JP4792355B2 - Yokoyose / stub tube welded structure and boiler apparatus including the same - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気温度が600〜650℃級の超臨界圧ボイラ(USCボイラ)装置における過熱器の管寄/スタッブ管溶接構造体に係り、特に管寄およびスタッブ管材として9〜12%Cr鋼を使用する場合の管寄とスタッブ管との溶接部の割れ防止技術に関する。 The present invention relates to a superheater tube / stub tube welded structure in a supercritical pressure boiler (USC boiler) apparatus having a steam temperature of 600 to 650 ° C., and more particularly 9 to 12% Cr steel as a tube and stub tube material. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for preventing cracks in a welded portion between a pipe holder and a stub pipe in the case of using a steel pipe.
ボイラ装置は一般に天井壁より上のペントハウス(天井囲い)内に管寄やマニホールドを収納し、天井壁より下の火炉内にペンダントコイルを吊り下げる構造が採用されている。 In general, a boiler apparatus employs a structure in which a pipe holder and a manifold are housed in a penthouse (ceiling enclosure) above a ceiling wall, and a pendant coil is suspended in a furnace below the ceiling wall.
この構造をとるためには、天井壁貫通部に関して下記のことが重要になる。 In order to take this structure, the following is important regarding the ceiling wall penetration.
(a)ペンダントコイルの天井壁貫通部からペントハウス内に燃焼灰を進入させないこと。ペントハウス内に燃焼灰が堆積すると、定期検査等でペントハウス内耐圧部やケーシングの検査を行なう場合、定検期間は限られた短いものである中で、灰除去に膨大な作業(期間)が必要となる。 (A) Combustion ash should not enter the penthouse from the penetrating coil penetrating wall penetration. If combustion ash accumulates in the penthouse, the inspection period of the pressure-resistant parts and casings in the penthouse is to be inspected regularly, etc., and the period of regular inspection is limited and a large amount of work (period) is required to remove ash. It becomes.
(b)灰進入防止のための部材(ボックスケ−シング等)の設置によって、ペントハウス内のレグチューブやスタッブ管に応力を発生させてはならない。 (B) Stress must not be generated in the leg tube or stub tube in the penthouse by installing a member (box casing or the like) for preventing ash entry.
前記(a),(b)の条件を満足する構造として、管寄に取り付けられたレグチューブは天井壁貫通部に隙間を設けたスライド構造とし、灰のペントハウス内への漏れ対策としては、図8に示すように管寄2からレグチューブ5にかけてボックスケーシング9で囲む方式が採用されている。図中の1は管寄マニホールド、12は天井壁である。前述のようにレグチューブ5が天井壁12を貫通する部分は、隙間が設けられてスライド可能になっている。前記ボックスケーシング9の天井壁12と接する部分には溶接が施されている。
As a structure satisfying the above conditions (a) and (b), the leg tube attached to the header is a slide structure with a gap in the ceiling wall penetrating part, and as a measure against leakage of ash into the penthouse, As shown in FIG. 8, a system in which the box casing 9 surrounds the
この構造はペントハウス内への灰侵入防止が可能で、レブチューブ5の天井壁貫通部がスライド可能であることから、レグチューブ5の天井壁12との拘束による熱応力の発生しない優れた構造である。
Since this structure can prevent ash intrusion into the penthouse and the ceiling wall penetrating portion of the
しかし、この構造において問題がない訳ではない。図9はこの問題点を説明するための図、図10は図9のA部の拡大図である。これらの図に示すようにスタッブ管3の管寄2との溶接部に軸方向応力(内圧による軸方向応力X1、ペンダントコイルの自重による曲げ応力X2)が作用する。
However, this structure is not without problems. FIG. 9 is a diagram for explaining this problem, and FIG. 10 is an enlarged view of a portion A in FIG. As shown in these figures, axial stress (axial stress X1 due to internal pressure, bending stress X2 due to the weight of the pendant coil) acts on the welded portion of the
一般には溶接部のクリープ破断強度は母材と同等であり、蒸気温度が550〜580℃で、管寄2、スタッブ管3がともに2.25Cr-1Mo鋼の低合金鋼で製作される場合には、スタッブ管3、トランジションピース4、レグチューブ5を同一内径、同一肉厚で構成しても、管寄2にスタッブ管3を植え込み溶接した溶接部のクリープ破断強度に問題はなかった。
In general, the creep rupture strength of the weld is the same as that of the base metal, the steam temperature is 550 to 580 ° C., and both the
なお管寄せ部の溶接構造に関しては、例えば下記のような特許文献を挙げることができる。
近年、プラント効率向上を目指して蒸気条件が高温化すると、より母材強度の高い材料が要求される。 In recent years, when the steam conditions are increased in temperature with the aim of improving plant efficiency, a material having higher base material strength is required.
