JP6273197B2 - 管支持板加工用ドリル作業台およびこれを用いた管支持板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、管支持板加工用ドリル作業台およびこれを用いた管支持板の製造方法に係り、より詳しくは、被加工部材をドリリングして原子力発電所の一次系統を構成する蒸気発生器の管支持板を加工するための管支持板加工用ドリル作業台およびこれを用いて管支持板の製造方法に関する。

原子力発電所は、大きく、一次系統（Ｐｒｉｍａｒｙ ｓｙｓｔｅｍ）と、二次系統（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｙｓｔｅｍ）とに分けられる。一次系統は、原子炉と蒸気発生関連機器を含み、蒸気発生器（Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ＳＧ）はその代表的な例である。一方、二次系統は、電気生産関連機器および蒸気を水に戻す機器を含む。
蒸気発生器（Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ＳＧ）の内部では、原子炉から供給される高温の一次冷却材が流入し、蒸気発生器内部の伝熱管（Ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｕｂｅｓ）に沿って流れながら伝熱管外部の二次側冷却材と熱交換をする。これにより、一次側熱エネルギーが二次側に伝達される。

伝熱管（Ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｕｂｅｓ）は、蒸気発生器の内部において、束状に複数の管支持板（Ｔｕｂｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐｌａｔｅ；ＴＳＰ）および１つの管板（Ｔｕｂｅ Ｓｈｅｅｔ；ＴＳ）に形成された伝熱管挿入用ホールに嵌合して支持される。
管支持板（Ｔｕｂｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐｌａｔｅ；ＴＳＰ）は、伝熱管挿入用ホールドリリングステップ（Ｈｏｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｓｔｅｐ）、バリ除去ステップ（Ｄｅ−ｂｕｒｒｉｎｇ ｓｔｅｐ）、ブローチングステップ（Ｂｒｏａｃｈｉｎｇ ｓｔｅｐ）、バリ除去ステップ（Ｄｅ−ｂｕｒｒｉｎｇ ｓｔｅｐ）、ホーニングステップ（Ｈｏｎｉｎｇ ｓｔｅｐ）、および検収ステップ（Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｓｔｅｐ）を経て製作される。

この場合、ドリリングステップで被加工部材の平坦度（Ｆｌａｔｎｅｓｓ）を維持することが、完成品である管支持板の品質に大きな影響を及ぼすが、特に、ドリリングステップの後続ステップであるブローチングステップが素材の平坦度に敏感な工程であることに起因する。
これに関連して、ドリリングステップに使用される管支持板加工用ドリル作業台およびこれを用いた管支持板の製造方法に関する先行技術として、米国公開特許第２０１３−０２５９５８８号（特許文献１）が開示されており、他の先行技術として、従来の管支持板加工用ドリル支持台が図１０に開示されている。
添付した図１０に示す通り、従来の管支持板加工用ドリル支持台２０は、被加工部材１０と装備作業台３０との間に位置させた後に使用されるが、ドリル支持台２０は、バー（ｂａｒ）形態からなり、被加工部材１０の下面に位置して垂直荷重を局部的に支持する。

また、従来の管支持板加工用ドリル支持台２０は、図１０の矢印（Ｘ）方向でドリリングステップを行う場合、被加工部材１０の全体荷重を一定に支持することができず、ドリル支持台２０の位置した所だけを局部的に支持するに過ぎず、ドリリングによる応力で被加工部材１０が全体的に撓んだり歪む問題があった。
これによって被加工部材１０が撓んだり歪んで伝熱管挿入用ホールを正確な位置に穿孔することができなかったり、ホールの垂直度が一定基準以下に低下する問題があり、ドリリングステップの後続ステップであるブローチングステップで被加工部材１０の平坦度がより低下することにより、一定基準を満足することのできない不良な管支持板を生成し、再び新たな管支持板を製造するための無駄な製造時間および費用を必要とする問題があった。

