JP6364261B2 - In-pipe lining method for piping for nuclear facilities - Google Patents

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Description

本発明は管内ライニング方法に関し、詳しくは原子力関連施設等において、放射性物質、及び塩分を含む流体の輸送もしくは、高放射線量下での塩分を含む流体の輸送に用いる配管の管内ライニング方法に関する。   The present invention relates to a pipe lining method, and more particularly, to a pipe lining method used for transportation of a fluid containing a radioactive substance and salt or a fluid containing salt under a high radiation dose in a nuclear facility or the like.

原子力関連施設で、放射性物質を含む流体の輸送もしくは高放射線量下での流体の輸送を長期間、安全に実施できる配管が求められている。特に、塩分を含む内部流体を輸送すると、腐食による配管からの漏えい事象等が懸念されることから、腐食を抑制するための対策が求められている。   There is a need for piping that can safely carry out transport of fluids containing radioactive materials or fluids under high radiation doses for long periods of time in nuclear facilities. In particular, when an internal fluid containing salinity is transported, there is a concern about a leaking event from a pipe due to corrosion, and therefore a countermeasure for suppressing corrosion is required.

腐食対策には、鋼管の内部にポリエチレンなどのライニング処理を施工前に施したライニング配管が使用される。しかし、ライニング配管は長尺の配管作製が困難であり、特に埋設配管や既設配管には適用できない。そのため、埋設配管や既設配管、長尺配管でも可能なライニング工法としてピグライニング工法が注目されている。ピグライニングとはピグと呼ばれるボールを空気圧で移動させながら配管内面にライニング材料をコーティングさせる工法である。ピグライニング工法で使用されるライニング材料は作業性を重視して、常温硬化(室温硬化)で、かつ、可使時間(ポットライフ)が長い材料が使用されている。このような要求を満たすライニング材料はガラス転移温度が低く、一般的に常温硬化後のガラス転移温度が60℃未満である。また、常温硬化のピグライニング材料は、所望の強度を得るために長時間の硬化反応を要する
従来、樹脂塗布層を短い時間にて硬化反応させるライニング方法として、特許文献1には樹脂塗布層を形成した後に、既設配管内に加温流体を流して樹脂塗布層を加温して硬化反応を促進することが記載されている。
As a countermeasure against corrosion, a lining pipe in which a lining treatment such as polyethylene is applied to the inside of the steel pipe before construction is used. However, lining piping is difficult to produce long piping, and cannot be applied particularly to buried piping or existing piping. For this reason, the piglining method has attracted attention as a lining method that can be used for buried piping, existing piping, and long piping. Piglining is a method of coating a lining material on the inner surface of a pipe while moving a ball called a pig by air pressure. The lining material used in the pig lining method is a material that is hardened at room temperature (room temperature hardening) and has a long pot life (pot life) with emphasis on workability. A lining material satisfying such requirements has a low glass transition temperature, and generally has a glass transition temperature after room temperature curing of less than 60 ° C. In addition, a room temperature curing pigling material requires a long curing reaction in order to obtain a desired strength. Conventionally, Patent Document 1 discloses a resin coating layer as a lining method for curing a resin coating layer in a short time. It is described that after the formation, a heating fluid is allowed to flow in the existing piping to heat the resin coating layer to accelerate the curing reaction.

