JP6137432B1 - ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】溶接部を含むボイラ管を補強する補強装置であって、帯形状を呈し、前記ボイラ管の前記溶接部を含む領域に巻き付けられて溶接により固定される第１鋼板と、前記ボイラ管に巻き付けられた前記第１鋼板の外周面のうち、前記ボイラ管の一方の半周分に亘る外周面に対して面接触する形状を呈する第１補強部材と、前記ボイラ管に巻き付けられた前記第１鋼板の外周面のうち、前記ボイラ管の他方の半周分に亘る外周面に対して面接触をする形状を呈し、前記第１補強部材とともに前記第１鋼板の外周面を覆う第２補強部材と、前記ボイラ管を挟んで前記第１補強部材及び前記第２補強部材を結合する結合部材と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法に関する。

例えば、火力発電所においてタービンを回転させるために設けられる発電用ボイラは、ボイラ給水を予熱する節炭器、ボイラのハウジングを形成しボイラ給水を飽和蒸気にする水冷壁、飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器、タービンからの蒸気を再加熱してタービンに再度供給する再熱器、過熱器および再熱器からタービンに蒸気を導く配管等を含んで構成されている。また、上記の過熱器および再熱器から蒸気タービンに蒸気を導く配管は、耐熱鋼（例えば低合金鋼）を材料とするボイラ管で構成されている。発電用ボイラの起動時、ボイラ管には高温高圧の蒸気が流れ、発電用ボイラの停止時、ボイラ管を流れる高温高圧の蒸気の流れが停止する。つまり、発電用ボイラの起動及び停止に伴って、ボイラ管には熱応力が発生する。発電用ボイラが長期間に亘って使用され続けると、ボイラ管には熱応力に従ってクリープ疲労損傷が発生し、ボイラ管の外径が膨らむか或いはボイラ管の溶接部にひずみが生じる等の変形を生じる虞がある。そこで、ボイラ管の劣化に起因する事故を未然に防止するために、ボイラ管の劣化状態を定期的に点検し、上記の膨出や減肉等の傾向管理を行っている（例えば特許文献１）。

特開２０１３−１２２４１１号公報

ボイラ管の劣化状態を点検した結果、ボイラ管のクリープ疲労損傷が進行し、ボイラ管の余寿命が予め定められた一定時間よりも短いと診断された場合、ボイラ管の該当部分を新品のボイラ管に交換する必要がある。しかし、ボイラ管を交換する場合、ボイラ管の切断作業や溶接作業が必要になることから、発電用ボイラの運休時間が長引いてしまう虞がある。

そこで、本発明は、クリープ疲労損傷に伴う配管の寿命を延伸させることが可能なボイラ管の補強装置及びボイラ管の補強方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、溶接部を含むボイラ管を補強する補強装置であって帯形状を呈し、前記ボイラ管の前記溶接部を含む領域に巻き付けられて溶接により固定される第１鋼板と、前記ボイラ管に巻き付けられた前記第１鋼板の外周面のうち、前記ボイラ管の一方の半周分に亘る外周面に対して面接触する形状を呈する第１補強部材と、前記ボイラ管に巻き付けられた前記第１鋼板の外周面のうち、前記ボイラ管の他方の半周分に亘る外周面に対して面接触をする形状を呈し、前記第１補強部材とともに前記第１鋼板の外周面を覆う第２補強部材と、前記ボイラ管を挟んで前記第１補強部材及び前記第２補強部材を結合する結合部材と、を備えたことを特徴とする。本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、熱応力を抑制するようにボイラ管を補強できるため、ボイラ管の寿命を延ばすことができる。

本実施形態に係る補強装置が用いられる火力発電所の全体構成の一例を示す図である。 第１実施形態に係るボイラ管の直管部及び熱応力の一例を示す斜視図である。 第１実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けるときの一例を示す斜視図である。 第１実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。 第１実施形態に係る帯鋼のＸＺ断面の一例を示す断面図である。 第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着される前の状態を示す分解斜視図である。 第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着される前の状態を示す平面図である。 第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着された後の状態を示す斜視図である。 第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着された後の状態を示す平面図である。 第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着された後の状態を示す平面図である。 第２実施形態に係るボイラ管のエルボー部及び熱応力の一例を示す斜視図である。 第２実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けるときの一例を示す斜視図である。 第２実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。 第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着される前の状態を示す分解斜視図である。 第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着される前の状態を示す平面図である。 第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着された後の状態を示す斜視図である。 第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着された後の状態を示す平面図である。 第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着された後の状態を示す別の平面図である。 第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着された後の状態を示す更に別の平面図である。 第３実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。 第３実施形態に係る補強鋼板の一例を示す平面図である。 第３実施形態に係る補強鋼板を帯鋼の上から巻き付けるときの一例を示す斜視図である。 第３実施形態に係る補強鋼板を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。 第３実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着される前の状態を示す分解斜視図である。 第３実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着される前の状態を示す平面図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。尚、図１〜図２５において、同一の部材については同一の数字を付して説明する。

＝＝＝発電所の全体構成＝＝＝
図１は、本実施形態に係る補強装置が用いられる火力発電所の全体構成を示す図である。尚、図１に示す火力発電所の全体構成は、本実施形態に係るボイラ管の補強装置の説明を容易に理解するための一例である。本実施形態に係るボイラ管の補強装置を用いて、図１の火力発電所とは異なる構成の火力発電所内のボイラ管を補強することも可能である。但し、本実施形態に係る配管の補強装置は、各火力発電所内に設置されるボイラ管の外径に応じて予め設計されている必要がある。

火力発電所５０１は、例えば、ボイラ５０２、蒸気発生器５０３、水冷壁５０４、蒸気弁５０５、高圧タービン５０６、中圧タービン５０７、低圧タービン５０８、再熱器５０９、復水器５１０、給水ポンプ５１１、発電機５１２を含んで構成されている。

ボイラ５０２は、外部から供給される燃料（例えば微粉炭の状態の石炭）と空気を混合して燃焼ガスを生成し、燃焼ガスの熱（燃焼熱）を用いて水を水蒸気に換える熱交換装置である。ボイラ５０２には、蒸気発生器５０３、水冷壁５０４、再熱器５０９が収容されている。蒸気発生器５０３は、復水器５１０から供給される水を予熱する節炭器（不図示）と、水冷壁５０４から供給される飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器（不図示）と、を含んで構成されている。水冷壁５０４は、ボイラ５０２のハウジングを形成し、余熱された水を飽和蒸気にして過熱器に供給する。蒸気弁５０５は、蒸気発生器５０３で生成される過熱蒸気の流量を制御する調整弁である。

高圧タービン５０６、中圧タービン５０７、低圧タービン５０８の回転軸５１３は同一であって、発電機５１２の回転軸５１４と結合されている。高圧タービン５０６には、蒸気発生器５０３で生成される過熱蒸気（第１蒸気）が蒸気弁５０５を介して供給される。高圧タービン５０６は、第１蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第２蒸気）をボイラ５０２内の再熱器５０９に供給する。再熱器５０９は、第２蒸気を再熱し、再熱蒸気（第３蒸気）として中圧タービン５０７に供給する。中圧タービン５０７は、第３蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第４蒸気）を低圧タービン５０８に供給する。低圧タービン５０８は、第４蒸気を膨張させる。

