JP3469185B2 - 管内周面の改質方法 - Google Patents
管内周面の改質方法Info
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Landscapes
- Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は管内周面の改質方法
に関し、特に小口径管の内周面を改質して応力腐食割れ
の予防保全を行う場合に適用して有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】図６（ａ）は、ＰＷＲ方式の原子炉の炉
容器部分を示す縦断面図、図６（ｂ）はそのＡ部分を抽
出・拡大して示す断面図である。両図に示すように、当
該炉容器１には、その下部を貫通して外部に臨む炉内計
装筒２が溶接３で固着してある。この炉内計装筒２は、
例えば原子炉内の温度、中性子量等のモニタリングを行
うためのセンサに接続するケーブル等を挿通するための
ものであり、内径が１５ｍｍΦ程度のニッケル基合金
（ＮＣＦ６００合金；以下、６００合金という。）を材
料とする小口径管で形成してある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き原子力プラ
ントの炉内計装筒２等、一般に、管を溶接により固定し
た場合には、溶接作業に伴う金属収縮によって、この管
に残留応力が付与される。かかる状態で、当該管の内周
面に水等の腐食性流体が接触すると、応力腐食割れを発
生する虞がある。ちなみに、上記炉内計装筒２の場合、
その内部には原子炉の一次冷却水が充満されている。し
たがって、このままでは、炉内計装筒２における残留応
力の発生部分の高経年化に伴う一次冷却水応力腐食割れ
（ＰＷＳＣＣ）の発生が懸念される。 【０００４】かかるＰＷＳＣＣを回避するためには、炉
内計装筒２の耐ＰＷＳＣＣを向上させる必要があり、そ
のためには、炉内計装筒２の内周面のうち、残留応力を
発生している部分の表面をクラッディングにより改質す
る方法が考えられる。 【０００５】ところが、炉内計装筒２は、上述の如く内
径が１５ｍｍΦ程度と小径であるため、その内部に溶接
トーチを挿入し、溶接ビードを重ねてクラッド層を形成
するという、従来技術に係る一般的な表面改質方法の適
用が困難である。かかる、小口径管の内周面の改質等、
狭隘な部位の表面改質による応力腐食割れの予防保全
は、原子力プラントに限らず、多数の管路を有し、且つ
この管路を溶接により固定している他のプラント、例え
ば化学プラント、発電プラント等においても同様に必要
になると考えられる。 【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑み、応力腐食
割れに対する耐蝕性が向上するように管、特に小口径管
の内周面を容易且つ確実に改質し得る管内周面の改質方
法を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【０００８】１） 外周面を介して溶接により固定され
ている管の内周面に、その開口端から上記溶接による残
留応力が発生している部分に至るリング状の凹部であっ
て、且つ上方から下方に向かって小径となる段部を有す
る凹部を形成し、 さらに上記管の材料よりも応力腐食
割れに対してより大きな耐蝕性を有する円筒状のスリー
ブを、上記管の開口端の上方から挿入して下端面を前記
凹部の段部に当接させることによりその位置を規制しつ
つ前記記残留応力が発生している部分に嵌め込み、その
後このスリーブの内部空間にレーザ溶接工具を挿入し、
このレーザ溶接工具を当該管の中心軸回りに回転しつつ
レーザ光を上記スリーブの内周面側から照射することに
よりこのスリーブで管の内周面にクラッド層を形成する
こと。 【０００９】２） 外周面を介して溶接により固定され
ている管の内周面に、その開口端から上記溶接による残
留応力が発生している部分に至るリング状の凹部であっ
て、且つ上方から下方に向かって小径となる段部を有す
る凹部を形成し、 さらに上記管の材料よりも応力腐食
割れに対してより大きな耐蝕性を有する円筒状のスリー
ブを、上記管の開口端の上方から挿入して下端面を前記
凹部の段部に当接させることによりその位置を規制しつ
つ上記凹部の全長に亘り嵌め込み、 その後このスリー
ブの内部空間にレーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶
接工具を当該管の中心軸回りに回転しつつレーザ光を上
記スリーブの内周面側から照射することによりこのスリ
ーブで管の内周面にクラッド層を形成すること。 【００１０】３） 上記２）に記載する管内周面の改質
方法において、レーザ光はスリーブの両端部のみに照射
し、この部分のみを溶融させて管に溶着させたこと。 【００１１】４） 外周面を介して溶接により固定され
ている管の内周面で、且つ上記溶接による残留応力が発
生している部分にリング状の凹部を形成し、さらに上記
管の材料よりも応力腐食割れに対してより大きな耐蝕性
を有し、且つ一部に切欠きを有してその径を拡縮可能に
形成した円筒状のスリーブを、径を縮小した状態で上記
管の開口端から挿入するとともに径を拡大した状態で前
記凹部に嵌め込み、その後このスリーブの内部空間にレ
ーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶接工具を当該管の
中心軸回りに回転しつつレーザ光を上記スリーブの内周
面側から照射することによりこのスリーブて管の内周面
にクラッド層を形成すること。 【００１２】 【００１３】５） 上記１）乃至４）の何れか一つに記
載する管内周面の改質方法において、管はニッケル基合
金で形成したものであり、またスリーブは管よりもクロ
ムの含有量が多い他のニッケル基合金で形成したものを
用いること。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００１５】以下に説明する実施の形態は何れも、図６
に示すように、溶接３により炉容器１に固着してある炉
内計装筒２の内周面の改質方法である。すなわち、この
ときの改質の対象となる管は、内径が１５ｍｍΦ程度の
小口径管であり、その材料は６００合金である。また、
スリーブは、上記６００合金よりもクロムの含有量が多
い、したがって応力腐食割れに対する耐蝕性がより良好
な他のニッケル基合金（ＮＣＦ６９０合金；以下、６９
０合金という。）である。 【００１６】＜第１の実施の形態＞図１に示すように、
先ず、炉内計装筒２の内周面に、その上端の開口端から
溶接３による残留応力が発生している部分に至るリング
状の凹部２ａを形成する。これは、炉内計装筒２の切削
加工による。次に、薄肉円筒状のスリーブ１１を、上記
炉内計装筒２の開口端からこの炉内計装筒２に挿入し
て、溶接３に伴う残留応力が発生している部分に嵌め込
む。このとき、スリーブ１１は、凹部２ａの深さとほぼ
同一の厚みを有するものとし、上述の如く、炉内計装筒
２の材料よりも応力腐食割れに対してより大きな耐蝕性
を有する６９０合金とする。 【００１７】その後、スリーブ１１の内部空間にレーザ
溶接工具１２を挿入し、このレーザ溶接工具１２を炉内
計装筒２の中心軸ｌの回りに回転しつつレーザ光１２ａ
をスリーブ１１の内周面に照射する。この結果、スリー
ブ１２は溶融して炉内計装筒２と一体となる。このよう
にして、スリーブ１２のクラッディング層を炉内計装筒
２の内周面に形成する。このとき、レーザ装置の種類に
特別な限定はないが、溶接部位が狭隘な部位であること
を考慮すれば、光ファイバでレーザ光を自由に導き得る
ＹＡＧレーザ装置が最適である。 【００１８】かかる第１の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分に限定して、この部分を保護するようクラッド
層を形成することができる。しかも、このとき形成され
るクラッド層は、炉内計装筒２の内周面と面一になる。 【００１９】＜第２の実施の形態＞図２に示すように、
本形態では、図１に示す第１の実施の形態と同様に、炉
内計装筒２の内周面に、その上端の開口端から溶接３に
よる残留応力が発生している部分に至るリング状の凹部
２ａを形成する。次に、薄肉円筒状のスリーブ１３を、
上記炉内計装筒２の開口端からこの炉内計装筒２に挿入
して上記凹部２ａの全長に亘り嵌め込む。このとき、ス
リーブ１３は、凹部２ａの深さとほぼ同一の厚みを有す
るものとし、６９０合金で形成する。 【００２０】その後、図１に示す第１の実施の形態と同
様に、スリーブ１３の内周面側からレーザ光を照射して
スリーブ１３を溶融して炉内計装筒２の残留応力が発生
している部分にクラッド層を形成する。このときの溶接
部分１３ａは、炉内計装筒２の残留応力が発生している
部分に選択的に形成し、残りの部分は、炉内計装筒２の
凹部２ａの内周面にスリーブ１３の外周面が押し当てら
れた状態となる。 【００２１】かかる第２の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分は溶着されたクラッド層で確実に保護すること
ができる。しかも、このとき形成されるクラッド層は、
炉内計装筒２の内周面と面一になる。 【００２２】＜第３の実施の形態＞図３に示すように、
本形態では、図２に示す第２の実施の形態と同様にスリ
ーブ１４を凹部２ａに挿入する。その後、レーザ光によ
りスリーブ１４の上下両端部のみを、溶接して炉内計装
筒２の内周面のクラッド層とする。１４ａ、１４ｂは、
このとき形成される溶接部である。 【００２３】かかる第３の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分は、上下両端部の溶接部１４ａ、１４ｂにより
溶着されたスリーブ１４がクラッド層となって確実に保
護することができる。しかも、このとき形成されるクラ
ッド層は、炉内計装筒２の内周面と面一になる。 【００２４】＜第４の実施の形態＞図４に示すように、
本形態では、炉内計装筒２の内周面の内、溶接３による
残留応力が発生している部分にのみ、選択的にリング状
の凹部２ｂを形成し、この凹部２ｂに円筒状のスリーブ
１５を、炉内計装筒２の上端の開口端から挿入して嵌め
込む。このとき、スリーブ１５は、一部に切欠きを有し
てその径を拡縮可能に形成してあり、しかも凹部２ｂの
深さとほぼ同一の厚みを有するとともに、その軸方向長
さは、凹部２ｂの軸方向長さとほぼ同一寸法のものとす
る。また、炉内計装筒２の材料よりも応力腐食割れに対
してより大きな耐蝕性を有する６９０合金で形成する点