特開2000-061397号公報JP 2000-061397

原子力関連施設における輸送設備では、移送用配管は、数十〜数百本の配管が張り巡らされ、複数の汚染水滞留エリアと接続されている。これらの配管の全長は約10〜20km程度ある。このような原子力関連施設の移送用配管は多くの場合、放射性物質を含む水や海水を移送する。この水や海水の温度は最高で66℃程度となる。一方、常温硬化のピグライニング材料は、ガラス転移温度の近傍で線膨張率がプラス(膨張)から一旦マイナス(収縮)になり再びプラス(膨張)になる特性を有している。上述の通り、常温硬化のピグライニング材料の硬化後のガラス転移温度は60℃以下であり、原子力関連施設の移送用配管ではそれよりも高温の流体が流れることになる。この場合、熱膨張によって配管が膨張するのに対してライニング材が収縮する現象が発生し、配管とライニング材の剥離が発生する。そのため、ガラス転移温度よりも高い環境下では使用できず、原子力関連施設の移送用配管のライニング材として使用するためにはガラス転移温度を高くする必要がある。   In transportation facilities in nuclear facilities, several tens to several hundreds of piping for transfer are stretched and connected to a plurality of contaminated water retention areas. The total length of these pipes is about 10 to 20 km. In many cases, the transfer pipes of such nuclear facilities transfer water or seawater containing radioactive materials. The maximum temperature of this water or seawater is about 66 ° C. On the other hand, a room temperature curing pigling material has a characteristic that the linear expansion coefficient once changes from positive (expansion) to negative (shrinkage) and then becomes positive (expansion) near the glass transition temperature. As described above, the glass transition temperature after curing of the room temperature curing pigmenting material is 60 ° C. or lower, and a higher temperature fluid flows in the transfer piping of the nuclear facility. In this case, the phenomenon that the lining material contracts while the piping expands due to thermal expansion occurs, and the piping and the lining material peel off. Therefore, the glass transition temperature cannot be used in an environment higher than the glass transition temperature, and it is necessary to increase the glass transition temperature in order to use it as a lining material for transfer piping of nuclear facilities.

また、原子力関連施設の移送用配管の一部は屋外にも設置されている。ピグライニング材料の硬化反応中に、屋外の配管が直射日光によって加熱されることが想定される。配管内に形成されたライニング材が流動性を有する状態であれば加熱されても問題ないが、硬化反応が進行して流動性が無くなった状態で、かつ、硬化反応が不十分な状態で加熱されると、配管の膨張とライニング材の収縮によって配管とライニング材の剥離が生じる。このため、ライニング材料の硬化時間を短縮することも重要となる。   Some of the transfer pipes for nuclear facilities are also installed outdoors. It is envisioned that the outdoor piping is heated by direct sunlight during the curing reaction of the pig lining material. If the lining material formed in the pipe has fluidity, there is no problem even if it is heated, but it is heated in a state where the fluidity is lost due to the progress of the curing reaction and the curing reaction is insufficient. If it does, peeling of piping and a lining material will arise by expansion of piping and shrinkage | contraction of a lining material. For this reason, it is also important to shorten the curing time of the lining material.

特許文献1のように配管内に加温流体を流して樹脂塗布層を加温することで硬化時間を短縮することが期待できる。しかしながら、原子力関連施設における輸送設備では加温流体を流せない現場も多く、原子力関連施設に適したピグライニング工法が望まれる。   It can be expected that the curing time can be shortened by flowing a heating fluid through the pipe as in Patent Document 1 to heat the resin coating layer. However, there are many sites where heated fluid cannot flow in transportation facilities in nuclear facilities, and a pigling method suitable for nuclear facilities is desired.

本発明は、常温硬化型のピグライニング材料を用いた原子力施設用配管の管内ライニング方法において、硬化時間を短縮できるとともに硬化後のガラス転移温度が高いライニング層を形成可能な方法を提供することを目的とする。   The present invention provides an in-pipe lining method for piping for nuclear facilities using a room temperature curing type pig lining material, which can shorten the curing time and can form a lining layer having a high glass transition temperature after curing. Objective.

本発明の管内ライニング方法は、原子力施設用配管の内面にライニング層を形成する方法であって、常温硬化型のライニング材料とピグを用いて配管の内面にライニング層を形成する塗膜工程と、配管内に放射線物質を含む流体を流して前記ライニング層を硬化させる硬化工程と、を備えることを特徴とする。   The in-pipe lining method of the present invention is a method of forming a lining layer on the inner surface of a pipe for a nuclear facility, and a coating film process for forming a lining layer on the inner surface of the pipe using a room temperature curing type lining material and a pig, And a curing step of curing the lining layer by flowing a fluid containing a radioactive substance into the pipe.