復水器５１０は、低圧タービン５０８が第４蒸気を膨張させた後の排気を凝縮して復水に換える。給水ポンプ５１１は、復水器５１０で生成される復水を昇圧して給水としてボイラ５０２内の蒸気発生器５０３に戻している。

そして、発電機５１２は、電力が発電されるように、第４蒸気が膨張した際に発生する動力で駆動される。蒸気発生器５０３で生成された過熱蒸気（第１蒸気）及び再熱器５０９で再加熱された再熱蒸気はボイラ管によりタービンに導かれる。

上述した発電の過程において、ボイラ管には、高温高圧の流体あるいは気体（以下、「熱流体」と称する。）が流通する。ボイラ管は、熱流体により熱応力が生じるため、クリープ損傷を引き起す虞がある。熱応力とは、例えばボイラ管に流通する熱流体から得られる熱によって、ボイラ管が膨張あるいは収縮しようとする力に応じてボイラ管に作用する力をいう。具体的には、例えば、ボイラ管の両端部が固定されている場合、ボイラ管が加熱されるとボイラ管の自由膨張が制限されるため、ボイラ管には熱応力による膨張力が働く。又、ボイラ管の両端部が固定され、ボイラ管に曲がりある場合、ボイラ管が加熱されるとボイラ管の自由膨張により、特に曲がりの部分あるいはその周辺では、熱応力による曲がり力あるいは捻り力が働く。クリープ損傷とは、ボイラ管のクリープ変形による損傷をいう。クリープ変形とは、例えば高温環境下において、ボイラ管に一定の応力を加えると、時間とともにボイラ管が変形していく現象をいう。つまり、ボイラ管は、発電所の高温環境下において上述した熱応力によって、クリープ損傷を引き起こす虞がある。

本実施形態に係る補強装置は、上述したボイラ管のクリープ疲労損傷を抑制するために、熱応力による膨張力、曲がり力、及び捻り力を抑制するようにボイラ管の溶接部を含む外周面に設置され、ボイラ管を補強することを目的とする。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
図２は、第１実施形態に係るボイラ管の直管部及び熱応力の一例を示す斜視図である。図３は、第１実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けるときの一例を示す斜視図である。図４は、第１実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。図５は、第１実施形態に係る帯鋼のＸＺ断面の一例を示す断面図である。図６は、第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着される前の状態を示す分解斜視図である。図７は、第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着される前の状態を示す平面図である。図８は、第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着された後の状態を示す斜視図である。図９は、第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着された後の状態を示す平面図である。図１０は、第１実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着された後の状態を示す平面図である。尚、Ｘ軸はボイラ管の長手方向に沿う軸であり、Ｙ軸及びＺ軸で形成されるＹＺ平面はボイラ管の断面と並行な面である。

以下、図２〜図１０を参照しつつ、第１実施形態に係る補強装置１０について説明する。

第１実施形態に係る補強装置１０は、図１に示す蒸気発生器５０３や再熱器５０９に含まれるボイラ管１００の直管部１０１を補強する装置である。尚、ボイラ管１００は、耐熱鋼（例えば低合金綱、高合金綱、炭素鋼、ステンレス鋼）を材料として形成され、直管部１０１は、例えば円筒形状を呈していることとする。又、補強装置１０が装着されるボイラ管１００の部位として、直管部１０１と、隣接するボイラ管１００の断面開口同士を溶接加工した結果生じる溶接部１０２と、が含まれていることとする。又、図２に示すように、ボイラ管には、熱応力による膨張力、曲がり力、及び捻り力がかかる。熱応力による膨張力とは、ボイラ管１００の中心軸からボイラ管の周面方向への力をいい、曲がり力とは、ボイラ管１００の長手方向（Ｘ方向）に対して垂直に交わる何れかの方向にボイラ管１００が折れ曲がろうとする力をいい、捻り力とは、周面方向への力をいう。そして、図３〜図１０に示すように、補強装置１０は、帯鋼１１、補強部材１２を含んで構成されている。補強装置１０は、ボイラ管１００に対して帯鋼１１を巻き付けて、さらに帯鋼１１の上から補強部材１２でボイラ管１００を覆うように設置される。ここで、巻き付けるとは、ボイラ管１００の断面（ＹＺ平面）における中心軸から最も遠い周面に対して、周面の１周分（中心軸を中心とした３６０度）の領域に巻き付けることをいい、以下説明においても同様とする。

＜＜帯鋼１１＞＞
図３、図４、図５を参照しつつ、第１実施形態に係る帯鋼１１について説明する。

帯鋼１１は、ボイラ管１００に巻き付けられて、例えば熱応力から溶接部１０２を補強するための部材である。帯鋼１１は、例えば、ボイラ管１００の外周面に巻き付けられた状態で、ボイラ管１００に生じる熱応力に起因する力のうち、特に膨張力、捻り力を抑制する役割を果たす部材である。帯鋼１１は、例えば幅が３ｃｍ程度、厚さが０，３ｍｍ程度の帯形状を呈し、耐熱鋼（例えばステンレス材料ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４）で形成される。

帯鋼１１は、図３及び図４に示すように、ボイラ管１００の溶接部１０２を跨ぐように、ボイラ管１００の外周面に巻き付けられる。帯鋼１１は、図５に示すように、例えば、段差ができないようにボイラ管１００の長手方向（Ｘ方向）へずらしながら、夫々が並列するように巻き付けられる。さらに、帯鋼１１は、ボイラ管１００の中心軸から遠ざかる方向に向かって積層される。つまり、帯鋼１１は、ボイラ管１００の外周面に対して面接触し、夫々が並行して多重に巻き付けられる。さらに、帯鋼１１は、積層した状態を固定するために、夫々が溶接点１１Ａでスポット溶接されて固定される。尚、図５は、図４におけるボイラ管１００を、ＸＺ平面で切ったときの帯鋼１１の断面を示した図である。

帯鋼１１は、上述したように、ボイラ管１００の外周面に面接触し、夫々が並行して巻き付けられるため、熱応力による膨張力を抑制することができ、又、帯鋼１１がボイラ管１００に溶接され、夫々の帯鋼１１同士も積層される上下間で溶接されるため、熱応力による捻り力を抑制することができる。しかし、熱応力による曲がり力に対しては、図５に示すように、Ｘ軸に沿う方向では夫々の帯鋼１１が溶接されていないため、曲がり力を抑制することができない虞があり、帯鋼１１のみではボイラ管１００の補強を十分に行うことが困難であった。そこで、補強装置１０では、さらに後述する補強部材１２を帯鋼１１の上から覆うように設置して、帯鋼１１では補強が十分ではなかった熱応力による曲がり力をも抑制できるように構成される。

