、復水器および循環ポンプに対して、また
加圧水型原子炉(PWR)の場合には蒸気発生器(スチ
ームジエネレータ)の保守点検や部品交換等の作業が簡
便になる。
Therefore, if this cladding increases in the reactor and in the water circulation system, the radiation dose of the reactor will increase as a result. If the radiation dose can be reduced by removing this clad, it can be used for steam turbines, condensers and circulation pumps in the case of boiling water reactors (BWRs), and in the case of pressurized water reactors (PWRs). Operations such as maintenance and inspection of the steam generator (steam generator) and replacement of parts are simplified.

【0012】一方、クラツドが付着堆積すると、炉壁や
炉内構造物表面とクラツドの間の微小な隙間に水が滞留
し、電気化学的な効果いわゆるガルバニツク作用により
応力腐食割れが起きやすくなる。このクラツドを除去
し、鋼材表面、特に溶接施工部等の熱影響部(HAZ)
を流れのある水に接触させれば、応力腐食割れを予防で
きることになる。このように、炉内からクラツドを除去
することで、原子炉の安全性や信頼性を大幅に向上させ
ることが可能になる。
On the other hand, if the clad adheres and accumulates, water stays in minute gaps between the furnace wall and the surface of the furnace internal structure and the clad, and stress corrosion cracking easily occurs due to an electrochemical effect, so-called galvanic action. This clad is removed and the surface of the steel material, especially the heat affected zone (HAZ) such as the welded section
Contact with flowing water will prevent stress corrosion cracking. Thus, by removing the clad from the inside of the reactor, it is possible to greatly improve the safety and reliability of the reactor.

【0013】また、クラツドが付着堆積していると、高
速水噴流を衝突させるピーニング施工の「的」を絞れな
くなる。ピーニングを要する個所が、内視鏡TVカメラ
によつても見つけ難くなり、この結果、不必要個所にピ
ーニング施工するようになれば、施工コストが向上して
しまい、施工効率が低下する。また、クラツドが厚く付
着堆積していると、ピーニング施工にとつて極めて重要
なスタンドオフ距離(ノズルと加工対象面間の距離)を
適切に設定できなくなる。
[0013] Further, if the clad is deposited, it is impossible to narrow down the "target" of the peening work for colliding the high-speed water jet. It is difficult to find a part requiring peening even by an endoscope TV camera. As a result, if peening is performed at an unnecessary part, the construction cost is increased and the construction efficiency is reduced. If the clad is thickly deposited, the stand-off distance (the distance between the nozzle and the surface to be processed), which is extremely important for peening, cannot be set appropriately.

【0014】スタンドオフ距離には、ピーニング施工に
とつて最適条件(応力改善量が大きく損傷を起こさな
い)が存在する。スタンドオフ距離が短すぎると、キヤ
ビテーシヨンを伴う噴流内において、キヤビテーシヨン
のエネルギーが集中する部分でピーニングすることにな
り、加工対象面にキヤビテーシヨン・エロージヨン等の
損傷を引き起こすおそれが生じる。これに対し、スタン
ドオフ距離が長すぎると、噴流の衝突時間を長くして
も、応力改善が中々進まないという問題も生じる。本発
明の目的は、このような問題点を踏まえた上で、炉内の
クラツドを除去し、さらに高速水噴流によるピーニング
を的確にするためのノズル構造を有する水中構造物に対
するウオータージエツトピーニング法を提供することに
ある。
The stand-off distance has an optimum condition (a large amount of stress improvement and no damage) for peening. If the stand-off distance is too short, peening occurs in a portion where the energy of the cavitation concentrates in the jet with the cavitation, and there is a possibility that damage to the cavitation / erosion or the like may be caused on the surface to be processed. On the other hand, if the stand-off distance is too long, even if the collision time of the jet is lengthened, there is also a problem that the improvement of the stress does not progress easily. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a water jet peening method for an underwater structure having a nozzle structure for removing a clad in a furnace and accurately peening by a high-speed water jet in view of the above problems. Is to provide.

【0015】なお、本発明のような物理的手段ではない
が、薬品による炉内汚染物低減手段は既に提案されてい
る(特公平3−80279号公報)。さらに炉内では、
放射化した汚染物が金属組織内に深く浸透(表層から数
十ミクロンに達するいわゆるハードスケール)する場合
もあることが知られている〔例えば、河原ほか5名;石
川島播磨技報、第32巻、第2号、(平成4年3月)、
P.106〕。本発明においては、このような金属組織
内部まで深く浸透した放射汚染物剥離は対象としない。
Although not physical means as in the present invention, means for reducing contaminants in the furnace by chemicals has already been proposed (Japanese Patent Publication No. 3-80279). In the furnace,
It is known that activated contaminants may penetrate deeply into metal structures (so-called hard scale reaching several tens of microns from the surface layer) [for example, Kawahara et al. 5; Ishikawajima Harima Technical Report, Vol. 32 , No. 2, (March 1992),
P. 106]. The present invention does not cover such radiation contaminant peeling that has penetrated deep into the metal structure.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記したような問題を解
決するため、本発明においては、次のような方法を採用
する。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention employs the following method.

【0017】まず、キヤビテーシヨンに伴い発生する気
泡を用いるピーニング(残留応力改善)に先立ち、構造
物表面に付着するクラツドを除去する。除去する手段と
しては、これから詳述するウオータージエツトを用いる
方法がある
First, the energy generated due to the cavitation
Prior to peening using foam (residual stress improvement), the structure
The cladding attached to the object surface is removed. Means to remove
Then, use the water jet which will be described in detail
There is a way .

