JP6250488B2 - ウォータージェットピーニング装置及びウォータージェットピーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウォータージェットピーニング装置及びウォータージェットピーニング方法に係り、特に、原子力プラントの管状体に適用するのに好適なウォータージェットピーニング装置及びウォータージェットピーニング方法に関する。

原子力プラントの構造部材の溶接部及び熱影響部などの表面近傍に残留応力が存在する場合には、この溶接部及びこれの熱影響部などにウォータージェットピーニング（以下、ＷＪＰと称する）を施工して構造部材（ＷＪＰ施工対象物）の表面付近に存在する引張残留応力を圧縮残留応力に改善することが行われている。ＷＪＰは、残留応力を改善する構造部材を水中に浸漬させた状態で、水中で噴射ノズルから高圧の水流を噴射して行われる。噴射された高圧水流に含まれるキャビテーション気泡が崩壊することによって衝撃波が生じる。この衝撃波が水中の構造部材の表面に衝突することによって、その構造部材の表面付近の引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。このため、構造部材における応力腐食割れ（ＳＣＣ）の発生が抑制される。ＷＪＰによる応力改善方法は、例えば、特開平７−２７０５９０号公報に記載されている。

特開平７−２７０５９０号公報に記載された応力改善方法では、ウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置という）を、原子炉圧力容器の底部を貫通してその底部に取り付けられた制御棒駆動機構ハウジングの上端部（原子炉圧力容器内に位置する）に着座させ、高圧水流を、ＷＪＰ装置の噴射ノズルから制御棒駆動機構ハウジングと原子炉圧力容器の溶接部に向かって噴射させる。この高圧水流に含まれるキャビテーション気泡の崩壊によって発生する衝撃波がその溶接部の表面に衝突することにより、その溶接部表面の残留応力が改善される。特開平７−２７０５９０号公報には、制御棒駆動機構ハウジングの上端部に着座されたＷＪＰ装置を用いてこの制御棒駆動機構ハウジングに隣接している中性子計測器ハウジング（管状体）へのＷＪＰを実施することも記載されている。

特開２０００−３０８９２７号公報も中性子計測器ハウジングに対してＷＪＰを実施することを記載する。特開２０００−３０８９２７号公報では、２本の制御棒駆動機構ハウジングに着座させた２台のＷＪＰ装置のそれぞれの噴射ノズルから噴射された噴流により、これらの制御棒駆動機構ハウジングに隣接した１本の中性子計測器ハウジングに対してＷＪＰを実施している。

特開平７−３２８８５８号公報に記載されたＷＪＰ方法では、噴射ノズルを管状体内に挿入して噴射ノズルから管状体の溶接部の内面に向ってキャビテーション気泡を含む噴流を噴射し、キャビテーション気泡の崩壊によって生じる衝撃波を利用してその溶接部の内面に対してＷＪＰを実施している。この結果、その溶接部の内面の残留応力が圧縮残留応力に改善される。特開平１０−７６４６７号公報においても、噴射ノズルを中空管（管状体）内に挿入し、噴射ノズルから噴射される噴流に含まれたキャビテーション気泡の崩壊によって中空管の内面に対してＷＪＰが実施される。

特開平７−２７０５９０号公報 特開２０００−３０８９２７号公報 特開平７−３２８８５８号公報 特開平１０−７６４６７号公報

特開平７−２７０５９０号公報及び特開２０００−３０８９２７号公報のそれぞれに記載されたＷＪＰ装置は、管状体の外面に対してＷＪＰを施工することができる。また、特開平７−３２８８５８号公報及び特開平１０−７６４６７号公報に記載された各ＷＪＰ装置は管状体の内面に対してＷＪＰを施工することができる。

しかしながら、管状体の内外面のそれぞれに対してＷＪＰを施工する場合には、特開平７−２７０５９０号公報及び特開２０００−３０８９２７号公報に記載された外面用のＷＪＰ装置を用いて管状体の外面に対してＷＪＰを施工し、その後、特開平７−３２８８５８号公報及び特開平１０−７６４６７号公報に記載された内面用のＷＪＰ装置を用いて管状体の内面に対してＷＪＰを施工する。または、逆に、後者のＷＪＰ装置を用いて管状体の内面に対するＷＪＰを施工し、その後、前者のＷＪＰ装置を用いて管状体の内面に対するＷＪＰを施工することが考えられる。

しかしながら、このように管状体の内外面へのＷＪＰの施工においては、前述のように、ＷＪＰ装置を取り替える必要があり、ＷＪＰの作業に長時間を要することになる。このため、管状体の内外面へのＷＪＰの施工に際して、ＷＪＰの作業時間を短縮することが望まれる。

本発明の目的は、ウォータージェットピーニングに要する時間をさらに低減できるウォータージェットピーニング装置及びウォータージェットピーニング方法を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、着座部材と、この着座部材に旋回可能に取り付けられて着座部材の上方に配置された旋回部と、旋回部に設けられ、昇降される第１昇降部材を有する第１昇降装置と、その第１昇降部材に取り付けられ、昇降される第２昇降部材を有する第２昇降装置と、第２昇降部材に取り付けられ、第１昇降部材及び第２昇降部材により昇降され、着座部材がウォータージェットピーニング施工対象物である管状体上に着座されたとき、管状体内に挿入される第１噴射ノズルと、第１昇降部材に取り付けられ、着座部材が管状体上に着座されたとき、管状体の外部に配置される第２噴射ノズルとを備えたことにある。

