JP4660875B2 - Ｒｐｖノズル取合部材の取替え工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所の圧力容器（ＲＰＶ）側に設けられた各種ノズルと配管系を接続するためのセーフエンド等の取合部材の取替工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、原子力圧力容器に設けられているノズル１の先端には、各種配管２を取合接続するための管状の取合部材３（セーフエンドやティ又はシールボディ等）が一体的に溶接されている。
【０００３】
この取合部材３は、ステンレス鋼やインコネル鋼等の腐食性金属材料で形成されており、図５に示すようにＳＣＣ（応力腐食割れ）対策や配管２，炉内配管等の改造工事等においてその突き合わせ溶接部分から適宜切断除去されて新たなものに取り替えられるようになっている。
【０００４】
そして、この取合部材３の従来の取替え工法としては、例えば図６（１）, （２）に示すように、ノズル１と取合部材３との溶接部の中心から切断した後、図６（３）, （４）に示すようにそのノズル１の切断面Ｓを削り取って所定形状の開先Ｋの一方を形成する。その後、図７（１）に示すように、このノズル１の切断面Ｓに対して、同じくその端面に予め開先の他方が加工された新たな取合部材３を突き合わせた状態とした後、図７（２）, （３）に示すように、その開先Ｋ内に同じく耐食性金属を肉盛りして両者を溶接することで取合部材３の取り替え作業が行われるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７（３）に示すように、このノズル１の母材は原子力圧力容器と同じ低合金鋼からなっていると共に、その内面にステンレス鋼やインコネル鋼等耐食性金属からなるクラッド４が一体的に貼り付けられ、さらにその先端に同じく耐食性金属を肉盛りした耐食層５が形成された構造となっており、この耐食層５を介して上記取合部材３が突き合わせ溶接されるようになっている。
【０００６】
そのため、上述したように取合部材３の取り替え工事においてその開先Ｋを溶接するに際して雑に作業を行うと、その溶接による残留応力や熱の影響によってノズル１側の耐食層５と母材（低合金鋼）との境界部Ｐに微細な割れが発生するおそれがある。
【０００７】
また、この開先Ｋ内に肉盛りを施すに際して、その突き合わせ初層部に旧い溶接金属が残っていると、突き合わせ初層部と開先Ｋとのなじみが悪くなって良好な溶接が行えない場合がある。すなわち、従来のノズル１と取合部材３との突き合わせ溶接部を構成する溶接金属は、両部材３，５とのなじみが良くなるように原則として両部材３，５を構成する耐食性金属と同じ金属が用いられているが、従来、この肉盛り溶接部はその殆どが被覆アーク溶接によって肉盛りされていたため、その被覆材の一部がその溶接金属中に不純物として混入しており、両部材３，５の耐食性金属とはその成分が微妙に異なっている。そのため、この取合部材３を取り替えるに際して、近年主流となりつつあるＴＩＧ溶接等の高品質な溶接技術を用いた場合に特に突き合わせ溶接のポイントとなる開先Ｋの初層部付近に、成分の異なる旧い溶接金属が残っているとこの旧い溶接金属と新たな溶接金属とのなじみが悪くなって良好な突き合わせ溶接を行うことが極めて困難になってしまうことがある。
【０００８】
従って、このような取合部材３の取り替え工事に際しては、極めて慎重かつ高度な溶接技術が要求されるため、一部の熟練溶接工でしか行うことができないといった不都合がある。
【０００９】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、取合部材の取り替えに要する溶接作業を容易かつ確実に実施することができる新規なＲＰＶノズル取合部材の取替え工法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、ＲＰＶノズル先端の耐食層側に溶接される取合部材の取替え工法において、上記ＲＰＶノズルと取合部材との溶接部より取合部材側を境にしてその取合部材を切断除去した後、上記ＲＰＶノズル側の切断面内周縁をその周方向に亘って円環状に削り取って座ぐり加工を施してからその座ぐり部に上記耐食層又は上記取合部材と同じ金属にて新たな肉盛りを施して肉盛り部を形成し、その後、そのＲＰＶノズル側の切断面を上記溶接部と上記肉盛り部とに亘って削り取って開先を形成すべく、その開先の端面を上記溶接部の中心より取合部材側に位置させ且つ上記肉盛り部を削り取って形成される上記端面の内周縁をＲＰＶノズルの軸方向に突出したリング状に形成して開先を形成し、しかる後、その開先に新たな取合部材の端面を突き合わせてからその開先内の内周に上記肉盛り部と同じ金属を用いて突き合わせ初層部を施し、該初層部上に残層を順次肉盛りすることで開先全体を突き合わせ溶接するようにしたものである。