は、上記第１乃至第３の実施の形態と同様である。 【００２５】かかる第４の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分に限定して、この部分を保護するようクラッド
層を形成することができる。しかも、このとき形成され
るクラッド層は、炉内計装筒２の内周面と面一になる。 【００２６】＜第５の実施の形態＞図５に示すように、
本形態では、炉内計装筒２は何も加工することなく、円
筒状のスリーブ１６を、上記炉内計装筒２の上端の開口
端から挿入して嵌め込む。その後、スリーブ１６を、上
記第１乃至第４の実施の形態と同様に、レーザ光で溶融
して炉内計装筒２の内周面にクラッド層を形成する。 【００２７】かかる第５の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分を保護するようクラッド層を形成することがで
きる。 【００２８】なお、上述の各実施の形態では、改質の対
象となる管は、６００合金で形成した内径が１５ｍｍΦ
程度の小口径管であり、スリーブは、上記６００合金よ
りもクロムの含有量が多い６９０合金で形成したが、管
及びスリーブの材質は、当然これらに限定する必要はな
い。改質対象である管よりも、クラッド材であるスリー
ブが応力腐食割れに対してより良好な耐蝕性を有する関
係があれば上記実施の形態のものに限定する必要はな
い。 【００２９】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、外周面を介し
て溶接により固定されている管の内周面に、その開口端
から上記溶接による残留応力が発生している部分に至る
リング状の凹部を形成し、さらに上記管の材料よりも応
力腐食割れに対してより大きな耐蝕性を有する円筒状の
スリーブを、上記管の開口端から挿入して上記残留応力
が発生している部分に嵌め込み、その後このスリーブの
内部空間にレーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶接工
具を当該管の中心軸回りに回転しつつレーザ光を上記ス
リーブの内周面側から照射することによりこのスリーブ
で管の内周面にクラッド層を形成するので、管の内周面
の内、溶接による残留応力を発生している部分に限定し
て、この部分を保護するようクラッド層を形成すること
ができる。しかも、このとき形成されるクラッド層は、
管の内周面と面一になる。この結果、本発明によれば、
スリーブにより、確実に管の内周面の応力腐食割れを確
実に防止することができる。このとき、クラッド層が管
の内周面と面一であるので、流体に対する抵抗となるこ
ともない。 【００３０】〔請求項２〕に記載する発明は、外周面を
介して溶接により固定されている管の内周面に、その開
口端から上記溶接による残留応力が発生している部分に
至るリング状の凹部を形成し、さらに上記管の材料より
も応力腐食割れに対してより大きな耐蝕性を有する円筒
状のスリーブを、上記管の開口端から挿入して上記凹部
の全長に亘り嵌め込み、その後このスリーブの内部空間
にレーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶接工具を当該
管の中心軸回りに回転しつつレーザ光を上記スリーブの
内周面側から照射することによりこのスリーブで管の内
周面にクラッド層を形成するので、〔請求項１〕に記載
する発明と同様の作用効果を奏する。 【００３１】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
２〕に記載する管内周面の改質方法において、レーザ光
はスリーブの両端部のみに照射し、この部分のみを溶融
させて管に溶着させたので、〔請求項２〕に記載する発
明と同様の作用効果を奏するばかりてなく、溶接部の範
囲が小さいので、その分溶接作業を迅速に行うことがで
きる。 【００３２】〔請求項４〕に記載する発明は、外周面を
介して溶接により固定されている管の内周面で、且つ上
記溶接による残留応力が発生している部分にリング状の
凹部を形成し、さらに上記管の材料よりも応力腐食割れ
に対してより大きな耐蝕性を有し、且つ一部に切欠きを
有してその径を拡縮可能に形成した円筒状のスリーブ
を、上記管の開口端から挿入して上記凹部に嵌め込み、
その後このスリーブの内部空間にレーザ溶接工具を挿入
し、このレーザ溶接工具を当該管の中心軸回りに回転し
つつレーザ光を上記スリーブの内周面側から照射するこ
とによりこのスリーブで管の内周面にクラッド層を形成
するので、〔請求項１〕に記載する発明と同様の効果を
奏するばかりでなく、管に形成する凹部の面積を最小限
にすることができ、凹部を形成することによる、管の強
度の低下を最小限に抑えることができる。 【００３３】〔請求項５〕に記載する発明は、外周面を
介して溶接により固定されている管の内周面で、且つ上
記溶接による残留応力が発生している部分に、上記管の
材料よりも応力腐食割れに対してより大きな耐蝕性を有
する円筒状のスリーブを、上記管の開口端から挿入して
嵌め込むとともに、その後このスリーブの内部空間にレ
ーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶接工具を当該管の
中心軸回りに回転しつつレーザ光を上記スリーブの内周
面側から照射することによりこのスリーブで管の内周面
にクラッド層を形成するので、〔請求項１〕に記載する
発明と同様の効果を奏するばかりでなく、管は加工する
