JP5420727B2 - Reinforcing aid for metal pipes subject to creep damage - Google Patents
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Description
本発明は、内部の高温高圧流体によってクリープが生じ、壁部に形成された貫通孔が閉塞プラグで閉塞された金属製配管を、配管の外周面に帯状の薄板鋼板(帯板)を巻回することで補強する補強工法に用いられる補強補助具に関する。 In the present invention, a metal pipe in which a creep is generated by an internal high-temperature and high-pressure fluid and a through-hole formed in a wall is closed by a plug, and a strip-shaped thin steel plate (band) is wound around the outer peripheral surface of the pipe. It is related with the reinforcement auxiliary tool used for the reinforcement construction method reinforced by doing.
蒸気タービン等の動力として使用される動力用蒸気は高温高圧の流体である。例えば、蒸気温度が300℃から650℃、蒸気圧力が5Mpaから8Mpa程度に調整される。このような高温高圧とされた動力用蒸気を流しているので、配管にはクリープによる劣化が生じる。 Power steam used as power for a steam turbine or the like is a high-temperature and high-pressure fluid. For example, the steam temperature is adjusted to 300 ° C. to 650 ° C., and the steam pressure is adjusted to about 5 Mpa to 8 Mpa. Since such high-temperature and high-pressure power steam flows, the pipe is deteriorated by creep.
クリープ劣化に伴う配管の破壊を防止すべく、この配管に対する補強が行われる。通常は、配管の対象部分を切断し、切断箇所に健全な配管を接合する方法が採られている。しかしながら、この方法では、配管の溶接作業や熱処理作業が伴うため、作業に手間がかかるという問題がある。そこで、特許文献1に記載された方法では、配管の対象部分にワイヤーを巻回することで、配管の補強を行っている。 In order to prevent the pipe from being damaged due to creep deterioration, the pipe is reinforced. Usually, the method of cut | disconnecting the target part of piping and joining healthy piping to a cutting location is taken. However, in this method, there is a problem that work is troublesome because piping welding work and heat treatment work are involved. Therefore, in the method described in Patent Document 1, the pipe is reinforced by winding a wire around the target portion of the pipe.
配管に作用する曲げ応力への耐性を高めるため、帯板を巻回することが考えられるが、この配管には閉塞プラグが突設されている。この閉塞プラグは、配管溶接部の放射線検査の実施に伴って取り付けられるものであり、一方の端部が配管を貫通する貫通孔に挿入され、溶接によって固着されている。そして、閉塞プラグの残りの部分は、配管の外周面から半径方向の外側に突出している。 In order to increase resistance to bending stress acting on the pipe, it is conceivable to wind a strip, but a plug is provided protruding from the pipe. This closing plug is attached in accordance with the radiation inspection of the pipe welded portion, and one end thereof is inserted into a through-hole penetrating the pipe and fixed by welding. And the remaining part of the obstruction | occlusion plug protrudes in the radial direction outer side from the outer peripheral surface of piping.
このように閉塞プラグは配管の外周面から突出しているので、帯板は閉塞プラグの先端を通って巻回されることになる。このため、帯板は、閉塞プラグの近傍で配管の外周面から離れてしまい、その部分に応力が集中して効果が低下してしまう。 Since the plug is thus protruding from the outer peripheral surface of the pipe, the band plate is wound through the tip of the plug. For this reason, the strip is separated from the outer peripheral surface of the pipe in the vicinity of the closing plug, and stress is concentrated on that portion, so that the effect is lowered.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、閉塞プラグが突設されている配管に対して有効な補強を行うことにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to perform effective reinforcement with respect to piping by which the obstruction | occlusion plug is protrudingly provided.