第１昇降部材に第２噴射ノズルを取り付けて第１昇降部材に昇降可能に取り付けられた第２昇降部材に第１噴射ノズルを取り付けているため、着座部材がウォータージェットピーニング施工対象物である管状体上に着座されたとき、この第１昇降部材を旋回部に設けた第１昇降装置によりその管状体の軸方向に移動させることにより、第１噴射ノズルをその管状体内に容易に挿入することができ、第２噴射ノズルを管状体の外部に容易に配置することができる。第１噴射ノズル及び第２噴射ノズルにそれぞれ高圧水を供給することにより、着座部材を管状体に着座させた状態で、管状体の溶接部の内外面に対してそれぞれウォータージェットピーニングを施工することができる。このため、管状体の溶接部の内外面に対するウォータージェットピーニングに要する時間を短縮することができる。さらに、管状体の外部に配置された第２噴射ノズルは第１昇降部材により管状体の軸方向に移動されるけれども、第１昇降部材に取り付けられて昇降される第２昇降部材を有する第２昇降装置が設けられ、第１噴射ノズルがその第２昇降部材に取り付けられているため、第１噴射ノズルは、第１昇降部材だけでなく第２昇降部材によっても管状体の軸方向に移動させることができる。このため、原子炉圧力容器の底部の曲面部とこの曲面部に取り付けられた管状体の溶接部における、管状体の原子炉圧力容器の中心側の位置と、その溶接部における、この位置と１８０度反対側の原子炉圧力容器の外側の位置との高低差が、その曲面部における管状体の設置位置で異なっているが、この高低差が異なる、曲面部と管状体の溶接部に対しても、第２昇降部材による、管状体の軸方向における第２噴射ノズルの移動によって、その溶接部の内外面へのウォータジェットピーニングを良好に実施することができる。

好ましくは、管状体の溶接部の内外面に対するウォータージェットピーニングを並行して施工することにより、そのウォータージェットピーニングに要する時間をさらに短縮することができる。

本発明によれば、管状体の内外面へのウォータージェットピーニングに要する時間をさらに低減することができる。

本発明の好適な一実施例ある実施例１のウォータージェットピーニング装置の構成図である。 図１に示すウォータージェットピーニング装置を用いた、原子炉圧力容器内での炉内計装筒へのＷＪＰの施工状態を示す説明図である。 図１に示すウォータージェットピーニング装置を作業台車に取り付けた状態を示す説明図である。 図３のIV−IV矢視図である。 原子炉圧力容器底部の内面と炉内計装筒の溶接部に対するウォータージェットピーニングの施工状態を示す詳細説明図である。 図１に示す首振り機構の拡大構成図である。 図４に示すウォータージェットピーニングを施工している原子炉圧力容器底部と炉内計装筒の溶接部付近の拡大縦断面図である。 本発明の他の好適な実施例ある実施例２のウォータージェットピーニング装置の構成図である。 図８のIX分の拡大図である。 本発明の他の好適な実施例ある実施例３のウォータージェットピーニング装置の構成図である。 図５のＸ部に含まれるポール及び円筒部材の、Ｙ−Ｙの方向から見た拡大側面図である。

本発明の実施例を以下に説明する。

本発明の好適な一実施例ある実施例１のウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置と称する）を、図１、図３及び図４を用いて説明する。本実施例のＷＪＰ装置は、加圧水型原子力プラントの原子炉圧力容器内で使用されるＷＪＰ装置の一例を示している。

本実施例のＷＪＰ装置１は、着座部材２、旋回部３、昇降装置（第１昇降装置）１２、、噴射ノズル１９，２０、首振り機構２１、高圧ポンプ２７Ａ，２７Ｂ及び高圧ホース２８Ａ，２８Ｂを備えている。

旋回部３は、着座部材２の上端部にベアリングを利用して旋回可能に取り付けられる。旋回部３は、フレーム部４、ケーシング６、円筒部材１０及び旋回駆動装置（例えば、モータ）１１を有する。ケーシング６は、筒状部材（例えば、横断面が正方形の筒状部材）４４の下端部に底部部材７を取り付け、筒状部材４４の上端部に頂部部材９を取り付けて構成される。空間８がケーシング６の筒状部材４４内に形成される。上端部が封鎖された円筒部材１０がケーシング６の頂部部材９の上面に設置される。旋回駆動装置１１は、ケーシング６内の空間８内に配置され、頂部部材９の下面に取り付けられる。旋回駆動装置１１の回転軸が円筒部材１０内まで伸びており、旋回駆動装置１１の回転軸に取り付けられたピニオン（図示せず）が、円筒部材１０の内面の全周に亘って形成された歯車と噛み合っている。

フレーム部４は、ＷＪＰ装置１の軸方向に伸びる装置フレーム５及び板状の旋回支持部材３０を有する。旋回支持部材３０は、装置フレーム５の下端に設けられ、ベアリングを利用して着座部材２の上端部に旋回可能に取り付けられる。装置フレーム５は底部部材７の下面に取り付けられる。

昇降装置１２は、棒状の台形ネジ１４、ノズルアーム（第１昇降部材）１６及び昇降駆動装置（例えば、モータ）１３を有する。台形ネジ１４の下端部が装置フレーム５に取り付けられた支持部材１５に回転可能に取り付けられ、台形ネジ（第１台形ネジ）１４の上端部が装置フレーム５に取り付けられた支持部材５９に回転可能に取り付けられる。昇降駆動装置（第１昇降駆動装置）１３が、ケーシング６の空間８内に配置され、底部部材７の上面に取り付けられる。昇降駆動装置１３の回転軸は、減速機（図示せず）を介して台形ネジ１４に連結される。ノズルアーム１６に設けられたナット（図示せず）が台形ネジ１４と噛み合っている。ノズルアーム１６は、ナットを介して台形ネジ１４に移動可能に取り付けられている。