必要がないので、最も迅速に当該保全作業を実施するこ
とができ、その分保全費用も最小に抑えることができ
る。 【００３４】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕の何れか一つに記載する管内周面
の改質方法において、管はニッケル基合金で形成したも
のであり、またスリーブは管よりもクロムの含有量が多
い他のニッケル基合金で形成したものを用いるので、上
記〔請求項１〕乃至〔請求項５〕に記載する発明の効果
を、具体的に担保し得る。
に関し、特に小口径管の内周面を改質して応力腐食割れ
の予防保全を行う場合に適用して有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】図６（ａ）は、ＰＷＲ方式の原子炉の炉
容器部分を示す縦断面図、図６（ｂ）はそのＡ部分を抽
出・拡大して示す断面図である。両図に示すように、当
該炉容器１には、その下部を貫通して外部に臨む炉内計
装筒２が溶接３で固着してある。この炉内計装筒２は、
例えば原子炉内の温度、中性子量等のモニタリングを行
うためのセンサに接続するケーブル等を挿通するための
ものであり、内径が１５ｍｍΦ程度のニッケル基合金
（ＮＣＦ６００合金；以下、６００合金という。）を材
料とする小口径管で形成してある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き原子力プラ
ントの炉内計装筒２等、一般に、管を溶接により固定し
た場合には、溶接作業に伴う金属収縮によって、この管
に残留応力が付与される。かかる状態で、当該管の内周
面に水等の腐食性流体が接触すると、応力腐食割れを発
生する虞がある。ちなみに、上記炉内計装筒２の場合、
その内部には原子炉の一次冷却水が充満されている。し
たがって、このままでは、炉内計装筒２における残留応
力の発生部分の高経年化に伴う一次冷却水応力腐食割れ
（ＰＷＳＣＣ）の発生が懸念される。 【０００４】かかるＰＷＳＣＣを回避するためには、炉
内計装筒２の耐ＰＷＳＣＣを向上させる必要があり、そ
のためには、炉内計装筒２の内周面のうち、残留応力を
発生している部分の表面をクラッディングにより改質す
る方法が考えられる。 【０００５】ところが、炉内計装筒２は、上述の如く内
径が１５ｍｍΦ程度と小径であるため、その内部に溶接
トーチを挿入し、溶接ビードを重ねてクラッド層を形成
するという、従来技術に係る一般的な表面改質方法の適
用が困難である。かかる、小口径管の内周面の改質等、
狭隘な部位の表面改質による応力腐食割れの予防保全
は、原子力プラントに限らず、多数の管路を有し、且つ
この管路を溶接により固定している他のプラント、例え
ば化学プラント、発電プラント等においても同様に必要
になると考えられる。 【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑み、応力腐食
割れに対する耐蝕性が向上するように管、特に小口径管
の内周面を容易且つ確実に改質し得る管内周面の改質方
法を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【０００８】１） 外周面を介して溶接により固定され
ている管の内周面に、その開口端から上記溶接による残
留応力が発生している部分に至るリング状の凹部であっ
て、且つ上方から下方に向かって小径となる段部を有す
る凹部を形成し、 さらに上記管の材料よりも応力腐食
割れに対してより大きな耐蝕性を有する円筒状のスリー
ブを、上記管の開口端の上方から挿入して下端面を前記
凹部の段部に当接させることによりその位置を規制しつ
つ前記記残留応力が発生している部分に嵌め込み、その
後このスリーブの内部空間にレーザ溶接工具を挿入し、
このレーザ溶接工具を当該管の中心軸回りに回転しつつ
レーザ光を上記スリーブの内周面側から照射することに
よりこのスリーブで管の内周面にクラッド層を形成する
こと。 【０００９】２） 外周面を介して溶接により固定され
ている管の内周面に、その開口端から上記溶接による残
留応力が発生している部分に至るリング状の凹部であっ
て、且つ上方から下方に向かって小径となる段部を有す
る凹部を形成し、 さらに上記管の材料よりも応力腐食
割れに対してより大きな耐蝕性を有する円筒状のスリー
ブを、上記管の開口端の上方から挿入して下端面を前記
凹部の段部に当接させることによりその位置を規制しつ
つ上記凹部の全長に亘り嵌め込み、 その後このスリー
ブの内部空間にレーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶
接工具を当該管の中心軸回りに回転しつつレーザ光を上
記スリーブの内周面側から照射することによりこのスリ
ーブで管の内周面にクラッド層を形成すること。 【００１０】３） 上記２）に記載する管内周面の改質
方法において、レーザ光はスリーブの両端部のみに照射
し、この部分のみを溶融させて管に溶着させたこと。 【００１１】４） 外周面を介して溶接により固定され
ている管の内周面で、且つ上記溶接による残留応力が発
生している部分にリング状の凹部を形成し、さらに上記
管の材料よりも応力腐食割れに対してより大きな耐蝕性
を有し、且つ一部に切欠きを有してその径を拡縮可能に
形成した円筒状のスリーブを、径を縮小した状態で上記