【0018】また、構造物表面に付着するクラツドを、
ノズルから噴き出す低流速噴流(ピーニングに使用する
300m/秒を超える高速水噴流よりは流速を低くす
る。このため、以下便宜的に「低速」という表現を用い
る。流速の規定については実施例の項において詳述す
る)により表面から遊離させる。次に、低流速噴流を噴
出させたノズルの開口部を、低流速で水を吸い込む開口
部としてポンプを切り替え、水中に浮遊するクラツドを
水と共に系外へ吸い出して排出する。クラツドの除去さ
れた鋼材表面を内視鏡により確認し、最適なスタンドオ
フ距離(ノズルと加工面間の距離)にノズルの位置決め
を行い、所定の噴射圧力で高速水噴流を加工面に衝突さ
せてピーニング(応力改善)を実施する。
Further, the clad adhering to the surface of the structure is
The flow velocity is lower than that of a low-velocity jet jetting from a nozzle (a high-speed water jet used for peening exceeding 300 m / sec. For this reason, the expression “low speed” is used for convenience hereinafter. To be released from the surface. Next, the pump is switched as the opening of the nozzle that has ejected the low-velocity jet and the opening that sucks water at a low velocity, and the cloud floating in the water is sucked out of the system together with the water and discharged. The endoscope is used to check the steel surface from which the clad has been removed, position the nozzle at the optimum stand-off distance (distance between the nozzle and the processing surface), and make a high-speed water jet collide with the processing surface at a predetermined injection pressure. Peening (stress improvement).

【0019】このような操作を行うために、ノズルの構
造と水の噴射・吸引系をそれぞれ以下のようにする。ま
ずノズルには、高速水噴流を噴射する主噴出孔(後述す
るが、ここからは低速でも噴射できるようように、高圧
ポンプからの吐出ラインにバイパスを設ける)およびク
ラツドを吹き飛ばす低速水噴流を噴射し、さらにクラツ
ドを水と共に吸引するための低速流噴出孔を設ける。主
噴出孔は、高圧水を高速で噴射するために孔径は小さ
い。これに対し、低速流噴出孔は、開口部の流路面積を
大きく構成する。低速流噴出孔は、吹き出しと吸い込み
を兼ねる。
In order to perform such an operation, the structure of the nozzle and the water injection / suction system are as follows. First, the nozzle is sprayed with a main orifice that injects a high-speed water jet (to be described later, a bypass is provided in the discharge line from the high-pressure pump so that it can be jetted at a low speed) and a low-speed water jet that blows off the clad. And a low-speed jet hole for sucking the clad together with water. The diameter of the main jet hole is small because high-pressure water is jetted at high speed. On the other hand, the low-velocity flow ejection hole has a large flow path area at the opening. The low-velocity flow outlet serves as both blowing and suction.

【0020】吹き出し部と吸い込み部は、別構成とする
ことも可能であるが、ノズルが大型となり、狭い部分の
マニユピレーシヨン(移動操作)が難しくなるという問
題がある。主噴出孔へは、高圧ポンプから高圧水を供給
する。低速流噴出孔へのラインには、切り替えバルブを
介して、低吐出圧ポンプと同じく低圧吸引ポンプが連結
している。吸引ポンプの出口にはフイルタが設けられて
おり、クラツドが除去できるようになつている(省略す
るが、このクラツド除去操作では当然のことながらクラ
ツドの放射線対策を施す)。
The blow-out section and the suction section can be configured differently, but there is a problem that the nozzle becomes large and manual management (moving operation) of a narrow portion becomes difficult. High-pressure water is supplied to the main outlet from a high-pressure pump. A low-pressure suction pump is connected to the line to the low-speed jet port via a switching valve, similarly to the low discharge pressure pump. A filter is provided at the outlet of the suction pump so that the clad can be removed (although omitted, this clad removing operation naturally takes measures against the radiation of the clad).

【0021】[0021]

【作用】原子炉圧力容器の底部あるいは炉内構造物など
の水中構造物にクラツドと呼ばれる酸化スケールが、ノ
ズルの外周に設けた噴出部より低速で噴射される低圧水
噴流によつて剥離され、さらに洗浄除去されれば、炉壁
や構造物表面とクラツドの隙間における水の滞留がなく
なる。
[Action] bottom or furnace structure of the reactor pressure vessel etc.
An oxide scale called a clad is separated from the underwater structure by a low-pressure water jet that is jetted at a low speed from a jet part provided on the outer periphery of the nozzle. The water does not stay in the gaps.

【0022】従つて、ガルバニツク作用も消滅するた
め、応力腐食割れを防止できる。このクラツドには、放
射線が濃縮しているため、洗浄により炉内水中に浮遊す
るクラツドを、ノズルの外周に開口する吸引部より吸引
し、炉外へ除去すれば、炉内の放射線量を低減できるこ
とになる。炉壁や構造物表面からクラツドが取り除かれ
たことにより、熱影響部(HAZ)すなわち溶接部をは
つきりと内視鏡型TVカメラでとらえることができる。
Accordingly, the galvanic action is also eliminated, so that stress corrosion cracking can be prevented. Since the radiation is concentrated in this clad, the amount of radiation in the furnace is reduced by sucking the clad floating in the water inside the furnace by washing from the suction part opened on the outer periphery of the nozzle and removing it outside the furnace. You can do it. By removing the clad from the furnace wall and the surface of the structure, the heat-affected zone (HAZ), that is, the welded portion can be captured by the endoscope TV camera.

