JP3795111B2 - Water jet peening equipment - Google Patents

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JP3795111B2
JP3795111B2 JP29560095A JP29560095A JP3795111B2 JP 3795111 B2 JP3795111 B2 JP 3795111B2 JP 29560095 A JP29560095 A JP 29560095A JP 29560095 A JP29560095 A JP 29560095A JP 3795111 B2 JP3795111 B2 JP 3795111B2
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water
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pressure vessel
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敏夫 松原
陽一 馬原
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孝一 黒沢
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属部材に液体のジェットを噴射することにより、金属材料に存在する引張残留応力を改善して応力腐食割れを防止するウォータージェットピーニング装置に係わり、特に、圧力容器の鏡板に貫通し、圧力容器内面に溶接固定された配管の溶接部表面の応力状態を大気中に保持された状態で改善するウォータージェットピーニング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
応力腐食割れ発生の要因となる溶接部等の残留応力の緩和方法としては、特開昭62−63614号公報に開示された技術がある。
【0003】
これは、残留応力改善対象物である熱交換器等の管の内部に、高圧液体ジェットを噴射する回転ノズル部を有する高圧水ショットピーニング装置を挿入し、ジェットそのものの軸動圧エネルギー(ジェット噴流の軸方向動圧エネルギー)で前記管内面をピーニングすることにより、前記管に元々存在していた引張残留応力を圧縮残留応力に軟化するものである。
【0004】
また、特開平6−62408号公報に開示された技術は、圧力容器の下鏡部に貫通して溶接固定された管の溶接部に対し、圧力容器内に水を張り水中で高圧ジェットを噴射させることにより、キャビテーション気泡を発生させて表面応力状態を改善するものである。
【0005】
この提案では圧力容器内に水を張った状態で、圧力容器の内部構造物と貫通配管を利用して所定の位置に装置をセットし、配管の回りにノズルを回転させて対象となる溶接部の応力を改善できるようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開昭62−63614号公報による従来技術は、熱交換器等の管内面の残留応力を大気中の水噴流の軸動圧力を利用して改善する方法として有効な手段と考えられるが、当該部は管内面で溶接形状も単純であるため、使用する水の回収及び装置も比較的容易に実施できると考えられる。
【0007】
また、特開平5−78738号公報による従来技術は、水中で、かつ、圧力容器内部の構造物を利用して装置を設置できるため、水を回収する必要がないと同時にキャビテーション気泡を発生させる水環境を作ることに対して注意を払う必要がない。
【0008】
図9は圧力容器の鏡板部の断面図、図10はその要部拡大図である。
【0009】
大気中に保持された圧力容器の鏡板101に貫通し、圧力容器内面に溶接固定された多数の配管102が設けられているが、この溶接は、図10に示すように、鏡板101に対し内面から施工されており、溶接部の残留応力は、溶接金属103及びその近傍部を含む高引張残留応力部104を生じる。
【0010】
このような溶接部の残留応力を改善する場合、配管外面と圧力容器鏡板との溶接部であること、鏡板に対して傾斜して固定された配管では溶接部が3次元形状であること等により、噴射ノズルの複雑な位置制御を行う必要があると共に、大気中でピーニングを行う場合、特に、原子炉圧力容器の場合には汚染拡大防止のため、水回収を行う必要がある。
【0011】
また、水中でキャビテーション気泡を発生させて残留応力の改善を行うためには、当該部に水環境を形成すると同時に前記と同様、水回収を行う必要がある。
本発明は、圧力容器内面に溶接固定された配管の溶接部の残留応力を改善することができるウォータージェットピーニング装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、大気中に保持されて溶接部を有する配管と、高圧水を噴射して水中にキャビテーション気泡を発生させ、そのキャビテーション気泡を前記溶接部の表面に衝突させて、該溶接部の応力状態を改善するノズルと、前記溶接部およびノズルを水中に保持するためのプールを形成するプール形成手段と、