内面用の噴射ノズル１９及び外面用の噴射ノズル２０がノズルアーム１６に取り付けられる。噴射ノズル１９が、ノズルアーム１６に取り付けられた結合部材２５に取り付けられ、結合部材２５から下方に向かって伸びている。噴射ノズル１９の下端部は、支持部材１５に形成された貫通孔内に挿入されている。噴射ノズル１９の上端部は、結合部材２５内で高圧ホース２８Ｂに接続される。上端部がノズルアーム１６に取り付けられたケーシング１８は、ノズルアーム１６から下方に向かって伸びている。本実施例では、噴射ノズル１９及び噴射ノズル２０において、旋回部３及び昇降装置１２を共用している。

首振り機構２１がケーシング１８の下端部に取り付けられる。首振り機構（スイーベルトユニット）２１は、図６に詳細に示すように、ケーシング６０、モータ２２、水受け部２３及び回転軸２４を有する。ケーシング６０がケーシング１８の下端部に設置され、水受け部２３がケーシング６０の側面に取り付けられる。回転軸２４がケーシング６０及び水受け部２３に回転可能に取り付けられる。モータ２２の回転軸が、減速機６６を介して、回転軸２４の、ケーシング６０側の端部に連結される。噴射ノズル２０が回転軸２４に取り付けられる。水受け部２３内には水流入領域（図示せず）が形成され、この水流入領域が水受け部２３に接続された高圧ホース２８Ａに連絡される。水受け部２３と回転軸２４の間には、水漏れを防止するためのシールが施されている。回転軸２４内に形成された高圧水供給通路６７が、水受け部２３内の水流入領域と噴射ノズル２０を連絡している。

ケーブルベア（登録商標）１７が、ノズルアーム１６の上端に取り付けられた支持部材２６の上端部に設けられる。高圧ホース２８Ａ，２８Ｂはケーブルベア１７に保持されて、高圧ポンプ２７Ａ，２７Ｂに別々に接続される。

ＷＪＰ装置１を用いた、加圧水型原子力プラントの原子炉圧力容器３１の底部を貫通して手その底部に取り付けられた複数の炉内計装筒（管状体）３２の内外面のそれぞれに対するＷＪＰの施工方法を、図２〜図７を用いて説明する。

加圧水型原子力プラントの運転が停止された後、原子炉圧力容器３１の上蓋（図示せず）が取り外され、原子炉圧力容器３１内に配置されている複数の燃料集合体及び炉内構造物が原子炉圧力容器３１外に取り出され、所定の保管領域で保管される。作業台車５２が、原子炉圧力容器３１を取り囲む原子炉格納容器（図示せず）内で原子炉圧力容器３１の上を跨いで配置され、原子炉格納容器内の上部に形成された運転床上に移動可能に設置される（図２参照）。原子炉圧力容器３１内には、冷却水３９が充填されている。

ＷＪＰ装置１は、円筒部材１０の封鎖された下端に、ベアリング（図示せず）により頂部部材９と回転可能に取り付けられ、円筒部材１０の上端に連結された複数のポール２９により保持される。複数のポール２９が順次連結されながら下方に向かって伸ばされることにより、ＷＪＰ装置１は原子炉圧力容器３１内を原子炉圧力容器３１の底部に向かって下降される。１本のポール２９の長さは、扱い易いように、２ｍになっている。最も上方に位置しているポール２９の上端は、原子炉格納容器内に設置されたクレーン５７に吊り下げられている。

複数のポール２９の相互の連結作業を説明する。まず、円筒部材１０の上端に取り付けられたポール２９（ＷＪＰ装置１がＷＪＰ対象物である炉内計装筒３２に着座されたときに最も下方に位置するポール２９）がクレーン５７に吊り下げられてＷＪＰ装置１が冷却水３９内に浸漬される。このポール２９と円筒部材１０の結合は、ポール２９の下端部のフランジ７１を円筒部材１０の上端部のフランジ７２に取り付けることによって行われる（図１１参照）。保持装置（図示せず）が取り付けられた支持装置（図示せず）が作業台車５２に取り付けられている。クレーン５７に吊り下げられたポール２９の上端部がその保持装置によって把持され、把持されたポール２９がクレーン５７から外される。保持装置に把持されているポール２９の上端に別のポール２９が連結され、連結されたポール２９の上端部がクレーン５７のフックに引っ掛けられる。この状態で、保持装置が把持しているポール２９が把持装置から離される。クレーン５７を操作して、クレーン５７に吊り下げられているポール２９を下降させる。このような操作を繰り返すことにより、複数のポール２９が順次連結され、ＷＪＰ装置１が原子炉圧力容器３１内で下降される。なお、円筒部材１０の上端部のフランジ７２の側面の、噴射ノズル２０の直上には、罫書き線４７が描かれている（図１１参照）。ポール２９の軸方向に伸びる１本の直線である罫書き線４７が、ポール２９のフランジ７１の側面に描かれ（図１１参照）、さらに、ポール２９の外面にも描かれている（図４及び図１１参照）。ポール２９と円筒部材１０の結合作業では、ポール２９のフランジ７１の側面に描かれた罫書き線４７及び円筒部材１０のフランジ７２の側面に描かれた罫書き線４７が同じ方向を向くように、すなわち、フランジ７１の側面に描かれた罫書き線４７とフランジ７２の側面に描かれた罫書き線４７が一致するように、ＷＪＰ装置１の円筒部材１０とポール２９が結合される。このため、噴射ノズル２０を、最も上方に位置するポール２９の側面に描かれた罫書き線４７の方向（相対位置）に一致させることができる。ＷＪＰ装置１に設けられた噴射ノズル２０の向きは、後述するように、ポール２９を回転させることによって遠隔で調節することができる。