例えばUSC(Ultra Super Critical)材料としてはW、Mo、NbおよびVを含有する9Cr〜12Cr鋼があり、蒸気温度600〜650℃級のボイラにおいて、管寄やスタッブ管に使用される。 For example, USC (Ultra Super Critical) material includes 9Cr-12Cr steel containing W, Mo, Nb, and V, and is used for a nozzle or a stub tube in a boiler having a steam temperature of 600 to 650 ° C.
ところがこの材料からなる管寄に同一材料のスタッブ管を植え込み溶接して、このスタッブ管とレグチューブの間にトランジションピースを介して接続した構造で、スタッブ管、トランジションピース、レグチューブを同一内径、同一肉厚で構成すると、スタッブ管の植え込み溶接部に割れが発生するという問題が生じる。 However, a stub tube of the same material is implanted and welded to a pipe made of this material, and the stub tube, the transition piece, and the leg tube have the same inner diameter, and are connected via a transition piece between the stub tube and the leg tube. If it is configured with the same wall thickness, there arises a problem that cracks occur in the stub tube implantation weld.
本発明の目的は、管寄とスタッブ管との溶接部の割れが有効に防止できる管寄/スタッブ管溶接構造体ならびにそれを備えたボイラ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a welded / stub tube welded structure and a boiler device including the welded / stub tube welded structure capable of effectively preventing a welded portion between the welded tube and the stub tube.
前記目的を達成するため本発明の第1の手段は、W、Mo、NbおよびVを含有する9Cr〜12Cr鋼からなる管寄に同一材質のスタッブ管を植え込み溶接して、このスタッブ管とレグチューブとをトランジションピースを介して接続した管寄/スタッブ管溶接構造体において、前記スタッブ管、トランジションピース、レグチューブの内径を略同一とし、前記スタッブ管の肉厚を前記レグチューブの肉厚より1.2〜3.0倍の範囲で大きくしたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the first means of the present invention is to implant and weld a stub tube made of the same material on a nozzle made of 9Cr-12Cr steel containing W, Mo, Nb and V, and to connect the stub tube and the leg. In a welded / stub tube welded structure in which a tube is connected via a transition piece, the inner diameters of the stub tube, transition piece, and leg tube are substantially the same, and the wall thickness of the stub tube is greater than the wall thickness of the leg tube. It is characterized by being enlarged in the range of 1.2 to 3.0 times.
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記スタッブ管とレグチューブとを接続する前記トランジションピースが、前記レグチューブと同一内径でかつ同一肉厚の肉薄管部と、前記スタッブ管と同一内径でかつ同一肉厚の肉厚管部と、前記肉薄管部から肉厚管部にかけて肉厚が徐々に肉厚になるように外径が変化した外径変化管部とから構成されていることを特徴とするものである。 According to a second means of the present invention, in the first means, the transition piece for connecting the stub tube and the leg tube has a thin tube portion having the same inner diameter and the same thickness as the leg tube, and the stub tube. A thick tube portion having the same inner diameter and the same wall thickness, and an outer diameter changing tube portion having an outer diameter changed so that the wall thickness gradually increases from the thin tube portion to the thick tube portion. It is characterized by that.
本発明の第3の手段は前記第1の手段において、前記管寄と前記スタッブ管が前記9Cr〜12Crのマルテンサイト系ステンレス鋼から構成され、前記トランジションピースと前記レグチューブとがオーステナイト系ステンレス鋼から構成されていることを特徴とするものである。 According to a third means of the present invention, in the first means, the nozzle and the stub tube are made of the 9Cr-12Cr martensitic stainless steel, and the transition piece and the leg tube are austenitic stainless steel. It is characterized by comprising.
本発明の第4の手段は前記第3の手段において、前記スタッブ管と前記トランジションピースとがニッケル基合金系材料で溶接されていることを特徴とするものである。 According to a fourth means of the present invention, in the third means, the stub tube and the transition piece are welded with a nickel-based alloy material.