前記ノズルを前記溶接部の周囲に沿って回転する回転駆動軸を有する回転手段と、前記回転駆動軸の上端に取り付けられた位置決めヘッドと、前記プール形成手段の外面に設けられた位置決めラグとからなる位置決め手段とを備え、前記位置決めヘッドを前記配管の内部に挿入して、前記位置決めラグを他の配管の内部に挿入して前記プール形成手段の位置決めを行なう第1の手段により達成される。
【0013】
また、第1の手段において、前記ノズルを前記配管の軸方向に沿って上下動する上下移動手段を設けた第2の手段により達成される。
【0014】
また、第1または第2の手段において、前記ノズルとプール形成手段と位置決め手段と回転手段を搭載した台車を移動する移動手段が設けられている第3の手段により達成される。
【0015】
また、第1ないし第3のいずれかの手段において、前記配管が圧力容器の内面に溶接され、前記プール形成手段の圧力容器の内面と対向する部分が圧力容器の曲率に合わせた形状となっている第4の手段により達成される。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の概要をまず説明する。
【0018】
装置を載せた台車を配管下まで移動し、位置決め装置を当該配管内に挿入して装置の中心を合わせ、カバーをその縁が圧力容器内面に密着するように押し付ける。このとき、カバーの上端部に圧力容器の曲率に合った形状のパッキンを設けると共に、回転板とカバーとの間にパッキンを設けることで、カバーと回転板及び圧力容器内面で密閉空間を形成することができる。
【0019】
この状態で、カバー内に水を充満させてプールを形成し、噴射ノズルから高圧ジェット液体を噴射してキャビテーション気泡を発生させ、回転板の回転駆動装置を作動させて回転板を回転させると共に、回転板の軸方向駆動装置を作動させて回転板を軸方向に移動させることにより、回転板に固定した噴射ノズルを配管の回りに回転させ、かつ、配管の軸方向に移動させることができる。
【0020】
また、制御装置により各駆動モータの位置制御を行うことにより、噴射ノズルを圧力容器と配管の溶接部に対し、一様に対峙させることができ、当該溶接部に安定したキャビテーション気泡を衝突させることができ、溶接部表面の残留応力を改善することができる。
【0021】
このとき、噴射ノズルから噴射された水及び気泡はカバー上端近傍に設けた排出口から外部に導かれ容易に回収される。
【0022】
また、カバー外面に取り付けた突起を隣接する配管に挿入しておくことにより、回転板が回転及び移動してもカバーの向きは常に一定に保たれるため、圧力容器とのシール面がずれることがなく、安定してプールを形成することができる。
以下、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0023】
図1は、本発明のウォータージェットピーニング装置を圧力容器の鏡板101に貫通して溶接固定された配管102に設置した状態を示す断面図である。
【0024】
図2は図1のA−A断面図、図3は図1のB−B断面図、図4は図3のC−C断面図である。
【0025】
図1において、回転駆動軸12の上端にはベアリング12aを介して位置決めヘッド11が回転自在に固定されており、下端部はベアリング12bを介して昇降台車13を貫通して回転自在に固定され、先端はカップリング14を介して回転駆動モータ15に接続されている。
【0026】
また、回転駆動軸12の中央部はスプライン構造(図2参照)をしており、回転筒17内を貫通して設置され、回転筒17内部に固定されたスプラインナット17aと軸方向に移動自在に係合している。回転筒17の上端には回転板16が固定されており、回転駆動モータ15の回転により回転駆動軸12、スプラインナット17a及び回転筒17を介して回転板16を回転できるように構成している。
【0027】
一方、回転筒17の下端部には昇降フランジ18がベアリング18aを介して回転自在に固定されており、昇降フランジ18には昇降用ネジ軸シャフト19と噛み合ったナット19aが固定されている。昇降用ネジ軸シャフト19の下端部はベアリング19bを介して昇降台車13を貫通して回転自在に固定され、先端には昇降軸回転ギヤ20を取り付けてある。
【0028】
伝達ギヤ(A)21aはその中心に貫通した回転駆動軸12とベアリング21dを介して回転自在に固定されると共に、昇降軸回転ギヤ20及び伝達ギヤ(B)21bを介して伝達ギヤ(C)21cを取り付けた昇降駆動モータ22と係合している(図3及び図4参照)。
【0029】
本構成により、昇降駆動モータ22の回転により伝達ギヤ(C)21c、(B)21b、(A)21a及び昇降軸回転ギヤ20を介して昇降駆動軸19を回転させ、それと係合したナット19aを固定した昇降フランジ18を昇降させることができ、さらには回転筒17及び回転板16を昇降させることができる。
【0030】
上記の回転駆動系と昇降駆動系の間にはベアリングを配しているため、相互に影響されることなく各々の動作を行うことができる。
【0031】
カバー23は内部に回転板16を配しており、上端には鏡板101の内面形状に合わせたパッキン24が取り付けられている。カバー23の上端部近傍には排水口23aが設けられており、排水ホース25を接続できるように構成されている。
【0032】