ＷＪＰ装置１は、クレーン５７の操作によりＷＪＰを施工する炉内計装筒３２の真上に位置しており、やがて、この炉内計装筒３２の上端に着座する。

ＷＪＰ装置１が炉内計装筒３２の上端に着座した状態で、連結された複数のポール２９のうち最も上方に位置するポール２９は、作業台車５２の上部手摺り５５及び下部手摺り５６に取り付けられたポール保持装置４０によって保持される。作業台車５２は、床部材５３、床部材５３に設けられた柵を有する。この柵は、床部材５３の上面で床部材５３の周縁部に垂直に取り付けられた複数の棒部材５４を有し、これらの棒部材５４の上端部を上部手摺り部材５５で連結し、各棒部材５４の上下方向の中央部を下部手摺り部材５６で連結した構成を有する。

ここで、ポール保持装置４０の構造を図３及び図４を用いて説明する。ポール保持装置４０は、テーブル４１、旋回保持部４２及び手摺り取り付け部４８を有する。テーブル４１、旋回保持部４２及び手摺り取り付け部４８は、取り外し可能に互いに取り付けられている。テーブル４１が、手摺り取り付け部４８と一体化されたベース部４９の上面に取り付けられる。旋回保持部４２が旋回可能にテーブル４１に取り付けられる。旋回角度目盛り４３が旋回保持部４２の側面に付けられている（図４参照）。複数（例えば、２本）の締め付けネジ４６が旋回保持部４２に取り付けられる。一対のハンドル４５が旋回保持部４２に設けられる。手摺り取り付け部４８はフレーム５０及びアーム５１を有する。フレーム５０の上端部がベース部４９に取り付けられ、アーム５１がフレーム５０の下端部に取り付けられる。

ポール保持装置４０のポール２９及び作業台車５２への取り付けを以下に説明する。半割構造の旋回保持部４２が、クレーン５７に吊り下げられている最も上方に位置するポール２９に装着され、複数の締め付けネジ４６を締め付けることによりこのポール２９に固定される。このとき、旋回保持部４２は、作業台車５２の柵の上部手摺り部材５５よりも上方に位置している。ベース部４９が上部手摺り部材５５に着座され、上部手摺り部材５５が、手摺り取り付け部４８と一体化されたベース部４９の下面に形成された溝内に挿入されている。テーブル４１をベース部４９に設置する。このとき、テーブル４１がベース部４９に接触している。締め付けネジ４６を緩めて旋回保持部４２をポール２９に沿って下降させ、旋回保持部４２をテーブル４１に着座させる。旋回保持部４２がテーブル４１に着座された後、手摺り取り付け部４８のアーム５１を下部手摺り部材５６に固定する。

旋回保持部４２に取り付けられるポール２９の外面には、ポール２９の軸方向に伸びる１本の直線である罫書き線４７が付けられている（図４参照）。この罫書き線４７と旋回保持部４２の旋回角度目盛り４３の０度を合せ、各締め付けネジ４６を締め付けてポール２９が旋回保持部４２にクランプされる。この状態で、作業台車５２の床部材５３上に載っている作業者がハンドル４５を回転させて、罫書き線４７が位置する、旋回角度目盛り４３の角度を見ながら、噴射ノズル２０の向きを原子炉圧力容器３１内で初期の基準位置（図７の実線で示された噴射ノズル２０の位置で、噴射ノズル２０の噴射口が原子炉圧力容器３１の中心を向いている）に合せる。このようにして、噴射ノズル２０の噴射口が所定の向きに設定される。以上により、ポール保持装置４０のポール２９及び作業台車５２への取り付けが終了する。その後、炉内計装筒３２へのＷＪＰが施工される。

着座部材２がＷＪＰ対象物である炉内計装筒３２の上端に着座されたとき、原子炉圧力容器３１の底部に溶接された炉内計装筒３２の上端部が、着座部材２内に形成された挿入孔３４内に挿入されている（図５参照）。炉内計装筒３２の真上に位置している噴射ノズル１９、及び噴射ノズル２０を下降させる。

昇降装置１２の昇降駆動装置１３を駆動して台形ネジ１４を回転させる。このとき、台形ネジ１４にナットで噛み合っているノズルアーム１６が下降し、噴射ノズル１９が着座部材２に形成された貫通孔３３を通して、挿入孔３４内に挿入されている炉内計装筒３２内に挿入される。噴射ノズル２０の噴射口は、原子炉圧力容器３１内で炉内計装筒３２の外側に位置しており、炉内計装筒３２と原子炉圧力容器３１の溶接部５８の外面に対向している。昇降装置１２により、噴射ノズル１９と噴射ノズル２０は同時に昇降される。首振り機構２１のモータ２２を駆動して回転軸２４を回転させ、噴射ノズル２０の噴射口が溶接部５８の外面に対向するように噴射ノズル２０の傾き角を調節する。このように、噴射ノズル２０の噴射口の、原子炉圧力容器３１の軸方向における位置は、昇降装置１２及び首振り機構２１により調節される。