米国公開特許第２０１３−０２５９５８８号明細書 特開２０１２−１６６３２８号公報

本発明の目的とするところは、ドリリングステップで被加工部材の荷重を広い面積の接触を通じて支持することにより、被加工部材の平坦度を一定基準以上維持させる管支持板加工用ドリル作業台およびこれを用いた管支持板の製造方法を提供することである。
また、被加工部材の正確な位置に伝熱管挿入用ホールの穿孔を可能にし、そのホールの垂直度を一定基準以上維持させる管支持板加工用ドリル作業台およびこれを用いた管支持板の製造方法を提供することである。
さらに、ドリリングステップのみならず、後のステップにおいても工程の信頼性を向上させ、より完全な管支持板を製造できるようにする管支持板加工用ドリル作業台およびこれを用いた管支持板の製造方法を提供することである。

本発明の管支持板加工用ドリル作業台は、
原子力発電所の一次系統を構成する蒸気発生器の管支持板を加工するためのドリル作業台であって、
被加工部材に伝熱管挿入用ホールが穿孔される位置に対向するようにドリル挿入溝が形成された板状のプレートを含み、
前記プレートは、上面に上部へ突出した載置部と、
前記載置部上面を基準として下側に向かって穿孔されるドリル挿入溝と、供給された冷却水が排水されるように前記プレートの上面からプレートの下側に向かって形成された溝部と、を含み、
前記プレートには、プレートの上面に開口してプレートの内側に向けて穿孔され、緊結ロッド挿入可能な緊結ロッド用孔が多数個備えられ、
前記プレートの上面に位置する被加工部材には、前記緊結ロッド用孔に対応する位置にそれぞれ挿入ホールが形成され、
前記被加工部材の挿入ホールを経由して前記緊結ロッド用孔に結合する緊結ロッドが備えられることを特徴とする。

前記プレートは、上面に上部へ突出した載置部と、前記載置部の下側にドリル挿入溝が穿孔され、かつ供給された冷却水がドレーンされる溝部とを含むことを特徴とする。

前記載置部は、板状のプレートの上面が平らに形成されたことを特徴とする。

前記プレートは、前記被加工部材の円周方向の外側に離隔した位置に形成された周縁部を含み、
前記ドリル挿入溝は、上面の一側に冷却水の排出のために開口した開放部を含むことを特徴とする。

前記プレートには、溝部に流入したドリル冷却水が排水されるように案内する冷却水排水ホールが少なくとも１つ以上形成され、
前記プレートは、前記冷却水排水ホールの下端に連通した冷却水合流ホールを含み、前記冷却水合流ホールに冷却水が合流してプレートの外側に排水されることを特徴とする。

前記冷却水排水ホールは、上端に開口した入口部が、ドリル冷却水をプレートの内部に案内するように内側に向かってテーパされたことを特徴とする。

前記プレートには、載置部の円周方向にダイヤルゲージ（Ｄｉａｌ ｇａｕｇｅ）を設けるためのゲージ設置溝が形成され、
前記ゲージ設置溝は、放射状に複数個形成されたことを特徴とする。

本発明の管支持板加工用ドリル作業台およびこれを用いた管支持板の製造方法によれば、ドリリングステップで被加工部材の荷重を広い面積の接触を通じて支持することにより、被加工部材の平坦度を一定に維持し、正確な加工を可能にするとともに加工誤差を最小にすることができる。
また、被加工部材の正確な位置に伝熱管挿入用ホールの穿孔を可能にし、前記伝熱管挿入用ホールの垂直度を一定基準以上維持させることができる。
さらに、ドリリングステップのみならず、後のステップにおいても信頼性を向上させ、より完全な管支持板を製造することができる。

本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台の概略平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って切り取った本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台の断面図である。 本発明の他の実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台の断面図である。 図１のＢ部分の他の実施形態にかかる部分拡大図である。 図１のＢ部分のさらに他の実施形態にかかる部分拡大図である。 本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台の使用状態を表現した概略断面図である。 本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台の使用状態を表現した概略断面図である。 本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台の使用状態を表現した概略断面図である。 本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台を用いた管支持板の製造方法のフローチャートである。 従来の管支持板加工用ドリル支持台を説明する図である。

