JP3425233B2 - Polishing device and tube expansion device for heat exchanger - Google Patents

Polishing device and tube expansion device for heat exchanger

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JP3425233B2
JP3425233B2 JP20684994A JP20684994A JP3425233B2 JP 3425233 B2 JP3425233 B2 JP 3425233B2 JP 20684994 A JP20684994 A JP 20684994A JP 20684994 A JP20684994 A JP 20684994A JP 3425233 B2 JP3425233 B2 JP 3425233B2
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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、熱交換器の補修に用い
る研磨装置および拡管装置に関し、例えば火力・原子力
発電所又は化学プラント等で使用される多管式熱交換器
補修に用いる研磨装置及び拡管装置に関し、特に、こ
の熱交換器の加熱管が応力腐食割れ(Stress C
orrosion Cracking、以下SCCとい
う)等により損傷を受けた場合に、加熱管を有効に保護
できるものに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention is used for repairing heat exchangers.
Polishing apparatus and tube expanding apparatus, for example , polishing apparatus and tube expanding apparatus used for repairing multi-tube heat exchangers used in thermal power plants, nuclear power plants, chemical plants, etc. Corrosion cracking (Stress C
The present invention relates to a heating tube which can be effectively protected when it is damaged by orrosion cracking (hereinafter referred to as SCC).

【0002】[0002]

【従来の技術】原子力発電所等で使用される多管式熱交
換器のうち、高圧給水加熱器を一例として従来の技術を
説明する。この高圧給水加熱器の加熱管には、錆の発生
し難いγ−系ステンレス管、若しくはインコネル管が使
用され、これにより、プラントのサイクル系にクラッド
等の不純物の蓄積が防止されている。従来、図16に示
すように、加熱管1の端部は、管板2及びバターリング
溶接部3に固定されている。
2. Description of the Related Art Among multi-tube heat exchangers used in nuclear power plants and the like, a conventional technique will be described by taking a high pressure feed water heater as an example. As the heating pipe of this high-pressure feed water heater, a γ-type stainless steel pipe or inconel pipe that is unlikely to cause rust is used, which prevents accumulation of impurities such as clad in the cycle system of the plant. Conventionally, as shown in FIG. 16, the end portion of the heating tube 1 is fixed to the tube sheet 2 and the butter ring welding portion 3.

【0003】しかしながら、加熱管にγ−系の管が使用
された場合、給水系における微妙な溶存酸素量の変化、
及び微少なClの混入等によって、SCCの微細亀裂
が発生し易いという問題がある。このような亀裂が発生
して損傷した場合、従来、図16に示すように、加熱管
1の管板側の端部の出入口部に、閉止栓4が嵌合されて
溶接部5で溶接されている。これにより、損傷した加熱
管1が使用できないようにされていた。
However, when a γ-type tube is used as the heating tube, a slight change in the amount of dissolved oxygen in the water supply system,
Also, there is a problem that SCC microcracks are likely to occur due to a slight mixture of Cl − and the like. When such a crack is generated and damaged, conventionally, as shown in FIG. 16, a stopper 4 is fitted to the inlet / outlet portion of the end portion of the heating tube 1 on the tube plate side and welded at the weld portion 5. ing. As a result, the damaged heating tube 1 cannot be used.

【0004】このような方法は、損傷を受け閉止された
加熱管1の数が少ない場合には、大きな問題にはならな
い。しかし、閉止栓4を施工された加熱管1の数が増加
した場合には、熱交換器の熱効率が悪くなり、その結
果、プラント全体の効率が低下し、最悪の場合には、熱
交換器の交換という事態も想定される。この熱交換器の
交換、又は加熱管の管束のみの交換が行われた場合に
は、原子力発電所で使用された熱交換器では、放射性廃
棄物の著しい増加の問題、又は交換工事に関する膨大な
費用及び工期の問題があった。
Such a method does not cause a big problem when the number of damaged and closed heating tubes 1 is small. However, when the number of the heating pipes 1 provided with the stoppers 4 increases, the heat efficiency of the heat exchanger deteriorates, and as a result, the efficiency of the entire plant decreases, and in the worst case, the heat exchanger It is also conceivable that the If this heat exchanger or only the bundle of heating tubes is replaced, the heat exchanger used in the nuclear power plant will have a problem of a significant increase in radioactive waste, or a huge amount of replacement work. There were problems of cost and construction period.

【0005】このような観点から、従来、損傷した加熱
管1に閉止栓4を施工することなく、図17(a)
(b)に示すように、金属片からなる短いチューブ状の
保護スリーブ6がろう付け層6aによって損傷部位の加
熱管1の内周側に固定されている。このろう付けに代え
て、YAGレーザーによって溶接されていることもあ
る。これにより、損傷した加熱管1を閉止することな
く、局部的に補修する方法が採用されている。
From such a point of view, conventionally, the heating pipe 1 which has been damaged is not provided with the closing plug 4 as shown in FIG.
As shown in (b), a short tubular protective sleeve 6 made of a metal piece is fixed to the inner peripheral side of the heating tube 1 at the damaged portion by a brazing layer 6a. Instead of this brazing, it may be welded by a YAG laser. Thereby, a method of locally repairing the damaged heating pipe 1 without closing it is adopted.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、保護ス
リーブ6がろう付け法により施工された場合には、この
ろう付け時に、保護スリーブ6がγ−系加熱管材の鋭敏
化温度域に長時間晒され、SCCにより加熱管が損傷し
た場合には、加熱管のSCC損傷が促進される状態とな
り、かえって不要な問題を生起するといったことがあっ
た。
However, when the protective sleeve 6 is brazed by the brazing method, the protective sleeve 6 is exposed to the sensitizing temperature range of the γ-system heating pipe material for a long time during the brazing. When the heating pipe is damaged by SCC, the SCC damage of the heating pipe is promoted, which may cause an unnecessary problem.

