JP3918217B2

JP3918217B2 - 容器ノズル内面の補修方法

Info

Publication number: JP3918217B2
Application number: JP00312897A
Authority: JP
Inventors: 和男岸田
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: JPH10197679A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器ノズル内面の補修方法及びその装置に係り、特に、軽水炉における原子炉圧力容器のノズル内面を水中雰囲気で補修する場合の好適技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ノズルの溶接部等の補修作業を実施する際には、作業従事者の被曝低減を図る観点から、原子炉圧力容器の原子炉冷却水を残したまま実施することが好ましい。
【０００３】
技術例１：特開平０１−１７２７９９号「原子炉ノズル二重管部の補修方法」や、技術例２：特開平０４−００１５９５号「原子炉ノズル二重管部の補修方法」では、原子炉冷却水の水位を下げて、補修部分を露出させた気体雰囲気にするとともに、原子炉圧力容器の外側のサーマルスリーブ等を切断して、再溶接する技術等が採用されている。
【０００４】
原子炉圧力容器の内部の水中に作業機器等を吊り降ろして、水中雰囲気中で検査作業等を行なうための関連技術として、技術例３：特開平０５−３４１０８４号「狭隘部設置機器の案内装置」や、技術例４：特開平０６−０８８８１１号「狭隘部における溶接部の超音波探傷装置」等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、原子炉圧力容器に配される配管用ノズルの内面を補修溶接する場合には、狭隘部の作業，水中作業となることに加えて、ノズル穴の内径が管軸方向に変化しているラッパ状であることもあいまって、技術例１〜４の適用が困難になる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
▲１▼原子炉冷却水の水位を下げることなく、ノズル内面の補修作業を外部から実施すること。
▲２▼作業従事者の被曝低減を図ること。
▲３▼作業環境を確保するとともに、作業性を高めること。
▲４▼種々の作業時の融通性を確保すること。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
容器の内部にキャップ状の遮水ケースを吊り降ろして、該遮水ケースのシール縁部を容器の内壁面に接触させ、ノズルのノズル穴を内側から覆って密封状態とするとともに、遮水ケースの内部水を抜くことにより、ノズル穴を気体雰囲気とした後、容器の内部に水を貯留したまま、ノズルの先端に接続されている配管部品を切断する。
切断口より、研磨装置をノズル穴に入れ、ノズルの内面や容器の内壁面の研磨と検査とを実施する。
ノズルの内面や容器の内壁面に補修溶接を施す場合には、溶接手段の溶接トーチをノズル穴に入れて、ノズルの内面や容器の内壁面に、クラッド層を形成する。
容器の内壁面におけるクラッド層の形成時は、ノズル穴の内方に突出させた溶接トーチの起伏角度を起伏連結部により設定するとともに、溶接トーチを旋回させることにより行なわれる。
形成されたクラッド層は、研磨と検査とが行なわれる。
ノズルの切断口には、溶接開先加工を行なった後、新規の配管部品が溶接により接続される。
遮水ケースは、巻上げ機の吊持チェーンにより吊持された状態のまま昇降させられ、容器の上部に配された給排水手段に対して、給排水ホース及び給排気ホースが接続され、内部水の吸引と空気の導入とにより、遮水ケースが容器の内壁面に緊密に接触させられるとともに、ノズル穴を気体雰囲気とする作業が実施される。