本発明により、常温硬化型のピグライニング材料を用いた原子力施設用配管の管内ライニング方法において、硬化時間を短縮できるとともに硬化後のガラス転移温度が高いライニング層を形成可能な方法を提供することができる。   According to the present invention, in an in-pipe lining method for nuclear facilities piping using a room temperature curing type pig lining material, it is possible to provide a method capable of forming a lining layer capable of shortening the curing time and having a high glass transition temperature after curing. it can.

以下、本発明の管内ライニング方法の実施形態を説明する。本実施形態の管内ライニング方法は、原子力関連施設における輸送設備の移送用配管に適用される。管内に形成するライニング層としては、そのガラス転移温度を移送用配管の使用最高温度である66℃よりも高くする必要がある。そこで、本実施形態の管内ライニング方法では、常温硬化型のライニング材料と、配管内面のライニング材料を押し延ばして塗装するための摺動部材(ピグ)を用いて配管の内面にライニング層を形成する塗膜工程と、配管内に放射線物質を含む流体を流してライニング層を硬化させる硬化工程と、を実施することによって、ライニング層のガラス転移温度を75℃以上、望ましくは80℃以上にすることを特徴とする。ここで、塗膜工程としては管内に常温硬化型のライニング材料を塗布できればよく、公知のピグライニング工法を適用することができる。塗膜工程の後、常温(15〜25℃)での硬化反応を進めてもライニング層のガラス転移温度は60℃未満となり、原子力関連施設の移送用配管には適用できない。そこで、本実施形態では、塗膜工程の後に配管内に放射線物質を含む流体を流してライニング層を硬化させる硬化工程を実施する。一般的に樹脂材料は放射性物質の放射線が照射されると水素ラジカルや炭化水素ラジカルが生成し、ラジカル同士の結合による架橋反応が起こる。また、エポキシ樹脂は一般に放射線照射によって曲げ弾性率が増加することが知られており、照射によって硬度が増す。本実施形態では、原子力関連施設の移送用配管が放射線環境であるという特徴を利用して、配管内に放射線物質を含む流体を流すことでライニング層の硬化反応を促進させることが可能となる。その結果、ライニング層のガラス転移温度を上昇させることが可能となり、ライニング層のガラス転移温度を75℃以上とすることが可能となる。これにより、原子力関連施設で使用するために必要な高温流体の輸送も可能となる。また、放射線照射によって硬化反応を促進させることで通常の常温硬化よりも硬化時間を短縮することが可能となる。なお、屋外配管においては直射日光による加熱を防ぐために、直射日光を遮断するように屋外配管を養生した状態で硬化工程を実施することが好ましい。また、塗膜工程と硬化工程の間には塗膜を乾燥させる乾燥工程を設けてもよい。   Hereinafter, embodiments of the pipe lining method of the present invention will be described. The in-pipe lining method of the present embodiment is applied to a transfer pipe of a transport facility in a nuclear facility. As the lining layer formed in the pipe, the glass transition temperature needs to be higher than 66 ° C. which is the maximum use temperature of the transfer pipe. Therefore, in the in-pipe lining method of the present embodiment, a lining layer is formed on the inner surface of the pipe by using a room temperature curing type lining material and a sliding member (pig) for extending and painting the lining material on the inner face of the pipe. The glass transition temperature of the lining layer is set to 75 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher by performing a coating process and a curing process in which a fluid containing a radioactive substance is flowed into the pipe to cure the lining layer. It is characterized by. Here, as a coating film process, it is only necessary to apply a room temperature curing type lining material in the tube, and a known pig lining method can be applied. Even if the curing reaction proceeds at room temperature (15 to 25 ° C.) after the coating step, the glass transition temperature of the lining layer is less than 60 ° C., and it cannot be applied to the transfer piping of nuclear facilities. Therefore, in the present embodiment, after the coating process, a curing process is performed in which a fluid containing a radioactive substance is allowed to flow in the pipe to cure the lining layer. In general, when a radioactive material is irradiated with a resin material, a hydrogen radical or a hydrocarbon radical is generated, and a crosslinking reaction occurs due to a bond between the radicals. Moreover, it is known that an epoxy resin generally increases a bending elastic modulus by irradiation, and the hardness increases by irradiation. In the present embodiment, it is possible to promote the curing reaction of the lining layer by flowing a fluid containing a radioactive substance in the piping using the feature that the transfer piping of the nuclear facility is a radiation environment. As a result, the glass transition temperature of the lining layer can be increased, and the glass transition temperature of the lining layer can be 75 ° C. or higher. As a result, it is possible to transport a high-temperature fluid necessary for use in nuclear facilities. Moreover, it becomes possible to shorten hardening time rather than normal room temperature hardening by accelerating hardening reaction by irradiation. In addition, in order to prevent heating by direct sunlight in the outdoor piping, it is preferable to carry out the curing step in a state where the outdoor piping is cured so as to block the direct sunlight. Moreover, you may provide the drying process which dries a coating film between a coating-film process and a hardening process.