【0007】さらに、YAGレーザ溶接等によって保護
スリーブ6が固定される場合には、溶接条件の選定が難
しく、蒸気発生器のような縦置き型の熱交換器に横向き
の溶接を施す場合には、大きな問題にはならない。しか
し、横置き型の熱交換器の加熱管に保護スリーブ6が全
姿勢溶接される場合には、単なる溶接条件だけでなく、
周辺の作業条件も特定する必要があった。さらに、管板
面から遠く離れた箇所が溶接されるためには、溶接トー
チ自体が長くなる。そのため、蒸気発生器のような比較
的大型の熱交換器であり、水室の空間が広く、作業性に
余裕がある場合には、問題にはならない。しかし、通常
の熱交換器では、水室が設置されたままの状態で、この
水室の中でYAGレーザ溶接を行うことは実質的には略
不可能であった。加えて、熱交換器の狭い水室の中で長
時間の作業を行うことは、放射線被曝の増大に連なると
いった問題もあった。
Further, when the protective sleeve 6 is fixed by YAG laser welding or the like, it is difficult to select welding conditions, and when performing horizontal welding on a vertical heat exchanger such as a steam generator. , Not a big problem. However, when the protective sleeve 6 is welded to the heating tube of the horizontal heat exchanger in all positions, not only the welding conditions but also
It was also necessary to specify the working conditions in the surrounding area. Furthermore, the welding torch itself becomes long in order to weld a part far from the tube sheet surface. Therefore, when the heat exchanger is a relatively large heat exchanger such as a steam generator, the water chamber has a large space, and there is a margin in workability, there is no problem. However, in a normal heat exchanger, it was substantially impossible to perform YAG laser welding in the water chamber while the water chamber was still installed. In addition, working for a long time in a narrow water chamber of the heat exchanger has a problem of increasing radiation exposure.

【0008】本発明の目的は、上述したような事情に鑑
みてなされたものであって、熱交換器の加熱管が応力腐
食割れ(SCC)等により損傷を受けた場合に、加熱管
を有効に保護でき、しかも、その補修作業を極めて容易
に且つ作業能率良く行うことができ、さらに、この補修
を正確に精度良く行うことができる熱交換器の研磨装置
および拡管装置を提供することにある。
The object of the present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and is effective when a heating pipe of a heat exchanger is damaged by stress corrosion cracking (SCC) or the like. Of the heat exchanger, which can be protected against damage, can be repaired very easily and efficiently, and can be repaired accurately and accurately.
And to provide a tube expanding device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の請求項に係る研磨装置は、熱交換器の管
板に支持された加熱管の内面を研磨するための研磨装置
であって、前記加熱管の内部に挿入されて、駆動源によ
り回転される回転軸と、前記回転軸の端部又はその近傍
に固定され、前記回転軸により回転されて前記加熱管の
内面を研磨する研磨ホィールと、前記回転軸に回転自在
に嵌合され、かつ圧縮空気が供給される空気通路が設け
られた回転スリーブと、前記空気通路からの圧縮空気を
受けて膨径して前記加熱管の内面に押圧され、これによ
り前記回転軸の振れを防止する、前記回転スリーブに設
けられた振れ防止部と、を具備することを特徴としてい
る。
Means for Solving the Problems] To achieve this object, a polishing apparatus according to claim 1 of the present invention is a polishing apparatus for polishing an inner surface of the heat pipe that is supported by the tube plate of the heat exchanger The rotary shaft is inserted into the heating pipe and is rotated by a drive source, and is fixed at or near the end of the rotary shaft, and is rotated by the rotary shaft to polish the inner surface of the heating pipe. Polishing wheel, a rotary sleeve rotatably fitted to the rotary shaft and provided with an air passage to which compressed air is supplied, and a heating sleeve that receives compressed air from the air passage to expand its diameter. is pressed in the inner surface, thereby preventing vibration of the rotary shaft, are characterized by having a a prevention portion shake provided on said rotary sleeve
It

【0010】さらに、請求項に係る拡管装置は、熱交
換器の管板に支持された加熱管内に、保護スリーブを挿
入して、この保護スリーブを径方向に拡張するための拡
管装置であって、保護スリーブの端部係合するジョー
を有し、このジョーで保護スリーブを係合しながら、保
護スリーブを加熱管内に挿入するスピンドルと、このス
ピンドル内に形成され、圧力媒体を流通するための圧力
媒体流路と、スピンドルの外側に圧力媒体流路と連通し
て装着され、圧力媒体流路から流された圧力媒体によっ
て径方向外方に膨張されて保護スリーブを径方向に拡張
するエキスパンダーと、を具備することを特徴としてい
る。
Further, the pipe expanding device according to claim 2 is a pipe expanding device for inserting a protective sleeve into a heating pipe supported by a tube plate of a heat exchanger and radially expanding the protective sleeve. Has a jaw that engages with the end of the protective sleeve, the spindle inserting the protective sleeve into the heating tube while engaging the protective sleeve with the jaw , and the spindle formed in the spindle. A pressure medium flow passage for circulating the medium and a pressure medium flow passage are mounted outside the spindle in communication with the pressure medium flow passage, and are expanded radially outward by the pressure medium flowing from the pressure medium flow passage to form a protective sleeve. And an expander that expands in the direction.