昇降台車13に固定されたエアシリンダ26の先端は、カバー23の外周に設けられたフランジ23bとカバー23の周方向に移動できるように固定されている。また、カバー23の外面には隣接する配管内に挿入してカバー23の向きを固定できるようにカバー位置決めラグ27が設けられている。
【0033】
ノズル28は回転板16に貫通し、その先端が配管102と鏡板101との溶接部に向いて固定されており、他端は高圧ホース29が接続されている。
【0034】
上記の機器は全て昇降台車13に固定されており、昇降台車13はリニアガイド30を介して移動台車32に固定されたレール31上を移動する。また、昇降台車13にはナット33が取り付けられており、移動台車32に固定された台車昇降用ネジ軸34と噛み合っている。
【0035】
台車昇降用ネジ軸34はタイミングベルト35を介して台車昇降駆動モータ36と接続されており、台車昇降駆動モータ36により台車昇降用ネジ軸34を回転することにより、昇降台車13を上下に移動させることができる。また、移動台車32にはキャスター37が取り付けられている。
【0036】
一方、回転板16とカバー23及び回転駆動軸12との間にはパッキン16a及び16bが取り付けられており、カバー23内に蓄える水をシールし、水プールを形成できるように構成してある。
【0037】
また、上記の各駆動モータ及びエアホース等は外部に設置した制御盤51に接続されており、高圧ホース29は外部に設置された高圧ポンプ52に接続されている(図5参照)。
【0038】
次に、以上のように構成したウォータージェットピーニング装置の操作要領について説明する。
【0039】
まず、図6に示すごとく、移動台車32を操作して装置を当該配管102の真下に移動する。次に、図7に示すごとく、台車昇降駆動モータ36を操作して昇降台車13を上昇させ、回転駆動軸12の先端に取り付けた位置決めヘッド11を配管102内部に挿入する。
【0040】
次に、カバー位置決めラグ27が隣接配管内に挿入できるように、カバー23の向きを調節しながらエアシリンダ26にエアを供給し、カバー23をゆっくり上昇させる。さらに、カバー23の先端に取り付けたパッキン24が鏡板101の内面に密着するまでカバー23を上昇させる。この状態で図1の取り付け状態となる。
【0041】
次に、回転駆動モータ15を操作して回転板16を回転駆動軸12の回りに回転させると共に、昇降駆動モータ22を操作してノズル28の先端が鏡板101と配管102の溶接部と所定の距離を確保できる位置に、回転板16を回転駆動軸12の軸方向に移動させ、ウォータージェットピーニング開始位置にノズル28を移動させる。
【0042】
さらに、高圧ポンプ52を起動してノズル28を介してカバー23内が一杯になるまで(排水口23aから水が溢れ出ることで確認できる)水を供給する。これでウォータージェット開始可能状態となる。
【0043】
次に、高圧ポンプ52を起動して高圧水を高圧ホース29を介してノズル28に送り、ノズル28からキャビテーション気泡を発生させ、鏡板101と配管102の溶接部にこのキャビテーション気泡を衝突させる。この状態で回転駆動モータ15を作動させて回転板16を回転駆動軸12の回りに回転させ、ノズル28を配管102の回りに回転させると共に、昇降駆動モータ22を作動させて回転板16を回転駆動軸12の軸方向に移動させ、ノズル28を配管102の軸方向に移動させる。
【0044】
このとき、予め鏡板101と配管102の取り付け角度に基づいた溶接形状を考慮したプログラムを作成し、そのプログラムにより回転駆動モータ15と昇降駆動モータ22を制御することにより、ノズル28は鏡板101と配管102の溶接部との距離を一定に保ちながら配管102の回りを360度移動することができる(図8参照)。
【0045】
このとき、回転板16、カバー23、鏡板101及び各々の接合部に設けたパッキンにより、キャビテーション気泡を発生させるために不可欠なプールを安定して形成することができる。
【0046】
また、キャビテーションにより発生した気泡及びノズル28から供給され、溢れ出る水は、カバー23の上部近傍に設けた排水口23aから排水ホース25を介して周囲に飛散させることなく回収することができる。
【0047】
図11は、キャビテーション噴流が噴流軸方向に沿って2つの衝撃圧力ピークを持つことを示す概念図であり、(a)はスタンドオフ距離と噴流から発生する衝撃圧力の関係を示す特性図、(b)は噴流の状態を示す模式図である。
【0048】
この図に示すように、キャビテーション噴流は噴流軸方向に沿って2つの衝撃圧力ピークを有しており、ノズル28から遠い方の第2ピークは同図に示すように、第1ピークに比べて範囲が広いという特徴がある。従って、施工対象部位とノズル28との距離は必ずしも精密に調整する必要はない。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のウォータージェットピーニング装置によれば、大気中に保持された圧力容器の鏡板に貫通し、圧力容器内面に溶接固定された配下の溶接部、特に鏡板に斜めに貫通して溶接固定された配管の溶接部に対して、距離を一定に保って噴射ノズルを対峙させ、かつ噴射ノズルを配管の回りにスムーズに移動させることができる。また、鏡板内面の形状に合ったカバーの設置及びカバー上端部近傍に排水口を設置することにより、当該溶接部の回りに安定して水プールを形成することができるため、当該溶接部に一様にキャビテーション気泡を衝突させることができる。