本発明の第5の手段は前記第2の手段において、前記トランジションピースの外径変化管部の長さが、前記肉厚管部の外径から前記肉薄管部の外径を差し引いて2で除した値の3倍以上大きいことを特徴とするものである。 According to a fifth means of the present invention, in the second means, the length of the outer diameter changing tube portion of the transition piece is 2 by subtracting the outer diameter of the thin tube portion from the outer diameter of the thick tube portion. It is characterized by being at least three times larger than the divided value.
本発明の第6の手段は前記第1ないし第5の手段において、前記スタッブ管の長さが100mm以上であることを特徴とするものである。 According to a sixth means of the present invention, in the first to fifth means, the stub tube has a length of 100 mm or more.
本発明の第7の手段は、過熱器の管寄にスタッブ管を植え込み溶接した管寄/スタッブ管溶接構造体を備えたボイラ装置において、前記管寄/スタッブ管溶接構造体が前記第1ないし第6のいずれかの手段の管寄/スタッブ管溶接構造体であることを特徴とするものである。 According to a seventh means of the present invention, there is provided a boiler apparatus including a pipe holder / stub pipe welded structure in which a stub pipe is implanted and welded to a pipe of a superheater, wherein the pipe holder / stub pipe welded structure is the first to the first. This is a welded / stub tube welded structure according to any one of the sixth means.
本発明の第8の手段は前記第7の手段において、前記レグチューブは天井壁貫通部に隙間を設けてスライド可能になっており、前記管寄に対して前記スタッブ管から前記レグチューブまでの一連の管体が多数本取り付けられて、これら管体群がボックスケ−シングで覆われていることを特徴とするものである。 The eighth means of the present invention is the seventh means, wherein the leg tube is slidable with a clearance in the ceiling wall penetrating portion, and the stub tube to the leg tube with respect to the header. A large number of series of tube bodies are attached, and these tube groups are covered with a box casing.
本発明は前述のような構成になっており、スタッブ管の肉厚を大きくして、スタッブ管溶接部外表面の応力を小さくすることにより、外表面から発生するクリープ割れを防止できると同時に、肉厚が厚くなることにより、スタッブ管の植え込み溶接部熱影響部が肉厚を貫通する危険性が少なくなり、より安全性が強固なものになる。 The present invention is configured as described above, and by increasing the thickness of the stub tube and reducing the stress on the outer surface of the stub tube welded portion, it is possible to prevent creep cracks generated from the outer surface, By increasing the thickness, the risk of the stub tube implantation welded heat-affected zone penetrating the thickness is reduced, and the safety becomes stronger.
蒸気温度600〜650℃級USCボイラ用材として開発された9Cr〜12Cr系材料には、例えば火STPA28(Mod.9Cr)、火STPA29(NF616)、火SUS410J3TP(HCM12A)などがある。これらCr鋼の化学組成を示せば下記の通りである。なお、単位は重量%である。 Examples of 9Cr-12Cr-based materials developed as materials for steam temperature 600-650 ° C class USC boilers include Fire STPA28 (Mod. 9Cr), Fire STPA29 (NF616), and Fire SUS410J3TP (HCM12A). The chemical composition of these Cr steels is as follows. The unit is% by weight.
火STPA28(Mod.9Cr)
Cr:9、Mo:1 、Nb:0.08、V:0.22、C:0.1。
Fire STPA28 (Mod. 9Cr)
Cr: 9, Mo: 1, Nb: 0.08, V: 0.22, C: 0.1.
火STPA29(NF616)
Cr:9、Mo:0.45、W:1.75、Nb:0.05、V:0.2、C:0.1。
Fire STPA29 (NF616)
Cr: 9, Mo: 0.45, W: 1.75, Nb: 0.05, V: 0.2, C: 0.1.
火SUS410J3TP(HCM12A)
Cr:11、Mo:0.4、W:2.0、Nb:0.07、V:0.22、Cu:1.0、C:0.1。
Tue SUS410J3TP (HCM12A)
Cr: 11, Mo: 0.4, W: 2.0, Nb: 0.07, V: 0.22, Cu: 1.0, C: 0.1.
この材料はMo、W、Nb、V等を添加することにより高温強度を上げることはできるが、溶接した場合、溶接熱影響部の細粒域が軟化し、溶接部としてのクリープ破断寿命が母材のクリープ破断寿命に比べて大きく低下する。 This material can increase the high-temperature strength by adding Mo, W, Nb, V, etc., but when welded, the fine-grained area of the weld heat-affected zone softens, and the creep rupture life as the welded portion is the mother. It is greatly reduced compared to the creep rupture life of the material.