【0011】[0011]

【作用】請求項では、加熱管の内部に挿入された回転
軸が研磨ホィールを回転させ、加熱管の内側が研磨され
る。この際、振れ防止装置が加熱管の内面に押圧されて
回転軸の振れが防止されている。そのため、加熱管内側
の研磨作業が安定して行われる。この研磨により、保護
スリーブが正確に且つ密着精度よく加熱管に固定され
る。そのため、溶接の溶損がなく、溶接不良が生起され
ることがない。
According to the first aspect of the present invention , the rotary shaft inserted inside the heating tube rotates the polishing wheel, and the inside of the heating tube is polished. At this time, the shake preventing device is pressed against the inner surface of the heating tube to prevent the shake of the rotating shaft. Therefore, the polishing work inside the heating tube is stably performed. By this polishing, the protective sleeve is fixed to the heating tube accurately and with good contact accuracy. Therefore, there is no melting loss in welding, and welding defects do not occur.

【0012】さらに、請求項では、スピンドルのジョ
に保護スリーブの端部が係合されながら、保護スリー
ブが加熱管内に挿入される。スピンドルの圧力媒体流路
からエキスパンダーに圧力媒体が流され、エキスパンダ
ーが径方向外方に膨張されて保護スリーブが径方向に拡
張される。これにより、保護スリーブが正確に且つ密着
精度よく加熱管に固定される。そのため、溶接の溶損が
なく、溶接不良が生起されることがない。
Further, according to a second aspect, the spindle joint is
The protective sleeve is inserted into the heating tube while the end of the protective sleeve is engaged with the heating sleeve. The pressure medium is caused to flow from the pressure medium flow path of the spindle to the expander, the expander is expanded radially outward, and the protective sleeve is expanded radially. As a result, the protective sleeve is fixed to the heating tube accurately and with good contact accuracy. Therefore, there is no melting loss in welding, and welding defects do not occur.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る多管式の熱交
換器の補修に用いる研磨装置および拡管装置について
面を参照しつつ説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A polishing device and a pipe expanding device used for repairing a multi-tube heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】本実施例の補修の対象となる熱交換器で
は、図1に示すように、管板2及びバターリング溶接部
3の端部に、加熱管1が固定されている。加熱管1は、
また、支え板7によって支持されている。管板2及びバ
ターリング溶接部3の隣位に、水室10が設けられてい
る。この水室10には、加熱管1に媒体を流入するため
の入口部8、及び加熱管1から排出される媒体の出口部
9とが設けられている。さらに、この水室10は、鏡板
11により被覆されている。
In the heat exchanger to be repaired in this embodiment, as shown in FIG. 1, the heating tube 1 is fixed to the ends of the tube sheet 2 and the butter ring welded portion 3. Heating tube 1
Further, it is supported by the support plate 7. A water chamber 10 is provided adjacent to the tube sheet 2 and the butter ring welded portion 3. The water chamber 10 is provided with an inlet 8 for introducing a medium into the heating pipe 1 and an outlet 9 for a medium discharged from the heating pipe 1. Further, the water chamber 10 is covered with an end plate 11.

【0015】本実施例に係る補修においては、大略的に
は、水室10の鏡板11が切断され、加熱管1の内周側
が研磨され、加熱管1の内側に保護スリーブ6が挿入さ
れながら保護スリーブ6が内側から拡管され、保護スリ
ーブ6の両端部が加熱管1に溶接され、最終的には、図
2に示すように補修される。その後、切断された鏡板1
1が水室10に復旧される。
In the repair according to this embodiment , roughly, the end plate 11 of the water chamber 10 is cut, the inner peripheral side of the heating tube 1 is polished, and the protective sleeve 6 is inserted inside the heating tube 1. The protective sleeve 6 is expanded from the inside, both ends of the protective sleeve 6 are welded to the heating tube 1, and finally repaired as shown in FIG. After that, the cut end plate 1
1 is restored to the water chamber 10.