遮水ケースを撤去する場合には、給排水手段から給排水ホースを経由して水を供給して充満させるとともに、給排気ホースを経由して内部空気を排出することにより行なわれる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る容器ノズル内面の補修方法及びその装置の一実施形態を示している。
図中、符号Ｖは容器、Ｎはノズル、ＦＡ，ＦＢ，ＦＣは作業フロア、Ｗは水、１は監視連絡手段、２は巻上げ機、３は遮水ケース、４は給排水手段、５は研磨手段、６は検査手段、７は溶接手段である。
【０００９】
前記容器Ｖは、例えば低合金鋼からなる原子炉圧力容器とされるとともに、その内壁面ｆが、ＳＵＳ３０８等のステンレス鋼のクラッド層により形成され、胴部に、図２に示すように、水位計測装置等の配管Ｐを取り付けるためのノズル（水位計装ノズル）Ｎが複数配される。
【００１０】
前記ノズルＮは、図３に示すように、例えばインコネル６００系材料により形成され、その基部溶接部ａがインコネル１８２系材料からなる溶接金属により形成されているとともに、先端部にインコネル８２及びインコネル１８２系材料からなる溶接継手ｂを介在させて、配管部品（セーフエンド及び配管）Ｐを接続するようにしている。
【００１１】
図３に示す構造のノズルＮにあって、基部溶接部ａや溶接継手ｂの近傍を補修溶接する必要がある場合には、図４に示すように、基部溶接部ａ及び溶接継手ｂを広範囲に覆う新規のクラッド層Ｃを形成するものとする。
【００１２】
前記監視連絡手段１は、容器Ｖの内部や作業フロアＦＡ，ＦＢ等に配され作業状況等を撮像化するためのテレビカメラ１１と、該テレビカメラ１１に接続されその映像信号を作業フロアＦＡ，ＦＢ，ＦＣまで伝送するための制御信号ケーブル１２と、該制御信号ケーブル１２に接続され映像を表示するためのテレビモニタ１３と、作業従事者相互の連絡を行なうためのスピーカ１４とを有している。
【００１３】
前記巻上げ機２は、遮水ケース３を吊持して昇降させるための吊持チェーン２１を具備するものが適用される。
【００１４】
前記遮水ケース３は、全体としてキャップ状をなすとともに、片側が開口状態とされ、容器Ｖの内壁面ｆに密接させるためのシール縁部３１を有しており、上部に吊持状況を撮像化するためのテレビカメラ１１が配される。
【００１５】
前記給排水手段４は、水Ｗを吸上げるためのポンプや貯留水槽を有しているとともに、ポンプ等の運転を制御する給排水制御盤４１と、遮水ケース３との間に接続状態に配され給排水を行なう給排水ホース４２及び給排気を行なう給排気ホース４３と、遮水ケース３の近傍位置のテレビカメラ１１を操作して向きやズーム比等を設定する信号及び電力の伝送を行なうとともに照明用電力を給電するための制御ケーブル４４とが配される。
【００１６】
以下、研磨手段５、検査手段６及び溶接手段７については、補修作業の実施工程とともに説明する。
【００１７】
〔遮水ケースの設置〕
作業フロアＦＡに配されている巻上げ機（クレーン等）２を作動させ、吊持チェーン２１で吊持した遮水ケース３を水（原子炉冷却水）Ｗの中に吊り降ろして、図５に示すように、遮水ケース３のシール縁部３１を、図５に示すように、ノズルＮのノズル穴Ｈの内部開口を囲むように、容器Ｖの内壁面ｆに接触させる。
【００１８】
〔遮水ケース内部及びノズル穴の水抜き〕
給排水手段４を作動させて、遮水ケース３の内部の水Ｗを吸引するとともに、給排気ホース４３から空気を遮水ケース３の内部に取り入れて、水と空気とを置換させ、ノズル穴Ｈ及び配管Ｐの内部を空気雰囲気にする。
【００１９】
〔配管の切断〕
気体雰囲気とした後、容器Ｖの内部に水を貯留したまま、ノズルＮの先端に接続されている配管Ｐを、図５に示す切断位置Ｘから切断し、ノズルＮの先端を開放する。
【００２０】
〔ノズル内面等の研磨〕
ノズルＮの先端から、図６に示すように、ノズル穴Ｈの中に研磨手段５を入れて、クラッド層Ｃを形成する範囲等の必要部分の研磨を行なう。
【００２１】