本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台の構成について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台の概略平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿って切り取った管支持板加工用ドリル作業台の断面図である。
添付した図１および図２に示す通り、本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台は、被加工部材をドリリングして原子力発電所の一次系統を構成する蒸気発生器の管支持板を加工するためのドリル作業台であって、載置部１００ａに被加工部材１０が載せられた状態で被加工部材に伝熱管挿入用ホールが穿孔される位置に対向するようにドリル挿入溝１１０が凹凸状に形成された板状のプレート１００を含む。

プレート１００は、作業者が作業場または特定の場所に便利に移動させるために直方体状に形成され、被加工部材１０が直接密着した状態が維持され、複数のドリル挿入溝１１０が形成された載置部１００ａと、載置部１００ａの下側に離隔した位置に形成された溝部１００ｂとを含む。
載置部１００ａは、後述の溝部１００ｂと垂直に段付けられた形態でプレート１００の上面に向かって突出し、多様な直径を有する被加工部材１０の下面と水平に密着した状態でドリル挿入溝１１０を穿孔するための台板の役割を果たすことができ、複数個が穿孔されるドリル挿入溝１１０に対する正確な穿孔と誤差範囲以内で穿孔を実施することができ、作業者の作業性の向上と伝熱管挿入用ホールに対する垂直度を一定に維持させることができる。

載置部１００ａは、プレート１００の上面に複数のドリル挿入溝１１０が特定の方向に向かって配置されるが、本実施形態の場合、縦方向に複数のドリル挿入溝１１０が一定間隔を有して密集した状態で配置される。
ドリル挿入溝１１０は、被加工部材にドリルユニット（図示せず）を用いて伝熱管挿入用ホールを穿孔する場合、正確な位置に穿孔が行われるように穿孔位置に対するガイドの役割を果たす。ドリル挿入溝１１０は、蒸気発生器の設計方式に応じて、多様な位置および個数で形成されてよく、特に図面に示された配置形態に限定しない。

ドリル挿入溝１１０は、ドリリングユニットによって被加工部材に対する穿孔作業が行われる時、内側面または上面が摩耗しないように、直径が伝熱管挿入用ホールの直径よりは相対的に大きい直径で開口する。
載置部１００ａは、Ａ−Ａ線に平行なパターンで形成されたものとして示しているが、これは、本発明の説明のためのものであり、縦パターンまたは横および縦の混合パターンのうちのいずれか１つのパターンで選択的に形成されてよく、特定のパターンに必ずしも限定しない。

また、載置部１００ａの形態は多様であってよいが、被加工部材の荷重を最大面積で支持するために、円周方向の端部に相当する位置は、前記被加工部材と接する平らな面を有する形態に形成されることが好ましい。
プレート１００は、載置部１００ａおよび溝部１００ｂの高さの差に応じて、ドリリングユニットによって伝熱管挿入用ホールが穿孔される時、冷却のためのドリル冷却水に対する排水が溝部１００ｂを介して行われ、これに関する詳細な説明は後述する。
プレート１００は、載置部１００ａの最外郭の位置に形成された周縁部１３０を含み、周縁部１３０は、上面が平らに形成される。

プレート１００は、前述の載置部１００ａを基準として溝部１００ｂが下側に形成されるため、多量のドリル冷却水が溝部１００ｂを介して排水可能であり、溝部１００ｂは、周縁部１３０に向かって一方向に延びているため、穿孔による多量の冷却水が安定して排水される。
本発明の他の実施形態にかかるプレート１００は、溝部１００ｂに排水された多量の冷却水に対する排水効率が向上するように、周縁部１３０に向かって下方傾斜した傾斜部（図示せず）を含むが、溝部１００ｂに誘導された多量の冷却水は、載置部１００ａに逆流することなく排水され、ドリル冷却水の自然排水が誘導可能である。