【0023】これによつて、ウオータージエツトを衝突
させる個所を的確に定めることができるようになる。つ
まり、ウオータージエツトによるピーニング施工をより
高効率で行うことが可能になる。また不必要な個所をピ
ーニングしたり、スタンドオフ距離(ノズルと加工対象
面間の距離)を誤つて損傷(エロージヨン)を起こすと
言つた問題がなくなる。また本発明では、ピーニング用
の高速水噴流を噴射するピーニング用部材と、付着物を
除去するための噴流を噴射する付着物除去用部材とを一
体に連結したノズルを用いる。ピーニング用部材と付着
物除去用部材を個別に用いることもできるが、水中に付
着物除去用部材を入れて付着物を除去した後、今度はピ
ーニング用部材を水中に入れて付着物を除去した加工対
象個所を探し当てて、その個所をピーニングすることに
なる。しかし、付着物の除去で水中が浮遊物によって濁
るため、付着物を除去した加工対象個所を適切に探し当
てるのに時間がかかり、作業が煩雑である。しかも付着
物を除去した加工対象個所からずれた位置にピーニング
用部材を設置して処理を行なうと、付着物の上からの作
業となり、ピーニング効果が十分に発揮されない。 その
点本発明のように、ピーニング用部材と付着物除去用部
材とを一体に連結した構造では両者の位置関係が明確で
あり、実施例のように付着物除去用部材の中心位置にピ
ーニング用部材が配置されたノズル構造であれば、付着
物を除去した後にノズルを動かす必要がなく、また、付
着物除去用部材とピーニング用部材が隣合わせたノズル
構造であれば、予め分かっている寸法だけ移動すること
により、付着物を除去した加工対象個所の中心位置にピ
ーニング用部材を設定することができ、そのためピーニ
ング効果が確実に発揮できる。 このような付着物除去後
のピーニング用部材の位置設定は、付着物の除去に伴い
水中が浮遊物によって濁っているため、特に困難かつ重
要な作業である。
This makes it possible to accurately determine the location where the water jet collides. In other words, peening with a water jet can be performed with higher efficiency. In addition, problems such as peening unnecessary portions and erroneous standoff distance (distance between the nozzle and the processing target surface) to cause damage (erosion) are eliminated. Also, in the present invention, for peening
Peening members that spray high-speed water jets
The adhering matter removing member that ejects the jet to remove
Use a nozzle connected to the body. Peening material and adhesion
The material removal members can be used individually,
After putting in the kimono removing member to remove the deposits,
Process for removing adhering substances by putting cleaning members in water
Finding an elephant location and peening that location
Become. However, the water becomes turbid due to suspended matter when removing the attached matter.
Therefore, it is necessary to properly find the processing target location from which
It takes time to work and the work is complicated. Moreover, adhesion
Peening at a position shifted from the processing target location where the object was removed
When the components are installed and processed,
Business, and the peening effect is not fully exhibited. That
Point As in the present invention, the peening member and the adhering matter removing portion
In the structure where the materials are connected integrally, the positional relationship between the two is clear.
Yes, as in the embodiment, a pin
If the nozzle structure has cleaning members
There is no need to move the nozzle after removing objects, and
Nozzle with kimono removal member and peening member next to each other
For structures, move by known dimensions
To the center position of the processing target area from which deposits have been removed.
Can be set for
The rolling effect can be reliably exhibited. After removing such deposits
Position of the peening member
Especially difficult and heavy water is turbid due to suspended matter.
This is an important task.

【0024】[0024]

【実施例】図1は、本発明の具体化例であり、容器内の
水(周囲水)19内にある構造物の加工対象個所(熱影
響部)15に、高速水噴流を衝突させて応力を改善する
加工方法の概略と、使用ノズルの構造を断面図として示
したものである。また図2は、このノズルを正面から見
た図である。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which a high-speed water jet impinges on a processing target portion (heat affected zone) 15 of a structure in water (ambient water) 19 in a container. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the outline of the processing method which improves stress, and the structure of the nozzle used is shown as sectional drawing. FIG. 2 is a front view of the nozzle.

【0025】ノズルには、中央に高圧水3が供給される
高圧水噴出部2が設置され、その外側に低圧水9が供給
され、低速流の流路を構成するノズル本体(低速流流
路)1がノズルのケーシングとして設けられている。高
圧水噴出部2では、高圧水供給ライン4を通じて高圧水
3が導かれ、高圧水供給流路5を経て高圧水流噴出孔6
から、高速水噴流7が高速で水19中へ噴射される。高
速水噴流7は、水19中において激しいキヤビテーシヨ
ンを伴つて、本実施例における加工対象個所(熱影響
部)15へ衝突する。衝突によつてキヤビテーシヨン気
泡は崩壊し、爆発的に衝撃圧力を発生する。この衝撃圧
力によつて、加工対象個所(熱影響部)15の引張り方
向残留応力は、圧縮方向へと改善される。
The nozzle is provided with a high-pressure water ejection section 2 to which high-pressure water 3 is supplied at the center, and low-pressure water 9 is supplied outside thereof. 1) is provided as a casing for the nozzle. In the high-pressure water jetting section 2, high-pressure water 3 is guided through a high-pressure water supply line 4, passes through a high-pressure water supply channel 5, and flows into a high-pressure water jet 6.
, The high-speed water jet 7 is injected into the water 19 at high speed. The high-speed water jet 7 collides with the processing target portion (heat-affected zone) 15 in the present embodiment with severe cavitation in the water 19. The collision causes the cavitation bubbles to collapse, generating an explosive impact pressure. By this impact pressure, the residual stress in the tensile direction of the processing target portion (heat affected zone) 15 is improved in the compression direction.

【0026】高圧水噴出部2の外側に低速水流の水路を
構成するノズル本体(低速流流路)1は、加工対象個所
(熱影響部)15や加工対象個所(母材)14上に付着
堆積しているクラツド(酸化スケール)30を吹き飛ば
して分散・浮遊させる低圧水9や、水中に分散・浮遊し
たクラツド(酸化スケール)を吸い込む吸引水11の流
路となつている。ノズル本体(低速流路)1における先
端開口部の低速水流噴出部8は、少し末広がりな形状に
なつており、クラツド(酸化スケール)30を広い面積
にわたり分散・浮遊させたり、あるいは分散・浮遊した
クラツド(酸化スケール)を吸い込みやすくなつてい
る。
A nozzle body (low-speed flow path) 1 constituting a low-speed water flow channel outside the high-pressure water jetting section 2 adheres to a processing target portion (heat affected portion) 15 and a processing target portion (base material) 14. It serves as a flow path for the low-pressure water 9 that blows off the accumulated clad (oxidized scale) 30 and disperses and floats, and the suction water 11 that sucks the clad (oxidized scale) dispersed and suspended in water. The low-speed water jet part 8 at the tip end of the nozzle body (low-speed flow path) 1 has a slightly divergent shape, and the clad (oxidized scale) 30 is dispersed / floated or dispersed / floated over a wide area. It is easy to inhale the clad (oxidized scale).

【0027】堆積しているクラツド(酸化スケール)3
0を吹き飛ばすための低圧水9と、クラツドを吸い込む
吸引水11は、共通の管路である低圧水供給ライン10
を通じて手段に応じて切り替わる。ノズル本体(低速流
流路)1の側部には、照明を内蔵する内視鏡TVカメラ
16が設けられている。この内視鏡TVカメラ16から
の情報は、遠隔操作室において、画面として映し出さ
れ、オペレータ(運転員)が監視できるようになつてい
る。
[0027] Clad (oxide scale) 3
The low-pressure water 9 for blowing off the pressure 0 and the suction water 11 for sucking the clad are supplied to a low-pressure water supply line 10 which is a common conduit.
Through the means depending on the means. On the side of the nozzle body (low-speed flow channel) 1, an endoscope TV camera 16 with built-in illumination is provided. The information from the endoscope TV camera 16 is displayed as a screen in the remote control room so that an operator (operator) can monitor the information.