前述の目的を達成するため、本発明は、内部の高温高圧流体によってクリープが生じ、壁部に形成された貫通孔が閉塞プラグで閉塞された金属製配管を、前記配管の外周面に帯状の薄板鋼板を巻回することで補強する補強工法に用いられる補強補助具であって、前記配管の外周面に当接され、前記配管の外周面の曲率と揃えられた湾曲形状の内周側湾曲面と、前記内周側当接面よりも前記配管の半径方向外側に形成され、前記配管の外周面よりも大きい曲率とされた湾曲形状の外周側湾曲面と、前記内周側湾曲面から前記外周側湾曲面に向けて形成され、前記閉塞プラグにおける前記配管の外周面よりも突出された突出部分が収納される収納部とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a metal pipe in which creep is generated by an internal high-temperature and high-pressure fluid, and a through-hole formed in a wall is closed by a closing plug. A reinforcement auxiliary tool used in a reinforcement method for reinforcing by rolling a thin steel plate, and is in contact with the outer peripheral surface of the pipe, and has a curved inner peripheral side curve that is aligned with the curvature of the outer peripheral surface of the pipe A curved outer peripheral curved surface that is formed on a radially outer side of the pipe than the inner peripheral abutting surface and has a larger curvature than the outer peripheral surface of the pipe, and the inner peripheral curved surface And a storage portion that stores a protruding portion that is formed toward the outer peripheral curved surface and protrudes from the outer peripheral surface of the pipe in the plug.
本発明の補強補助具によれば、内周側湾曲面の全体が配管の外周面に当接され、帯状の薄板鋼板(帯板)が外周側湾曲面に密着される。すなわち、配管と帯板の隙間が補強補助具で埋められる。これにより、補強補助具を介して帯板の締め付け力を配管の外周面へと伝達することができ、帯板が離れることに起因する応力集中を抑制できる。その結果、閉塞プラグが突設されている配管であっても、有効な補強を行うことができる。 According to the reinforcing auxiliary tool of the present invention, the entire inner peripheral curved surface is brought into contact with the outer peripheral surface of the pipe, and the strip-shaped thin steel plate (strip) is brought into close contact with the outer peripheral curved surface. That is, the gap between the pipe and the strip is filled with the reinforcing aid. Thereby, the clamping force of a strip can be transmitted to the outer peripheral surface of piping via a reinforcement auxiliary tool, and the stress concentration resulting from a strip separating can be suppressed. As a result, it is possible to effectively reinforce even the piping in which the blocking plug is protruded.
前述の発明において、前記収納部が、内周側湾曲面と前記外周側湾曲面との間を貫通する貫通孔によって構成され、前記貫通孔の長さが、前記閉塞プラグにおける突出部分の高さに揃えられている場合には、帯板と閉塞プラグとが当接されるので、帯板の締め付け力を閉塞プラグに作用させることができる。これにより、閉塞プラグに対する補強も行うことができる。 In the above-described invention, the storage portion is configured by a through-hole penetrating between the inner peripheral curved surface and the outer peripheral curved surface, and the length of the through hole is the height of the protruding portion of the closing plug. Since the band plate and the blocking plug are brought into contact with each other, the tightening force of the band plate can be applied to the blocking plug. Thereby, reinforcement with respect to the obstruction | occlusion plug can also be performed.
前述の発明において、補強補助具が、前記配管を構成する金属よりもクリープ強度の高い金属で作製されている場合には、補強によって配管のクリープ強度を高めることができる。 In the above-described invention, when the reinforcing auxiliary tool is made of a metal having a higher creep strength than the metal constituting the pipe, the creep strength of the pipe can be increased by the reinforcement.
前述の発明において、補強補助具が、前記帯状の薄板鋼板を構成する金属と同一種類の金属で作製されている場合には、補強によって配管のクリープ強度を一層高めることができる。 In the above-described invention, when the reinforcing auxiliary tool is made of the same type of metal as that constituting the strip-shaped thin steel plate, the creep strength of the pipe can be further increased by the reinforcement.
前述の発明において、補強補助具が、平面視で短冊状、側面視で三日月状に形成され、短冊の長辺が前記配管の周方向となるように配置されている場合には、帯板による配管の補強を補強補助具の直近まで行うことができる。 In the above invention, when the reinforcing auxiliary tool is formed in a strip shape in a plan view and a crescent shape in a side view, and arranged such that the long side of the strip is in the circumferential direction of the pipe, Piping can be reinforced up to the nearest to the reinforcement aid.
前述の発明において、補強補助具が、前記収納部の位置で分割されている場合には、補強補助具の配管表面への取り付けを容易に行うことができる。 In the above-described invention, when the reinforcing auxiliary tool is divided at the position of the storage portion, the reinforcing auxiliary tool can be easily attached to the pipe surface.
本発明によれば、閉塞プラグが設けられた金属製配管に対しても、帯状の薄板鋼板を巻回することで有効な補強を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to effectively reinforce a metal pipe provided with a blocking plug by winding a strip-shaped thin steel plate.