【0016】具体的には、先ず、保護スリーブ6を取り
付けるための作業スペースを確保するため、図3に示す
ように、熱交換器の水室10の鏡板11側が切断され
る。すなわち、切断用自走式台車12を走行させるため
のリング状のレール13が取り付けられる。この切断用
自走式台車12には、酸素−アセチレンガスバーナー又
はプラズマ切断トーチ14が搭載されている。切断用自
走式台車12は、上記リング状のレール13上を回転し
ながら、鏡板11の上部の一点を残して鏡板11の全周
を切断する。上部の一点を残すのは、鏡板11が作業中
に外れないようにするためである。この切断用自走式台
車12では、切断トーチ14と切断面との間隔が常時一
定に維持されるように、図3に符号15の矢印で示すZ
軸方向の距離が接触式センサー(図示略)でティーチン
グされ、フィードバック制御されている。同様に、図3
に符号16で示す矢印で示す軸方向にも制御されてい
る。この切断用自走式台車12が一回転し、鏡板11が
切断されると、鏡板11が外され、保護スリーブ6の取
り付け作業が行われる。
Specifically, first, in order to secure a working space for mounting the protective sleeve 6, as shown in FIG. 3, the end plate 11 side of the water chamber 10 of the heat exchanger is cut. That is, the ring-shaped rail 13 for traveling the cutting self-propelled carriage 12 is attached. The cutting self-propelled carriage 12 is equipped with an oxygen-acetylene gas burner or a plasma cutting torch 14. The cutting self-propelled carriage 12 cuts the entire circumference of the end plate 11 while leaving one point above the end plate 11 while rotating on the ring-shaped rail 13. The reason for leaving one point on the upper side is to prevent the end plate 11 from coming off during work. In this cutting self-propelled trolley 12, Z indicated by an arrow 15 in FIG. 3 is provided so that the distance between the cutting torch 14 and the cutting surface is always kept constant.
The distance in the axial direction is taught by a contact type sensor (not shown) and feedback-controlled. Similarly, FIG.
Is also controlled in the axial direction indicated by the arrow 16 in FIG. When the cutting self-propelled carriage 12 makes one rotation and the end plate 11 is cut, the end plate 11 is removed, and the work of attaching the protective sleeve 6 is performed.

【0017】この保護スリーブ6の取り付け前には、加
熱管1の内面にスリーブ等が付着し、そのままの状態で
保護スリーブ6を溶接することは困難である。そのた
め、この取り付け前に、図4及び図5に示すように、研
磨装置19により研磨作業が行われる。この研磨装置1
9には、回転軸22(図5参照)が設けられており、こ
の回転軸22に、研磨ホィール21がナット24により
固定され、回転軸22に、回転スリーブ26が嵌合され
ている。この回転軸22と回転スリーブ26との間に
は、O−リング25が設けられている。さらに、回転ス
リーブ26には、圧縮空気を供給する空気通路23が設
けられ、この空気通路23からの圧縮空気を受けて膨径
して加熱管1の内面に押圧される振れ防止部20が設け
られている。この振れ防止部20の加熱管1への押圧に
より、回転軸22の振れが防止され、加熱管1の内面の
損傷が防止される。この振れ防止部20は、一台の研磨
装置に2カ所以上設けられており、振れ防止部20の幅
は、10mm以上であり、径で2mm以上膨張可能であ
ることを要する。この研磨装置により、回転軸22が回
転され、研磨ホィール21が回転されて、加熱管1の内
面が研磨される。この研磨により、保護スリーブ6が正
確に且つ密着精度よく加熱管1に固定される。そのた
め、溶接の溶損がなく、溶接不良が生起されることがな
い。
Before the protection sleeve 6 is attached, the sleeve or the like is attached to the inner surface of the heating tube 1, and it is difficult to weld the protection sleeve 6 in the state as it is. Therefore, before this attachment, as shown in FIGS. 4 and 5, the polishing device 19 performs the polishing operation. This polishing device 1
A rotary shaft 22 (see FIG. 5) is provided on the rotary shaft 9. The polishing wheel 21 is fixed to the rotary shaft 22 by a nut 24, and a rotary sleeve 26 is fitted on the rotary shaft 22. An O-ring 25 is provided between the rotary shaft 22 and the rotary sleeve 26. Further, the rotary sleeve 26 is provided with an air passage 23 for supplying compressed air, and a shake preventing portion 20 is provided which receives the compressed air from the air passage 23 to expand its diameter and press against the inner surface of the heating tube 1. Has been. By pressing the shake preventing portion 20 against the heating pipe 1, the shake of the rotating shaft 22 is prevented, and the inner surface of the heating pipe 1 is prevented from being damaged. The shake prevention unit 20 is provided at two or more places in one polishing apparatus, and the shake prevention unit 20 needs to have a width of 10 mm or more and be expandable by 2 mm or more in diameter. With this polishing device, the rotary shaft 22 is rotated, the polishing wheel 21 is rotated, and the inner surface of the heating tube 1 is polished. By this polishing, the protective sleeve 6 is fixed to the heating tube 1 accurately and with good adhesion accuracy. Therefore, there is no melting loss in welding, and welding defects do not occur.

【0018】次に、図6及び図7に示すように、保護ス
リーブ6が加熱管1内に挿入され、この保護スリーブ6
が液圧エキスパンダー30(拡管装置)によって加熱管
1の内面に押圧される。図6及び図7に示すように、こ
の液圧エキスパンダー30には、スピンドル31が設け
られ、このスピンドル31の内部に、圧力媒体流路32
が形成されている。さらに、スピンドル31には、複数
個の拡管部33が設けられ、この拡管部33には、圧力
媒体流路32に連通した圧力媒体領域34が設けられ、
この圧力媒体領域34の外周側に、筒状の加圧ラバー3
5(エキスパンダー)が設けられている。この拡管部3
3には、保護スリーブ6を挿入する際に保護スリーブ6
を押圧するためのジョー36が設けられている。
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, the protective sleeve 6 is inserted into the heating tube 1, and the protective sleeve 6 is inserted.
Is pressed against the inner surface of the heating tube 1 by the hydraulic expander 30 (tube expanding device). As shown in FIGS. 6 and 7, a spindle 31 is provided in the hydraulic expander 30, and a pressure medium flow passage 32 is provided inside the spindle 31.
Are formed. Further, the spindle 31 is provided with a plurality of expanded pipe portions 33, and the expanded pipe portion 33 is provided with a pressure medium region 34 communicating with the pressure medium flow passage 32.
On the outer peripheral side of the pressure medium region 34, the cylindrical pressure rubber 3
5 (expander) is provided. This expanded section 3
3, the protective sleeve 6 is inserted when the protective sleeve 6 is inserted.
A jaw 36 for pressing is provided.