前記研磨手段５の詳細について説明すると、該研磨手段５は、ノズルＮの切断口ｍに取り付けられノズル穴Ｈに挿入されるホルダ部５１と、該ホルダ部５１の外方端部に配される回転駆動源５２と、該回転駆動源５２の回転運動を伝達するための回転伝達軸５３と、該回転伝達軸５３の先端に配されウオーム・ホイール機構等により構成されて起伏角度を設定するための起伏連結部５４と、該起伏連結部５４を介在させて取り付けられ回転することにより所望箇所の研磨を行なうための研磨具５５と、起伏連結部５４に接続され起伏角度を設定するための研磨具起伏用ハンドル５６と、ホルダ部５１を操作して研磨具５５を旋回させ研磨位置を設定するための研磨具旋回用ハンドル５７とを有している。
【００２２】
このような研磨手段５の研磨具５５を、切断口ｍを経由してノズル穴Ｈに挿入して、先端を遮水ケース３の内部まで突出させるとともに、研磨具起伏用ハンドル５６及び起伏連結部５４により研磨具５５の起伏角度を例えば９０度の範囲で設定し、回転駆動源５２の作動により研磨具５５を回転させるとともに、研磨具旋回用ハンドル５７の操作により旋回位置を設定して、所望箇所の研磨を行なう。
なお、起伏角度を変化させることにより、ノズル穴Ｈにおける曲面形状及び円筒形状をなす内面の研磨が実施される。
〔ノズル内面等の検査〕
容器Ｖの内壁面ｆやノズル穴Ｈの内面等の研磨後に、図７に示すように、切断口ｍからノズル穴Ｈの中に検査手段６を入れて、研磨作業範囲等の検査を行なう。
【００２３】
図７に示す検査手段６は、ノズルＮの切断口ｍに取り付けられノズル穴Ｈに挿入されるホルダ部６１と、該ホルダ部６１の先端に支持され例えば液体浸透探傷試験等の検査を行なう検査具６２とが配されるとともに、該検査具６２を展開して容器Ｖの内壁面ｆ等の研磨面に接触させる展開用ハンドル６３を有しているものが適用され、検査具６２をノズルＮの中に入れて展開した状態で検査が行なわれる。
【００２４】
また、テレビカメラ１１をノズルＮの中に入れて研磨面を撮像し、テレビモニタ１３に映像を表示させて、ノズルＮの内部等を監視する外観検査や、研磨加工部分の寸法検査等が付加される。
【００２５】
ノズルＮの内面等の検査結果が「良」である場合には、図４を参照して説明したように（または図８に示すように）、容器Ｖの内壁面ｆとノズルＮの内面の全域とに、クラッド層Ｃを形成する。
【００２６】
〔クラッド溶接〕
前記溶接手段７の詳細について説明すると、該溶接手段７にあってもノズルＮの切断口ｍに取り付けられるものであり、図１，図１０ないし図１２に示すように、容器Ｖから離間した位置の作業フロアＦＣに配され溶接作業の総合管理を行なうための溶接機用制御盤７１と、該溶接機用制御盤７１に接続されるとともに作業フロアＦＢに配されて電力や信号の中継を行なうための中継ボックス７２と、該中継ボックス７２に接続され主として溶接位置の切り替え等の制御を行なうための操作ボックス７３と、ノズルＮの先端の切断口ｍに取り付けられる支持ブラケット７４と、該支持ブラケット７４に配されノズルＮの長さ方向の位置の調整を行なうための往復移動機構７５と、該往復移動機構７５により往復移動可能にかつノズル穴Ｈに挿入状態に支持されるホルダ部７６と、該ホルダ部７６の回りに配されノズル穴Ｈの内面に複数箇所で接触して位置決めを行なうための位置合せスペーサ７７と、ホルダ部７６の先端に配され起伏角度を設定するための起伏連結部７８と、該起伏連結部７８に取り付けられ容器Ｖの内壁面ｆやノズル穴Ｈの内面に補修溶接を施すための溶接トーチ７９と、起伏連結部７８と溶接トーチ７９との間に介在状態に配され溶接トーチ７９を直線移動させるためのトーチ直線移動機構８０と、該トーチ直線移動機構８０に搭載され補修溶接状況を監視するためのテレビカメラ１１を取り付けるカメラホルダ８１と、ホルダ部７６の外方端部に起伏連結部７８に接続状態に配され起伏連結部７８を外部から操作して起伏角度を設定するためのトーチ起伏用ハンドル８２と、ホルダ部７６をを操作して溶接トーチ７９を旋回させ補修溶接位置を設定するためのトーチ旋回用ハンドル８３と、溶接トーチ７９の先端位置まで溶接ワイヤ（溶加棒）を供給するための溶接ワイヤ供給装置８４とを有している。
なお、起伏連結部７８にあっては、ウオーム７８ａ及びウオームホイール７８ｂの組み合わせ機構等により構成される。