噴射ノズル２０の噴射口から噴射される噴流３６（図５参照）の狙い位置が図７に示すように溶接部外面の位置６１Ａであるとき、炉内計装筒３２内に挿入された噴射ノズル１９の噴射口から噴射される噴流３５（図５参照）の狙い位置が図７に示すように炉内計装筒３２の内面に対する位置６２Ａになっている。また、噴射ノズル２０からの噴流３６の狙い位置が、位置６１Ａから噴射ノズル２０が１８０°旋回した後の図７に示すように溶接部外面の位置６１Ｂであるとき、噴射ノズル１９からの噴流３５の狙い位置が図７に示すように炉内計装筒３２の内面に対する位置６２Ｂになっている。噴射ノズル２０からの噴流３６の狙い位置とこれに対応する噴射ノズル１９からの噴流３５の狙い位置の調節が可能なように、噴射ノズル１９の下端が噴射ノズル２０の下端よりも下方に位置しており、両者の位置の微調節は首振り機構２１による噴射ノズル２０の上下方向における回転により行われる。

噴射ノズル１９，２０の原子炉圧力容器３１の軸方向におけるそれそれぞれの位置が所定位置に設定された後、高圧ポンプ２７Ａ，２７Ｂが駆動される。噴射ノズル２０は、例えば、図７に示す実線で示された位置に設定されている。高圧ポンプ２７Ａで昇圧された高圧水が、高圧ホース２８Ａを通って噴射ノズル２０に供給される。この高圧水は、噴射ノズル２０から噴流３６となって原子炉圧力容器３１内の冷却水３９中で溶接部５８の外面に向かって噴射される。噴流３６には多数のキャビテーション気泡が含まれており、これらのキャビテーション気泡が崩壊することにより、衝撃波が発生する。この衝撃波が溶接部５８の外面に衝突し、溶接部５８の外面に対してＷＪＰが施工され、圧縮残留応力がその外面に付与される。このようにして、溶接部５８の外面の残留応力が改善される。

高圧ポンプ２７Ａから噴射ノズル２０に高圧水が供給されるとき、高圧ポンプ２７Ｂで昇圧された高圧水が、高圧ホース２８Ｂを通って炉内計装筒３２内の噴射ノズル１９に供給される。この高圧水は、噴射ノズル１９から噴流３５となって炉内計装筒３２内の冷却水３９中で溶接部５８の内面に向かって噴射される。噴流３５も多数のキャビテーション気泡を含んでおり、これらのキャビテーション気泡が崩壊することにより発生した衝撃波が溶接部５８の内面に衝突し、溶接部５８の内面に対してＷＪＰが施工され、圧縮残留応力がその内面に付与される。このようにして、溶接部５８の内面の残留応力が改善される。本実施例では、原子炉圧力容器３１と炉内計装筒３２の溶接部５８の内外面に対して同時にＷＪＰを施工することができる。なお、各炉内計装筒３２の下端が封鎖されており、原子炉圧力容器３１内の冷却水３９が炉内計装筒３２を通して外部に漏洩することが防止される。

噴射ノズル１９，２０のそれぞれから噴流３５，３６を噴射しながら、旋回駆動装置１１を駆動する。旋回駆動装置１１の回転力は円筒部材１０に伝えられて円筒部材１０を円筒部材１０の中心軸を中心にして旋回させる。円筒部材１０の旋回により、着座部材２より上方のフレーム部４及びケーシング６、すなわち、旋回部３が旋回する。この結果、ノズルアーム１６が旋回するため、噴射ノズル２０が炉内計装筒３２の周囲を例えば時計方向に１８０°旋回する。噴射ノズル１９も炉内計装筒３２内で同じ方向に旋回する。各噴流を噴射している、このような噴射ノズル１９，２０の旋回により、溶接部５８の内外面のそれぞれの１８０°の範囲にＷＪＰが施工される。このような噴射ノズル２０の旋回により、噴射ノズル２０が図７の実線の位置から点線の位置に移動する際において、ノズルアーム１６が、その実線の位置から点線の位置に至る、原子炉圧力容器３１の底部の曲面に合せて昇降装置１２により下降される。

上記のようにして溶接部５８の内外面の１８０°の領域に対して、ＷＪＰが施工された後、旋回駆動装置１１が逆回転され、炉内計装筒３２の外面に沿って噴射ノズル２０が反時計方向に旋回される。噴射ノズル２０が図７に示す実線の位置に戻された後、噴流３５を噴射している噴射ノズル１９、及び噴流３６を噴射している噴射ノズル２０が、旋回駆動装置１１の駆動により、反時計方向において、噴射ノズル２０が図７において点線の位置に達するまで旋回される。

したがって、噴射ノズル２０等を旋回させることによって、溶接部５８の内外面の全周に亘って、ＷＪＰを施工することができ、溶接部５８の内外面の残留応力を改善することができる。

噴射ノズル１９，２０からそれぞれ噴流を噴射することによって生じる上向きの反力は、ＷＪＰ装置１の自重、及びポール２９をポール保持装置４０を用いて作業台車５２の部手摺り部材５５及び下部手摺り部材５６に固定することにより、支えることができる。