尚、上記において、帯鋼１１は段差ができないように並行に巻き付けられるとして説明したが、これに限定されない。例えば、Ｘ軸に沿って隣り合う夫々の帯鋼１１の一部が重なり合うように並行して巻き付けられてもよいし、夫々の帯鋼１１同士に少し隙間を設けて並行して巻き付けられても良い。又、上記において、帯鋼１１は積層するように多重に巻き付けられるとして説明したが、これに限定されない。例えば、一層で巻かれてもよい。又、上記において、帯鋼１１は幅が３ｃｍ程度、厚さが０，３ｍｍ程度であるとして記載したが、これに限定されない。帯鋼１１の幅及び厚さは限定されるものではなく、当該数値は設計した結果に基づいて好ましい数値を記載したものである。又、上記において、帯鋼１１はステンレス材料で形成されているとして記載したが、これに限定されない。例えば、ボイラ管１００の材質よりも応力に対して強度が高く、腐食に対して安定している材質であればよい。

＜＜補強部材１２＞＞
図６、図７、図８、図９、図１０を参照しつつ、第１実施形態に係る補強部材１２について説明する。

補強部材１２は、帯鋼１１が巻き付けられているボイラ管１００に対して、帯鋼１１を含む領域を覆うように配置してボイラ管１００を補強する部材である。補強部材１２は、第１補強部材１２Ａ、第２補強部材１２Ｂを含んで構成されている。

第１補強部材１２Ａは、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成されている。又、第１補強部材１２Ａは、Ｘ軸及びＹ軸で形成されるＸＹ平面が直管部１０１の中心軸を通るように直管部１０１が切断された場合の、直管部１０１の上側（＋Ｚ側）の半周分に配置されている帯鋼１１に対して面接触するように、半円筒形状を呈している。又、第１補強部材１２ＡのＸ軸に沿う方向の長さは、直管部１０１が熱応力に応じたクリープ疲労損傷や応力腐食割れＳＣＣ（Stress Corrosion Cracking）を発生し難くなるように、例えば直管部１０１の直径の２倍〜７倍程度の長さに設定され、特に、６倍〜７倍が好ましい。又、第１補強部材１２Ａの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向の両端に熱応力が集中しないように、Ｘ軸に沿う方向において第１補強部材１２Ａの中央から両端に向かうにつれて薄くなっている。特に、第１補強部材１２Ａの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向において、第１補強部材１２Ａの中央付近では一定であるが、第１補強部材１２Ａの中央から遠ざかった位置から両端に向かうにつれて、円錐の外周面のように一定割合で徐々に薄くなっている。尚、一定割合とは、例えば、Ｘ軸に沿う方向の長さ１００ｍｍに対して肉厚が５ｍｍ薄くなる程度の割合に設定されていることとする。又、第１補強部材１２Ａの両端の肉厚は、例えば、５ｍｍ程度に設定されることとする。さらに、第１補強部材１２Ａの中央付近の肉厚は、例えば、ボイラ配管の肉厚の１／４以上に設定されることとする。

第１補強部材１２ＡのＹ軸に沿う方向の両側（±Ｙ側）には、第１フランジ１３がＸ軸に沿う方向に設けられている。又、第１フランジ１３は、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成され、例えば長尺の平板形状を呈している。又、第１フランジ１３には、Ｘ軸に沿う方向に複数の第１孔１４が実質的に等間隔で穿設されている。又、第１フランジ１３は、第１補強部材１２Ａに対して、溶接加工によって一体的に設けられている。

第２補強部材１２Ｂは、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成されている。又、第２補強部材１２Ｂは、Ｘ軸及びＹ軸で形成されるＸＹ平面が直管部１０１の中心軸を通るように直管部１０１が切断された場合の、直管部１０１の下側（−Ｚ側）の半周分に配置されている帯鋼１１に対して面接触するように、半円筒形状を呈している。又、第２補強部材１２ＢのＸ軸に沿う方向の長さは、直管部１０１が熱応力に応じたクリープ疲労損傷や応力腐食割れを発生し難くなるように、例えば直管部１０１の直径の２倍〜７倍程度の長さに設定され、特に、６倍〜７倍が好ましい。又、第２補強部材１２Ｂの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向の両端に熱応力が集中しないように、第２補強部材１２ＢのＸ軸に沿う方向の中央から両端に向かうにつれて薄くなっている。特に、第２補強部材１２Ｂの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向において、第２補強部材１２Ｂ中央付近では一定であるが、第２補強部材１２Ｂの中央から遠ざかった位置から両端に向かうにつれて、円錐の外周面のように一定割合で徐々に薄くなっている。尚、一定割合とは、Ｘ軸に沿う方向の長さ１００ｍｍに対して肉厚が５ｍｍ薄くなる程度の割合に設定されていることとする。又、第２補強部材１２Ｂの両端の肉厚は、例えば、５ｍｍ程度に設定されることとする。さらに、第２補強部材１２Ｂの中央付近の肉厚は、例えば、ボイラ配管の肉厚の１／４以上に設定されることとする。

第２補強部材１２ＢのＹ軸に沿う方向の両側（±Ｙ側）には、第２フランジ１５がＸ軸に沿う方向に設けられている。又、第２フランジ１５は、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成され、長尺の平板形状を呈している。又、第２フランジ１５には、Ｘ軸に沿う方向に複数の第２孔１６が実質的に等間隔で穿設されている。又、第２フランジ１５は、第２補強部材１２Ｂに対して、溶接加工によって一体的に設けられている。

上記の説明から明らかなように、第１補強部材１２Ａ及び第２補強部材１２Ｂは、両部材１２Ａ，１２Ｂの間に直管部１０１を挟むように配置したときに対称な形状を呈することとなる。よって、第１補強部材１２Ａ及び第２補強部材１２Ｂが直管部１０１を境に対称となるように配置された状態において、第１フランジ１３及び第２フランジ１５を重ね合わせると、第１補強部材１２Ａ及び第２補強部材１２Ｂの内周面（窪んでいる側の面）が直管部１０１に巻き付けられている帯鋼１１に対して面接触し、複数の第１孔１４及び複数の第２孔１６同士がずれることなく重なり合った状態になる。そして、複数の第１孔１４及び複数の第２孔１６に複数のボルト１７を挿入した後、複数のボルト１７に複数のナット１８を螺合させて締め付けると、第１補強部材１２Ａ及び第２補強部材１２Ｂは帯鋼１１に対して密着して装着された状態になる。尚、第１補強部材１２Ａ及び第２補強部材１２Ｂが重なり合うことによって形成される内径は、一定のままである。

ボイラ５０２の起動時、直管部１０１には高温高圧の蒸気が流れ、ボイラ５０２の停止時、直管部１０１を流れる高温高圧の蒸気の流れは停止する。ボイラ５０２の起動及び停止が行われると、直管部１０１には熱応力が発生し、更に、ボイラ５０２の起動及び停止が継続して長期間行われると、直管部１０１には熱応力による膨張力、曲がり力、捻り力に応じてクリープ疲労損傷が発生したり溶接部１０２付近に応力腐食割れが発生したりする虞がある。しかし、第１実施形態に係る補強装置１０を採用することによって、直管部１０１に対するクリープ疲労損傷や応力腐食割れの発生を抑制できるため、ボイラ管１００の余寿命を延伸させることが可能になる。又、第１補強部材１２Ａ及び第２補強部材１２Ｂはボルト１７及びナット１８を用いて直管部１０１に装着されるため、補強装置１０を直管部１０１に容易に装着することが可能になる。又、ボイラ管１００の種類（材料）や使用環境に応じて、ボルト１７及びナット１８の締め付け強度を調整することによって、直管部１０１に対するクリープ疲労損傷や応力腐食割れの発生を適切に抑制できるため、ボイラ管１００の余寿命を延伸させることが可能になる。