常温硬化型のライニング材料としては、常温で液状であり、常温硬化性を有し、可使時間が数時間以上と長く、ピグライニングが可能な粘度を満たすものであれば適用することができ、公知のライニング材料を適用することができる。特に無溶剤型の二液硬化型エポキシ樹脂を好適に用いることができる。   As the room temperature curable lining material, it can be applied as long as it is liquid at room temperature, has room temperature curability, has a long working life of several hours or more, and satisfies the viscosity capable of pigling. Known lining materials can be applied. In particular, a solventless two-component curable epoxy resin can be preferably used.

原子力関連施設の移送用配管のライニング層としては、ガラス転移温度の他に放射線環境下における耐食性も必要である。移送用配管は多くの場合、放射性物質を含む水や海水を移送する。そのため、配管の内部のライニング材料のこうした水の影響も考慮しなければならない。一般に放射線環境下における水分の影響は原子力ケーブルに使用される絶縁体のLOCA(Loss of Coolant Accident)の模擬試験でも検討されているように劣化が厳しいことが分かっている。特に、雰囲気中に水分が存在する場合、酸化により生成した過酸化物(ROOH)が水中のプロトンの影響で解離してカルボニル基(>C=O)と水を生成し、分子鎖中の水素を遊離する触媒反応が進行することが知られている。生成したカルボニル基(>C=O)は分子鎖を切断してラジカルになり易いこと、さらにカルボニル基に隣接する水素が引き抜かれ易いことから、酸化劣化が促進されると考えられている。特にガラス転移温度が50℃以下のライニング材料の場合、酸化劣化が促進される。   In addition to the glass transition temperature, corrosion resistance in a radiation environment is also required as a lining layer for transfer piping in nuclear facilities. In many cases, the transfer pipe transfers water or seawater containing radioactive substances. Therefore, the influence of water on the lining material inside the pipe must be taken into consideration. In general, it has been found that the influence of moisture in a radiation environment is severely deteriorated as studied in a LOCA (Loss of Coolant Accident) simulation test of an insulator used in a nuclear cable. In particular, when moisture is present in the atmosphere, the peroxide (ROOH) generated by oxidation dissociates under the influence of protons in water to generate a carbonyl group (> C = O) and water, and hydrogen in the molecular chain. It is known that a catalytic reaction for liberating proceeds. The generated carbonyl group (> C = O) is considered to promote oxidative degradation because it easily breaks the molecular chain to become a radical and hydrogen is easily extracted adjacent to the carbonyl group. In particular, in the case of a lining material having a glass transition temperature of 50 ° C. or lower, oxidative degradation is promoted.