【0028】本発明の実施例になる操作においては、ま
ずこの内視鏡TVカメラ16からの映像を基に、加工対
象個所(母材)14上に付着堆積するクラツド(酸化ス
ケール)30の表層部を確認し、そこにノズル本体(低
速流流路)1を所定の位置まで近づける。なお、ノズル
本体(低速流流路)1は、ノズルサポート18を介して
マニユピレータ(図では省略)により移動させる。次い
で、低速水噴流12を噴射し、加工対象個所14および
15上に柔らかく堆積しているクラツド(酸化スケー
ル)30を吹き飛ばし、水19中に分散・浮遊させる。
この分散・浮遊の程度は、内視鏡TVカメラ16からの
映像が濁つて見えることによつて確認される。さらに、
吸引水流13によつて水19中に分散・浮遊しているク
ラツド(酸化スケール)30をノズルから吸引する。こ
のような吸引により、水中や加工対象個所14および1
5からクラツド(酸化スケール)が除去されたか否か
も、内視鏡TVカメラ16からの映像を基に判断され
る。
In the operation according to the embodiment of the present invention, first, based on the image from the endoscope TV camera 16, the surface layer of the clad (oxidized scale) 30 adhered and deposited on the processing target (base material) 14. Check the part, and bring the nozzle body (low-speed flow channel) 1 close to a predetermined position. The nozzle body (low-speed flow channel) 1 is moved by a manipulator (not shown) via the nozzle support 18. Next, a low-speed water jet 12 is jetted to blow off a softly deposited clad (oxidized scale) 30 on the processing target portions 14 and 15, and to be dispersed and suspended in the water 19.
The degree of dispersion / floating is confirmed by the fact that the image from the endoscope TV camera 16 looks turbid. further,
The cloud (oxide scale) 30 dispersed and suspended in the water 19 by the suction water flow 13 is sucked from the nozzle. By such a suction, it is possible to immerse in the water or the processing target locations 14 and 1.
5 is also determined based on the video from the endoscope TV camera 16 as to whether or not the cladding (oxidized scale) has been removed.

【0029】加工対象個所(熱影響部)15を正確に定
めた後は、ノズル本体1を、最適なスタンドオフ距離
(高速水流の噴出孔出口と加工対象面間の距離)〔ノズ
ルの形状や流速によつても幾分異なるが、無次元距離と
してx/D=60〜150(x;距離、D;噴出孔径)
の条件が、応力改善に対する最適スタンドオフ距離であ
る。x/D=10〜30では、キヤビテーシヨンの破壊
力が大きいが、加工面に対し影響の及ぶ面積が小さく、
エネルギーが集束するため、加工面が損傷を起こす場合
もある〕に位置決めし、所定の噴射圧力で予め定めた時
間だけ、高速水噴流7を加工対象個所へ衝突させる。1
7はフアイバプローブである。
After the processing target portion (heat affected zone) 15 is accurately determined, the nozzle main body 1 is moved to an optimum stand-off distance (distance between the outlet of the high-speed water jet and the processing target surface) [nozzle shape and Although it differs somewhat depending on the flow velocity, x / D = 60 to 150 (x; distance, D; ejection hole diameter) as a dimensionless distance
Is the optimum standoff distance for stress improvement. When x / D = 10 to 30, the breaking force of the cavitation is large, but the area that affects the machined surface is small.
Since the energy is focused, the processing surface may be damaged), and the high-speed water jet 7 collides with the processing target portion at a predetermined injection pressure for a predetermined time. 1
7 is a fiber probe.

【0030】図3に、本発明を具体化した水の噴射、供
給および循環系統の例を示す。高圧水3は、リザーバ内
の使用水21が、高圧ポンプ20への水供給ライン22
を通じて高圧ポンプ20により汲み上げられてさらに昇
圧され、切り替えバルブ23と高圧水供給ライン4を通
りノズル本体1へ導かれる。この高圧水3は、前述の通
り、ノズル本体1内に設置した高圧水噴出部2から、激
しいキヤビテーシヨンを伴うキヤビテーシヨン噴流36
として周囲水19内へ噴射され、加工対象個所14へ衝
突する。なお、高圧水噴出部2からは、後述(図6)す
るように、クラツド吸引時にそのアシスト用として低速
水噴流も噴射するため、切り替えバルブ23からはリザ
ーバへの戻りラインも設けられている。
FIG. 3 shows an example of a water injection, supply and circulation system embodying the present invention. The high-pressure water 3 is supplied from a water supply line 22 to a high-pressure pump 20 by using water 21 in a reservoir.
Is pumped up by the high-pressure pump 20 and further pressurized. As described above, the high-pressure water 3 is supplied from the high-pressure water ejection section 2 installed in the nozzle body 1 to the cavitation jet 36 accompanied by intense cavitation.
Is injected into the surrounding water 19 and collides with the processing target portion 14. As will be described later (FIG. 6), a low-pressure water jet is also injected from the high-pressure water jet unit 2 for assisting the suction of the clad, so that a return line from the switching valve 23 to the reservoir is also provided.

【0031】クラツドを浮遊・分散させるための低速水
噴流12は、低圧噴射ポンプ25により低圧ポンプへの
水供給ライン22を通じて汲み上げられ、切り替えバル
ブ26と低圧水供給ライン10を経て、ノズル本体1へ
導かれる。この低速水流は、ノズル本体1における低速
水流噴出部8から、クラツドの堆積する加工対象個所1
4へ向けて噴射される。クラツドと共に水を吸引する際
は、ノズル本体1から切り替えバルブ26までは、低
速水流の供給系統を共通して使用する。
The low-speed water jet 12 for floating and dispersing the clad is pumped up by the low-pressure injection pump 25 through the water supply line 22 to the low-pressure pump, and then to the nozzle body 1 via the switching valve 26 and the low-pressure water supply line 10. Be guided. The low-speed water flow is supplied from the low-speed water flow jetting portion 8 in the nozzle body 1 to the processing target location 1 where the clad is deposited.
Injected toward 4. When sucking the water with Kuratsudo from Roh nozzle body 1 to the switching valve 26 is used in common supply line of the low-speed water flow.