尚、第１補強部材１２Ａ及び第２補強部材１２Ｂを直管部１０１に装着させる手段として、第１フランジ１３、第２フランジ１５、ボルト１７、ナット１８を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、第１フランジ１３、第２フランジ１５、ボルト１７、ナット１８に代わる手段として銅製の帯棒（不図示）を用意し、第１補強部材１２Ａ及び第２補強部材１２Ｂの周囲全体に亘って帯棒を巻回することによって、第１補強部材１２Ａ及び第２補強部材１２Ｂを直管部１０１に装着させることも可能である。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図１１は、第２実施形態に係るボイラ管のエルボー部及び熱応力の一例を示す斜視図である。図１２は、第２実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けるときの一例を示す斜視図である。図１３は、第２実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。図１４は、第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着される前の状態を示す分解斜視図である。図１５はあ、第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着される前の状態を示す平面図である。図１６は、第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着された後の状態を示す斜視図である。図１７は、第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着された後の状態を示す平面図である。図１８は、第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着された後の状態を示す別の平面図である。図１９は、第２実施形態に係る補強部材をボイラ管のエルボー部に装着された後の状態を示す更に別の平面図である。尚、Ｘ軸は溶接加工でエルボー部に結合される一方の直管部の長手方向に沿う軸であり、Ｚ軸は溶接加工でエルボー部に結合される他方の直管部の長手方向に沿う軸であり、Ｙ軸はＸ軸及びＺ軸で形成されるＸＺ平面に直交する軸である。

以下、図１１〜図１９を参照しつつ、第２実施形態に係る補強装置２２について説明する。

第２実施形態に係る補強装置２０は、図１に示す蒸気発生器５０３や再熱器５０９に含まれるボイラ管２００のエルボー部２０１を主として補強する装置である。尚、ボイラ管２００は、耐熱鋼（例えば低合金綱、高合金綱、炭素鋼、ステンレス鋼）を材料として形成され、エルボー部２０１は、例えば円筒がＬ字型に屈曲した形状を呈していることとする。又、補強装置２０が装着されるボイラ管２００の部位として、エルボー部２０１と、エルボー部２０１に近い側の直管部２０２の一部と、エルボー部２０１に近い側の直管部２０３の一部と、Ｘ軸及びＺ軸で形成されるＸＺ平面がエルボー部２０１の中心軸を通るようにエルボー部２０１が切断された場合の、一方の半片（−Ｙ側）及び他方の半片（＋Ｙ側）を溶接加工した結果生じる溶接部２０４，２０５と、エルボー部２０１及び直管部２０２の断面開口同士を溶接加工した結果生じる溶接部２０６と、エルボー部２０１及び直管部２０３の断面開口同士を溶接加工した結果生じる溶接部２０７と、が含まれていることとする。そして、補強装置２０は、エルボー管２０１及び直管部２０２，２０３の外周面に対して密着するように装着される帯鋼２１、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂを含んで構成されている。尚、図１１に示すように、ボイラ管には、熱応力による膨張力、曲がり力、及び捻り力がかかる。熱応力による膨張力とは、ボイラ管２００の中心軸からボイラ管の周面方向への力をいい、曲がり力とは、ボイラ管２００の長手方向（Ｘ方向）に対して垂直に交わる何れかの方向にボイラ管２００が折れ曲がろうとする力をいい、捻り力とは、周面方向への力をいう。

＜＜帯鋼２１＞＞
図１２、図１３を参照しつつ、第２実施形態に係る帯鋼２１について説明する。尚、第２実施形態に係る帯鋼２１の説明においては、第１実施形態に係る帯鋼１１と異なる部分のみを記載することし、記載の無い事項は、第１実施形態に係る帯鋼１１と同様であるものとしてその説明を省略する。

帯鋼２１は、図１２及び図１３に示すように、ボイラ管２００の溶接部２０６，２０７を跨ぐように、かつ溶接部２０４，２０５と交わるようにボイラ管２００の外周面に巻き付けられる。帯鋼２１は、例えば、直管部２０２，２０３においては、段差ができないようにボイラ管２００の長手方向へずらしながら夫々が並列するように巻き付けられる（図５を参照）。一方、エルボー部２０１における、エルボー部２０１の曲がりの内側部分（紙面の下方向）では、隣り合う夫々の帯鋼２１の一部が重なるように巻き付けられる。又、エルボー部の２０１の曲がりの外側部分（紙面の上方向）では、隣り合う夫々の帯鋼２１に段差ができないように夫々が並列して巻き付けられるか、あるいは内側部分（紙面の下方向）の重なり幅よりも狭く重なるように巻き付けられる。帯鋼２１とボイラ管２００との接触面積を出来るだけ大きくして補強強度を高めるためである。さらに、帯鋼２１は、ボイラ管２００の中心軸から遠ざかる方向に向かって積層される。つまり、帯鋼２１は、ボイラ管２００に対して面接触し、夫々が並行して多重に巻き付けられる。さらに、帯鋼２１は、積層した状態を固定するために、夫々がスポット溶接され、溶接点１１Ａで固定される（図５を参照）。

帯鋼２１は、上述したように、ボイラ管２００に面接触し、夫々が並行して巻き付けられているため、熱応力による膨張力を抑制することができ、又、帯鋼２１がボイラ管２００に溶接され、夫々の帯鋼２１同士も積層される上下間で溶接されているため、熱応力による捻り力を抑制することができる。しかし、ボイラ管２００の曲がり力に対しては、Ｘ軸に沿う方向では夫々の帯鋼２１が溶接されていないため（図５を参照）、曲がり力を抑制することができない虞があり、帯鋼２１のみではボイラ管２００の補強を十分に行うことが困難であった。そこで、補強装置２０は、帯鋼２１の外周面に後述する補強部材２２を設置して、曲がり力に対しても熱応力を抑制することができるように構成されている。

＜＜補強部材２２＞＞
図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９を参照しつつ、第２実施形態に係る補強部材２２について説明する。

補強部材２２は、帯鋼２１が巻き付けられているボイラ管２００に対して、帯鋼２１を含む領域を覆うように配置されて、ボイラ管２００を補強する部材である。補強部材２２は、第１補強部材２２Ａ、第２補強部材２２Ｂを含んで構成されている。