さらに放射線環境下ではオゾンが生成することが知られている。オゾンは分子鎖に二重結合を持つ高密度ポリエチレンに対して強く作用する。例えば、二重結合部にオゾンが攻撃するとオゾナイドが形成され、これが不安定であるため、O−O結合が切断されてアルデヒドやケトン、エステル、ラクトン、過酸化物等を形成する。オゾンによる分子構造の分解は、微小のクラック(オゾンクラック)を形成させることが知られている。特に、1MPaの配管圧力がかかる場合、常に伸長された状態となっており、これがオゾンの浸透率を高めるとともに応力集中によってオゾンクラックが成長し、配管腐食につながる懸念がある。特にガラス転移温度が50℃以下のライニング材料の場合、分解が加速する。   Furthermore, it is known that ozone is generated in a radiation environment. Ozone acts strongly on high density polyethylene with double bonds in the molecular chain. For example, when ozone attacks the double bond portion, an ozonide is formed, which is unstable, so that the O—O bond is cleaved to form an aldehyde, ketone, ester, lactone, peroxide or the like. It is known that the decomposition of the molecular structure by ozone forms minute cracks (ozone cracks). In particular, when a pipe pressure of 1 MPa is applied, the pipe is always stretched, which increases the ozone permeability and causes ozone cracks to grow due to stress concentration, leading to pipe corrosion. In particular, in the case of a lining material having a glass transition temperature of 50 ° C. or lower, decomposition is accelerated.

放射線環境下における耐食性を向上させるために常温硬化型のライニング材料として、特に主剤としてビスフェノールA型エポキシ樹脂、硬化剤として芳香族アミン、脂肪族アミン、脂環族アミンなどのアミン系硬化剤を用いた二液硬化型エポキシ樹脂が好ましい。また、二液硬化型エポキシ樹脂にカーボンブラック、シリカ、シラン系カップリング剤を添加することが好ましい。カーボンブラックの添加により、オゾンに対する樹脂の耐性が高まる。また、シリカの添加により、放射性物質の固形物が表面に衝突した際の樹脂の劣化を抑制できる。さらに、シラン系カップリング剤の添加により、鋼管表面との密着性が増し、放射線環境下でも劣化を抑えて密着性能を維持できる。   In order to improve the corrosion resistance under radiation environment, bisphenol A type epoxy resin is used as the main component, and amine curing agents such as aromatic amines, aliphatic amines and alicyclic amines are used as curing agents. The two-part curable epoxy resin is preferable. Moreover, it is preferable to add carbon black, silica, and a silane coupling agent to the two-component curable epoxy resin. The addition of carbon black increases the resistance of the resin to ozone. Further, by adding silica, it is possible to suppress the deterioration of the resin when the solid substance of the radioactive substance collides with the surface. Furthermore, the addition of the silane coupling agent increases the adhesion to the steel pipe surface, and can maintain the adhesion performance while suppressing deterioration even in a radiation environment.

また、その他の添加剤として、光カチオン重合用触媒、イミダゾール系硬化促進剤、酸化防止剤を添加しても良い。   Moreover, you may add the catalyst for photocationic polymerization, an imidazole series hardening accelerator, and antioxidant as another additive.

光カチオン重合用触媒を用いることにより、放射線のエネルギーを受けてライニング材料の硬化反応が促進される。光カチオン重合用触媒としては、オキセタン化合物、ジアゾニウム塩、ジアリ―ルヨウドニウム塩、トリアリ―ルスルホニウム塩、シリルベンジルエーテルを用いることが放射線による硬化促進の面で好ましい。   By using the photocationic polymerization catalyst, the curing reaction of the lining material is accelerated by receiving the energy of radiation. As the photocationic polymerization catalyst, an oxetane compound, a diazonium salt, a diaryliodonium salt, a triarylsulfonium salt, or a silylbenzyl ether is preferably used in terms of acceleration of curing by radiation.

イミダゾールは放射線環境下で生成するラジカルを捕捉する効果がある。そのため、イミダゾール系硬化促進剤を添加することで耐放射線性が向上する。イミダゾール系硬化促進剤としては、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-(2-シアノエチル)-2-エチル-4-メチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-[2-メチルイミダゾリル]エチルトリアジン、2-フェニルイミダゾリンを用いることが耐放射線性の面で好ましい。   Imidazole has the effect of scavenging radicals generated in a radiation environment. Therefore, radiation resistance improves by adding an imidazole series hardening accelerator. Examples of imidazole curing accelerators include 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1- (2-cyanoethyl) -2-ethyl-4-methylimidazole, 2,4-diamino-6- [2- Methylimidazolyl] ethyltriazine and 2-phenylimidazoline are preferably used in terms of radiation resistance.