添付した図２および図３に示す通り、プレート１００は、ドリル冷却水が排水されるように案内する冷却水排水ホール１４０が少なくとも１つ以上形成されるが、冷却水排水ホール１４０は、プレート１００に形成された複数の載置部１００ａにそれぞれ形成され、ドリリングによる冷却水の排水を可能にする。
冷却水排水ホール１４０は、プレート１００の内側下部に向かって延び、冷却水合流ホール１４２が複数の冷却水排水ホール１４０と連通するため、前記冷却水排水ホール１４０を介して流入した冷却水は、冷却水合流ホール１４２を介してプレート１００の一側に排水できる。
すなわち、載置部１００ａに対するドリル作業時、ドリル挿入溝１１０でドリル冷却水の溜まる現象が防止され、ドリル冷却水に対する円滑な排水が行われる。

仮に、冷却水排水ホール１４０が被加工部材のバリ（ｂｕｒｒ）またはドリル冷却水の滞りで詰まった場合には、冷却水排水ホール１４０には圧縮空気を注入し、排水されていないドリル冷却水を排水させることができる。
冷却水排水ホール１４０は、上部に形成された入口部がドリル冷却水をプレート１００の内部に案内するようにテーパを形成してもよく、これにより、冷却水量が相対的に増加した場合でも、効果的な排水が行われる。
冷却水排水ホール１４０は、プレート１００の内側に複数個が形成されてもよく、この場合、冷却水排水ホール１４０は、前述の冷却水合流ホール１４２と連通した形態で構成され、多量の冷却水を安定して排水することができる。

プレート１００は、載置部１００ａに被加工部材から連結された緊結ロッド（Ｓｔａｙ ｒｏｄ）（図示せず）が通過可能な緊結ロッド用孔（Ｓｔａｙ ｒｏｄ ｈｏｌｅ）１５０が少なくとも１つ以上形成されるか、好ましくは複数個が形成されてよい。
前記緊結ロッドは、被加工部材１０を穿孔するに先立ち、被加工部材１０が平らに広がるように地面方向に引いて固定される線であって、被加工部材１０をプレート１００の載置部１００ａに載せた後、緊結ロッド用孔１５０を通過させて被加工部材１０から連結された緊結ロッドを地面または別の固定物（図示せず）に固定し、被加工部材１０を平らな状態で長時間固定することができる。

また、緊結ロッド用孔１５０には、内側面にクランピング（Ｃｌａｍｐｉｎｇ）装置が結合可能にねじ山が形成され、追加クランピングによるドリル作業時、被加工部材をより強固に固定することができる。
プレート１００には、周りに沿ってダイヤルゲージ（Ｄｉａｌ ｇａｕｇｅ）を設けるためのゲージ設置溝１６０が形成できる。ここで、ダイヤルゲージは、ダイヤルインジケータとも呼ばれ、測定物の長さを直接測定するのではなく、長さを比較するためのものであり、平面の凹凸、工作物の付着状態、軸中心の揺動、直角の揺動などを検査するための装置を意味する。特に、本発明では、後述のように、被加工部材の動きを確認する用途で使用される。
ゲージ設置溝１６０は、放射状に複数個形成されてよいし、これにより、被加工部材の全体的な平坦度を効果的に測定することができる。

図４は、図１のＢ部分の他の実施形態にかかる部分拡大図であり、図５は、図１のＢ部分のさらに他の実施形態にかかる部分拡大図である。
添付した図４に示す通り、本発明の他の実施形態にかかるドリル挿入溝１１０は、一側の開口した開放形態で形成できる。すなわち、ドリル挿入溝１１０の一側には、載置部１００ａの外側に向かう開放部１１１が形成されるが、開放部１１１は、ドリル作業時、ドリル冷却水がドリル挿入溝１１０および開放部１１１を介して同時に排水され、より効果的に排水できる。すなわち、ドリル挿入溝１１０の開放部１１１がドリル冷却水の流路となり、冷却水量が相対的に増加した場合でも、排水効果を増加させる。