第１補強部材２２Ａは、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成されている。又、第１補強部材２２Ａは、エルボー部２０１及び直管部２０２，２０３に巻き付けられている帯鋼２１の一方（＋Ｘ側〜＋Ｚ側）の半周分の外周面に対して面接触するように、半円筒がＬ字型に屈曲した形状を呈している。又、図１７に示すように、直管部２０２の帯鋼２１と面接触している第１補強部材２２ＡのＸ軸に沿う方向の長さＬ１は、エルボー部２０１に連続する直管部２０２が曲がり力や熱応力に応じたクリープ疲労損傷や応力腐食割れを発生し難くなるように、例えば直管部２０２の直径の２倍〜７倍程度の長さに設定され、特に、６倍〜７倍が好ましい。同様に、直管部２０３の帯鋼２１と面接触している第１補強部材２２ＡのＺ軸に沿う方向の長さＬ２は、エルボー部２０１に連続する直管部２０３が曲がり力や熱応力に応じたクリープ疲労損傷や応力腐食割れを発生し難くなるように、例えば直管部２０３の直径の２倍〜７倍程度の長さに設定され、特に、６倍〜７倍が好ましい。又、直管部２０２の帯鋼２１と面接触している第１補強部材２２Ａの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向の端（−Ｘ側）に熱応力が集中しないように、エルボー部２０１から遠ざかるにつれて薄くなっている。特に、直管部２０２の帯鋼２１と面接触する第１補強部材２２Ａの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向において、エルボー部２０１から遠ざかるにつれて円錐の外周面のように一定割合で徐々に薄くなっている。尚、一定割合とは、例えば、Ｘ軸に沿う方向の長さ１００ｍｍに対して肉厚が５ｍｍ薄くなる程度の割合に設定されていることとする。同様に、直管部２０３の帯鋼２１と面接触している第１補強部材２２Ａの肉厚は、Ｚ軸に沿う方向の端（−Ｚ側）に熱応力が集中しないように、エルボー部２０１から遠ざかるにつれて薄くなっている。特に、直管部２０３の帯鋼２１と面接触している第１補強部材２２Ａの肉厚は、Ｚ軸に沿う方向において、エルボー部２０１から遠ざかるにつれて円錐の外周面のように一定割合で徐々に薄くなっている。尚、一定割合とは、Ｚ軸に沿う方向の長さ１００ｍｍに対して肉厚が５ｍｍ薄くなる程度の割合に設定されていることとする。又、第１補強部材２２Ａの両端の肉厚は、５ｍｍ程度に設定されることとする。

第１補強部材２２ＡのＹ軸に沿う方向の両側（±Ｙ側）には、第１フランジ２３が第１補強部材２２Ａの屈曲形状に沿うように設けられている。又、第１フランジ２３は、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成され、例えば第１補強部材２２Ａの屈曲形状に沿うように長尺の平板がＬ字型に屈曲した形状を呈している。又、第１フランジ２３には、長手方向に沿って複数の第１孔２４が実質的に等間隔で穿設されている。又、第１フランジ２３は、第１補強部材２２Ａに対して、溶接加工によって一体的に設けられている。

第２補強部材２２Ｂは、同様に、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成されている。又、第２補強部材２２Ｂは、エルボー部２０１及び直管部２０２，２０３に巻き付けられている帯鋼２１の他方（−Ｘ側〜−Ｚ側）の半周分の外周面に対して面接触するように、半円筒がＬ字型に屈曲した形状を呈している。又、直管部２０２の帯鋼２１と面接触している第２補強部材２２ＢのＸ軸に沿う方向の長さＬ１’は、エルボー部２０１に連続する直管部２０２が曲がり力や熱応力に応じたクリープ疲労損傷や応力腐食割れを発生し難くなるように、例えば直管部２０２の直径の２倍〜７倍程度の長さ（Ｌ１＝Ｌ１’）に設定され、特に、６倍〜７倍が好ましい。同様に、直管部２０３の帯鋼２１と面接触している第２補強部材２２ＢのＺ軸に沿う方向の長さＬ２’は、エルボー部２０１に連続する直管部２０３が曲がり力や熱応力に応じたクリープ疲労損傷や応力腐食割れを発生し難くなるように、例えば直管部２０３の直径の２倍〜７倍程度の長さ（Ｌ１＝Ｌ１’）に設定され、特に、６倍〜７倍が好ましい。又、直管部２０２の帯鋼２１と面接触している第２補強部材２２Ｂの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向の端（−Ｘ側）に熱応力が集中しないように、エルボー部２０１から遠ざかるにつれて薄くなっている。特に、直管部２０２の帯鋼２１と面接触する第２補強部材２２Ｂの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向において、エルボー部２０１から遠ざかるにつれて円錐の外周面のように一定割合で徐々に薄くなっている。尚、一定割合とは、Ｘ軸に沿う方向の長さ１００ｍｍに対して肉厚が５ｍｍ薄くなる程度の割合に設定されていることとする。同様に、直管部２０３と面接触している第２補強部材２２Ｂの肉厚は、Ｚ軸に沿う方向の端（−Ｚ側）に熱応力が集中しないように、エルボー部２０１から遠ざかるにつれて薄くなっている。特に、直管部２０３の帯鋼２１と面接触している第２補強部材２２Ｂの肉厚は、Ｚ軸に沿う方向において、エルボー部２０１から遠ざかるにつれて円錐の外周面のように一定割合で徐々に薄くなっている。尚、一定割合とは、Ｚ軸に沿う方向の長さ１００ｍｍに対して肉厚が５ｍｍ薄くなる程度の割合に設定されていることとする。又、第２補強部材２２Ｂの両端の肉厚は、５ｍｍ程度に設定されることとする。

第２補強部材２２ＢのＹ軸に沿う方向の両側（±Ｙ側）には、第２フランジ２５が第２補強部材２２Ｂの屈曲形状に沿うように設けられている。又、第２フランジ２５は、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成され、例えば第２補強部材２２Ｂの屈曲形状に沿うように長尺の平板がＬ字型に屈曲した形状を呈している。又、第２フランジ２５には、長手方向に沿って複数の第２孔２６が実質的に等間隔で穿設されている。又、第２フランジ２５は、第２補強部材２２Ｂに対して、溶接加工によって一体的に設けられている。

上記の説明から明らかなように、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂは、エルボー部２０１を介して第１フランジ２３及び第２フランジ２５が重なり合うと、エルボー部２０１に巻き付けられている帯鋼２１に対して密着して装着される形状を呈することとなる。つまり、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂがエルボー部２０１及び帯鋼２１を挟むように配置された状態において、第１フランジ２３及び第２フランジ２５を重ね合わせると、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂの内周面（窪んでいる側の面）がエルボー部２０１に巻き付けられている帯鋼２１に対して面接触し、複数の第１孔２４及び複数の第２孔２６同士がずれることなく重なり合った状態になる。そして、複数の第１孔２４及び複数の第２孔２６に複数のボルト２７を挿入した後、複数のボルト２７に複数のナット２８を螺合させて締め付けると、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂはエルボー部２０１の帯鋼２１に対して密着して装着された状態になる。尚、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂが重なり合うことによって形成される補強装置２０の内径は、一定のままである。