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態の補強補助具1は、図1及び図2に示すように、平面視で短冊状(長方形状)をし、長辺側からの側面視で三日月状をした金属製部材によって作製されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the reinforcing auxiliary tool 1 of the present embodiment is made of a metal member that has a strip shape (rectangular shape) in plan view and a crescent shape in side view from the long side. ing.
ここで、補強補助具1の詳細な説明に先立ち、補強対象となる配管2について説明する。図3に示すに示す配管2は、内部空間21に動力用蒸気(蒸気温度=300℃〜650℃、蒸気圧力=5Mpa〜8Mpa)を長期間に亘って流すものであり、この動力用蒸気によってクリープが生じるものである。高温高圧の蒸気を流すことから、配管2は金属製である。詳しくは、熱膨張率の低いフェライト系クロム鋼(例えば9Cr〜12Cr)で作製されている。
Here, prior to detailed description of the reinforcing auxiliary tool 1, the
配管2の直径は、用途によって様々であるが、例えば200mm以上1000mm以下の範囲に定められる。また配管2の肉厚は40mm以上70mm以下の範囲に定められる。なお、配管2の直径や肉厚は、動力用蒸気の温度、圧力、流量、及び、流速といった諸条件を加味して定められる。
The diameter of the
この配管2は、単管同士を溶接によって接合することで長尺化されるが、接合部分の溶接が適切に行われていることを確認すべく放射線検査が行われている。この放射線検査では、放射線源を内部空間21に配置し、溶接部22(図6を参照)の外側へと透過した放射線を検出することで行われる。このため、検査に際しては、配管2の厚さ方向を貫通する検査孔23が、溶接部22の近傍位置に形成される(図8を参照)。
Although this
この検査孔23は、配管2の実運用では使用されないことから、検査終了後に閉塞される。検査孔23の閉塞は、閉塞プラグ24によって行われる。この閉塞プラグ24は、金属製の円柱状部材によって作製されている。そして、一方の端部が検査孔23に挿入され、溶接によって配管2に固着されている。また、閉塞プラグ24における残りの部分は、配管2の外周面25から半径方向の外側に突出している。
Since this
以下、補強補助具1について詳細に説明する。図1及び図2に示す補強補助具1は、内周側湾曲面11と、外周側湾曲面12と、収納孔13とを有している。そして、この補強補助具1は、配管2を構成する金属(フェライト系クロム鋼)よりもクリープ強度の高い金属で作製されている。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼(例えばSUS304)によって作製されている。
Hereinafter, the reinforcing auxiliary tool 1 will be described in detail. The reinforcing auxiliary tool 1 shown in FIGS. 1 and 2 has an inner peripheral
内周側湾曲面11は、配管2の外周面25に当接する部分であり、外周面25の曲率と揃えられた湾曲形状をしている。本実施形態では、配管2の半径R1に相当する曲面で構成されている。
The inner peripheral
外周側湾曲面12は、補強用の帯板3(図6を参照)が巻き付けられる部分であり、内周側湾曲面11よりも配管2の半径方向における外側に形成されている。そして、外周側湾曲面12は、内周側湾曲面11(配管2の外周面25)よりも大きい曲率とされた湾曲形状をしている。本実施形態では、半径R1よりも短い半径R2に相当する曲面で構成されている。
The outer peripheral
そして、収納孔13の形成位置における補強補助具1の厚さt(内周側湾曲面11と外周側湾曲面12との間隔)は、閉塞プラグ24における配管2の外周面25よりも突出した部分(閉塞プラグ24の突出部分)の高さと揃えられている。
The thickness t of the reinforcement assisting tool 1 at the position where the
収納孔13は、閉塞プラグ24の突出部分が収納される空間を形成する部分であり、収納部に相当する。本実施形態の収納孔13は、内周側湾曲面11と外周側湾曲面12との間を貫通する貫通孔によって構成されている。また、収納孔13の横断面は円形をしており、その直径は閉塞プラグ24の突出部分の直径よりも僅かに大きく定められている。このため、収納孔13内に収納された突出部分の周囲には、若干のクリアランスが与えられる。
The
加えて、収納孔13の長さは、突出部分の長さに揃えられているので、帯板3が巻回された際、突出部分の端面が帯板3の表面に当接する。これにより、閉塞プラグ24の突出部分が検査孔23から離れる方向へ移動しようとしても、帯板3によってその移動が規制される。