１本の炉内計装筒３２における溶接部５８の内外面へのＷＪＰの施工が終了した後、高圧ポンプ２７Ａ，２７Ｂの駆動を停止して、昇降装置１２を駆動して噴射ノズル１９，２０を上昇させ、噴射ノズル１９を炉内計装筒３２の上端よりも上方の位置まで移動させる。各締め付けネジ４６を緩めてクレーン５７によりポール２９を上昇させ、着座部材２を炉内計装筒３２の上端よりも上方の位置まで移動させる。着座部材２が炉内計装筒３２の上端よりも上方の位置に達したとき、クレーン５７の操作を停止して、作業台車５２を水平方向に移動させる。さらには、作業台車５２上の作業者がベース部４９を上部手摺り部材５５に沿って水平方向に移動させることにより、噴射ノズル１９を別の炉内計装筒３２の真上に位置決めする。前述したように、クレーン５７によりＷＪＰ装置１を下降させ、着座部材２を上記した別の炉内計装筒３２の上端に着座させる。昇降装置１２を駆動してノズルアーム１６を下降させ、噴射ノズル１９を貫通孔３３を通して炉内計装筒３２内に挿入する。その後、前述したように、各噴射ノズルから噴流を噴射し、この炉内計装筒３２の溶接部５８の内外面に対してＷＪＰを施工する。

このようにして、原子炉圧力容器３１の底部に設けられた各炉内計装筒３２の溶接部５８の内外面に対して、順次、ＷＪＰが施工される。

本実施例のＷＪＰ装置１は、管状体である炉内計装筒３２の内外面のそれぞれに対してＷＪＰを施工するために、内面用の噴射ノズル１９及び外面用の噴射ノズル２０を備え、これらの噴射ノズルを旋回部３に設けている。このため、噴射ノズル１９を炉内計装筒３２内に配置し、噴射ノズル２０を炉内計装筒３２外に配置することにより、炉内計装筒３２の内面及び外面に対して同時にＷＪＰを施工することができる。本実施例におけるＷＪＰは、従来のように、内面用の噴射ノズルを有するＷＪＰ装置及び外面用の噴射ノズルを有する他のＷＪＰ装置を用いて炉内計装筒３２の内外面のＷＪＰを施工する場合に比べて、ＷＪＰ装置を取り換える必要が無く、また、炉内計装筒３２の内面へのＷＪＰの後にその外面へのＷＪＰを行う必要がないため、従来に比べて炉内計装筒３２の内外にＷＪＰを施工するために要する時間を著しく短縮させることができる。

本実施例では、旋回部３に設けられた昇降装置１２の昇降部材（ノズルアーム１６）に噴射ノズル１９，２０が取り付けられており、噴射ノズル１９，２０の旋回部及び昇降装置が共用されている。この結果、噴射ノズル１９，２０を旋回しながら同時に昇降させることができる。このため、原子炉圧力容器３１の底部の曲面部に取り付けられた炉内計装筒３２の、原子炉圧力容器３１の中心側の位置とこの位置と１８０°反対側の原子炉圧力容器３１の外側の位置で溶接部５８に高低差がある場合においても、噴射ノズル１９，２０を取り付けた昇降部材を上下動させることによって、これらの噴射ノズルを旋回させながら原子炉圧力容器３１の底部の曲面に沿って各噴射ノズルを上下動させることができる。したがって、そのような溶接部５８の内外面に対して原子炉圧力容器３１の底部の曲面に沿ったＷＪＰを適切に行うことができる。

着座部材２に炉内計装筒３２内に連通する貫通孔３３を形成しているため、ＷＪＰ装置１を下降させて着座部材２を炉内計装筒３２の上端に着座させたとき、噴射ノズル１９を、着座部材２に形成された貫通孔３３を通して炉内計装筒３２内に容易に挿入することができる。

ＷＪＰ装置１に取り付けられるポール２９をポール保持装置４０により作業台車５２に取り付けるため、ＷＪＰ施工時における噴射ノズル１９，２０からそれぞれ噴流を噴射するときに、ＷＪＰ装置１が噴射ノズル２０の旋回方向、及び水平方向に動くことを防止することができる。ＷＪＰ装置１の荷重はクレーン５７によって保持される。

ポール２９の外面に直線の罫書き線４７が付され、作業台車５２に取り付ける旋回保持部４２に旋回角度目盛り４３が付されているので、その罫書き線４７を旋回角度目盛り４３の所定の目盛りに合せることによって、噴射ノズル２０の噴射口の向きを容易に調節することができる。

噴射ノズル１９，２０が、共用の旋回部３で旋回され、共用の昇降装置１２に設けられているので、噴射ノズル１９，２０に対して別々に操作盤を設ける必要が無く、１つの操作盤により旋回部３の旋回動作、及び昇降装置１２の昇降動作を制御することができるため、ＷＪＰ装置１を小型化することができる。

本発明の他の好適な実施例である実施例２のウォータージェットピーニング装置を、図８を用いて説明する。本実施例のＷＪＰ装置１Ａは、加圧水型原子力プラントの原子炉圧力容器内で使用されるＷＪＰ装置の一例である。

本実施例のＷＪＰ装置１Ａは、実施例１のＷＪＰ装置１において、ノズルアーム１６の、台形ネジ１４と噛み合うナットが取り付けられる下方に突出した長いガイド部６４、及びこのガイド部６４に沿って上下方向に移動する昇降部材（第２昇降部材）６３を設けた構造を有する。結合部材２５は昇降部材６３に取り付けられる。ＷＪＰ装置１Ａの他の構成は実施例１のＷＪＰ装置１と同じである。

ＷＪＰ装置１Ａを用いた、原子炉圧力容器３１の曲面を有する底部に取り付けられた炉内計装筒３２の溶接部５８の内外面へのＷＪＰは、実施例１と同様に施工される。本実施例では、噴射ノズル１９，２０は昇降装置１２によりノズルアーム（第１昇降部材）１６を上下動させることにより一緒に上下動され、噴射ノズル１９は昇降部材６３によって単独で昇降させることができる。