酸化防止剤の添加によって、高温の放射性物質を含む流体が流れても、ライニング材料の劣化を抑えることができる。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤が耐熱性と耐放射線性を両立できることから好ましい。   By adding an antioxidant, deterioration of the lining material can be suppressed even when a fluid containing a high-temperature radioactive substance flows. As the antioxidant, a phenol-based antioxidant and an amine-based antioxidant are preferable because both heat resistance and radiation resistance can be achieved.

本発明者らは種々のピグライニング材料について、高い放射線照射環境下での様々な耐久性試験を実施し、以下の知見を得た。   The inventors of the present invention conducted various durability tests under various irradiation conditions for various pigling materials, and obtained the following knowledge.

本実施形態の管内ライニング方法を用いて形成したライニング層を用いることにより、埋設配管や既設配管、長尺配管の腐食を抑制できる。   By using the lining layer formed by using the in-pipe lining method of the present embodiment, corrosion of buried piping, existing piping, and long piping can be suppressed.

塗膜工程の後に配管内に放射性物質を含む流体を流すことによってライニング層の硬化を促進することができ、そのガラス転移温度を75℃以上にすることが可能であった。放射線による硬化工程後のライニング層のガラス転移温度としては、原子力関連施設の移送用配管への適用する際には75℃以上であればよい。移送用配管の使用温度は最高でも66℃であり、温度が上昇して配管が伸びてもライニング材料が同様に伸びるため、亀裂やクラックが生じることがなく、健全性が保たれる。なお、放射線による硬化工程を実施した後のライニング層の熱膨張率は、ガラス転移温度が75℃以上に上昇すると同時に、ガラス転移温度近傍でプラスからマイナスに変化する収縮の挙動を示さないことが分かった。   It was possible to accelerate the curing of the lining layer by flowing a fluid containing a radioactive substance in the pipe after the coating process, and to make the glass transition temperature 75 ° C. or higher. The glass transition temperature of the lining layer after the curing process by radiation may be 75 ° C. or higher when applied to a transfer pipe of a nuclear facility. The operating temperature of the transfer pipe is 66 ° C. at the maximum, and even if the temperature rises and the pipe is extended, the lining material is similarly extended, so that no cracks or cracks are generated and the soundness is maintained. In addition, the thermal expansion coefficient of the lining layer after carrying out the curing step by radiation does not exhibit a shrinkage behavior that changes from plus to minus in the vicinity of the glass transition temperature at the same time as the glass transition temperature rises to 75 ° C. or higher. I understood.

また、内部流体の放射性物質や設置環境の放射線により硬化させることができるので、従来の常温硬化では長期間放置しないと硬化しないのに対して、温水や高温スチームを使用することなく短時間で硬化させることができる。   In addition, since it can be cured by radioactive materials in the internal fluid and radiation from the installation environment, it does not cure unless it is left standing for a long period of time in conventional room temperature curing, but it cures in a short time without using hot water or high temperature steam. Can be made.

原子力関連施設の移送用配管は、高線量の放射性物質を含む水や海水、さらに高温の流体を移送している。このような過酷な条件でもライニング材料の亀裂やピンホールなどの欠陥が発生することがない。また、当該設備を構築する上で、時間的、空間的制約による影響を配管施工に関しては最小限に抑えることができる上、放射性物質を扱う設備として、一定の安全性の担保ができる。   Pipes for transfer of nuclear facilities transfer high-dose radioactive water, seawater, and high-temperature fluid. Even under such severe conditions, defects such as cracks and pinholes in the lining material do not occur. Further, in constructing the equipment, the influence of time and space restrictions can be minimized with respect to piping construction, and a certain level of safety can be ensured as equipment for handling radioactive substances.