【００２７】
このような溶接手段７の溶接トーチ７９を、往復移動機構７５の作動により切断口ｍを経由してノズル穴Ｈに挿入し、溶接トーチ７９の先端を遮水ケース３の内部まで突出させるとともに、トーチ起伏用ハンドル８２及び起伏連結部７８により、図１０に示すように、溶接トーチ７９の起伏角度を例えば９０度の範囲で設定し、溶接機用制御盤７１からの給電及び溶接ワイヤ供給装置８４からの溶接ワイヤ供給により、容器Ｖの内壁面ｆやノズル穴Ｈの内面等にクラッド層Ｃを形成する。
溶接箇所の旋回方向の位置の設定は、トーチ旋回用ハンドル８３の操作により行なわれ、ノズル穴Ｈの半径方向の位置の設定は、往復移動機構７５の作動により行なわれる。
【００２８】
ノズル穴Ｈの円筒状内面の補修溶接を行なう場合には、起伏連結部７８の作動により、ホルダ部７６，トーチ直線移動機構８０及び溶接トーチ７９を図１２に示すように一直線上に配して、トーチ直線移動機構８０によりノズル穴Ｈの長さ方向の移動を行なうとともに、トーチ旋回用ハンドル８３により旋回（ノズル穴Ｈの円周方向）方向の移動を行なうことにより、クラッド層Ｃが形成される。
【００２９】
〔クラッド層の研磨〕
ノズルＮの先端から、図６を参照して説明したように、ノズル穴Ｈの中に研磨手段５を入れて、クラッド層Ｃの表面の研磨を行なう。
【００３０】
〔クラッド層の検査〕
クラッド層Ｃの研磨後に、図７を参照して説明したように、切断口ｍからノズル穴Ｈの中に検査手段６を入れて、研磨作業範囲等の検査を行なう。
また、テレビカメラ１１をノズルＮの中に入れて研磨面を撮像し、テレビモニタ１３に映像を表示させて、ノズルＮの内部等を監視する外観検査や、研磨加工部分の寸法検査等が付加される。
【００３１】
〔溶接開先の形成〕
ノズルＮの切断口ｍには、図８に示すように、新規の配管（配管部品）Ｐを接続するための溶接開先Ａを形成する溶接開先加工が行なわれる。
【００３２】
〔配管の接続〕
溶接開先Ａを形成したノズルＮには、前述したように、例えばインコネル８２系材料からなる新規の配管部品（セーフエンド）Ｐが、インコネル８２系材料からなる溶接継手Ｂにより接続されて、図９に示す状態となる。
【００３３】
〔新規溶接継手の検査〕
溶接継手Ｂ、ノズルＮ及び配管部品Ｐにあっては、液体浸透探傷試験や放射線探傷試験が実施され、溶接継手Ｂ及びその近傍の健全性の確認がなされる。
【００３４】
〔遮水ケースの撤去〕
検査結果が「良」である場合には、給排水手段４を作動させて、給排水ホース４２から水（原子炉冷却水）Ｗを供給するとともに、給排気ホース４３を経由して遮水ケース３の内部空気を排出することにより、空気−水の置換を行ない、遮水ケース３の内部に水Ｗを充満させて圧力を高めると、シール縁部３１が容器Ｖの内壁面ｆから離間した状態となる。
その後、巻上げ機２を作動させて、吊持チェーン２１により遮水ケース３を引き上げ撤去する。
なお、遮水ケース３の内部に水Ｗを注入することにより、ノズル穴Ｈ及び配管Ｐの内部にも注水がなされる。
【００３５】
〔他の実施の形態〕
本発明に係る容器ノズル内面の補修方法及びその装置にあっては、以下の技術を包含するものである。
ａ）ノズルＮの先端に溶接開先Ａを形成する工程を、配管Ｐの切断工程に引き続いて行なうこと。
ｂ）クラッド層Ｃの形成範囲が、主として容器Ｖの内壁面ｆである場合に適用すること。
ｃ）クラッド層Ｃの形成範囲が、主としてノズル穴Ｈの内面である場合に適用すること。
ｄ）容器Ｖ，内壁面ｆ，ノズルＮ，溶接継手Ｂ，配管Ｐ等の構成金属を任意に設定すること。
ｅ）容器Ｖが原子炉圧力容器以外のものであること。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る容器ノズル内面の補修方法及びその装置によれば、以下の効果を奏する。
（１）容器の内部に遮水ケースを吊り降ろして、ノズル穴を内側から覆って密封状態とすることにより、水を抜き取って水位を下げることなく、ノズル内面の補修作業を外部から実施することができる。