そのためこの材料を使用した管寄に同一材料のスタッブ管を溶接する構造では、溶接部に割れが発生するという問題があるから、レグチューブに発生する応力を低減し、割れ発生を防止する必要がある。 For this reason, in the structure where a stub tube of the same material is welded to a joint using this material, there is a problem that cracks occur in the welded portion, so it is necessary to reduce the stress generated in the leg tube and prevent the cracks from occurring. is there.
前述のようにスタッブ管の管寄との溶接部に割れを発生させる応力は軸方向応力であり、その内訳は内圧によるものと、ペンダントコイルの自重による曲げ荷重である。内圧による軸力は除くことはできないが、自重による曲げ応力は図11ならびに図12に示す構造により軽減することができる。 As described above, the stress that causes cracking in the welded portion of the stub tube is axial stress, and the breakdown is due to the internal pressure and the bending load due to the weight of the pendant coil. Although the axial force due to the internal pressure cannot be removed, the bending stress due to its own weight can be reduced by the structure shown in FIGS.
即ち図11に示すように、吊り部材11の上端を管寄2に接続し下端をぺンダントコイルに接続して、吊り部材11を介してぺンダントコイルを管寄2から吊ることにより、ペンダントコイルの自重を軽減する構造。
That is, as shown in FIG. 11, the upper end of the
また図12に示すように、スタッブ管5とスタッブ管5との間を支持部材10で連結することにより、スタッブ管5の管寄2への植え込み溶接部の軸方向応力を軽減する構造である。
As shown in FIG. 12, the
しかし、これらの機械的な構造では、プラントの起動時に吊り部材11や支持部材10とレグチューブ5の間で温度差が発生し、スタッブ管3の管寄2への溶接部に大きな熱応力が発生し、疲労き裂が生じる危険性がある。疲労き裂の発生を防止するためには、起動時間を長くするなどの運用上の制限が必要となり、制限因子が多い方法となる。
However, in these mechanical structures, a temperature difference is generated between the
本発明は下記に詳述するような構成を採ることにより、内圧による軸力と自重による曲げ応力を効果的に小さくすることができる。 By adopting the configuration described in detail below, the present invention can effectively reduce the axial force due to internal pressure and the bending stress due to its own weight.
スタッブ管3は9Cr〜12Crのマルテンサイト系ステンレスであるのに対し、ペンダントコイルおよびレグチューブ5は蒸気温度が600〜650℃のプラントの場合、オーステナイト系ステンレスであるため、両異材の伝熱管を接合するためのトランジションピース4が必要となる。
Whereas the
トランジションピース4の材質はオーステナイト系ステンレスとし、スタッブ管3と取り合う側の寸法(外径と肉厚)は大きく、レグチューブ5と取り合う側の寸法(外径と肉厚)は小さいものとすることで、下記の条件を満足することができる。
The material of the
(a)トランジションピース4の厚肉側の突合せ溶接部にはクリープ破断強度が低下する高Cr鋼溶接熱影響部が存在するが、肉厚を大きくしているので応力低減が可能である。
(A) Although there is a high Cr steel weld heat affected zone where the creep rupture strength is reduced at the butt weld on the thick side of the
(b)スタッブ管3とトランジションピース4の溶接部におけるスタッブ管側の熱影響部は植え込み溶接部の熱影響部と同様、クリープ破断強度が弱くなるが、この部分も厚肉としている構造であるから、応力は小さくなり十分なクリープ強度を有することが可能である。
(B) The heat affected zone on the stub tube side in the welded portion of the
なお、スタッブ管3とオーステナイト系ステンレス鋼からなるトランジションピース4を繋ぐ溶接棒は両材の平均的線膨張係数を有するNi基合金(インコネル)系のものを用いることで、熱応力が軽減できる。
In addition, the thermal stress can be reduced by using the Ni-based alloy (Inconel) type | system | group of the welding rod which connects the
(c)トランジションピース4の薄肉側の突合せ溶接部は、元々クリープ破断強度が母材と同等であるオーステナイト系ステンレス鋼どうしの溶接であるため、薄肉であっても十分なクリープ破断強度を有することが可能である。
(C) The butt weld on the thin wall side of the
次に本発明の実施形態を図面とともに説明する。図1はマニホールド、管寄及びレグチューブの取り付け状態を示す斜視図、図2はそれの一部拡大斜視図、図3はマニホールド、管寄及びレグチューブの取り付け状態を示す側面図、図4は管寄、スタッブ管、トランジションピース及びレグチューブの取り付け状態を示す一部断面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a mounting state of a manifold, a header and a leg tube, FIG. 2 is a partially enlarged perspective view thereof, FIG. 3 is a side view showing a mounting state of the manifold, the header and a leg tube, and FIG. It is a partial cross section figure which shows the attachment state of a header, a stub pipe | tube, a transition piece, and a leg tube.