【0032】切り替えバルブ26を経て吸引した水とク
ラツドは、吸引ポンプ27により汲み上げられ、フイル
タ28によりクラツドが除去された後、水のみが水循環
ライン29を通じて戻る。この水は、リザーバ内の使用
水21として再利用される。この系統において、高圧ポ
ンプとして高圧吐出で小容量のプランジヤー式ポンプ
が、また低圧噴射の吸引ポンプとしては低圧・大容量の
遠心ポンプが用いられる。24は低圧ポンプへの水供給
ラインである。
The water and the clad sucked through the switching valve 26 are pumped up by a suction pump 27, and after the clad is removed by a filter 28, only the water returns through a water circulation line 29. This water is reused as used water 21 in the reservoir. In this system, a high-pressure discharge and small-capacity plunger pump is used as a high-pressure pump, and a low-pressure and large-capacity centrifugal pump is used as a low-pressure injection suction pump. 24 is a water supply line to the low pressure pump.

【0033】図8と図9に、使用するノズルの2例を示
す。図8に構造を示したのは、ストレート型の噴出孔8
06と径収縮部(しぼり部)805の連接部にキヤビテ
ータ(戸溝状スロツト)807を設けたノズルである。
高圧水802は、高圧水供給流路804を通じて導か
れ、径収縮部(しぼり部)805において減圧・加速さ
れ、噴出孔806から高速水噴流として噴射される。8
01はノズル本体、803は中心軸である。
FIGS. 8 and 9 show two examples of nozzles to be used. The structure shown in FIG.
The nozzle is provided with a cavitator (door groove-shaped slot) 807 at a connection portion between the reference numeral 06 and the diameter contraction portion (restriction portion) 805.
The high-pressure water 802 is guided through a high-pressure water supply channel 804, decompressed and accelerated in a radially contracted portion (restriction portion) 805, and is jetted from a jet hole 806 as a high-speed water jet. 8
01 is a nozzle main body, and 803 is a center axis.

【0034】図9に構造を示すノズルは、ストレート型
の噴出孔906の中央部に、キヤビテータ(戸溝状スロ
ツト)907を設けたものである。このノズルにおいて
も、高圧水902は、高圧水供給流路904を通じて供
給され、径収縮部(しぼり部)905で急激に加速さ
れ、噴出孔906から激しいキヤビテーシヨンを伴う高
速水噴流(噴出流速は300m/秒を超える)として噴
射される。901はノズル本体、903は中心軸であ
る。
The nozzle whose structure is shown in FIG. 9 is provided with a cavitator (door groove-shaped slot) 907 at the center of a straight type ejection hole 906. In this nozzle as well, high-pressure water 902 is supplied through a high-pressure water supply channel 904, is rapidly accelerated in a diameter contraction portion (restriction portion) 905, and has a high-speed water jet accompanied by intense cavitation from an ejection hole 906 (ejection speed is 300 m Per second). Reference numeral 901 denotes a nozzle main body, and 903 denotes a central axis.

【0035】いずれのノズルにおいても、キヤビテータ
(戸溝状スロツト)からは、サブキヤビテーシヨン(細
管列状キヤビテーシヨンの形態をとる)が発生し、これ
が流入核として、高速水噴流内へと供給される。このよ
うな流入核としてのサブキヤビテーシヨンの供給は、高
速水噴流のキヤビテーシヨンを著しく促進する。従つ
て、ここに構造を示すノズルを用いれば、ピーニング
(応力改善)の効果を著しく向上させることが可能にな
る。
In each of the nozzles, a subcavity (in the form of a narrow tube-shaped cavity) is generated from the cavity (door groove-shaped slot), and is supplied into the high-speed water jet as an inflow nucleus. Is done. The provision of such a sub-cavitation as an inflow nucleus greatly promotes the cavitation of the high-speed water jet. Therefore, if a nozzle having a structure is used here, the effect of peening (improving stress) can be significantly improved.

【0036】図4は、本発明の実施例において、低速水
流により加工対象個所の表面に堆積するクラツド(酸化
スケール)を吹き飛ばし、周囲水中に分散・浮遊させた
時の状況を模式的に示したものである。
FIG. 4 schematically shows a state in which the clad (oxidized scale) deposited on the surface of the processing object is blown off by the low-speed water flow and dispersed and suspended in the surrounding water in the embodiment of the present invention. Things.

【0037】低速水噴流12は、低速水流噴出部8か
ら、初速度およそ40〜160m/秒の条件で噴射され
る。この流速は、必ずしも「低速」ではないが、ピーニ
ングに使用する高速水噴流は、初速が300m/秒を超
えるために、これと比較のために「低速」と表現する。
初速が40m/秒を超えると噴流には激しくはないもの
のキヤビテーシヨンが発生し始め、スケールを剥離させ
る効果が急増する。一方、初速が160m/秒以上にな
ると、キヤビテーシヨンがかなり激しくなり、スケール
除去のみではなく母材にまで影響を及ぼすようになる。
The low-speed water jet 12 is jetted from the low-speed water jet 8 at an initial velocity of about 40 to 160 m / sec. This flow velocity is not necessarily “slow”, but the high-speed water jet used for peening has an initial velocity of more than 300 m / sec, and is expressed as “slow” for comparison.
When the initial velocity exceeds 40 m / sec, cavitation starts to be generated although the jet is not intense, and the effect of peeling the scale increases rapidly. On the other hand, when the initial speed is 160 m / sec or more, the cavitation becomes considerably intense, which affects not only the scale removal but also the base material.

【0038】この低速水噴流12は、付着堆積している
クラツド(酸化スケール)30に衝突する。衝突時にお
ける乱れやキヤビテーシヨンの作用によりクラツド30
は吹き飛ばされ、水19中に分散・浮遊する。このよう
なクラツド除去のための低速水噴流の噴射は、連続噴射
を行う必要はなく、3〜4秒程度の間欠噴射を、必要に
応じて単発で、あるいは数回繰り返す程度で十分であ
る。31は水噴流によつて浮遊するクラツドを示す。
The low-speed water jet 12 collides with a clad (oxidized scale) 30 which is attached and deposited. Due to the turbulence during collision and the action of the cavitation, the clad 30
Are blown off and dispersed and suspended in water 19. It is not necessary to perform continuous jetting of the low-speed water jet for removing such a clad, and it is sufficient that intermittent jetting of about 3 to 4 seconds is repeated once or several times as necessary. Reference numeral 31 denotes a clad floating by a water jet.