また、原子力関連施設における輸送設備では、移送用配管は、数十〜数百本の配管が張り巡らされ、複数の汚染水滞留エリアと接続されている。これらの配管の全長は約10〜20km程度ある。このように長い距離を亀裂や微小なクラックが発生していないか点検するのは容易ではなく、膨大な時間を要する。一旦、配管に不具合が認められた場合、配管全体を交換しなければならず、そのために多くの時間と労力を費やさねばならない。しかし、本実施形態の管内ライニング方法によれば、長尺の既設配管へ容易にライニングが可能である。また、配管交換のためにシステムを停止せざるを得なくなり、全体のシステムに多大な支障をきたす。しかし、本実施形態の管内ライニング方法によれば、既設配管を交換することなく短時間でライニングによる修復作業が完了する。また本実施形態の管内ライニング方法によれば、高い放射線環境下においてもライニング材料の劣化を抑えて長寿命の移送配管を得ることが可能であり、原子力関連設備内で信頼性と安全性の高い輸送設備を提供することができ、システム全体の安定性を向上させることができる。
(実施例1)
本実施例は原子力関連施設に用いる移送用配管において、例えば、腐食した部分がある場合にその腐食部を含めて配管内面をライニングして修繕する管内ライニング方法で、その実施に当たっては液状のライニング材料を配管内で前方へ押し込みつつ管内面に塗布するための押し込み具として球状のピグとそのピグに押し込み力を与えるためのエアーコンプレッサーを用いて実施される。
Moreover, in the transportation equipment in a nuclear facility, several tens to several hundreds of piping for the transfer are stretched and connected to a plurality of contaminated water retention areas. The total length of these pipes is about 10 to 20 km. It is not easy to check for cracks and minute cracks at such a long distance, and a huge amount of time is required. Once the piping is found to be defective, the entire piping must be replaced, which requires a lot of time and effort. However, according to the in-pipe lining method of the present embodiment, lining can be easily performed on a long existing pipe. In addition, the system must be stopped for the replacement of the pipe, which causes a great hindrance to the entire system. However, according to the in-pipe lining method of the present embodiment, the repair work by the lining is completed in a short time without replacing the existing pipe. Further, according to the in-pipe lining method of the present embodiment, it is possible to obtain a long-life transfer pipe while suppressing deterioration of the lining material even in a high radiation environment, and the reliability and safety are high in nuclear-related facilities. Transportation facilities can be provided, and the stability of the entire system can be improved.
Example 1
This embodiment is a pipe lining method in which, for example, when there is a corroded part in a piping for transfer used in a nuclear facility, the inner surface of the pipe including the corroded part is repaired, and a liquid lining material is used. As a push-in tool for applying to the inner surface of the pipe while pushing forward in the pipe, a spherical pig and an air compressor for applying a push force to the pig are implemented.

まず、ライニング材料として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を主剤、変性ポリアミンを硬化剤として2:1の割合で混合させる。主剤と硬化剤の割合は可使時間と硬化時間の関係で調整される。本実施例では、1000m以上の配管長さを塗布でき、硬化反応の時間が短くなるように主剤と硬化剤の割合を調整している。ビスフェノールA型エポキシ樹脂と変性ポリアミンを2:1の割合で混合させたものにカーボンブラック、シリカ、シラン系カップリング剤を添加して混合した液状のライニング材料を準備する。この材料の常温硬化物のガラス転移温度を縦型熱膨張計により求めたところ50℃であった。また、50℃を境にそれ以上の温度では線膨張率は低下してマイナスとなり、収縮が起こっていることがわかった。さらに、硬化の度合いを調べるため、バーコル硬度計を用いて常温硬化物の硬度を測定した。表面の硬度は、61〜66であった。   First, as a lining material, a bisphenol A type epoxy resin is mixed as a main agent and a modified polyamine as a curing agent in a ratio of 2: 1. The ratio of the main agent and the curing agent is adjusted by the relationship between the pot life and the curing time. In this embodiment, the pipe length of 1000 m or more can be applied, and the ratio of the main agent and the curing agent is adjusted so that the curing reaction time is shortened. A liquid lining material prepared by adding carbon black, silica, and a silane coupling agent to a mixture of bisphenol A type epoxy resin and modified polyamine in a ratio of 2: 1 is prepared. It was 50 degreeC when the glass transition temperature of the normal temperature hardened | cured material of this material was calculated | required with the vertical thermal dilatometer. Further, it was found that at a temperature higher than 50 ° C., the linear expansion coefficient decreased and became negative, and shrinkage occurred. Furthermore, in order to investigate the degree of curing, the hardness of the room temperature cured product was measured using a Barcol hardness tester. The surface hardness was 61-66.