管の開口端から挿入するとともに径を拡大した状態で前
記凹部に嵌め込み、その後このスリーブの内部空間にレ
ーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶接工具を当該管の
中心軸回りに回転しつつレーザ光を上記スリーブの内周
面側から照射することによりこのスリーブて管の内周面
にクラッド層を形成すること。 【００１２】 【００１３】５） 上記１）乃至４）の何れか一つに記
載する管内周面の改質方法において、管はニッケル基合
金で形成したものであり、またスリーブは管よりもクロ
ムの含有量が多い他のニッケル基合金で形成したものを
用いること。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００１５】以下に説明する実施の形態は何れも、図６
に示すように、溶接３により炉容器１に固着してある炉
内計装筒２の内周面の改質方法である。すなわち、この
ときの改質の対象となる管は、内径が１５ｍｍΦ程度の
小口径管であり、その材料は６００合金である。また、
スリーブは、上記６００合金よりもクロムの含有量が多
い、したがって応力腐食割れに対する耐蝕性がより良好
な他のニッケル基合金（ＮＣＦ６９０合金；以下、６９
０合金という。）である。 【００１６】＜第１の実施の形態＞図１に示すように、
先ず、炉内計装筒２の内周面に、その上端の開口端から
溶接３による残留応力が発生している部分に至るリング
状の凹部２ａを形成する。これは、炉内計装筒２の切削
加工による。次に、薄肉円筒状のスリーブ１１を、上記
炉内計装筒２の開口端からこの炉内計装筒２に挿入し
て、溶接３に伴う残留応力が発生している部分に嵌め込
む。このとき、スリーブ１１は、凹部２ａの深さとほぼ
同一の厚みを有するものとし、上述の如く、炉内計装筒
２の材料よりも応力腐食割れに対してより大きな耐蝕性
を有する６９０合金とする。 【００１７】その後、スリーブ１１の内部空間にレーザ
溶接工具１２を挿入し、このレーザ溶接工具１２を炉内
計装筒２の中心軸ｌの回りに回転しつつレーザ光１２ａ
をスリーブ１１の内周面に照射する。この結果、スリー
ブ１２は溶融して炉内計装筒２と一体となる。このよう
にして、スリーブ１２のクラッディング層を炉内計装筒
２の内周面に形成する。このとき、レーザ装置の種類に
特別な限定はないが、溶接部位が狭隘な部位であること
を考慮すれば、光ファイバでレーザ光を自由に導き得る
ＹＡＧレーザ装置が最適である。 【００１８】かかる第１の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分に限定して、この部分を保護するようクラッド
層を形成することができる。しかも、このとき形成され
るクラッド層は、炉内計装筒２の内周面と面一になる。 【００１９】＜第２の実施の形態＞図２に示すように、
本形態では、図１に示す第１の実施の形態と同様に、炉
内計装筒２の内周面に、その上端の開口端から溶接３に
よる残留応力が発生している部分に至るリング状の凹部
２ａを形成する。次に、薄肉円筒状のスリーブ１３を、
上記炉内計装筒２の開口端からこの炉内計装筒２に挿入
して上記凹部２ａの全長に亘り嵌め込む。このとき、ス
リーブ１３は、凹部２ａの深さとほぼ同一の厚みを有す
るものとし、６９０合金で形成する。 【００２０】その後、図１に示す第１の実施の形態と同
様に、スリーブ１３の内周面側からレーザ光を照射して
スリーブ１３を溶融して炉内計装筒２の残留応力が発生
している部分にクラッド層を形成する。このときの溶接
部分１３ａは、炉内計装筒２の残留応力が発生している
部分に選択的に形成し、残りの部分は、炉内計装筒２の
凹部２ａの内周面にスリーブ１３の外周面が押し当てら
れた状態となる。 【００２１】かかる第２の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分は溶着されたクラッド層で確実に保護すること
ができる。しかも、このとき形成されるクラッド層は、
炉内計装筒２の内周面と面一になる。 【００２２】＜第３の実施の形態＞図３に示すように、
本形態では、図２に示す第２の実施の形態と同様にスリ
ーブ１４を凹部２ａに挿入する。その後、レーザ光によ
りスリーブ１４の上下両端部のみを、溶接して炉内計装
筒２の内周面のクラッド層とする。１４ａ、１４ｂは、
このとき形成される溶接部である。 【００２３】かかる第３の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分は、上下両端部の溶接部１４ａ、１４ｂにより
溶着されたスリーブ１４がクラッド層となって確実に保
護することができる。しかも、このとき形成されるクラ
ッド層は、炉内計装筒２の内周面と面一になる。 【００２４】＜第４の実施の形態＞図４に示すように、
本形態では、炉内計装筒２の内周面の内、溶接３による
残留応力が発生している部分にのみ、選択的にリング状
の凹部２ｂを形成し、この凹部２ｂに円筒状のスリーブ
１５を、炉内計装筒２の上端の開口端から挿入して嵌め
込む。このとき、スリーブ１５は、一部に切欠きを有し
てその径を拡縮可能に形成してあり、しかも凹部２ｂの
深さとほぼ同一の厚みを有するとともに、その軸方向長
さは、凹部２ｂの軸方向長さとほぼ同一寸法のものとす
る。また、炉内計装筒２の材料よりも応力腐食割れに対