【0039】図5は、水19中に分散・浮遊するクラツ
ド34を、低速水流噴出部8から吸引する状況を描いた
ものである。この場合、前述したように、使用する低圧
ポンプを、吐出から吸引へと切り替える。図4に示した
ような吹き飛ばし操作により水中に分散・浮遊するクラ
ツド34は、吸引水流33によりノズル本体(低速流流
路)1内へ吸い込まれ、吸引水32として低圧水供給ラ
イン10から排出される。吸引の場合、低速水流噴出部
8を通過する時の流速は、図4に示したような噴射の場
合とほぼ同等に設定する。
FIG. 5 illustrates a situation in which the clad 34 dispersed and suspended in the water 19 is sucked from the low-speed water jet unit 8. In this case, as described above, the low-pressure pump to be used is switched from discharge to suction. The clad 34 dispersed and suspended in the water by the blowing operation as shown in FIG. 4 is sucked into the nozzle body (low-speed flow path) 1 by the suction water flow 33 and discharged from the low-pressure water supply line 10 as suction water 32. You. In the case of suction, the flow velocity when passing through the low-speed water jet unit 8 is set substantially equal to that in the case of injection as shown in FIG.

【0040】以上のようなクラツドの分散・浮遊および
吸引操作時においては、内視鏡に映る像は濁つたものと
なるが、粒子や粒子の塊であるフロツクが激しく流動す
る様相が観察され、これによりクラツド除去の効果が確
認される。
In the above-described operation of dispersing / floating and suctioning the clad, the image reflected on the endoscope becomes cloudy, but the appearance of particles or flocks, which are clumps of particles, are observed to flow violently. This confirms the effect of removing the clad.

【0041】図6は、クラツドの吸引を支援するため、
本来はピーニング用に高速水噴流を噴射するべき高速水
流噴出孔6から、低速水噴流35を噴射(この切り替え
は、図3に示したような切り替えバルブ23により行
う)した状況を模式的に描いたものである。
FIG. 6 illustrates a method for assisting the suction of a clad.
A situation in which a low-speed water jet 35 is jetted from the high-speed water jet orifice 6 which should originally jet a high-speed water jet for peening (this switching is performed by the switching valve 23 as shown in FIG. 3) is schematically depicted. It is a thing.

【0042】噴射流速を5〜200m/秒、さらに望ま
しくは40〜160m/秒とする大容量の低速水噴流3
5は、加工対象個所15上に衝突し、吸引水流33の流
れとの干渉部(剪断渦部35a)において、クラツドを
強制的に分散・浮遊させた状態に保つ役割を果たす。こ
の流速が小さすぎるとクラツドを鋼材表面から剥離させ
ることができないし、流速が大きすぎるとクラツドが遠
くへ吹き飛んでしまい、吸引不能になつてしまう。この
ようにノズル本体1の近傍に分散・浮遊するクラツド
は、吸引水流33としてノズル本体(低速流流路)1内
へ効率よく吸引される。
A large-capacity low-speed water jet 3 having an injection velocity of 5 to 200 m / sec, more preferably 40 to 160 m / sec.
Numeral 5 collides with the processing target portion 15 and plays a role of keeping the clad in a forcibly dispersed / floated state at an interference portion (shear vortex portion 35 a) with the flow of the suction water flow 33. If the flow rate is too low, the clad cannot be separated from the surface of the steel material, and if the flow rate is too high, the clad will blow away far, making suction impossible. The clad dispersed and suspended in the vicinity of the nozzle body 1 as described above is efficiently sucked into the nozzle body (low-speed flow path) 1 as the suction water flow 33.

【0043】以上のような作用によりクラツドが除去さ
れれば、加工対象個所(熱影響部)15の位置が明瞭に
なる。次に、前述したような最適スタンドオフ距離x
に、ノズル本体1を位置決めし、所定の噴射圧力P1
高速水噴流7を高速水噴流噴出孔6から噴射する。噴射
圧力P1 は、加工対象部の種類や必要加工条件によつて
異なるが、30〜150MPaの範囲内に選定する。高
速水噴流には、図10にその現象を示したように激しい
キヤビテーシヨンを伴う。応力改善に対して最適なスタ
ンドオフ距離xoptでは、キヤビテーシヨンクラウド
が分裂し(1004)、渦糸キヤビテーシヨン1005
が活発に生成する。この渦糸キヤビテーシヨン1005
が、加工対象面上あるいはその近傍において爆発的に崩
壊し、夥しい数の衝撃パルスを発生する。このようにし
て発生した衝撃パルスにより鋼材表層の結晶粒が潰れる
ように圧縮塑性変形し、引張り方向残留応力が圧縮方向
へと改善される。1001は高圧水、1002はノズ
ル、1003はキヤビテーシヨンクラウドの連続流、1
006は微細気泡、1007は周囲水である。
If the clad is removed by the above operation, the position of the processing target portion (heat affected zone) 15 becomes clear. Next, as described above, the optimal standoff distance x
The positions the nozzle body 1, for injecting high velocity water jets 7 from the high-speed water jet ejection holes 6 at a predetermined injection pressure P 1. Injection pressure P 1 is due connexion different kinds and necessary processing conditions of the processing target section is selected within the range of 30~150MPa. High velocity water jets are accompanied by severe cavitation, as shown in FIG. At the optimal standoff distance xopt for stress improvement, the cavitation cloud splits (1004) and the vortex cavitation 1005
Is actively generated. This vortex cavitation 1005
Decays explosively on or near the surface to be machined, generating numerous shock pulses. The impact pulse generated in this manner causes the plastic grains to undergo compression plastic deformation such that the crystal grains on the surface layer of the steel material are crushed, and the residual stress in the tensile direction is improved in the compression direction. 1001 is high-pressure water, 1002 is a nozzle, 1003 is a continuous flow of the cavitation cloud, 1
006 is fine bubbles, and 1007 is ambient water.