第２実施形態に係る補強装置２０を採用することによって、エルボー部２０１と当該エルボー部２０１に連続する直管部２０２，２０３とに対するクリープ疲労損傷や応力腐食割れの発生を抑制できるため、ボイラ管２００の余寿命を延伸させることが可能になる。特に、エルボー部２０１にはクリープ疲労損傷や応力腐食割れが発生し易いとされる溶接部が４箇所（溶接部２０４〜２０７）も形成されているため、補強装置２０を採用する効果は大である。又、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂはボルト２７及びナット２８を用いてエルボー部２０１に装着されるため、補強装置２０をエルボー部２０１に容易に装着することが可能になる。又、ボイラ管２００の種類（材料）や使用環境に応じて、ボルト２７及びナット２８の締め付け強度を調整することによって、エルボー部２０１に対するクリープ疲労損傷や応力腐食割れの発生を適切に抑制できるため、ボイラ管２００の余寿命を延伸させることが可能になる。

第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂをエルボー部２０１に装着させる手段として、第１フランジ２３、第２フランジ２５、ボルト２７、ナット２８を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、第１フランジ２３、第２フランジ２５、ボルト２７、ナット２８に代わる手段として銅製の帯棒（不図示）を用意し、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂの周囲全体に亘って帯棒を巻回することによって、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂを主としてエルボー部２０１に装着させることも可能である。

尚、上記において、第１補強部材２２Ａは帯鋼２１の一方（＋Ｘ側〜＋Ｚ側）の半周分の外周面に対して面接触するように、半円筒がＬ字型に屈曲した形状を呈しているとして説明し、第２補強部材２２Ｂは帯鋼２１の他方（−Ｘ側〜−Ｚ側）の半周分の外周面に対して面接触するように、半円筒がＬ字型に屈曲した形状を呈しているとして説明したが、これに限定されない。例えば、第１補強部材２２Ａが、帯鋼２１の一方（ボイラ管２００の中心軸を通るようにＸＺ平面で分けられる−Ｙ側）の半周分の外周面に対して面接触するように、半円筒がＬ字型に屈曲した形状を呈し、第２補強部材２２Ｂが、帯鋼２１の一方（ボイラ管２００の中心軸を通るようにＸＺ平面で分けられる＋Ｙ側）の半周分の外周面に対して面接触するように、半円筒がＬ字型に屈曲した形状を呈していてもよい。この場合、第１補強部材２２ＡのＸＺ平面に沿う両側には、第１フランジ２３が第１補強部材２２Ａの屈曲形状に沿うように設けられており、第２補強部材２２ＢのＸＺ平面に沿う両側には、第２フランジ２５が第２補強部材２２Ｂの屈曲形状に沿うように設けられていることとする。つまり、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂは、エルボー部２０１を介して第１フランジ２３及び第２フランジ２５がＸＺ平面上で重なり合うように配置される。これにより、第１補強部材２２Ａと第２補強部材２２Ｂが同形状となるため、製作費用を縮減することができる。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
図２０は、第３実施形態に係る溶接部に帯鋼を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。図２１は、第３実施形態に係る補強鋼板の一例を示す平面図である。図２２は、第３実施形態に係る補強鋼板を帯鋼の上から巻き付けるときの一例を示す斜視図である。図２３は、第３実施形態に係る補強鋼板を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。図２４は、第３実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部に装着される前の状態を示す分解斜視図である。図２５は、第３実施形態に係る補強部材をボイラ管の直管部３０１に装着される前の状態を示す平面図である。

以下、図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５を参照しつつ、第３実施形態に係る補強装置３０について説明する。尚、第１実施形態に係る補強装置１０では、帯鋼１１の上から補強部材１２を設置していることに対して、第３実施形態に係る補強装置３０では、帯鋼３１（帯鋼１１と同じ）と補強部材３３（補強部材１２と同じ）と、の間に補強鋼板３２を介在させて構成しているため、以下において、第３実施形態における帯鋼３１及び補強部材３３については、第１実施形態における帯鋼１１及び補強部材１２と同様のものとして、その説明を省略する。

第３実施形態に係る補強装置３０は、図２０に示すように、ボイラ管３００の直管部３０１に設けられる溶接部３０２に帯鋼３１を巻き付けた状態において、図２１乃至図２３に示すように、帯鋼３１の上から後述する補強鋼板３２を巻き付けて、図２４に示すように、さらに補強鋼板３２が覆われるように補強部材３３を設置してボイラ管３００に装着される。つまり、第１実施形態に係る補強装置１０と比較して、第３実施形態に係る補強装置３０は、補強鋼板３２を設置する分だけ、曲がり力に対して抑制する効果を有する。尚、ボイラ管３００に及ぶ熱応力による膨張力、曲がり力、及び捻り力については、図２に示すボイラ管１００に及ぶ熱応力による膨張力、曲がり力、及び捻り力と同様として、その説明を省略する。

＜＜補強鋼板３２＞＞
図２１、図２２、図２３を参照しつつ、補強鋼板３２について説明する。尚、説明の便宜上、図２１では厚鋼部３２Ａと薄鋼部３２Ｂとの境界を実線で表現し、図２２及び図２３では当該境界について実線を用いずに表現しているが、図２１乃至図２３に示す補強鋼板３２は全て同一のものとする。尚、上記の実線は、厚鋼部３２Ａと薄鋼部３２Ｂとの境界の理解を助けるために示したものであり、実在する線ではない。

補強鋼板３２は、例えば、ボイラ管３００の外周面に巻き付けられた帯鋼３１の上から巻き付けて、熱応力から溶接部３０２を補強するための部材である。補強鋼板３２は、例えば、帯鋼３１の上からボイラ管３００に巻き付けられた状態で、ボイラ管３００に生じる熱応力に起因する力のうち、特に曲がり力を抑制する部材である。つまり、補強鋼板３２は、帯鋼３１の上から巻き付けられて、帯鋼３１では抑制が困難であった曲がり力に対して、ボイラ管３００を補強する部材である。又、補強鋼板３２は、その上からさらに帯鋼３１を巻き付けられてもよい。これにより、補強装置３０は、補強効果が向上する。さらに、補強装置３０は、帯鋼３１と補強鋼板３２とを交互に積層させて構成してもよい。

補強鋼板３２は、例えば、板状を呈し、耐熱鋼（例えばステンレス材料ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４）で形成されている。補強鋼板３２は、帯鋼３１を含んだ領域をカバーできる大きさを有していればよく、その大きさを限定するものではない。図２１に示すように、補強鋼板３２は、例えば、厚鋼部３２Ａ、薄鋼部３２Ｂ（折曲部）を含んで構成されている。