【００１１】
すなわち、ＲＰＶノズルから旧い取合部材を切断除去するに際して、その切断位置をＲＰＶノズルと取合部材との溶接部より取合部材側とし、その切断面に新たな開先を形成することにより、ＲＰＶノズル側の耐食層の厚さが実質的に厚くなって開先とＲＰＶノズル母材との距離を長くとることができる。この結果、溶接時の熱や残留応力がＲＰＶノズル母材側に伝わり難くなるため、ＲＰＶノズル母材と耐食層の境界部で発生しやすい微細な割れを効果的に防止することができる。
【００１２】
また、この開先を形成するに際してＲＰＶノズルの切断面内側を座ぐり加工し、その座ぐり部に良質な耐食性金属を肉盛りを施しておくことでその後に行われる開先の突き合わせ溶接金属とのなじみが良くなり、初層部溶接の品質がより安定して良好な突き合わせ溶接を容易に実施することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明工法によって形成されたＲＰＶノズル１と取合部材３の突き合わせ溶接部付近を示した拡大断面図である。
【００１５】
図示するように、本発明工法による肉盛り溶接部にあっては、開先Ｋ端とノズル１の境界部（母材（低合金鋼）と耐食層（ステンレス鋼等）５との境界部）Ｐとの距離Ｌ１が、従来工法による距離Ｌ２よりもＬ３（Ｌ１−Ｌ２）の分だけ長くなっているため、その肉盛り溶接時の残留応力や熱が境界部Ｐにまで到達し難くなり、その結果、その境界部Ｐでの微細な割れが発生することがなくなって良好な突き合わせ溶接が行われる。
【００１６】
ここで、この境界部Ｐに発生する微細割れは、溶接応力の大きさや溶接熱の温度のみならず使用する金属材料や溶接条件等によって様々に異なってくるものであることから個々のノズル１毎に具体的な条件を求めるためには今後詳細なデータが必要となってくるが、本発明者らの経験及び実際のモックアップ試験を行った結果では、すくなくとも肉盛り溶接による境界部Ｐの最高温度をプラント運転温度（２８０℃）以下に抑制すればその境界部Ｐに発生する微細割れを確実に防止できることが分かった。
【００１７】
従って、例えば、炉心スプレイノズルにおける従来工法による距離Ｌ２の長さが１２ｍｍであったのに対し、Ｌ１の長さを２１ｍｍとすれば、境界部Ｐの最高温度をプラント運転温度以下に抑えることができるため、炉心スプレイノズルにおける境界部Ｐの微細割れを確実に防止することができる。
【００１８】
また、この開先Ｋを形成するに際してＲＰＶノズル１の切断面Ｓ内側には座ぐり６が加工され、その座ぐり部６に耐食性金属からなる肉盛り部７が施されていることから、その後に行われる開先Ｋの肉盛り初層部をこの肉盛り部７上に施すことにより、突き合わせ初層部と溶接金属とのなじみが良好となって高品質な突き合わせ溶接が施されることになる。
【００１９】
そして、このような安定した高品質の突き合わせ溶接を行うためには、先ず、図２（１）に示すように、ＲＰＶノズル１と取合部材３との溶接部より取合部材３側を境にしてその取合部材３をバイトやローラによって切断除去する。尚、この切断作業にあたっては、従来と同様に周囲の干渉物を撤去したり、ＲＰＶの水抜き作業や切粉，異物混入防止対策等の付帯作業を予め行うようにすることはいうまでもない。
【００２０】
次に、図２（２）, （３）に示すように、そのＲＰＶノズル１の切断面Ｓの内周側をその周方向に亘って円環状に削り取って座ぐり加工を施してからその座ぐり部６にＴＩＧ溶接によって溶接金属を肉盛りして新たな肉盛り部７を形成する。ここで、この肉盛り部７を形成する金属としては、ＲＰＶノズル１の耐食層５及び取合部材３と同じ耐食性金属、例えば、ステンレス鋼やインコネル鋼を用いる。尚、この座ぐり位置や座ぐり量（幅，高さ）等は、その肉盛り部７がその後、新たに形成される開先Ｋの先端部に位置するようになっていれば、特に限定するものではない。
【００２１】