In addition, since the length of the
次に、前述の補強補助具1を使用した配管2の補強工法について説明する。この例では、閉塞プラグ24の形成位置に対する補強について説明する。
Next, a method for reinforcing the
この補強工法では、まず補強補助具1を配管2に取り付ける。例えば、図4に示すように、長辺が配管2の周方向となるように補強補助具1の向きを定め、補強補助具1の収納孔13を閉塞プラグ24の形成位置に位置付ける。そして、補強補助具1を配管2側に移動させて、内周側湾曲面11を配管2の外周面25に当接させる。
In this reinforcing method, first, the reinforcing auxiliary tool 1 is attached to the
これにより、図5に示すように、閉塞プラグ24の突出部分は収納孔13の内部に収納される。また、補強補助具1の内周側湾曲面11は、配管2の外周面25に隙間なく当接する。さらに、外周側湾曲面12の両端部と配管2の外周面25との間で、滑らかに連続した面が形成される。
Thereby, as shown in FIG. 5, the protruding portion of the blocking
次に、図6に示すように、補強補助具1を取り付けた配管2の外周面25に対し、帯板3を巻き付ける。帯板3としては、例えば厚さ0.2mm、幅30〜50mmのステンレス製のものを用いる。本実施形態では、補強補助具1と同一種類の金属であるオーステナイト系ステンレス鋼(例えばSUS304)によって作製されたものを用いている。
Next, as shown in FIG. 6, the
そして、上記の帯板3を、縁部が互いに重なり合う状態で螺旋状に複数回重ねて巻き付ける。例えば、補強補助具1が設けられた範囲L1に対して帯板3を螺旋状に巻き付けつつ配管2の軸方向へ往復させる。これにより、図7及び図8に示すように、帯板3が何重にも重なった補強層が形成される。本実施形態では、帯板3を25重に巻き付けることで、厚さ約5mmとされた補強層3´を形成している。
And said strip |
このようにして形成された補強層3´(複数層の帯板3)は、補強補助具1が取り付けられた部分において外周側湾曲面12と密着する。そして、内周側湾曲面11は、配管2の外周面25に隙間なく当接している。すなわち、配管2と帯板3の隙間が補強補助具1で埋められた状態になっている。これにより、補強補助具1を介して帯板3の締め付け力を配管2の外周面25へと伝達することができ、帯板3が外周面25から離れることに起因する応力集中を抑制できる。その結果、閉塞プラグ24が突設されている配管2であっても、有効な補強を行うことができる。
The thus formed reinforcing
また、収納孔13の長さが閉塞プラグ24における突出部分の高さに揃えられているので、巻回された帯板3の内表面と閉塞プラグ24の突出側端面とが当接する。これにより、帯板3の締め付け力を閉塞プラグ24に作用させることができ、閉塞プラグ24に対する補強も行うことができる。すなわち、閉塞プラグ24が検査孔23から離れる方向へ移動しようとしても、この移動力を帯板3で負担することができる。
Further, since the length of the
また、本実施形態の補強補助具1は、配管2を構成する金属(フェライト系クロム鋼)よりもクリープ強度の高い金属(オーステナイト系ステンレス鋼)で作製されているので、補強によって配管2のクリープ強度を高めることができる。さらに、補強補助具1と帯板3とが同一種類の金属で作製されているので、配管2のクリープ強度を一層高めることができる。
Moreover, since the reinforcement auxiliary tool 1 of this embodiment is made of a metal (austenitic stainless steel) having a higher creep strength than the metal (ferritic chromium steel) constituting the
加えて、補強補助具1が、平面視で短冊状、側面視で三日月状に形成され、短冊の長辺が前記配管2の周方向となるように配置されているので、帯板3による配管2の補強を補強補助具1の際まで行うことができる。これにより、図8に符号L2の範囲で示すように、補強補助具1の近傍に設けられた溶接部22に対する補強を行うことができる。
In addition, the reinforcing auxiliary tool 1 is formed in a strip shape in plan view and in a crescent shape in side view, and is arranged so that the long side of the strip is in the circumferential direction of the
以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。 The above description of the embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof. For example, you may comprise as follows.