してより大きな耐蝕性を有する６９０合金で形成する点
は、上記第１乃至第３の実施の形態と同様である。 【００２５】かかる第４の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分に限定して、この部分を保護するようクラッド
層を形成することができる。しかも、このとき形成され
るクラッド層は、炉内計装筒２の内周面と面一になる。 【００２６】＜第５の実施の形態＞図５に示すように、
本形態では、炉内計装筒２は何も加工することなく、円
筒状のスリーブ１６を、上記炉内計装筒２の上端の開口
端から挿入して嵌め込む。その後、スリーブ１６を、上
記第１乃至第４の実施の形態と同様に、レーザ光で溶融
して炉内計装筒２の内周面にクラッド層を形成する。 【００２７】かかる第５の実施の形態によれば、炉内計
装筒２の内周面の内、溶接３による残留応力を発生して
いる部分を保護するようクラッド層を形成することがで
きる。 【００２８】なお、上述の各実施の形態では、改質の対
象となる管は、６００合金で形成した内径が１５ｍｍΦ
程度の小口径管であり、スリーブは、上記６００合金よ
りもクロムの含有量が多い６９０合金で形成したが、管
及びスリーブの材質は、当然これらに限定する必要はな
い。改質対象である管よりも、クラッド材であるスリー
ブが応力腐食割れに対してより良好な耐蝕性を有する関
係があれば上記実施の形態のものに限定する必要はな
い。 【００２９】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、外周面を介し
て溶接により固定されている管の内周面に、その開口端
から上記溶接による残留応力が発生している部分に至る
リング状の凹部を形成し、さらに上記管の材料よりも応
力腐食割れに対してより大きな耐蝕性を有する円筒状の
スリーブを、上記管の開口端から挿入して上記残留応力
が発生している部分に嵌め込み、その後このスリーブの
内部空間にレーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶接工
具を当該管の中心軸回りに回転しつつレーザ光を上記ス
リーブの内周面側から照射することによりこのスリーブ
で管の内周面にクラッド層を形成するので、管の内周面
の内、溶接による残留応力を発生している部分に限定し
て、この部分を保護するようクラッド層を形成すること
ができる。しかも、このとき形成されるクラッド層は、
管の内周面と面一になる。この結果、本発明によれば、
スリーブにより、確実に管の内周面の応力腐食割れを確
実に防止することができる。このとき、クラッド層が管
の内周面と面一であるので、流体に対する抵抗となるこ
ともない。 【００３０】〔請求項２〕に記載する発明は、外周面を
介して溶接により固定されている管の内周面に、その開
口端から上記溶接による残留応力が発生している部分に
至るリング状の凹部を形成し、さらに上記管の材料より
も応力腐食割れに対してより大きな耐蝕性を有する円筒
状のスリーブを、上記管の開口端から挿入して上記凹部
の全長に亘り嵌め込み、その後このスリーブの内部空間
にレーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶接工具を当該
管の中心軸回りに回転しつつレーザ光を上記スリーブの
内周面側から照射することによりこのスリーブで管の内
周面にクラッド層を形成するので、〔請求項１〕に記載
する発明と同様の作用効果を奏する。 【００３１】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
２〕に記載する管内周面の改質方法において、レーザ光
はスリーブの両端部のみに照射し、この部分のみを溶融
させて管に溶着させたので、〔請求項２〕に記載する発
明と同様の作用効果を奏するばかりてなく、溶接部の範
囲が小さいので、その分溶接作業を迅速に行うことがで
きる。 【００３２】〔請求項４〕に記載する発明は、外周面を
介して溶接により固定されている管の内周面で、且つ上
記溶接による残留応力が発生している部分にリング状の
凹部を形成し、さらに上記管の材料よりも応力腐食割れ
に対してより大きな耐蝕性を有し、且つ一部に切欠きを
有してその径を拡縮可能に形成した円筒状のスリーブ
を、上記管の開口端から挿入して上記凹部に嵌め込み、
その後このスリーブの内部空間にレーザ溶接工具を挿入
し、このレーザ溶接工具を当該管の中心軸回りに回転し
つつレーザ光を上記スリーブの内周面側から照射するこ
とによりこのスリーブで管の内周面にクラッド層を形成
するので、〔請求項１〕に記載する発明と同様の効果を
奏するばかりでなく、管に形成する凹部の面積を最小限
にすることができ、凹部を形成することによる、管の強
度の低下を最小限に抑えることができる。 【００３３】〔請求項５〕に記載する発明は、外周面を
介して溶接により固定されている管の内周面で、且つ上
記溶接による残留応力が発生している部分に、上記管の
材料よりも応力腐食割れに対してより大きな耐蝕性を有
する円筒状のスリーブを、上記管の開口端から挿入して
嵌め込むとともに、その後このスリーブの内部空間にレ
ーザ溶接工具を挿入し、このレーザ溶接工具を当該管の
中心軸回りに回転しつつレーザ光を上記スリーブの内周
面側から照射することによりこのスリーブで管の内周面
にクラッド層を形成するので、〔請求項１〕に記載する