【0019】この液圧エキスパンダー30(拡管装置)
によって、保護スリーブ6が径方向に膨張されて拡管さ
れるが、管外面の微少亀裂が拡大することを防止するた
め、拡管は、管板2及び支え板7の部位で施工される。
また、拡管の程度は、保護スリーブ6の拡管率が3%以
下になるように施工される。この拡管により、保護スリ
ーブ6が正確に且つ密着精度よく加熱管1に固定され
る。そのため、溶接の溶損がなく、溶接不良が生起され
ることがない。また、保護スリーブ6の挿入の際には、
ジョー36に保護スリーブ6の端部が係合されて、スピ
ンドル31が所定の位置まで挿入されて、エキスパンダ
ー作業が施工される。
This hydraulic expander 30 (tube expanding device)
Thus, the protective sleeve 6 is expanded in the radial direction and expanded, but in order to prevent the expansion of microcracks on the outer surface of the tube, the expansion is performed at the tube plate 2 and the support plate 7.
The degree of pipe expansion is such that the expansion ratio of the protective sleeve 6 is 3% or less. By this tube expansion, the protective sleeve 6 is fixed to the heating tube 1 accurately and with good contact accuracy. Therefore, there is no melting loss in welding, and welding defects do not occur. Also, when inserting the protective sleeve 6,
The end of the protective sleeve 6 is engaged with the jaw 36, the spindle 31 is inserted to a predetermined position, and the expander work is performed.

【0020】次に、図8及び図9に示すように、比較的
長距離の伝送が可能なYAGレーザシステム40を利用
して、保護スリーブ6の先端が加熱管1に溶接される。
このYAGレーザシステム40には、レーザ発振器41
が設けられており、このレーザ発振器41には、レーザ
発振器電源42及びレーザ発振器冷却ユニット43が接
続されており、このレーザ発振器41から、リモートコ
ントローラ44が延出されている。加熱管1及び保護ス
リーブ6側には、YAGレーザトーチ装置45が装着さ
れ、光ファイバー46を介してレーザ発振器41に接続
されている。さらに、このYAGレーザトーチ装置45
には、歯車47と、この歯車47に噛合する歯車48と
が設けられ、歯車48はモータ49により駆動される。
これにより、モータ49が駆動されると、両歯車47,
48が回転されて、YAGレーザトーチ装置45が回転
される。また、トーチ装置45は、ストッパー51によ
り回転を阻止される。このYAGレーザトーチ装置45
には、出射光学系52が設けられている。
Next, as shown in FIGS. 8 and 9, the tip of the protective sleeve 6 is welded to the heating tube 1 using the YAG laser system 40 capable of transmitting over a relatively long distance.
The YAG laser system 40 includes a laser oscillator 41
A laser oscillator power supply 42 and a laser oscillator cooling unit 43 are connected to the laser oscillator 41, and a remote controller 44 extends from the laser oscillator 41. A YAG laser torch device 45 is attached to the heating tube 1 and the protective sleeve 6 side, and is connected to the laser oscillator 41 via an optical fiber 46. Furthermore, this YAG laser torch device 45
The gear 47 is provided with a gear 47 and a gear 48 meshing with the gear 47, and the gear 48 is driven by a motor 49.
As a result, when the motor 49 is driven, both gears 47,
48 is rotated and the YAG laser torch device 45 is rotated. Further, the torch device 45 is prevented from rotating by the stopper 51. This YAG laser torch device 45
The output optical system 52 is provided in the.

【0021】このように構成されているため、原子力発
電所等での溶接作業時には、レーザ発振器41、レーザ
発振器電源42及びレーザ発振器冷却ユニット43は、
放射線被曝の少ない建屋内の適当な場所に設置され、リ
モートコントローラ44及びYAGレーザトーチ装置4
5のみが水室10内に搬入される。管板2から溶接位置
までの寸法(M)がトーチストッパー51により調整さ
れ、このトーチストッパー51が管板2の外面に当接す
るまでYAGレーザトーチ装置45が加熱管1内に挿入
される。このトーチ装置45は、定位置に到達すると、
レーザ照射と同時にモータ49及び歯車47,48によ
り回転され、1パス溶接で施工され、1パス目の溶接ビ
ード53が形成される。
With this configuration, the laser oscillator 41, the laser oscillator power supply 42, and the laser oscillator cooling unit 43 are connected to each other during welding work at a nuclear power plant or the like.
The remote controller 44 and the YAG laser torch device 4 are installed in an appropriate place in the building where the radiation exposure is small.
Only 5 is carried into the water chamber 10. The size (M) from the tube sheet 2 to the welding position is adjusted by the torch stopper 51, and the YAG laser torch device 45 is inserted into the heating tube 1 until the torch stopper 51 contacts the outer surface of the tube sheet 2. When the torch device 45 reaches a fixed position,
The laser beam is rotated by the motor 49 and the gears 47 and 48 at the same time as the laser irradiation, and the welding bead 53 of the first pass is formed by the one-pass welding.