【0050】
この結果、溶接部表面の残留応力状態を確実に改善することができ、圧力容器の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るウォータージェットピーニング装置を鏡板を貫通する配管に設置した状態を示す詳細図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図1のB−B断面図である。
【図4】図3のC−C断面図である。
【図5】本発明のウォータージェットピーニング装置のシステム構成図である。
【図6】本発明のウォータージェットピーニング装置を配管に設置する前の状態を示す構成図である。
【図7】本発明のウォータージェットピーニング装置を配管に設置する途中段階の状態を示す構成図である。
【図8】本発明のウォータージェットピーニング装置を使用し、鏡板と配下の溶接部にウォータージェットピーニングを施工している状態を示す構成図である。
【図9】鏡板に配管が貫通して溶接固定されている圧力容器上鏡の断面図である。
【図10】図9の要部拡大図である。
【図11】キャビテーション噴流が噴流軸方向に沿って2つの衝撃圧力ピークを持つことを示す概念図である。
【符号の説明】
11 位置決めヘッド
13 昇降台車
15 回転駆動モータ
16 回転板
22 昇降駆動モータ
23 カバー
28 ノズル
32 移動台車
51 制御盤
52 高圧ポンプ
53 貯水タンク
101 鏡板
102 配管
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water jet peening apparatus that improves a tensile residual stress existing in a metal material and prevents stress corrosion cracking by injecting a liquid jet onto the metal member, and in particular, penetrates the end plate of the pressure vessel. The present invention relates to a water jet peening apparatus for improving a stress state of a welded portion surface of a pipe welded and fixed to an inner surface of a pressure vessel while being maintained in the atmosphere.
[0002]
[Prior art]
As a method for alleviating residual stress in a welded part or the like that causes stress corrosion cracking, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-63614.
[0003]
This is because a high-pressure water shot peening device having a rotating nozzle that injects a high-pressure liquid jet is inserted into a pipe such as a heat exchanger that is an object of residual stress improvement, and the axial dynamic pressure energy (jet jet) of the jet itself is inserted. The tensile residual stress originally present in the pipe is softened to the compressive residual stress by peening the inner surface of the pipe with the axial dynamic pressure energy).
[0004]
In addition, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-62408 is a technique in which water is filled in a pressure vessel and a high-pressure jet is jetted in the water to a welded portion of a pipe that is welded and fixed to a lower mirror portion of the pressure vessel. By doing so, cavitation bubbles are generated to improve the surface stress state.