発明と同様の効果を奏するばかりでなく、管は加工する
必要がないので、最も迅速に当該保全作業を実施するこ
とができ、その分保全費用も最小に抑えることができ
る。 【００３４】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項５〕の何れか一つに記載する管内周面
の改質方法において、管はニッケル基合金で形成したも
のであり、またスリーブは管よりもクロムの含有量が多
い他のニッケル基合金で形成したものを用いるので、上
記〔請求項１〕乃至〔請求項５〕に記載する発明の効果
を、具体的に担保し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る改質方法によ
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図２】本発明の第２の実施の形態に係る改質方法によ
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図３】本発明の第３の実施の形態に係る改質方法によ
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図４】本発明の第４の実施の形態に係る改質方法によ
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図５】本発明の第５の実施の形態に係る改質方法によ
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図６】ＰＷＲ方式の原子炉の炉容器に関連する部分を
示す図で、（ａ）は当該炉容器部分を示す縦断面図、
（ｂ）はそのＡ部分を抽出・拡大して示す断面図であ
る。 【符号の説明】 １ 炉容器 ２ 炉内計装筒 ２ａ 凹部 ３ 溶接 １１、１３、１４、１５、１６ スリーブ １２ レーザ溶接工具 １２ａ レーザ光 １３ａ、１４ａ、１４ｂ 溶接部
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図２】本発明の第２の実施の形態に係る改質方法によ
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図３】本発明の第３の実施の形態に係る改質方法によ
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図４】本発明の第４の実施の形態に係る改質方法によ
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図５】本発明の第５の実施の形態に係る改質方法によ
るクラッディング部分を示す縦断面図である。 【図６】ＰＷＲ方式の原子炉の炉容器に関連する部分を
示す図で、（ａ）は当該炉容器部分を示す縦断面図、
（ｂ）はそのＡ部分を抽出・拡大して示す断面図であ
る。 【符号の説明】 １ 炉容器 ２ 炉内計装筒 ２ａ 凹部 ３ 溶接 １１、１３、１４、１５、１６ スリーブ １２ レーザ溶接工具 １２ａ レーザ光 １３ａ、１４ａ、１４ｂ 溶接部
フロントページの続き
(72)発明者 沖村 浩司
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番
１号 三菱重工業株式会社 神戸造船所
内
(56)参考文献 特開 平４−37489（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−297170（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−235594（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−98695（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G21D 1/00
B23K 26/00
G21C 19/20
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 外周面を介して溶接により固定されてい
る管の内周面に、その開口端から上記溶接による残留応
力が発生している部分に至るリング状の凹部であって、
且つ上方から下方に向かって小径となる段部を有する凹
部を形成し、 さらに上記管の材料よりも応力腐食割れに対してより大
きな耐蝕性を有する円筒状のスリーブを、上記管の開口
端の上方から挿入して下端面を前記凹部の段部に当接さ
せることによりその位置を規制しつつ前記記残留応力が
発生している部分に嵌め込み、 その後このスリーブの内部空間にレーザ溶接工具を挿入
し、このレーザ溶接工具を当該管の中心軸回りに回転し
つつレーザ光を上記スリーブの内周面側から照射するこ
とによりこのスリーブで管の内周面にクラッド層を形成
することを特徴とする管内周面の改質方法。 【請求項２】 外周面を介して溶接により固定されてい
る管の内周面に、その開口端から上記溶接による残留応
力が発生している部分に至るリング状の凹部であって、
且つ上方から下方に向かって小径となる段部を有する凹
部を形成し、 さらに上記管の材料よりも応力腐食割れに対してより大
きな耐蝕性を有する円筒状のスリーブを、上記管の開口
端の上方から挿入して下端面を前記凹部の段部に当接さ