【0022】次に、1パス目の溶接ビード53が保護ス
リーブ6と加熱管1とを完全に溶接していない場合を考
慮し、図9に示すように、溶接位置が少しずらされて、
2パス目の溶接54が行われる。この場合には、トーチ
ストッパー51と管板2との間に、1.0〜2.0mm
のスぺーサが挟まれ、このスぺーサの厚さ分だけ、トー
チ装置45が引き抜かれることにより、1パス目の溶接
ビート53と2パス目の溶接ビート54の位置が調整さ
れて、この位置がずらされる。
Next, considering the case where the welding bead 53 of the first pass does not completely weld the protective sleeve 6 and the heating tube 1, as shown in FIG. 9, the welding position is slightly shifted,
The second pass welding 54 is performed. In this case, 1.0 to 2.0 mm between the torch stopper 51 and the tube sheet 2.
The spacer is sandwiched, and the torch device 45 is pulled out by the thickness of this spacer, whereby the positions of the welding beat 53 of the first pass and the welding beat 54 of the second pass are adjusted. The position is shifted.

【0023】次に、この保護スリーブ6の先端部の溶接
が終了すると、図10乃至図14に示すように、IBW
型のGTAWトーチ装置60が使用されて、保護スリー
ブ6は、管板2側で加熱管1に隅肉溶接される。なお、
IBWは、InternalBoreWeldingの
略であり、GTAWは、GasTungstenArc
Weldingの略である。このIBW型のGTAWト
ーチ装置60は、図13にその系統図を示すように、溶
接電源61、溶接制御装置62、アークモニター63、
及び溶接トーチ64から構成されている。さらに、図1
1に示すように、溶接トーチ64の先端には、トーチ電
極66が設けられている。
Next, when the welding of the tip portion of the protective sleeve 6 is completed, as shown in FIGS.
A mold GTAW torch device 60 is used and the protective sleeve 6 is fillet welded to the heating tube 1 on the tube sheet 2 side. In addition,
IBW is an abbreviation for InternalBoreWelding, and GTAW is GasTungstenArc.
Abbreviation for Welding. This IBW GTAW torch device 60 has a welding power source 61, a welding control device 62, an arc monitor 63, as shown in the system diagram of FIG.
And a welding torch 64. Furthermore, FIG.
As shown in FIG. 1, a torch electrode 66 is provided at the tip of the welding torch 64.

【0024】このGTAWトーチ溶接の場合、溶接位置
は、ディプス・ゲージで予め測定され、トーチ挿入長さ
は、この測定値に対応してリング状シム材65の嵌合に
よって制御される。また、溶接位置として、図10に示
すように、保護スリーブ6の管板2に近接した方の端部
が、管板2の端面からL(L=10D,Dは管内径)以
上離れた位置で溶接されていることが好ましい。これに
より、加熱管1の入口部での乱流の発生を防止すること
ができる。
In the case of this GTAW torch welding, the welding position is measured in advance by a depth gauge, and the torch insertion length is controlled by fitting the ring-shaped shim member 65 corresponding to this measured value. As the welding position, as shown in FIG. 10, the end of the protective sleeve 6 closer to the tube sheet 2 is separated from the end surface of the tube sheet 2 by L (L = 10D, D is the tube inner diameter) or more. Are preferably welded together. As a result, it is possible to prevent the occurrence of turbulence at the inlet of the heating pipe 1.

【0025】この時の溶接シーケンスは、図14に示す
ように、最初に、トーチ・シールドガスが流され(図1
4、符号71)、3〜5分のブレー・フロー・タイム
(図14、符号72)をおいてアークが発生され、10
〜20秒後のスロープ・アップ・タイム(図14、符号
73)を経て、溶接電流(図14、符号75)に到達さ
れる。溶接電流は、溶融プールの撹拌効果を高らしめる
ため、パルス電流(パルスベース電流77、パルスピー
ス電流78)が採用されている。この時点で、溶接トー
チ64が回転される。この溶接トーチ64が一回転する
と、溶接電流(75)は、スローダウン(76)、クレ
ーター処理電流(82)に至り、この時点で溶接トーチ
64の回転は、停止され、クレーター処理が行われる。
アークが完全に停止した後(81)、5〜10秒経過後
にトーチ・シールド・ガス(71)も、停止される。こ
れらのシーケンスは、予め制御装置62により完全に制
御されているが、アーク発生部は目視観察できない。そ
のため、図12に示すように、アーク長(83)とアー
ク電圧(E)との間に、相関関係があることに着目し、
アーク電圧(E)を監視することにより、タングステン
のトーチ電極66の損傷及び溶け落ちの有無が監視され
る。すなわち、図12に示すように、アーク長(83)
が(l1−l2)に変化したとすると、アーク電圧
(E)は、符号86で示すように、(E1−E2)へと
変化する。なお、符号85は、溶接電源外部特性曲線を
示している。従って、アーク・モニター63によりアー
ク電圧(E)が適当な値(例えば、12〜14V)に維
持されることにより、アーク長(83)は、適正に維持
される。
In the welding sequence at this time, as shown in FIG. 14, first, the torch shield gas is flown (see FIG. 1).
4, reference numeral 71), an arc is generated at a break flow time of 3 to 5 minutes (reference numeral 72, reference numeral 72), and 10
The welding current (FIG. 14, reference numeral 75) is reached after a slope up time (FIG. 14, reference numeral 73) after ˜20 seconds. A pulse current (pulse base current 77, pulse piece current 78) is adopted as the welding current in order to enhance the stirring effect of the molten pool. At this point, the welding torch 64 is rotated. When the welding torch 64 makes one rotation, the welding current (75) reaches the slowdown (76) and the crater processing current (82), at which point the rotation of the welding torch 64 is stopped and the crater processing is performed.
The torch shield gas (71) is also stopped 5 to 10 seconds after the arc is completely stopped (81). These sequences are completely controlled by the control device 62 in advance, but the arc generating part cannot be visually observed. Therefore, as shown in FIG. 12, paying attention to the fact that there is a correlation between the arc length (83) and the arc voltage (E),
By monitoring the arc voltage (E), the tungsten torch electrode 66 is monitored for damage and burn-through. That is, as shown in FIG. 12, the arc length (83)
Is changed to (l1-l2), the arc voltage (E) changes to (E1-E2) as indicated by reference numeral 86. Reference numeral 85 indicates a welding power source external characteristic curve. Therefore, by maintaining the arc voltage (E) at an appropriate value (for example, 12 to 14 V) by the arc monitor 63, the arc length (83) is properly maintained.