厚鋼部３２Ａは、例えば、熱応力に対して帯鋼３１の補強効果を補完するように、熱応力に起因する曲がり力に対してボイラ管３００を補強するための部分である。厚鋼部３２Ａは、図２１に示すように、補強鋼板３２がボイラ管３００に装着される状態において、ボイラ管３００の長手方向（Ｘ方向）に沿って形成されるとともに、ボイラ管３００の周方向に沿って一定の間隔で形成される。つまり、厚鋼部３２Ａは、補強鋼板３２がボイラ管３００に装着された状態において、ボイラ管３００の長手方向（Ｘ方向）に沿って縞状に形成される。厚鋼部３２Ａの厚さは、厚すぎると補強鋼板３２を帯鋼３１に溶接することができなくなる虞があり、又、薄すぎると熱応力に起因する曲がり力に対してボイラ管３００を補強することができなくなる虞がある。従って、厚鋼部３２Ａの厚さは、後述する薄鋼部３２Ｂよりも厚く、例えば０．３ｍｍ程度で形成されていることが好ましい。厚鋼部３２Ａにおける帯鋼３１への固定方法は、例えば、補強鋼板３２を帯鋼３１の上から巻き付けた状態において、帯鋼３１に面接触する面と反対側の面から一定間隔でスポット溶接をする方法が採用される。具体的には、図２３に示すように、厚鋼部３２Ａと帯鋼３１とは、厚鋼部３２Ａと帯鋼３１とが面接触している溶接点３２Ｄにスポット溶接を施して固定される。溶接点３２Ｄは、熱応力の偏りを少なくするためにＸ軸及び周面に沿って一定間隔で設けられることが好ましく、又、より強度の大きなところで溶接するために周面方向において孔３２Ｃと重ならずに設けられることが好ましい。上述したように、Ｘ方向において溶接されていないために曲がり力を抑制することが難しかった帯鋼３１の補強効果を補完すべく、補強鋼板３２では、厚鋼部３２ＡがＸ方向に連続的に設けられることによって、曲がり力を抑制することができる。

薄鋼部３２Ｂは、例えば、補強鋼板３２をボイラ管３００に巻き付ける際に、巻き付け易くするための部分である。薄鋼部３２Ｂは、図２１に示すように、補強鋼板３２がボイラ管３００に装着される状態において、ボイラ管３００の長手方向（Ｘ方向）に沿って形成されるとともに、ボイラ管３００の周方向に沿って一定の間隔で形成される。つまり、薄鋼部３２Ｂは、補強鋼板３２がボイラ管３００に装着された状態において、ボイラ管３００の長手方向（Ｘ方向）に沿って縞状に形成される。薄鋼部３２Ｂの厚さは、厚すぎると補強鋼板３２をフレキシブルに曲げられず、補強鋼板３２をボイラ管３００に巻き付けることができなくなる虞がある。そのため、薄鋼部３２Ｂの厚さは、例えば０．３ｍｍ以下で形成されていることが好ましい。薄鋼部３２Ｂには、後述する孔３２Ｃが設けられている。

孔３２Ｃは、例えば、補強鋼板３２をボイラ管３００に巻き付ける際に、巻き付け易くするための部分である。孔３２Ｃは、薄鋼部３２Ｂに設けられ、薄鋼部３２Ｂをよりフレキシブルに曲げられるようにするための部分である。孔３２Ｃは、例えば、角に丸みを有する略四角形状を呈する。角に丸みを設けるのは、角の部分で亀裂が生じるのを防止するためである。孔３２Ｃは、図２１に示すように、薄鋼部３２Ｂのうちにあって、ボイラ管３００の長手方向（Ｘ方向）に沿って夫々の孔３２Ｃが一定間隔で連続的に設けられている。尚、夫々の孔３２Ｃ同士の間隔は、薄鋼部３２Ｂをフレキシブルに曲げ易くするために、出来るだけ狭い方が好ましい。又、孔３２Ｃの大きさは、薄鋼部３２Ｂの範囲内に設けられていればよく、その大きさを限定するものではない。

上記の説明から明らかなように、補強鋼板３２は、第１補強部材３３Ａ及び第２補強部材３２Ｂが直管部３０１を境に対称となるように配置された状態において、第１フランジ３４及び第２フランジ３６を重ね合わせると、第１補強部材３３Ａ及び第２補強部材３３Ｂの内周面（窪んでいる側の面）が直管部３０１に巻き付けられている帯鋼３１又は補強鋼板３２に対して面接触し、複数の第１孔３５及び複数の第２孔３７同士がずれることなく重なり合った状態になる。そして、複数の第１孔３５及び複数の第２孔３７に複数のボルト３８を挿入した後、複数のボルト３８に複数のナット３９を螺合させて締め付けると、第１補強部材３３Ａ及び第２補強部材３３Ｂは帯鋼３１に対して密着して装着された状態になる。尚、第１補強部材３３Ａ及び第２補強部材３３Ｂが重なり合うことによって形成される内径は、一定のままである。

尚、上記において、補強鋼板３２は帯鋼３１の上から巻きつけて装着されるように記載したが、これに限定されない。例えば、補強鋼板３２を直接ボイラ管３００に巻き付けて、補強鋼板３２の厚鋼部３２Ａに溶接を施して固定してもよい。又、上記において、補強鋼板３２はステンレス材料で形成されているとして記載したが、これに限定されない。例えば、ボイラ管３００の材質よりも熱応力に対して強度が高く、腐食に対して安定している材質であればよい。又、上記において、補強鋼板３２の厚鋼部３２Ａの厚さが０．３ｍｍ程度で形成されているとして記載したが、これに限定されない。厚鋼部３２Ａの厚さを限定するものではなく、熱応力に対してボイラ配管を補強するための強度を確保できればよい。又、上記において、厚鋼部３２Ａにスポット溶接をするように記載したが、これに限定されない。例えば、薄鋼部３２Ｂに溶接してもよい。又、上記において、孔３２Ｃの形状が略四角形状を呈するとして記載したが、これに限定されない。例えば、楕円でもよく、角に丸みを有している形状が好ましい。又、上記において、薄後部には孔３２Ｃが設けられているとして記載したが、これに限定されない。例えば、孔３２Ｃの代わりに該当する部分を周囲よりも薄く形成してもよい。

＝＝＝まとめ＝＝＝
以上説明したように、本実施形態に係る補強装置（１０，２０，３０）は、溶接部（１０２，２０４〜２０７，３０２）を含むボイラ管（１００，２００，３００）を補強する補強装置（１０，２０，３０）であって帯形状を呈し、ボイラ管（１００，２００，３００）の溶接部（１０２，２０４〜２０７，３０２）を含む領域に巻き付けられて溶接により固定される帯鋼（１１，２１，３１）と、ボイラ管（１００，２００，３００）に巻き付けられた帯鋼（１１，２１，３１）の外周面のうち、ボイラ管（１００，２００，３００）の一方の半周分に亘る外周面に対して面接触する形状を呈する第１補強部材（１２Ａ，２２Ａ，３３Ａ）と、ボイラ管（１００，２００，３００）に巻き付けられた帯鋼（１１，２１，３１）の外周面のうち、ボイラ管（１００，２００，３００）の他方の半周分に亘る外周面に対して面接触をする形状を呈し、第１補強部材（１２Ａ，２２Ａ，３３Ａ）とともに帯鋼（１１，２１，３１）の外周面を覆う第２補強部材（１２Ｂ，２２Ｂ，３３Ｂ）と、ボイラ管（１００，２００，３００）を挟んで第１補強部材（１２Ａ，２２Ａ，３３Ａ）及び第２補強部材（１２Ｂ，２２Ｂ，３３Ｂ）を結合する結合部材（フランジ又は銅製の帯棒等）と、を備えたことを特徴とする。本実施形態によれば、熱応力に対してボイラ管を補強できるため、ボイラ管（１００，２００，３００）のクリープ疲労損傷を抑制できるため、ボイラ管（１００，２００，３００）の寿命を延伸させることができ、火力発電所５０１の安全性の向上が図れる。