[0005]
In this proposal, with the water inside the pressure vessel, the device is set at a predetermined position using the internal structure of the pressure vessel and the through pipe, and the target welded part is rotated by rotating the nozzle around the pipe. To improve the stress.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The prior art disclosed in JP-A-62-63614 is considered to be an effective means for improving the residual stress on the inner surface of a pipe such as a heat exchanger by utilizing the axial dynamic pressure of a water jet in the atmosphere. Since this part has a simple welded shape on the inner surface of the pipe, it is considered that the water recovery and apparatus used can be implemented relatively easily.
[0007]
Further, the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-78738 is capable of installing the apparatus in water and using a structure inside the pressure vessel, so that there is no need to collect water and water that generates cavitation bubbles at the same time. There is no need to pay attention to creating an environment.
[0008]
FIG. 9 is a cross-sectional view of the end plate portion of the pressure vessel, and FIG. 10 is an enlarged view of a main part thereof.
[0009]
A large number of pipes 102 are provided which penetrate through the end plate 101 of the pressure vessel held in the atmosphere and are fixed to the inner surface of the pressure vessel by welding. As shown in FIG. The residual stress of the welded portion produces a high tensile residual stress portion 104 including the weld metal 103 and the vicinity thereof.
[0010]
When improving the residual stress of such a welded part, it is a welded part between the outer surface of the pipe and the pressure vessel end plate, and the welded part has a three-dimensional shape in a pipe fixed at an inclination to the end plate. In addition, it is necessary to perform complicated position control of the injection nozzle, and when performing peening in the atmosphere, particularly in the case of a reactor pressure vessel, it is necessary to recover water in order to prevent the spread of contamination.
[0011]
Further, in order to improve the residual stress by generating cavitation bubbles in water, it is necessary to collect water in the same manner as described above at the same time as forming a water environment in the part.
An object of this invention is to provide the water jet peening apparatus which can improve the residual stress of the welding part of the piping fixed by welding to the inner surface of a pressure vessel.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The purpose of the above is to hold a pipe having a welded part held in the atmosphere, and to generate cavitation bubbles in the water by jetting high-pressure water, and to cause the cavitation bubbles to collide with the surface of the welded part. A nozzle for improving the state, and a pool forming means for forming a pool for holding the weld and the nozzle in water;
Rotating means having a rotational drive shaft for rotating the nozzle along the periphery of the welded portion, a positioning head attached to the upper end of the rotational drive shaft, and a positioning lug provided on the outer surface of the pool forming means And a positioning means for inserting the positioning head into the pipe and inserting the positioning lug into another pipe to position the pool forming means .
[0013]
Further, the first means is achieved by a second means provided with a vertically moving means for moving the nozzle up and down along the axial direction of the pipe .
[0014]
Further, in the first or second means, it is achieved by a third means provided with a moving means for moving a carriage on which the nozzle, the pool forming means, the positioning means and the rotating means are mounted .
[0015]
Further, in any one of the first to third means, the pipe is welded to the inner surface of the pressure vessel, and a portion of the pool forming means facing the inner surface of the pressure vessel has a shape matching the curvature of the pressure vessel. This is achieved by the fourth means.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The outline of the present invention will be described first.
[0018]
The carriage on which the apparatus is mounted is moved to the bottom of the pipe, the positioning apparatus is inserted into the pipe, the center of the apparatus is aligned, and the cover is pressed so that the edge thereof is in close contact with the inner surface of the pressure vessel. At this time, a packing having a shape matching the curvature of the pressure vessel is provided at the upper end portion of the cover, and a sealing space is formed by the cover, the rotation plate, and the inner surface of the pressure vessel by providing a packing between the rotation plate and the cover. be able to.
[0019]
In this state, the cover is filled with water to form a pool, a high-pressure jet liquid is ejected from the ejection nozzle to generate cavitation bubbles, the rotation drive device of the rotation plate is operated to rotate the rotation plate, By operating the axial drive device of the rotating plate to move the rotating plate in the axial direction, the injection nozzle fixed to the rotating plate can be rotated around the pipe and moved in the axial direction of the pipe.