【0026】次に、保護スリーブ6の加熱管1への溶接
が終了すると、水室10に鏡板11が復旧溶接される。
この場合、超大径厚肉管がオービタル溶接される必要が
あり、手溶接では、多大な時間を要し、また品質的にも
問題がある。そこで、本実施例では、図15に示すよう
に、オフ・ラインでICカード作成システム99により
作成された溶接条件によって制御される溶接台車91
が、水室10の回りを回転されてオービタル溶接が行わ
れる。
Next, when the welding of the protective sleeve 6 to the heating pipe 1 is completed, the end plate 11 is restored and welded to the water chamber 10.
In this case, the ultra-large diameter thick-walled pipe needs to be orbitally welded, and manual welding requires a lot of time and has a problem in quality. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, a welding carriage 91 controlled off line by welding conditions created by the IC card creation system 99.
However, the orbital welding is performed by being rotated around the water chamber 10.

【0027】この場合の溶接方法は、作業能率を考慮し
て、MAG及びMIG溶接法が採用される。この溶接シ
ステムには、溶接電源93、ICカード型溶接制御装置
94、データー処理装置100、溶接走行台車91、リ
モート・コントロール・ボックス96、及び走行台車レ
ール92が設けられている。
As the welding method in this case, the MAG and MIG welding methods are adopted in consideration of work efficiency. This welding system is provided with a welding power source 93, an IC card type welding control device 94, a data processing device 100, a welding traveling carriage 91, a remote control box 96, and a traveling carriage rail 92.

【0028】溶接トーチ97を搭載した溶接走行台車9
1が水室10の下部から上部に走行しながら、溶接トー
チ97がウィービングして溶接が施工される。また、復
旧溶接時の溶接開先は、機械加工が困難であるため、グ
ラインダー仕上げされる。そのため、寸法精度は、必ず
しも十分でない。そのため、溶接走行台車91には、開
先倣いティーチングプローブ98が搭載され、開先精度
が悪くても、開先に倣って溶接が行われる。
Welding carriage 9 equipped with welding torch 97
Welding is performed by weaving the welding torch 97 while 1 travels from the lower part to the upper part of the water chamber 10. Further, the welding groove at the time of recovery welding is grinder-finished because machining is difficult. Therefore, the dimensional accuracy is not always sufficient. Therefore, the welding traveling carriage 91 is equipped with the groove copying teaching probe 98, and welding is performed in accordance with the groove even if the groove precision is poor.

【0029】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れないのは勿論であり、種々に変形可能である。特に、
鏡板を切断する手段、加熱管の内面を研磨する手段、保
護スリーブを拡管する手段、保護スリーブを溶接する手
段、及び、切断した鏡板を復旧する手段は、適宜選択自
由であり、実施例に示したものに限定されない。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be variously modified. In particular,
The means for cutting the end plate, the means for polishing the inner surface of the heating tube, the means for expanding the protective sleeve, the means for welding the protective sleeve, and the means for restoring the cut end plate are optional and can be freely selected, and shown in the examples. It is not limited to what you eat.

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

【図1】補修を行う多管式の熱交換器の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-tube heat exchanger for repair .

【図2】図1のA部の拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion A in FIG.

【図3】図1に示す熱交換器の水室及び鏡板の部位の拡
大断面図。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the water chamber and the end plate of the heat exchanger shown in FIG.

【図4】図1に示す熱交換器の加熱管内に、研磨装置が
挿入された状態の断面図。
4 is a cross-sectional view of a state in which a polishing device is inserted in the heating pipe of the heat exchanger shown in FIG.

【図5】図4の研磨装置の拡大断面図。5 is an enlarged cross-sectional view of the polishing apparatus of FIG.

【図6】図1に示す熱交換器の加熱管内に、拡管装置が
挿入された状態の断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the tube expanding device is inserted into the heating tube of the heat exchanger shown in FIG.