（２）容器が原子炉圧力容器である場合にあっては、水位を維持したままの作業により、作業従事者の被曝低減を図ることができる。
（３）容器の外側での補修作業を行なうことにより、作業環境の確保が容易になり、作業性を高めることができる。
（４）ノズルの内部の水を空気と置換することにより、ノズルの内部に対する種々の作業を実施可能とするとともに、作業時の融通性を確保することができる。
（５）ノズルの先端の切断口を経由して、容器の内部まで各種機器を挿入することにより、検査や研磨等の作業の適合性を得て、実用性を高めることができる。
（６）溶接トーチの起伏角度を起伏連結部により設定することにより、容器の内壁面やノズル穴の内面における補修溶接を、共通の溶接トーチで実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る容器ノズル内面の補修方法及びその装置を示す一部を破断した正面図である。
【図２】原子炉圧力容器におけるノズルの配置状況を示す正断面図である。
【図３】ノズルの補修前の状況を示す正断面図である。
【図４】ノズルの補修後の状況を示す正断面図である。
【図５】ノズルの切断状況を示す正断面図である。
【図６】ノズルの研磨状況を示す正断面図である。
【図７】ノズルの検査状況を示す正断面図である。
【図８】ノズルのクラッド層形成状況を示す正断面図である。
【図９】ノズルの配管接続状況を示す正断面図である。
【図１０】溶接手段による容器の内壁面の補修溶接状況を示す正断面図である。
【図１１】図１０の補修溶接状況の側面図である。
【図１２】溶接手段によるノズルの内面の補修溶接状況を示す正断面図である。
【符号の説明】
Ｖ容器（原子炉圧力容器）
ｆ内壁面
ＦＡ，ＦＢ，ＦＣ作業フロア
Ｎノズル
Ｈノズル穴
ｍ切断口
Ｐ配管（配管部品）
Ｗ水（原子炉冷却水）
ａ基部溶接部
Ｃクラッド層
Ａ溶接開先
Ｂ溶接継手
Ｘ切断位置
１監視連絡手段
２巻上げ機
３遮水ケース
４給排水手段
５研磨手段
６検査手段
７溶接手段
１１テレビカメラ
１２制御信号ケーブル
１３テレビモニタ
１４スピーカ
２１吊持チェーン
３１シール縁部
４１給排水制御盤
４２給排水ホース
４３給排気ホース
４４制御ケーブル
７１溶接機用制御盤
７２中継ボックス
７３操作ボックス
７４支持ブラケット
７５往復移動機構
７６ホルダ部
７７位置合せスペーサ
７８起伏連結部
７８ａウオーム
７８ｂウオームホイール
７９溶接トーチ
８０トーチ直線移動機構
８１カメラホルダ
８２トーチ起伏用ハンドル
８３トーチ旋回用ハンドル
８４溶接ワイヤ供給装置

Claims

容器（Ｖ）の内部に遮水ケース（３）を吊り降ろし該遮水ケースのシール縁部（３１）を容器の内壁面（ｆ）に接触させてノズル（Ｎ）のノズル穴（Ｈ）を内側から覆う工程と、
遮水ケースの内部水を抜きノズル穴を気体雰囲気とする工程と、
容器の内部に水を貯留したままノズルの先端に接続されている配管部品（Ｐ）を切断する工程と、
ノズルの切断口（ｍ）よりノズル穴に研磨具（５５）を挿入することによりノズルの内面や容器の内壁面（ｆ）を研磨する工程と、
切断口よりノズル穴に検査具（６２）を挿入し、ノズルの内面の研磨状態を検査すると共に、検査具を展開して容器の内壁面の研磨状態を検査する工程と、
ノズルの切断口（ｍ）より溶接トーチ（７９）をノズル穴に入れて研磨されたノズルの内面や容器の内壁面にクラッド層（Ｃ）を形成する工程と
を有することを特徴とする容器ノズル内面の補修方法。
溶接トーチ（７９）の起伏角度を設定し、溶接トーチを旋回させることにより、容器（Ｖ）の内壁面（ｆ）におけるクラッド層（Ｃ）の形成を行なうことを特徴とする請求項１記載の容器ノズル内面の補修方法。
ノズル（Ｎ）の切断口（ｍ）に溶接開先加工を行なった後、新規の配管部品（Ｐ）を溶接して接続することを特徴とする請求項１または２記載の容器ノズル内面の補修方法。
クラッド層の形成後に研磨具（５５）を用いてクラッド層の表面の研磨を行い、さらに検査具を用いてクラッド層の表面の研磨状態を検査することを特徴とする請求項１、２または３記載の容器ノズル内面の補修方法。