【0044】図7には実際のピーニング施行状態を示
す。36はキヤビテーシヨン噴流、37は跳ね返り噴
流、P1 は噴射圧力、xoptは最適スタンドオフ距離
である。図11は、以上のようなウオータージエツトピ
ーニング(WJP)施工による応力改善効果を実証した
結果である。残留応力は、ピーニング施工前の引張り方
向残留応力の絶対値σ* を基準として無次元表記してい
る。ピーニング施工前にσ/σ* =−1のレベルであつ
た引張り残留応力が、本発明を具体化したウオータージ
エツトピーニング(WJP)施工により、σ/σ* ≦+
1.14まで圧縮側へ改善されたことが分かる。鋼材表
面の応力を圧縮側へ改善することで、応力腐食割れ(S
CC)の発生や、これに伴う亀裂の進展等が大幅に抑制
されることになる。このようなウオータージエツトピー
ニング(WJP)加工は、微小な亀裂が既に存在する鋼
材表面に施しても、亀裂が拡大するという問題はない
し、同様な応力改善効果が生じる。
FIG. 7 shows an actual peening execution state. 36 Kiyabiteshiyon jets, 37 rebounds jet, P 1 is the injection pressure, xopt is the optimal stand-off distance. FIG. 11 shows the results of verifying the stress improvement effect by the water jet peening (WJP) as described above. The residual stress is dimensionlessly described based on the absolute value σ * of the residual stress in the tensile direction before peening. Before the peening, the tensile residual stress at the level of σ / σ * = − 1 was increased by water jet peening (WJP) embodying the present invention to σ / σ * ≦ +
It can be seen that the compression side has been improved to 1.14. By improving the stress on the steel surface to the compression side, stress corrosion cracking (S
The occurrence of CC) and the accompanying crack propagation are greatly suppressed. Even if such water jet peening (WJP) processing is performed on the surface of a steel material in which minute cracks are already present, there is no problem that the cracks are enlarged, and the same stress improving effect is produced.

【0045】本発明になる技術は、スケール等の付着が
著しい海洋等の水中構造物に対する施工へも応用するこ
とが可能である。海水や湖水中における構造物のスケー
ルは、酸化物はもとより、小さな水中生物が付着した物
である場合が多い。このような付着物を除去(クリーニ
ング)する技術を、ピーニング(応力改善)あるいは解
体のための切断に組み合わせる本技術は有用である。
The technology according to the present invention can be applied to construction of underwater structures such as the ocean where scales and the like are remarkably adhered. The scale of a structure in seawater or lake water is often a matter to which not only oxides but also small aquatic organisms are attached. The present technology, which combines a technology for removing (cleaning) such deposits with cutting for peening (improving stress) or dismantling, is useful.

【0046】但し、水中における切断には、材料に対す
るキヤビテーシヨンの破壊力を集中させるために、水中
水噴流のスタンドオフ距離(ノズルから加工対象物まで
の距離)を、ピーニングにおけるスタンドオフ距離の1
/3〜1/5に設定すればよい。すなわち、ピーニング
施工よりも、ノズルを加工対象物にかなり近づける訳で
ある。
However, for cutting in water, the stand-off distance of the submerged water jet (the distance from the nozzle to the workpiece) is set to one of the stand-off distances in peening in order to concentrate the destructive force of the cavitation on the material.
It may be set to / 3 to 1/5. That is, the nozzle is much closer to the workpiece than the peening.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明による効果は、特に経年原子炉内
のピーニング(応力改善)と洗浄に適用した場合に特に
大きい。具体的効果をまとめると以下のようになる。
The effect of the present invention is particularly large when applied to peening (stress improvement) and cleaning in an aged nuclear reactor. The specific effects are summarized as follows.

【0048】(1)原子炉圧力容器を構成する部材ある
いは炉内構造物の溶接残留応力を、精度よく改善するこ
とができる。これは、スケールを除去することで内視鏡
による視野がはつきりとし、ピーニングすべき個所すな
わち、的を確定できるからである。これにより、応力腐
食割れ(SCC)を予防できると同時に疲労強度も向上
する。このようにして原子炉の寿命も延びる。
(1) The welding residual stress of the members constituting the reactor pressure vessel or the internal structure of the reactor can be improved with high accuracy. This is because, by removing the scale, the field of view of the endoscope is extended, and the location to be peened, that is, the target can be determined. Thereby, stress corrosion cracking (SCC) can be prevented and the fatigue strength is improved. In this way, the life of the reactor is extended.

【0049】(2)上記効果(1)と関連するが、高速
水噴流を衝突させる位置に誤りがなくなることで、ピー
ニングを要しない機器・部材への悪影響(キヤビテーシ
ヨンによる損傷等)がなくなる。これによりピーニング
施工の信頼性が向上する。
(2) In connection with the above effect (1), since there is no error in the position where the high-speed water jet impinges, there is no adverse effect on equipment / members that do not require peening (damage due to cavitation, etc.). Thereby, the reliability of peening construction is improved.

【0050】(3)原子炉内のクラツドと呼ばれるスケ
ール(微小粒子群で構成される)に放射能が濃縮してい
ることから、このスケールを吸引し炉外へ除去する本技
術によつて、原子炉内の放射線量を低減することができ
る。これによつて、放射能を含む水や蒸気が直接通過す
る蒸気タービン〔沸騰水型炉(BWR)〕、蒸気発生器
〔加圧水型炉(PWR)〕、強制循環ポンプや復水器等
の保守点検作業が容易になる。
(3) Since radioactivity is concentrated on a scale called a clad (consisting of a group of fine particles) in the reactor, the scale is sucked and removed to the outside of the reactor according to the present technology. Radiation dose in the reactor can be reduced. As a result, maintenance of steam turbines (boiling water reactor (BWR)), steam generators (pressurized water reactor (PWR)), forced circulation pumps, condensers, etc., through which water and steam containing radioactivity pass directly Inspection work becomes easy.