【図7】図6の拡管装置の拡大断面図。7 is an enlarged sectional view of the tube expanding device of FIG.

【図8】図1に示す熱交換器の加熱管内に、YAGレー
ザ溶接システムが挿入された状態の断面図。
8 is a cross-sectional view showing a state in which a YAG laser welding system is inserted in the heating pipe of the heat exchanger shown in FIG.

【図9】図8のレーザ溶接システムの拡大断面図。9 is an enlarged cross-sectional view of the laser welding system of FIG.

【図10】図1に示す熱交換器の加熱管内に、IBW型
GTAWトーチ溶接装置が挿入された状態の断面図。
10 is a cross-sectional view showing a state in which an IBW GTAW torch welding device is inserted into the heating pipe of the heat exchanger shown in FIG.

【図11】図10のIBW型GTAWトーチ溶接装置の
拡大断面図。
11 is an enlarged cross-sectional view of the IBW GTAW torch welding device of FIG.

【図12】アーク電流とアーク電圧との関係を示すグラ
フ、及びアーク長を示す模式図。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a relationship between an arc current and an arc voltage, and an arc length.

【図13】図10のIBW型GTAWトーチ溶接装置の
模式的構成図。
13 is a schematic configuration diagram of the IBW GTAW torch welding apparatus of FIG.

【図14】図10のIBW型GTAWトーチ溶接装置の
作動シーケンス図。
14 is an operation sequence diagram of the IBW GTAW torch welding apparatus of FIG.

【図15】鏡板と水室との自動オービタルMAG溶接装
置の模式的構成図。
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of an automatic orbital MAG welding apparatus for an end plate and a water chamber.

【図16】従来の補修方法を示す、加熱管及び管板の部
位の断面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view of a heating tube and a tube sheet portion showing a conventional repairing method .

【図17】(a)は、従来の他の補修方法を示す加熱管
及び管板の部位の断面図であり、(b)は、図17
(a)のB部の拡大断面図。
17A is a cross-sectional view of a heating tube and a tube sheet showing another conventional repairing method , and FIG.
The expanded sectional view of the B section of (a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加熱管 2 管板 6 保護スリーブ 10 水室 11 鏡板 19 研磨装置 20 振れ防止部 21 研磨ホィール 22 回転軸 30 拡管装置(液圧エキスパンダー) 31 スピンドル 32 圧力媒体流路 35 エキスパンダー(加圧ラバー35) 1 heating tube 2 tube sheet 6 Protective sleeve 10 water chamber 11 End plate 19 Polishing equipment 20 Shake prevention unit 21 Polishing Wheel 22 rotation axis 30 Tube expander (hydraulic expander) 31 spindle 32 Pressure medium flow path 35 Expander (Pressurized rubber 35)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 11/02 B24B 5/40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F28F 11/02 B24B 5/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】熱交換器の管板に支持された加熱管の内面
を研磨するための研磨装置であって、 前記加熱管の内部に挿入されて、駆動源により回転され
る回転軸と、 前記回転軸の端部又はその近傍に固定され、前記回転軸
により回転されて前記加熱管の内面を研磨する研磨ホィ
ールと、 前記回転軸に回転自在に嵌合され、かつ圧縮空気が供給
される空気通路が設けられた回転スリーブと、 前記空気通路からの圧縮空気を受けて膨径して前記加熱
管の内面に押圧され、これにより前記回転軸の振れを防
止する、前記回転スリーブに設けられた振れ防止部と、
を具備することを特徴とする研磨装置。
1. A polishing device for polishing an inner surface of a heating tube supported by a tube plate of a heat exchanger, comprising: a rotating shaft inserted into the heating tube and rotated by a drive source. A polishing wheel that is fixed to the end of the rotary shaft or in the vicinity thereof and that is rotated by the rotary shaft to polish the inner surface of the heating tube, and is rotatably fitted to the rotary shaft and supplied with compressed air. A rotary sleeve provided with an air passage, and a rotary sleeve that receives compressed air from the air passage, expands its diameter, and is pressed against the inner surface of the heating pipe, thereby preventing the rotation shaft from swinging. A shake prevention part,
A polishing apparatus comprising:
【請求項2】熱交換器の管板に支持された加熱管内に、
保護スリーブを挿入して、この保護スリーブを径方向に
拡張するための拡管装置であって、 保護スリーブの端部係合するジョーを有し、このジョ
で保護スリーブを係合しながら、保護スリーブを加熱
管内に挿入するスピンドルと、 このスピンドル内に形成され、圧力媒体を流通するため
の圧力媒体流路と、 スピンドルの外側に圧力媒体流路と連通して装着され、
圧力媒体流路から流された圧力媒体によって径方向外方
に膨張されて保護スリーブを径方向に拡張するエキスパ
ンダーと、を具備することを特徴とする拡管装置。
2. A heating tube supported by a tube plate of a heat exchanger,
Insert the protective sleeve, a pipe expanding device for expanding the protective sleeve in the radial direction, has a jaw for engaging the end of the protective sleeve, the job
While engaging the protective sleeve over the spindle for inserting the protective sleeve into the heating tube, is formed in the spindle, the pressure medium flow path for flowing pressure medium, the pressure medium flow path to the outside of the spindle It is installed in communication,
An expander, comprising: an expander that is expanded radially outward by a pressure medium flown from a pressure medium flow path to expand the protective sleeve in the radial direction.
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