図1に示すように、炉幅方向に設置した過熱器入口管寄マニホールド1aと過熱器出口管寄マニホールド1bが平行に配置され、これらに対してそれぞれ多数の管寄2が溶接により水平方向に取り付けられている。前記過熱器出口管寄マニホールド1bは、タービン(図示せず)に接続されている。
As shown in FIG. 1, a superheater inlet manifold 1a and a
図4に示すように、管寄2にスタッブ管3が植え込み溶接され、そのスタッブ管3はトランジションピース4を介してレグチューブ5に連結されている。
As shown in FIG. 4, a
蒸気温度600〜650℃級のプラントでは、許容応力が高く、耐水蒸気酸化性の優れている12Cr鋼(火SUS410J3TP)がマニホールド1及び管寄2に使用されており、さらにスタッブ管3も同じ12Cr鋼(火SUS410J3TP)を使用している。
In a plant with a steam temperature of 600 to 650 ° C., 12Cr steel (Tue SUS410J3TP) with high allowable stress and excellent steam oxidation resistance is used for the
その理由は、スタッブ管3の管寄2への植え込み溶接部6(図4参照)が構造的に応力集中部であることから、管寄2と同材質とすることで、異材としての熱応力を回避するためである。即ちスタッブ管3としてオーステナイト系ステンレス鋼を使用すれば、スタッブ管3の植え込み溶接部6には異材としての熱応力(線膨張係数の差による応力)と形状による応力集中が重畳して、過大な応力が発生するためである。
The reason is that, since the welded portion 6 (see FIG. 4) of the
レグチューブ5の天井壁12(図1参照)との貫通部は、両部材の拘束による熱応力を回避する目的で隙間を設けてスライド可能な構造(互いに拘束しない構造)にしている。このスライド部からペントハウス内への灰の侵入は、管寄2及びレグチューブ5をその周囲からボックスケーシング9(図8参照)で覆うことで防止している。
The part of the
ペンダントコイル及びレグチューブ5としては、許容応力(クリープ強度)、耐食性(管外面側)、耐水蒸気酸化性の観点から、オーステナイト系ステンレス鋼(例えば18−8系ステンレス鋼)が使用され、必要伝熱面積、内部流体(水蒸気)の圧力損失条件などから、寸法(管外径、肉厚)が決定される。
As the pendant coil and the
スタッブ管3の管寄2への植え込み溶接部6について着目すると、図10に示したように軸方向の応力(X1)が作用し、溶接熱影響部に割れが発生するポテンシャルが存在する。本発明はこの割れを防止することを目的にしたものであり、その機能について以下に説明する。
When attention is paid to the implanted welded
図5は、スタッブ管3の肉厚と発生応力(軸方向応力:内圧による軸力+自重による曲げ応力)の関係を示した特性図である。同図は内径を同じにして肉厚を徐々に厚くした管体a,b,c,dを示している。管体aはレグチューブ5と同じ肉厚、管体bはレグチューブ5の肉厚に対して1.6倍の肉厚、管体cはレグチューブ5の肉厚に対して2.2倍の肉厚、管体dはレグチューブ5の肉厚に対して2.8倍の肉厚を有している。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness of the
この図から明らかなように、スタッブ管の肉厚を厚くすることで、内圧による軸方向応力が断面積の増加効果により低減でき、さらに自重による曲げ応力は断面二次モーメントの増加効果により低減できる。一方、クリープ破断強度は応力の大きさに大きく依存するため、僅かな応力の低減で寿命延長効果は大きい。 As is clear from this figure, by increasing the thickness of the stub tube, the axial stress due to internal pressure can be reduced by the effect of increasing the cross-sectional area, and the bending stress due to its own weight can also be reduced by the effect of increasing the cross-sectional secondary moment. . On the other hand, since the creep rupture strength greatly depends on the magnitude of the stress, the life extension effect is great with a slight reduction in stress.