この場合、本発明の他の実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台は、載置部１００ａと、周縁部１３０と、ドリル挿入溝１１０と、開放部１１１とを含んで構成され、載置部１００ａは、溝部１００ｂに対して相対的な高さの差を有して上部に向かって一定高さ以上突出するため、ドリル挿入溝１１０を介して多量の冷却水が排水できる。
添付した図５に示す通り、ドリル挿入溝１１０は、上面から見て、前後左右の位置に前記載置部１００ａの外側に向かって開放された開放部１１１が複数個形成されてよい。
この場合、添付した図３のように、開放部１１１が載置部１００ａの前後の位置に向かってのみ開口しているのとは異なり、左右の位置にも開口していて、冷却水量が相対的に増加した場合でも、冷却水排水ホール１４０と開放部１１１を介して同時に排水が行われ、より安定した排水が行われる。

また、プレート１００は、溝部１００ｂに傾斜部（図示せず）が形成され、ドリル冷却水が溝部１００ｂの特定の位置で部分的に溜まる円滑な排水が行われる。
一方、載置部１００ａは、開放部１１１が前後左右の方向に開口した形態、または前後の方向のみ開口した形態を混合して使用可能であり、特に特定の形態に限定しない。
添付した図６〜図８に示す通り、本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台は、被加工部材１０と装備作業台３０との間に位置させた後に使用され、この場合、被加工部材１０は、プレート１００の 溝部１００ａに備えられた載置部１００ａの上面に密着した状態で維持される。

そして、ドリリングユニットを用いて被加工部材１０に伝熱管挿入用ホールを穿孔しようとする時、ドリル刃４０の挿入されるドリル挿入溝１１０が穿孔される位置に向かって安定して挿入され、複数個が穿孔されるドリル挿入溝１１０に対する位置を安定してガイドすることができる。
ドリリングユニットは、高速でドリル刃４０が回転する場合、冷却と穿孔潤滑をのために冷却水が供給されるが、この時使用されるドリル冷却水は、プレート１００の 溝部１００ｂまたは冷却水排水ホール１４０を介して排水される。
前述のように、ドリル冷却水が部分的に溜まった場合や、冷却水排水ホール１４０が被加工部材のバリ（ｂｕｒｒ）またはドリル冷却水の滞りで詰まった場合、傾斜部によって部分的に滞ることなく外側に排水させることができる。前記方式のほか、冷却水排水ホール１４０に空気を注入する方式でドリル冷却水に残存するバリを除去することができる。

図９は、本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台を用いた管支持板の製造方法のフローチャートである。
添付した図９に示す通り、本発明の一実施形態にかかる管支持板加工用ドリル作業台を用いた管支持板の製造方法は、固定ステップＳ１と、ドリリングステップＳ２とを含む。
本発明の管支持板の製造方法は、図１〜図８を参照して説明した管支持板加工用ドリル作業台を用いて原子力発電所の一次系統を構成する蒸気発生器の管支持板を製造する方法であって、被加工部材１０を固定する固定ステップＳ１と、伝熱管挿入用ホールを穿孔するドリリングステップＳ２とを含む。

固定ステップＳ１は、被加工部材１０をプレート１００の載置部１００ａの上面に密着した状態で位置させた後に固定する。特に、平坦度を維持するために単に荷重で支持固定させるのではなく、緊結ロッド用孔１５０を介して、被加工部材１０から連結された緊結ロッド（Ｓｔａｙ ｒｏｄ）を通過させ、被加工部材１０をより安定して固定することができる。参照として、固定ステップＳ１では、緊結ロッド用孔１５０に形成されたねじ山にクランピング（Ｃｌａｍｐｉｎｇ）装置を結合し、被加工部材１０をより強固に固定することができる。