せることによりその位置を規制しつつ上記凹部の全長に
亘り嵌め込み、 その後このスリーブの内部空間にレーザ溶接工具を挿入
し、このレーザ溶接工具を当該管の中心軸回りに回転し
つつレーザ光を上記スリーブの内周面側から照射するこ
とによりこのスリーブで管の内周面にクラッド層を形成
することを特徴とする管内周面の改質方法。 【請求項３】 〔請求項２〕に記載する管内周面の改質
方法において、 レーザ光はスリーブの両端部のみに照射し、この部分の
みを溶融させて管に溶着させたことを特徴とする管内周
面の改質方法。 【請求項４】 外周面を介して溶接により固定されてい
る管の内周面で、且つ上記溶接による残留応力が発生し
ている部分にリング状の凹部を形成し、 さらに上記管の材料よりも応力腐食割れに対してより大
きな耐蝕性を有し、且つ一部に切欠きを有してその径を
拡縮可能に形成した円筒状のスリーブを、径を 縮小した
状態で上記管の開口端から挿入するとともに径を拡大し
た状態で前記凹部に嵌め込み、 その後このスリーブの内部空間にレーザ溶接工具を挿入
し、このレーザ溶接工具を当該管の中心軸回りに回転し
つつレーザ光を上記スリーブの内周面側から照射するこ
とによりこのスリーブて管の内周面にクラッド層を形成
することを特徴とする管内周面の改質方法。 【請求項５】 〔請求項１〕乃至〔請求項４〕の何れか
一つに記載する管内周面の改質方法において、 管はニッケル基合金で形成したものであり、またスリー
ブは管よりもクロムの含有量が多い他のニッケル基合金
で形成したものを用いることを特徴とする管内周面の改
質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284751A JP3469185B2 (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 管内周面の改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284751A JP3469185B2 (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 管内周面の改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090494A JP2002090494A (ja) | 2002-03-27 |
| JP3469185B2 true JP3469185B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=18768924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000284751A Expired - Lifetime JP3469185B2 (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 管内周面の改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3469185B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10286501B2 (en) | 2013-08-19 | 2019-05-14 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Laser welding apparatus, preventive maintenance method for reactor internal of nuclear power plant, and laser cutting apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11668414B2 (en) * | 2019-12-12 | 2023-06-06 | Lc Advanced Motor Technology Corporation | Dual metal adapter |
| CN111141612B (zh) * | 2020-01-21 | 2022-05-13 | 鞍钢股份有限公司 | 一种测试油井管抗硫化氢应力腐蚀的装置及方法 |
-
2000
- 2000-09-20 JP JP2000284751A patent/JP3469185B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10286501B2 (en) | 2013-08-19 | 2019-05-14 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Laser welding apparatus, preventive maintenance method for reactor internal of nuclear power plant, and laser cutting apparatus |
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|---|---|
| JP2002090494A (ja) | 2002-03-27 |
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