【0051】(4)原子炉内の部材にスケールが溜まつ
ていると、スケールと鋼材間の狭隙部において水の流れ
が淀み、ガルバニツク効果により応力腐食割れ(SC
C)が発生しやすくなる。本発明によつてスケールを吸
引・除去すれば、応力腐食割れの要因を取り除くことが
できるため、炉内部材の健全性を保てるようになる。
(4) If the scale is accumulated on the members in the nuclear reactor, the flow of water is stagnant in the narrow space between the scale and the steel material, and the stress corrosion cracking (SC) is caused by the galvanic effect.
C) easily occurs. By suctioning and removing the scale according to the present invention, the cause of stress corrosion cracking can be removed, and the soundness of the furnace internal members can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係るウオータージエツトピー
ニング装置の構造図である。
FIG. 1 is a structural view of a water jet peening apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すノズルの正面図である。FIG. 2 is a front view of the nozzle shown in FIG.

【図3】本発明の実施例に係る水の噴射、供給、循環系
統図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of water injection, supply and circulation system according to an embodiment of the present invention.

【図4】ピーニング施工前のクラツド除去操作法におけ
る状況を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a situation in a clad removing operation method before peening.

【図5】ピーニング施工前のクラツド除去操作法におけ
る状況を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a situation in a clad removing operation method before peening.

【図6】ピーニング施工前のクラツド除去操作法におけ
る状況を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic view showing a situation in a clad removal operation method before peening.

【図7】実際のピーニング施工状態を示す構造図であ
る。
FIG. 7 is a structural diagram showing an actual peening construction state.

【図8】ノズルの構造図である。FIG. 8 is a structural diagram of a nozzle.

【図9】ノズルの構造図である。FIG. 9 is a structural diagram of a nozzle.

【図10】キヤビテーシヨンを伴う水中水噴流の現象を
示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the phenomenon of underwater water jets with cavitation.

【図11】ウオータージエツトピーニング施工による応
力改善効果を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a stress improvement effect by water jet peening.

【図12】先行技術を示す構造図である。FIG. 12 is a structural view showing the prior art.

【図13】他の先行技術を示す構造図である。FIG. 13 is a structural view showing another prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノズル本体(低速流流路) 2 高圧水噴出部 3 高圧水 4 高圧水供給ライン 5 高圧水供給流路 6 高速水流噴出孔 7 高速水噴流 8 低速水流噴出部 9 低圧水 10 低圧水供給ライン 11 吸引水 12 低速水噴流 13 吸引噴流 14 加工対象個所(母材) 15 加工対象個所(熱影響部) 16 内視鏡TVカメラ 17 フアイバプローブ 18 ノズルサポート 19 周囲水(環境水) 20 高圧ポンプ 23 切り替えバルブ 25 低圧噴射ポンプ 27 吸引ポンプ 28 フイルタ 29 水循環ライン 30 クラツド(酸化スケール) 36 キヤビテーシヨン噴流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle main body (low-speed flow path) 2 High-pressure water ejection part 3 High-pressure water 4 High-pressure water supply line 5 High-pressure water supply path 6 High-speed water jet hole 7 High-speed water jet 8 Low-speed water jet part 9 Low-pressure water 10 Low-pressure water supply line DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Suction water 12 Low-speed water jet 13 Suction jet 14 Processing target part (base material) 15 Processing target part (Heat affected zone) 16 Endoscope TV camera 17 Fiber probe 18 Nozzle support 19 Ambient water (environmental water) 20 High pressure pump 23 Switching valve 25 Low pressure injection pump 27 Suction pump 28 Filter 29 Water circulation line 30 Clad (oxidized scale) 36 Cavitation jet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24C 1/10 B24C 1/00 B24C 5/04──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B24C 1/10 B24C 1/00 B24C 5/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ピーニング用の高速水噴流を噴射するピ
ーニング用部材と、付着物を除去するための噴流を噴射
する付着物除去用部材とを一体に連結したノズルを用
い、前記付着物除去用部材で構造物の表面に水流を当て
て構造物に付着している付着物を除去し、その後、前記
ピーニング用部材で前記水流よりも高速の水流を構造物
に当てて構造物に圧縮残留応力を発生させることを特徴
とする水中構造物に対するウオータージエツトピーニン
グ法
1. A high-pressure water jet for peening.
Jets to remove cleaning materials and deposits
Using a nozzle that is integrally connected to the
A water stream is applied to the surface of the structure with the adhering substance removing member.
To remove the deposits adhering to the structure, and then
A peening member is used to make a water flow faster than the water flow
To generate compressive residual stress on structures
Water Jetpinin for Underwater Structures
Method .
【請求項2】 請求項1記載において、前記付着物を除
去する噴流の噴出流速を、5m/秒以上200m/秒未
満とすることを特徴とする水中構造物に対するウオータ
ージエツトピーニング法。
2. The water jet peening method for underwater structures according to claim 1, wherein the jet velocity of the jet for removing the attached matter is 5 m / sec or more and less than 200 m / sec.
【請求項3】 請求項1および2記載において、前記ノ
ズルに、加工対象物と噴流を視野範囲内に納める内視鏡
を付設したことを特徴とする水中構造物に対するウオー
タージエツトピーニング法。
3. The method according to claim 1, wherein
An endoscope that puts the workpiece and the jet within the field of view
Water jet peening for underwater structure, characterized in that it has attached to.
【請求項4】 請求項3記載において、ノズルの中央に
高速水噴流を噴射する部材を設置し、高速水噴流噴射部
材の外囲に沈澱付着物を除去するための噴射あるいは吸
引するための環状開口部を設置することを特徴とする水
中構造物に対するウオータージエツトピーニング法。
4. A high-pressure water jet spraying member is provided at the center of the nozzle, and a ring for removing or adhering deposits is formed around the high-speed water jet spraying member. A water jet peening method for underwater structures, characterized by providing an opening.
【請求項5】 請求項1ないし4記載において、上記環
状開口部からの吸引水流により付着物が分散・浮遊した
粒子群を吸引するに際し、中央に開口する噴出孔から、
バイパスラインと切り替えバルブにより流量制御され
て、ピーニング使用する高速水噴流よりも低速の水流を
噴射することを特徴とする水中構造物に対するウオータ
ージエツトピーニング法。
5. A method according to claim 1 to 4, wherein, when sucking the particles which deposits Ri by the suction water flow is dispersed and suspended from the annular opening, the ejection hole that opens in the middle,
A water jet peening method for an underwater structure, characterized in that a flow rate is controlled by a bypass line and a switching valve to jet a water flow at a lower speed than a high-speed water jet used for peening.
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