ドリリングステップＳ２は、ドリル装置を用いて被加工部材１０に伝熱管挿入用ホールを穿孔するが、この場合、ドリリングステップＳ２では、被加工部材１０の正確な位置に伝熱管挿入用ホールを穿孔するために、ドリル挿入溝１１０の中心と、ドリル装置のドリル刃４０の回転中心とを一致させることが好ましい。
また、ゲージ設置溝１６０にダイヤルゲージを設けて被加工部材１０の位置変化を感知することにより、伝熱管挿入用ホールの穿孔座標を修正することができる。すなわち、ダイヤルゲージの針が動く場合は、被加工部材１０が動いて位置変化があると判断して、既に穿孔された伝熱管挿入用ホールの位置を把握した後、穿孔座標を再設定することにより、工程の信頼性を向上させることができる。

以上、本発明にかかる管支持板加工用ドリル作業台およびこれを用いた管支持板の製造方法は、ドリリングステップで被加工部材の荷重を広い面積の接触を通じて支持することにより、被加工部材の平坦度を一定基準以上維持させ、被加工部材の正確な位置に伝熱管挿入用ホールの穿孔を可能にし、そのホールの垂直度を一定基準以上維持させる一方、ドリリングステップの後のステップにおいても工程の信頼性を向上させ、より完全な管支持板が製造できるようにするものである。

１０：被加工部材
２０：ドリル支持台
３０：装備作業台
４０：ドリル刃
１００：プレート
１００ａ：載置部
１００ｂ：溝部
１１０：ドリル挿入溝
１１１：開放部
１３０：周縁部
１４０：冷却水排水ホール
１５０：緊結ロッド用孔
１６０：ゲージ設置溝

Claims (9)

1. 原子力発電所の一次系統を構成する蒸気発生器の管支持板を加工するためのドリル作業台であって、
   被加工部材に伝熱管挿入用ホールが穿孔される位置に対向するようにドリル挿入溝が形成された板状のプレートを含み、
   前記プレートは、上面に上部へ突出した載置部と、
   前記載置部上面を基準として下側に向かって穿孔されるドリル挿入溝と、供給された冷却水が排水されるように前記プレートの上面からプレートの下側に向かって形成された溝部と、を含み、
   前記プレートには、プレートの上面に開口してプレートの内側に向けて穿孔され、緊結ロッド挿入可能な緊結ロッド用孔が多数個備えられ、
   前記プレートの上面に位置する被加工部材には、前記緊結ロッド用孔に対応する位置にそれぞれ挿入ホールが形成され、
   前記被加工部材の挿入ホールを経由して前記緊結ロッド用孔に結合する緊結ロッドが備えられることを特徴とする管支持板加工用ドリル作業台。
2. 前記載置部は、上面が平らに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の管支持板加工用ドリル作業台。
3. 前記プレートは、前記被加工部材の円周方向の外側に離隔した位置に形成された周縁部を含むことを特徴とする請求項１に記載の管支持板加工用ドリル作業台。
4. 前記ドリル挿入溝は、板状のプレートの上面の一側に冷却水の排出のために開口した開放部を含むことを特徴とする請求項１に記載の管支持板加工用ドリル作業台。
5. 前記プレートは、溝部に流入したドリル冷却水が排水されるように案内する冷却水排水ホールが少なくとも１つ以上形成されたことを特徴とする請求項１に記載の管支持板加工用ドリル作業台。
6. 前記プレートは、前記冷却水排水ホールの下端に連通した冷却水合流ホールを含み、前記冷却水合流ホールに冷却水が合流してプレートの外側に排水されることを特徴とする請求項５に記載の管支持板加工用ドリル作業台。
7. 前記冷却水排水ホールは、上端に開口した入口部が、ドリル冷却水をプレートの内部に案内するように内側に向かってテーパされたことを特徴とする請求項６に記載の管支持板加工用ドリル作業台。
8. 前記プレートは、載置部の円周方向にダイヤルゲージ（Ｄｉａｌ ｇａｕｇｅ）を設けるためのゲージ設置溝が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の管支持板加工用ドリル作業台。
9. 前記ゲージ設置溝は、放射状に複数個形成されたことを特徴とする請求項８に記載の管支持板加工用ドリル作業台。

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