そして、図３（２）に示すように、そのＲＰＶノズル１の切断面Ｓを削り取って上記肉盛り部７が取合部材３側にリング状に突出するように加工した後、図３（３）に示すように、その端面に予め開先の一方が形成された新たな取合部材３を突き合わせる。これによってそれらの突き合わせ部に、内周側が閉じると共に外周側が開いた状態の開先Ｋが形成される。その後、この状態を維持したまま同じくＴＩＧ溶接によってその開先Ｋ内にその肉盛り部７を構成する耐食性金属と同じ金属を用いてその内周に突き合わせ初層部を施す。このとき、初層肉盛り付近は、同じくＴＩＧ溶接によって形成された高品質な肉盛り部７で形成されていることから、開先Ｋの肉盛り金属とのなじみが良好となり、突き合わせ溶接作業で最も困難な初層部の溶接を容易かつ確実に行うことができる。そのため、上述したように、この新たな開先Ｋの突き合わせ溶接に際しては、特に高度な溶接技術が不要となり、自動ＴＩＧ溶接機等による自動溶接が可能となる。
【００２２】
その後、このようにして初層部の突き合わせ溶接が終了したならば、その初層部の検査を行った後、その上に残層を順次肉盛りすることで開先Ｋ全体を突き合わせ溶接する。このとき、残層付近、特にノズル１側には、耐食層５と一体となった旧い溶接金属の一部が残った状態となっているが、突き合わせ溶接に際して最も困難な初層部の肉盛りが良好に行われれば、この部分のなじみ状態は溶接強度等に殆ど影響をあたえるおそれはない。尚、座ぐり部６の径方向を大きくすることにより、肉盛り厚さを大きくすることができる。
【００２３】
その後、このようにして開先Ｋ全体の突き合わせ溶接が終了したならば、その溶接部からはみ出した余分な溶接金属や裏波等をグラインダー等で除去し、滑らかに加工した後、放射線による溶接部全体の検査、耐圧試験等の従来の溶接後工程を経ることで本発明に係る取合部材３の取替え作業が終了する。
【００２４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、新しい開先中心をノズル母材から離すことにより、ノズル母材と耐食層の境界部に伝わる溶接熱や残留応力が低下するため、その境界部での微細な割れを確実に防止することができる。また、新しい開先中心の先端部に新たに高品質な肉盛り部を形成することにより、その後にその開先内に突き合わせ溶接される肉盛り初層部のなじみが良くなるため、良好で高品質な突き合わせ溶接を容易に行うことができる。この結果、高度な溶接技術が不要となるため、溶接の自動化が可能となって作業効率を大幅に向上することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明工法によって得られた肉盛り溶接部付近の実施の一形態を示す拡大断面図である。
【図２】本発明工法の前段階の実施の一形態を示す工程図である。
【図３】本発明工法の後段階の実施の一形態を示す工程図である。
【図４】従来のＲＰＶノズルと取合部材の接合状態を示す断面図である。
【図５】ＲＰＶノズルから取合部材を切断除去した状態を示す断面図である。
【図６】従来工法の前段階の実施の一形態を示す工程図である。
【図７】従来工法の後段階の実施の一形態を示す工程図である。
【符号の説明】
１ ノズル
３ 取合部材（セーフエンド等）
５ 耐食層
６ 座ぐり部
７ 肉盛り部
Ｋ 開先
Ｓ 切断面

Claims (2)

1. ＲＰＶノズル先端の耐食層側に溶接される取合部材の取替え工法において、上記ＲＰＶノズルと取合部材との溶接部より取合部材側を境にしてその取合部材を切断除去した後、上記ＲＰＶノズル側の切断面内周縁をその周方向に亘って円環状に削り取って座ぐり加工を施してからその座ぐり部に上記耐食層又は上記取合部材と同じ金属にて新たな肉盛りを施して肉盛り部を形成し、その後、そのＲＰＶノズル側の切断面を上記溶接部と上記肉盛り部とに亘って削り取って開先を形成すべく、その開先の端面を上記溶接部の中心より取合部材側に位置させ且つ上記肉盛り部を削り取って形成される上記端面の内周縁をＲＰＶノズルの軸方向に突出したリング状に形成して開先を形成し、しかる後、その開先に新たな取合部材の端面を突き合わせてからその開先内の内周に上記肉盛り部と同じ金属を用いて突き合わせ初層部を施し、該初層部上に残層を順次肉盛りすることで開先全体を突き合わせ溶接するようにしたことを特徴とするＲＰＶノズル取合部材の取替え工法。
2. 上記ＲＰＶノズルが低合金鋼からなると共に、その先端の耐食層と上記取合部材がステンレス鋼又はインコネル鋼のいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載のＲＰＶノズル取合部材の取替え工法。

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