スタッブ管の肉厚がレグチューブの肉厚より1.2倍未満であると、スタッブ管の植込溶接部の寿命が、内圧による軸方向応力のみでも許容応力設定根拠である10万時間よりも短くなり、一方、スタッブ管の肉厚がレグチューブの肉厚の3倍を超えると、スタッブ管どうしの距離が短くなり、植込溶接自体が難しくなるから、スタッブ管の肉厚をレグチューブの肉厚より1.2〜3.0倍、好ましくは 1.7〜2.3倍の範囲で大きくすることにより、植込溶接部の大幅な寿命改善と現実的な溶接作業が可能であることが、本発明者らの諸種の実験結果より明らかになった。例えばスタッブ管の肉厚をレグチューブの肉厚の2倍にすることでクリープ破断寿命を約10〜20倍改善することが可能で、割れ発生寿命を30万〜60万時間とする設計が可能となる。 If the thickness of the stub tube is less than 1.2 times the thickness of the leg tube, the life of the stub tube's implanted weld will be longer than 100,000 hours, which is the basis for setting the allowable stress even with axial stress due to internal pressure alone. On the other hand, if the thickness of the stub tube exceeds three times the wall thickness of the leg tube, the distance between the stub tubes will be shortened, making implantation welding difficult, so the thickness of the stub tube will be reduced. By enlarging the thickness within the range of 1.2 to 3.0 times, preferably 1.7 to 2.3 times the wall thickness, it is possible to achieve a significant improvement in the life of the implanted welded part and realistic welding work. However, it became clear from the various experimental results of the present inventors. For example, by making the stub tube thickness twice that of the leg tube, the creep rupture life can be improved by about 10 to 20 times, and the crack generation life can be designed to be 300,000 to 600,000 hours. It becomes.
図4に示すように、外径、肉厚を大きくしたスタッブ管(12Cr鋼)3と外径、肉厚の小さいレグチューブ(オーステナイト系ステンレス鋼)5は、軸方向の途中で外径を変化させたトランジションピース4を用いることにより、スタッブ管(12Cr鋼)とレグチューブ(オーステナイト系ステンレス鋼)5をスムースに繋ぐことができる。さらに肉厚が大きいことから、このトランジションピース4のスタッブ管(12Cr鋼)3との溶接部7における12Cr鋼側の溶接熱影響部の強度も向上できる。
As shown in FIG. 4, a stub tube (12Cr steel) 3 with an increased outer diameter and thickness and a leg tube (austenitic stainless steel) 5 with a smaller outer diameter and thickness change the outer diameter in the middle of the axial direction. By using the
トランジションピース4は図4に示すように、スタッブ管3と同一内径でかつ同一肉厚の肉厚管部4aと、レグチューブ5と同一内径でかつ同一肉厚の肉薄管部4cと、その肉薄管部4cから肉厚管部4aにかけて肉厚が徐々に肉厚になるように外径が変化した外径変化管部4bとから構成されている。前記外径変化管部4bの外径変化の割合は、応力集中率を低減するために従来から用いられている1 /3勾配の考え、すなわち、肉厚管部4aの外径から肉薄管部4cの外径を差し引いて2で除した値の3倍よりも長い長さとする方法が現実的である。
トランジションピース4の材質としては、レグチューブ5と同材質のオーステナイト系ステンレス鋼とすることで、トランジションピース4とレグチューブ5の溶接部8のクリープ破断強度は母材(ステンレス鋼)と同等のものを得ることができ、9Cr鋼や12Cr鋼で問題となる溶接部強度低下が回避できる。
As shown in FIG. 4, the
The material of the
前記実施形態では12Cr鋼を使用する管寄/スタッブ管溶接構造体について説明したが、12Cr鋼以外の例えば9Cr系マルテンサイト系ステンレス鋼を使用する管寄/スタッブ管溶接構造体でもスタッブ管の管寄溶接部では割れ発生のポテンシャルがあり、本発明が適用可能である。 In the above-described embodiment, the welded / stub tube welded structure using 12Cr steel has been described. However, for example, a welded tube / stub tube welded structure using 9Cr martensitic stainless steel other than 12Cr steel is also used. There is a potential for cracking at the welded portion, and the present invention is applicable.