[0020]
In addition, by controlling the position of each drive motor by the control device, the injection nozzle can be uniformly opposed to the welded portion of the pressure vessel and the piping, and stable cavitation bubbles can collide with the welded portion. And the residual stress on the surface of the welded portion can be improved.
[0021]
At this time, water and air bubbles ejected from the ejection nozzle are guided to the outside through a discharge port provided in the vicinity of the upper end of the cover and are easily recovered.
[0022]
Also, by inserting protrusions attached to the outer surface of the cover into the adjacent piping, the orientation of the cover is always kept constant even if the rotating plate rotates and moves, so that the sealing surface with the pressure vessel is displaced. The pool can be formed stably.
Hereinafter, it demonstrates concretely, referring drawings.
[0023]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which a water jet peening apparatus according to the present invention is installed in a pipe 102 that is welded and fixed to an end plate 101 of a pressure vessel.
[0024]
2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
[0025]
In FIG. 1, a positioning head 11 is rotatably fixed to the upper end of the rotary drive shaft 12 via a bearing 12a, and the lower end portion is fixed to be freely rotatable through a lifting carriage 13 via a bearing 12b. The tip is connected to a rotary drive motor 15 via a coupling 14.
[0026]
Further, the central portion of the rotary drive shaft 12 has a spline structure (see FIG. 2), is installed through the rotary cylinder 17 and is movable in the axial direction with a spline nut 17a fixed inside the rotary cylinder 17. Is engaged. A rotating plate 16 is fixed to the upper end of the rotating cylinder 17, and the rotating plate 16 can be rotated via the rotation driving shaft 12, the spline nut 17 a and the rotating cylinder 17 by the rotation of the rotation driving motor 15. .
[0027]
On the other hand, an elevating flange 18 is rotatably fixed to the lower end portion of the rotary cylinder 17 via a bearing 18a, and a nut 19a engaged with the elevating screw shaft 19 is fixed to the elevating flange 18. A lower end portion of the elevating screw shaft 19 is rotatably fixed through the elevating carriage 13 through a bearing 19b, and an elevating shaft rotating gear 20 is attached to the tip.
[0028]
The transmission gear (A) 21a is rotatably fixed via a rotation drive shaft 12 and a bearing 21d penetrating in the center thereof, and the transmission gear (C) via a lifting shaft rotation gear 20 and a transmission gear (B) 21b. It is engaged with a lift drive motor 22 to which 21c is attached (see FIGS. 3 and 4).
[0029]
With this configuration, the elevating drive shaft 19 is rotated by the rotation of the elevating drive motor 22 through the transmission gears (C) 21c, (B) 21b, (A) 21a and the elevating shaft rotating gear 20, and the nut 19a engaged therewith. Can be raised and lowered, and further, the rotary cylinder 17 and the rotary plate 16 can be raised and lowered.
[0030]
Since the bearing is arranged between the rotation drive system and the elevation drive system, each operation can be performed without being influenced by each other.
[0031]
The cover 23 has a rotating plate 16 disposed therein, and a packing 24 adapted to the inner shape of the end plate 101 is attached to the upper end. A drain outlet 23 a is provided in the vicinity of the upper end portion of the cover 23 so that the drain hose 25 can be connected thereto.
[0032]
The front end of the air cylinder 26 fixed to the elevating carriage 13 is fixed so as to be movable in the circumferential direction of the cover 23 and a flange 23 b provided on the outer periphery of the cover 23. A cover positioning lug 27 is provided on the outer surface of the cover 23 so that the cover 23 can be inserted into the adjacent pipe and the orientation of the cover 23 can be fixed.
[0033]
The nozzle 28 penetrates the rotating plate 16, and the tip thereof is fixed toward the welded portion between the pipe 102 and the end plate 101, and the other end is connected to a high-pressure hose 29.
[0034]
All of the above devices are fixed to the lifting carriage 13, and the lifting carriage 13 moves on the rail 31 fixed to the moving carriage 32 via the linear guide 30. Further, a nut 33 is attached to the lift carriage 13 and meshes with a carriage lift screw shaft 34 fixed to the movable carriage 32.