前述の実施形態における補強補助具1は、全体が1つのピースによって構成されていたが、この構成に限定されるものではない。図9に示すように、収納孔13の位置で2つのピース1a,1bに分割されていてもよい。このように分割されていると、補強補助具1を取り付ける際に、各ピース1a,1bを配管2の表面に沿ってスライドさせることが可能になる。各ピース1a,1bは重量物であるため、配管2の表面に沿ってスライドできると、取り付け作業を容易に行うことができる。
Although the reinforcement auxiliary tool 1 in the above-mentioned embodiment was comprised by the one piece as a whole, it is not limited to this structure. As shown in FIG. 9, it may be divided into two
また、閉塞プラグ24の突出部分を収納する収納孔13(収納部)に関し、前述の実施形態では貫通孔を例に挙げて説明したが、突出部分を収納できればこの構成に限定されない。例えば、内周側湾曲面側が開放され、外周側湾曲面側が塞がれた窪み部分であってもよい。
Further, the storage hole 13 (storage portion) for storing the protruding portion of the
また、配管2の材質に関し、前述の実施形態では、高クロム鋼で作製された配管2を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。本発明は、他の種類の金属で作製された配管2であっても適用できる。同様に、補強補助具1や帯板3に関してもオーステナイト系ステンレス鋼に限定されない。配管2を構成する金属よりも、クリープ強度の高い金属であればよい。このため、補強補助具1と帯板3を異なる種類の金属で作製してもよい。加えて、帯板3の厚さや幅については、補強対象となる配管2に応じて適宜選択することができる。
Moreover, regarding the material of the
また、配管2の用途に関し、動力用蒸気を流通させるものに限定されない。高温高圧流体を通すことでクリープ損傷を受け、かつ、閉塞プラグ24で検査孔23が塞がれているものであれば、本発明を適用できる。
Moreover, regarding the use of the
1…補強補助具,1a…補強補助具における一方のピース,1b…補強補助具における他方のピース,11…内周側湾曲面,12…外周側湾曲面,13…収納孔,2…補強対象となる金属製の配管,21…配管の内部空間,22…配管の溶接部,23…検査孔,24…閉塞プラグ,3…帯板,3´…補強層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reinforcement auxiliary tool, 1a ... One piece in a reinforcement auxiliary tool, 1b ... The other piece in a reinforcement auxiliary tool, 11 ... Inner peripheral side curved surface, 12 ... Outer peripheral side curved surface, 13 ... Storage hole, 2 ... Reinforcement object Metal pipe, 21 ... Internal space of the pipe, 22 ... Welded part of the pipe, 23 ... Inspection hole, 24 ... Blocking plug, 3 ... Strip, 3 '... Reinforcement layer
Claims (6)
前記配管の外周面に当接され、前記配管の外周面の曲率と揃えられた湾曲形状の内周側湾曲面と、
前記内周側当接面よりも前記配管の半径方向外側に形成され、前記配管の外周面よりも大きい曲率とされた湾曲形状の外周側湾曲面と、
前記内周側湾曲面から前記外周側湾曲面に向けて形成され、前記閉塞プラグにおける前記配管の外周面よりも突出された突出部分が収納される収納部と、
を有することを特徴とする補強補助具。 Reinforcement method that reinforces a metal pipe whose creep is generated by the internal high-temperature and high-pressure fluid and the through-hole formed in the wall is closed by a plug, by winding a strip-shaped thin steel plate around the outer peripheral surface of the pipe Reinforcing aid used for
A curved inner peripheral curved surface that is in contact with the outer peripheral surface of the pipe and is aligned with the curvature of the outer peripheral surface of the pipe;
A curved outer peripheral curved surface formed on the radially outer side of the pipe than the inner peripheral contact surface and having a larger curvature than the outer peripheral surface of the pipe;
A storage portion that is formed from the inner peripheral curved surface toward the outer peripheral curved surface and stores a protruding portion that protrudes from the outer peripheral surface of the pipe in the closing plug;
Reinforcing aids characterized by comprising:
前記貫通孔の長さは、前記閉塞プラグにおける突出部分の高さに揃えられていることを特徴とする請求項1に記載の補強補助具。 The storage portion is configured by a through-hole penetrating between an inner peripheral curved surface and the outer peripheral curved surface,
The length of the said through-hole is equal to the height of the protrusion part in the said obstruction | occlusion plug, The reinforcement auxiliary tool of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
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