原子炉圧力容器３１の底部が曲面を形成している関係上、炉内計装筒３２の、原子炉圧力容器３１の底部との溶接部５８において、炉内計装筒３２の、原子炉圧力容器３１の中心側の位置とこの位置と１８０°反対側の原子炉圧力容器３１の外側の位置で生じている高低差Ｈ（図５及び図７参照）は、原子炉圧力容器３１の中心軸付近、及びこの中心軸から離れた原子炉圧力容器３１の周辺部で異なっている。この高低差Ｈは、原子炉圧力容器３１の中心軸から外側に離れるにしたがって大きくなる。高低差Ｈが小さいときには、首振り機構２１による噴射ノズル２０の上下方向における回転によって吸収することができる。しかしながら、その高低差Ｈが大きくなると、首振り機構２１だけによっては吸収することができなくなる。

本実施例では、原子炉圧力容器３１の底部における炉内計装筒３２の設置位置による高低差Ｈの違いを、昇降部材６３で噴射ノズル１９を昇降させることによって、吸収することができる。昇降部材６３はノズルアーム１６に設けられた昇降装置（第２昇降装置）７０によって上下方向に移動される（図９参照）。昇降装置７０は、昇降装置（第１昇降装置）１２と同様に、第２昇降駆動装置である昇降駆動装置（例えば、モータ）７２、及び昇降駆動装置７２に連結された棒状の台形ネジ（第２台形ネジ）７３を有している。昇降駆動装置７２はノズルアーム１６の上面に取り付けられる。台形ネジ７３は、台形ネジ１４と平行に配置され、ノズルアーム１６に回転可能に取り付けられる。台形ネジ７３の上端部は昇降駆動装置７２に連結され、台形ネジ７３の下端部はノズルアーム１６によって回転可能に支持される。昇降部材６３に取り付けられたナット７４が、台形ネジ７３と噛み合っている。

原子炉圧力容器３１の中心軸付近に配置された炉内計装筒３２よりも高低差Ｈが大きい、原子炉圧力容器３１の周辺部に配置された炉内計装筒３２の溶接部５８に対してＷＪＰを施工する場合には、ノズルアーム１６に設けられた昇降駆動装置７２を駆動して台形ネジ７３を回転させ、この台形ネジ７３の回転により、台形ネジ７３と噛み合うナット７４を含んでいる昇降部材６３を、台形ネジ７３の軸方向においてガイド部６４に沿って下降させる。噴射ノズル１９は昇降部材６３と共に下降する。これにより、噴射ノズル１９の下端の位置と噴射ノズル２０の下端の間の、原子炉圧力容器３１の軸方向における距離を大きくする。昇降部材６３による噴射ノズル１９の下降は、噴射ノズル１９が炉内計装筒３２に挿入される前、及び挿入された後のいずれかで行われる。例えば、昇降部材６３により噴射ノズル１９の下端と噴射ノズル２０の下端の間の距離を広げた後、噴射ノズル１９，２０が、昇降装置１２によりノズルアーム１６を下方に移動させて下降される。噴射ノズル１９が炉内計装筒３２内に挿入され、噴射ノズル２０が炉内計装筒３２の外側で溶接部５８の外面に対向している。

噴射ノズル１９，２０にそれぞれ高圧水を供給して噴流３５，３６を噴射しながら各ノズルを旋回させて、実施例１と同様に、溶接部５８の内面及び外面のそれぞれの全周に亘ってＷＪＰを施工する。

その後、高低差Ｈが小さい原子炉圧力容器３１の中心線付近に位置する炉内計装筒３２の溶接部５８に対してＷＪＰを施工するときには、昇降駆動装置７２によって昇降部材６３を上昇させて噴射ノズル１９の下端と噴射ノズル２０の下端の間の距離を小さくする。これにより、高低差Ｈが小さい、原子炉圧力容器３１の中心線付近に位置する炉内計装筒３２の溶接部５８の内外面に対してより良好なＷＪＰを施工することができる。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、共通の昇降部材であるノズルアーム１６に保持される噴射ノズル１９，２０のうち、噴射ノズル１９を昇降部材６３及び昇降装置７０により単独で昇降させることができるので、高低差Ｈが異なる溶接部５８に対して、溶接部５８の内外面へのＷＪＰを良好に実施することができる。

本発明の他の好適な実施例ある実施例３のウォータージェットピーニング装置を、図１０を用いて説明する。本実施例のＷＪＰ装置１Ｂは、加圧水型原子力プラントの原子炉圧力容器内で使用されるＷＪＰ装置の一例である。

本実施例のＷＪＰ装置１Ｂは、実施例１のＷＪＰ装置１において、共用する一台の高圧ポンプ２７Ａに連絡される高圧ホース２８Ａ，２８Ｂにそれぞれ切替弁６５Ａ，６５Ｂを設けた構成を有する。ＷＪＰ装置１Ｂの他の構成はＷＪＰ装置１の構成と同じである。