[0035]
The carriage raising / lowering screw shaft 34 is connected to the carriage raising / lowering drive motor 36 via the timing belt 35, and the carriage raising / lowering screw shaft 34 is rotated by the carriage raising / lowering driving shaft 36 to move the elevation carriage 13 up and down. be able to. A caster 37 is attached to the movable carriage 32.
[0036]
On the other hand, packings 16a and 16b are attached between the rotary plate 16, the cover 23, and the rotary drive shaft 12, and the water stored in the cover 23 is sealed to form a water pool.
[0037]
Each drive motor and air hose are connected to a control panel 51 installed outside, and the high-pressure hose 29 is connected to a high-pressure pump 52 installed outside (see FIG. 5).
[0038]
Next, an operation procedure of the water jet peening apparatus configured as described above will be described.
[0039]
First, as shown in FIG. 6, the moving carriage 32 is operated to move the apparatus directly below the pipe 102. Next, as shown in FIG. 7, the carriage elevating drive motor 36 is operated to raise the elevating carriage 13, and the positioning head 11 attached to the tip of the rotary drive shaft 12 is inserted into the pipe 102.
[0040]
Next, air is supplied to the air cylinder 26 while adjusting the direction of the cover 23 so that the cover positioning lug 27 can be inserted into the adjacent pipe, and the cover 23 is slowly raised. Further, the cover 23 is raised until the packing 24 attached to the tip of the cover 23 comes into close contact with the inner surface of the end plate 101. In this state, the attachment state of FIG. 1 is obtained.
[0041]
Next, the rotary drive motor 15 is operated to rotate the rotary plate 16 around the rotary drive shaft 12, and the lift drive motor 22 is operated to connect the tip of the nozzle 28 to the welded portion of the end plate 101 and the pipe 102 and a predetermined portion. The rotary plate 16 is moved in the axial direction of the rotary drive shaft 12 to a position where the distance can be secured, and the nozzle 28 is moved to the water jet peening start position.
[0042]
Further, the high-pressure pump 52 is started and water is supplied through the nozzle 28 until the inside of the cover 23 is full (can be confirmed by overflowing water from the drain port 23a). Now, the water jet can be started.
[0043]
Next, the high-pressure pump 52 is activated and high-pressure water is sent to the nozzle 28 via the high-pressure hose 29, cavitation bubbles are generated from the nozzle 28, and the cavitation bubbles collide with the welded portion of the end plate 101 and the pipe 102. In this state, the rotation drive motor 15 is operated to rotate the rotation plate 16 around the rotation drive shaft 12, the nozzle 28 is rotated around the pipe 102, and the elevation drive motor 22 is operated to rotate the rotation plate 16. The nozzle 28 is moved in the axial direction of the pipe 102 by moving in the axial direction of the drive shaft 12.
[0044]
At this time, a program considering the welding shape based on the attachment angle between the end plate 101 and the pipe 102 is created in advance, and the rotation drive motor 15 and the elevation drive motor 22 are controlled by the program, so that the nozzle 28 is connected to the end plate 101 and the pipe. It is possible to move 360 degrees around the pipe 102 while keeping the distance from the welded portion 102 constant (see FIG. 8).
[0045]
At this time, the indispensable pool for generating cavitation bubbles can be stably formed by the rotating plate 16, the cover 23, the end plate 101, and the packing provided at each joint portion.
[0046]
Further, the bubbles generated by cavitation and the water that is supplied from the nozzle 28 and overflows can be collected from the drain port 23 a provided near the upper portion of the cover 23 without being scattered around the drain hose 25.
[0047]
FIG. 11 is a conceptual diagram showing that the cavitation jet has two impact pressure peaks along the jet axial direction, and (a) is a characteristic diagram showing the relationship between the standoff distance and the impact pressure generated from the jet. b) is a schematic diagram showing the state of a jet.