図6及び図7は本発明の第2の実施形態を示す図であり、図6は管寄ならびにレグチューブの取り付け状態を示す正面図、図7は図6に示すB部の拡大断面図である。 FIGS. 6 and 7 are views showing a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a front view showing the attachment state of the header and the leg tube, and FIG. 7 is an enlarged sectional view of a portion B shown in FIG. is there.
本実施形態で前記第1の実施形態と相違する点は、マニホールド1を用いず炉幅方向に設置した管寄2にレグチューブ5を配置してパネルを構成した点である。
In this embodiment, the difference from the first embodiment is that a panel is configured by arranging a
本発明の第3の実施形態は図示していないが、レグチューブ5の天井壁12との貫通部をエキスパンジョンやケーシングで拘束した構造になっている。この場合、自重による応力の代わりにチューブ間に発生する温度差に起因した熱応力が発生するが、この熱応力を低く抑えることができ、耐力の向上が図れる。
Although not shown in the figure, the third embodiment of the present invention has a structure in which the penetrating portion of the
本発明の第4の実施形態は図示していないが、スタッブ管3を自動溶接機が適用可能な長さまで長くすることで、自動溶接を可能としている。自動溶接のためには溶接トーチの回転が必要であるが、スタッブ管3を長くすることによりスタッブ管3どうしの隙間が広がり、自動溶接機の適用が可能となる。自動溶接機が適用可能なスタッブ管3の長さとしては100mm以上が好適であるが、スタッブ管3の長さ余り長いと不必要な重量増加をもたらすなどの弊害があるため、スタッブ管3の長さの上限は150mm程度が適当である。
Although the fourth embodiment of the present invention is not shown, automatic welding is enabled by elongating the
1:マニホールド、2:管寄、3:スタッブ管、4:トランジションピース、4a:肉厚管部、4b:外径変化管部、4c:肉薄管部、5:レグチューブ、6:スタッブ管溶接部、7:トランジションピースのスタッブ管との溶接部、8:トランジションピースのレグチューブとの溶接部、9:ボックスケーシング、12:天井壁。 1: manifold, 2: pipe, 3: stub tube, 4: transition piece, 4a: thick tube portion, 4b: outer diameter changing tube portion, 4c: thin tube portion, 5: leg tube, 6: stub tube welding Section: 7: Welded portion of transition piece with stub tube, 8: Welded portion of transition piece with leg tube, 9: Box casing, 12: Ceiling wall.
Claims (8)
前記スタッブ管、トランジションピース、レグチューブの内径を略同一とし、前記スタッブ管の肉厚を前記レグチューブの肉厚より1.2〜3.0倍の範囲で大きくしたことを特徴とする管寄/スタッブ管溶接構造体。 A tube / stub tube in which a stub tube of the same material is implanted and welded to a tube made of 9Cr-12Cr steel containing W, Mo, Nb and V, and this stub tube is connected to the leg tube via a transition piece. In the welded structure,
The inner diameter of the stub tube, transition piece, and leg tube is substantially the same, and the wall thickness of the stub tube is increased in the range of 1.2 to 3.0 times the wall thickness of the leg tube. / Stub tube welded structure.
前記レグチューブと同一内径でかつ同一肉厚の肉薄管部と、前記スタッブ管と同一内径でかつ同一肉厚の肉厚管部と、前記肉薄管部から肉厚管部にかけて肉厚が徐々に肉厚になるように外径が変化した外径変化管部とから構成されていることを特徴とする管寄/スタッブ管溶接構造体。 The welded / stub tube welded structure according to claim 1, wherein the transition piece for connecting the stub tube and the leg tube is:
A thin tube portion having the same inner diameter and the same thickness as the leg tube, a thick tube portion having the same inner diameter and the same thickness as the stub tube, and a thickness gradually from the thin tube portion to the thick tube portion. A welded / stub tube welded structure comprising an outer diameter varying pipe portion having an outer diameter changed so as to be thick.
前記管寄に対して前記スタッブ管から前記レグチューブまでの一連の管体が多数本取り付けられて、これら管体群がボックスケ−シングで覆われていることを特徴とするボイラ装置。 The boiler device according to claim 7, wherein the leg tube is slidable with a gap provided in the ceiling wall penetrating portion,
A boiler device, wherein a series of tube bodies from the stub tube to the leg tube are attached to the tube holder, and the tube body group is covered with a box casing.
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