又、本実施形態に係る補強装置（１０，２０，３０）において、第１補強部材（１２Ａ，２２Ａ，３３Ａ）及び第２補強部材（１２Ｂ，２２Ｂ，３３Ｂ）の夫々の肉厚は、ボイラ管（１００，２００，３００）の長手方向に沿う方向の両端に向かうに従って一定の割合で薄くなることを特徴とする。本実施形態によれば、両端での亀裂を防止することができる。

又、本実施形態に係る補強装置２０において、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂでボイラ管２００のエルボー部２０１を補強する場合、第１補強部材２２Ａ及び第２補強部材２２Ｂにおけるボイラ管２００の長手方向に沿う方向の夫々の長さは、エルボー部２０１の長さよりも長く設定されることを特徴とする。本実施形態によれば、熱応力に対してボイラ管２００のエルボー部２０１も補強できるため、クリープ疲労損傷を抑制できる範囲を拡げられるため、発電所の安全性の向上が図れる。

又、本実施形態に係る補強装置（１０，２０，３０）において、結合部材は、第１補強部材（１２Ａ，２２Ａ，３３Ａ）におけるボイラ管（１００，２００，３００）の長手方向に沿う方向の両側に設けられ、複数の第１孔（１４，２４，３５）を有する第１フランジ（１３，２３，３４）と、第２補強部材（１２Ｂ，２２Ｂ，３３Ｂ）におけるボイラ管（１００，２００，３００）の長手方向に沿う方向の両側に設けられ、複数の第２孔（１６，２６，３７）を有する第２フランジ（１５，２５，３６）と、第１フランジ（１３，２３，３４）及び第２フランジ（１５，２５，３６）が重なり合った状態で複数の第１孔（１４，２４，３５）及び複数の第２孔（１６，２６，３７）に挿入される複数のボルト（１７，２７，３８）と、複数のボルト（１７，２７，３８）に螺号される複数のナット（１８，２８，３９）と、を含むことを特徴とする。本実施形態によれば、補強装置を取り付ける作業が容易になるため、作業効率の向上が図れる。

又、本実施形態に係る補強装置３０において、板形状を呈し、帯鋼３１と第１補強部材３３Ａ及び第２補強部材３３Ｂとの間に介在し、ボイラ管３００に巻き付けられる補強鋼板３２を備え、補強鋼板３２は、ボイラ管３００に巻き付け易くなるように、ボイラ管３００の長手方向に沿って形成されるとともに、ボイラ管３００の周方向に沿って一定の間隔で形成される複数の薄鋼部３２Ｂを有することを特徴とする。本実施形態によれば、さらに熱応力による曲がり力に対してボイラ管を補強できるため、ボイラ管のクリープ疲労損傷を抑制してボイラ管の寿命を延伸させることができ、発電所の安全性の向上が図れる。

又、本実施形態に係る補強装置３０において、補強鋼板３２は、薄鋼部３２Ｂが、夫々、ボイラ管３００の長手方向に沿って一定の間隔で形成される複数の孔３２Ｃを有することを特徴とする。本実施形態によれば、補強鋼板がフレキシブルになるため、作業効率の向上が図れる。

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１０，２０，３０ 補強装置
１１，２１，３１ 帯鋼
１２Ａ，２２Ａ，３３Ａ 第１補強部材
１２Ｂ，２２Ｂ，３３Ｂ 第２補強部材
１３，２３，３４ 第１フランジ
１４，２４，３５ 第１孔
１５，２５，３６ 第２フランジ
１６，２６，３７ 第２孔
１７，２７，３８ ボルト
１８，２８，３９ ナット
３２ 補強鋼板
３２Ｂ 薄鋼部
３２Ｃ 孔
１００，２００，３００ ボイラ管
２０１ エルボー部
１０２，２０４〜２０７，３０２ 溶接部

Claims (7)

1. 溶接部を含むボイラ管を補強する補強装置であって、
   帯形状を呈し、前記ボイラ管の前記溶接部を含む領域に巻き付けられて溶接により固定される第１鋼板と、
   前記ボイラ管に巻き付けられた前記第１鋼板の外周面のうち、前記ボイラ管の一方の半周分に亘る外周面に対して面接触する形状を呈する第１補強部材と、
   前記ボイラ管に巻き付けられた前記第１鋼板の外周面のうち、前記ボイラ管の他方の半周分に亘る外周面に対して面接触をする形状を呈し、前記第１補強部材とともに前記第１鋼板の外周面を覆う第２補強部材と、
   前記ボイラ管を挟んで前記第１補強部材及び前記第２補強部材を結合する結合部材と、
   を備えることを特徴とするボイラ管の補強装置。
2. 前記第１補強部材及び前記第２補強部材の夫々の肉厚は、前記ボイラ管の長手方向に沿う方向の両端に向かうに従って一定の割合で薄くなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のボイラ管の補強装置。
3. 前記第１補強部材及び前記第２補強部材で前記配管のエルボー部を補強する場合、前記第１補強部材及び前記第２補強部材における前記ボイラ管の長手方向に沿う方向の夫々の長さは、前記エルボー部の長さよりも長く設定される
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボイラ管の補強装置。
4. 前記結合部材は、
   前記第１補強部材における前記ボイラ管の長手方向に沿う方向の両側に設けられ、複数の第１孔を有する第１フランジと、
   前記第２補強部材における前記ボイラ管の長手方向に沿う方向の両側に設けられ、複数の第２孔を有する第２フランジと、
   前記第１フランジ及び前記第２フランジが重なり合った状態で前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔に挿入される複数のボルトと、
   前記複数のボルトに螺号される複数のナットと、
   を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のボイラ管の補強装置。
5. 板形状を呈し、前記第１鋼板と前記第１補強部材及び第２補強部材との間に介在し、前記ボイラ管に巻き付けられる第２鋼板を備え、
   第２鋼板は、前記ボイラ管に巻き付け易くなるように、前記ボイラ管の長手方向に沿って形成されるとともに、前記ボイラ管の周方向に沿って一定の間隔で形成される複数の折曲部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のボイラ管の補強装置。
6. 前記第２鋼板は、前記折曲部が、夫々、前記ボイラ管の長手方向に沿って一定の間隔で形成される複数の孔部を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載のボイラ管の補強装置
7. 溶接部を含むボイラ管を補強する補強方法であって
   帯形状を呈する第１鋼板を、前記ボイラ管の前記溶接部を含む領域に巻き付けて溶接により固定する第１ステップと、
   前記ボイラ管の一方の半周分に亘る前記第１鋼板の第１外周面に対して面接触する形状を呈する第１補強部材を用いて、前記第１外周面を覆う第２ステップと、
   前記ボイラ管の他方の半周分に亘る前記第１鋼板の第２外周面に対して面接触する形状を呈する第２補強部材を用いて、前記第２外周面を覆う第３ステップと、
   結合部材を用いて、前記第１補強部材及び前記第２補強部材を結合させる第４ステップと、
   を特徴とするボイラ管の補強方法。
   

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