[0048]
As shown in this figure, the cavitation jet has two impact pressure peaks along the jet axis direction, and the second peak far from the nozzle 28 is compared to the first peak as shown in FIG. It is characterized by a wide range. Therefore, it is not always necessary to precisely adjust the distance between the construction target site and the nozzle 28.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the water jet peening apparatus of the present invention, it penetrates through the end plate of the pressure vessel held in the atmosphere, and penetrates the subordinate welded portion, particularly the end plate, which is welded and fixed to the inner surface of the pressure vessel. Thus, the spray nozzle can be opposed to the welded portion of the pipe that is welded and fixed, and the spray nozzle can be smoothly moved around the pipe. In addition, since a water pool can be stably formed around the welded part by installing a cover that matches the shape of the inner surface of the end plate and installing a drain outlet in the vicinity of the upper end of the cover, it is In the same way, cavitation bubbles can collide.
[0050]
As a result, the residual stress state on the surface of the welded portion can be reliably improved, and the reliability of the pressure vessel is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a detailed view showing a state in which a water jet peening apparatus according to an embodiment of the present invention is installed in a pipe penetrating an end plate.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 3;
FIG. 5 is a system configuration diagram of a water jet peening apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a state before the water jet peening apparatus of the present invention is installed in a pipe.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a state in the middle of installing the water jet peening apparatus of the present invention in a pipe.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a state in which water jet peening is applied to a head plate and a welded portion under the water jet peening apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a pressure vessel upper mirror in which a pipe penetrates and is fixed to a mirror plate by welding.
10 is an enlarged view of a main part of FIG. 9;
FIG. 11 is a conceptual diagram showing that a cavitation jet has two impact pressure peaks along the jet axis direction.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Positioning head 13 Lifting carriage 15 Rotation drive motor 16 Rotation plate 22 Lifting drive motor 23 Cover 28 Nozzle 32 Moving carriage 51 Control panel 52 High pressure pump 53 Water storage tank 101 End plate 102 Piping

Claims (4)

大気中に保持されて溶接部を有する配管と、
高圧水を噴射して水中にキャビテーション気泡を発生させ、そのキャビテーション気泡を前記溶接部の表面に衝突させて、該溶接部の応力状態を改善するノズルと、
前記溶接部およびノズルを水中に保持するためのプールを形成するプール形成手段と、
前記ノズルを前記溶接部の周囲に沿って回転する回転駆動軸を有する回転手段と、
前記回転駆動軸の上端に取り付けられた位置決めヘッドと、前記プール形成手段の外面に設けられた位置決めラグとからなる位置決め手段とを備え
前記位置決めヘッドを前記配管の内部に挿入して、前記位置決めラグを他の配管の内部に挿入して前記プール形成手段の位置決めを行なうことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。
Piping having welds held in the atmosphere;
A nozzle that jets high-pressure water to generate cavitation bubbles in the water, collides the cavitation bubbles with the surface of the weld, and improves the stress state of the weld;
A pool forming means for forming a pool for holding the weld and the nozzle in water;
Rotating means having a rotational drive shaft for rotating the nozzle along the periphery of the welded portion
A positioning head comprising a positioning head attached to an upper end of the rotary drive shaft, and a positioning lug provided on an outer surface of the pool forming means ;
A water jet peening apparatus comprising: positioning the pool forming means by inserting the positioning head into the pipe and inserting the positioning lug into another pipe .
請求項1記載のウォータージェットピーニング装置において、前記ノズルを前記配管の軸方向に沿って上下動する上下移動手段を設けたことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。 2. The water jet peening apparatus according to claim 1, further comprising a vertically moving means for moving the nozzle up and down along an axial direction of the pipe . 請求項1または2記載のウォータージェットピーニング装置において、前記ノズルとプール形成手段と位置決め手段と回転手段を搭載した台車を移動する移動手段が設けられていることを特徴とするウォータージェットピーニング装置。 3. The water jet peening apparatus according to claim 1, further comprising moving means for moving a carriage on which the nozzle, the pool forming means, the positioning means, and the rotating means are mounted . 請求項1ないし3のいずれか1項記載のウォータージェットピーニング装置において、前記配管が圧力容器の内面に溶接され、前記プール形成手段の圧力容器の内面と対向する部分が圧力容器の曲率に合わせた形状となっていることを特徴とするウォータージェットピーニング装置。 The water jet peening apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the pipe is welded to the inner surface of the pressure vessel, and a portion of the pool forming means facing the inner surface of the pressure vessel is adjusted to the curvature of the pressure vessel. A water jet peening apparatus characterized by having a shape .
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