本実施例においても、実施例１と同様に、噴射ノズル１９が炉内計装筒３２内に挿入され、噴射ノズル２０が炉内計装筒３２の外側に配置され、溶接部５８の内面及び外面へのＷＪＰがそれぞれ施工される。本実施例は、実施例１と異なり、噴射ノズル１９，２０への高圧水の供給が異なっており、溶接部５８の内外面へのＷＪＰは同時に施工することができない。例えば、切替弁６５Ｂを閉じて切替弁６５Ａを開いて、噴射ノズル２０に高圧ポンプ２７で昇圧された高圧水を供給する。これにより、噴射ノズル２０から噴流３６を噴射して溶接部５８の外面へのＷＪＰを実施する。溶接部５８の外辺の全周に亘ってＷＪＰが施工された後、切替弁６５Ｂを開いて切替弁６５Ａを閉じる。これにより、高圧ポンプ２７Ａから吐出された高圧水が炉内計装筒３２内に挿入されて旋回する噴射ノズル１９に供給され、噴流３５となって炉内計装筒３２内に噴射される。炉内計装筒３２の内面に対するＷＪＰの施工が実施される。

本実施例は実施例１で生じる効果を得ることができる。ただし、本実施例では実施例１のように溶接部５８の内外面に同時にＷＪＰを施工することができないため、実施例１よりはＷＪＰの施工に要する時間が長くなる。しかしながら、炉内計装筒３２の内面用のＷＪＰ装置と炉内計装筒３２の外面用のＷＪＰ装置と交換する必要が無いので、従来のＷＪＰよりもＷＪＰの施工に要する時間を短縮することができる。

１Ａ，１Ｂ…ウォータージェットピーニング装置、２…着座部材、３…旋回部、４：フレーム部、６…ケーシング、１１…旋回駆動装置、１２…昇降装置、１３…昇降駆動装置、１４…台形ネジ、１６…ノズルアーム、１９，２０…噴射ノズル、２１…首振り機構、２７Ａ，２７Ｂ…高圧ポンプ、２８Ａ，２８Ｂ…高圧ホース、２９…ポール、３０…旋回支持部材、３１…原子炉圧力容器、３２…炉内計装筒、４０…ポール保持装置、４１…テーブル、４２…旋回保持部、４３…旋回角度目盛り、４６…締め付けネジ、４７…罫書き線、４９…ベース部、５０…フレーム、５２…作業台車、６３…昇降部材、６５Ａ，６５Ｂ…切替弁。

Claims (8)

1. 着座部材と、前記着座部材に旋回可能に取り付けられて前記着座部材の上方に配置された旋回部と、前記旋回部に設けられ、昇降される第１昇降部材を有する第１昇降装置と、前記第１昇降部材に取り付けられ、昇降される第２昇降部材を有する第２昇降装置と、前記第２昇降部材に取り付けられ、前記第１昇降部材及び前記第２昇降部材により昇降され、前記着座部材がウォータージェットピーニング施工対象物である管状体上に着座されたとき、前記管状体内に挿入される第１噴射ノズルと、前記第１昇降部材に取り付けられ、前記着座部材が前記管状体上に着座されたとき、前記管状体の外部に配置される第２噴射ノズルとを備えたことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。
2. 前記第１噴射ノズルが挿入される貫通孔が、前記着座部材に形成されている請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置。
3. 前記第２噴射ノズルがこの第２噴射ノズルを上下方向において回転させる首振り機構を介して前記第１昇降部材に取り付けられている請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置。
4. 高圧ポンプと、前記第１噴射ノズルに接続された第１高圧ホースと、前記第２噴射ノズルに接続された第２高圧ホースと、前記第１高圧ホースと前記第２高圧ホースを前記高圧ポンプの吐出口に切り替えて接続する切替弁装置とを備えた請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウォータージェットピーニング装置。
5. 高圧ポンプと、前記第１噴射ノズルに接続された第１高圧ホースと、前記第２噴射ノズルに接続された第２高圧ホースと、前記第１高圧ホースに設けられた第１開閉弁と、前記第２高圧ホースに設けられた第２開閉弁とを備えた請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウォータージェットピーニング装置。
6. 請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置を用いて原子炉圧力容器の底部に設けられた管状体と前記原子炉圧力容器の溶接部の内外面のそれぞれに対してそれぞれウォータージェットピーニングを施工するウォータージェットピーニング方法であって、
   前記第１昇降部材に取り付けられ、昇降される第２昇降部材を有する第２昇降装置を備え、前記第１噴射ノズルが前記第２昇降部材に取り付けられている前記ウォータージェットピーニング装置を用い、
   前記着座部材を水を充填した前記原子炉圧力容器内で前記管状体に着座させ、前記第１昇降部材を下降させて前記第１噴射ノズルを前記管状体内に挿入すると共に前記第２噴射ノズルを前記管状体の外部に配置し、
   前記第２昇降部材の昇降により前記第１噴射ノズルと前記第２噴射ノズルの間の、前記原子炉圧力容器の軸方向における距離を調節し、
   前記距離が調節された前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルのそれぞれから水の噴流を噴射させ、
   前記第１噴射ノズルから噴射された第１の前記噴流により前記溶接部の内面に対してウォータージェットピーニングを施工し、
   前記第２噴射ノズルから噴射された第２の前記噴流により前記溶接部の外面に対してウォータージェットピーニングを施工することを特徴とするウォータージェットピーニング方法。
7. 前記第１噴射ノズルから前記噴流が噴射されているときに、前記第２噴射ノズルからの前記噴流の噴射を行う請求項６に記載のウォータージェットピーニング方法。
8. 前記ウォータージェットピーニング装置の上端部に取り付けられたポールを、前記原子炉圧力容器の上方に配置された作業台車の手摺り部に取り付けられたポール保持装置の旋回保持部材を用いて保持し、前記旋回保持部材を旋回させて前記第２噴射ノズルの噴射口の方向を調節する請求項６または７に記載のウォータージェットピーニング方法。

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