次に、配管の一端側から管内に液状のライニング材料とピグを入れてその挿入口にエアーコンプレッサーからの給気ホースを連結する。その後、エアーコンプレッサーによって、加圧空気を供給して挿入口とピグの間の空間を加圧状態にすることでピグ前方のライニング材料を押し退けつつ、配管の内周面にライニング材料の塗布層を形成する。   Next, a liquid lining material and a pig are put into the pipe from one end of the pipe, and an air supply hose from the air compressor is connected to the insertion port. After that, by applying pressurized air with an air compressor to pressurize the space between the insertion port and the pig to push away the lining material in front of the pig, a coating layer of the lining material is applied to the inner peripheral surface of the pipe. Form.

次に、先程とは逆の側から、管内に液状のライニング材料とピグを入れてその挿入口にエアーコンプレッサーからの給気ホースを連結する。その後、エアーコンプレッサーによって、加圧空気を供給して挿入口とピグの間の空間を加圧状態にすることでピグ前方のライニング材料を押し退けつつ、配管の内周面にライニング材料の塗布層を二層形成する。二層塗布することによって巻き込んだ気泡がつぶれて塗布面が丈夫になり、流体の浸入を防ぐことができる。   Next, from the opposite side, a liquid lining material and a pig are put into the pipe, and an air supply hose from an air compressor is connected to the insertion port. After that, by applying pressurized air with an air compressor to pressurize the space between the insertion port and the pig to push away the lining material in front of the pig, a coating layer of the lining material is applied to the inner peripheral surface of the pipe. Two layers are formed. By applying two layers, the entrained bubbles are crushed and the coated surface becomes strong, and the intrusion of fluid can be prevented.

この状態で24時間以上、乾燥させる。   Dry in this state for at least 24 hours.

上述の手順によってピグが配管の他端側へ抜ければ、全長に亘って、配管内周面にライニング材料による塗布層(ライニング層)が形成される。   If the pig is removed to the other end side of the pipe by the above procedure, a coating layer (lining layer) made of a lining material is formed on the inner peripheral surface of the pipe over the entire length.

次に、放射性物質を含む流体を配管内部に流通させる。この放射線のエネルギーを受けてライニング層の硬化が促進される。放射線による硬化後の硬化物のガラス転移温度を縦型熱膨張計により求めたところ75℃であった。さらに、硬化の度合いを調べるため、バーコル硬度計を用いて表面の硬度を測定した。表面の硬度は、80以上と放射線硬化処理の効果が得られていることが分かった。また、ガラス転移温度付近の収縮はほとんど起こっていないことを確認した。   Next, a fluid containing a radioactive substance is circulated inside the pipe. The curing of the lining layer is promoted by receiving the energy of the radiation. It was 75 degreeC when the glass transition temperature of the hardened | cured material after hardening by a radiation was calculated | required with the vertical thermal dilatometer. Furthermore, in order to examine the degree of curing, the surface hardness was measured using a Barcol hardness tester. It was found that the hardness of the surface was 80 or more, and the effect of the radiation curing treatment was obtained. Further, it was confirmed that the shrinkage near the glass transition temperature hardly occurred.

本実施例より、常温硬化型のライニング材料を使用してピグライニング工法によって、ライニング層を形成した後、配管内に放射性物質を含む流体を流すことによってライニング層のTg及び強度を向上できることを確認した。   From this example, it was confirmed that the Tg and strength of the lining layer can be improved by flowing a fluid containing a radioactive substance in the pipe after forming the lining layer by the pig lining method using a room temperature curing type lining material. did.

本発明により、放射性物質を含む流体の輸送もしくは高放射線量下での流体の輸送を長期間、安全に実施することが可能となる。具体的には、放射性物質を輸送することによってもたらされる高い放射線環境や、放射線により発生するオゾン環境、高温の流体を移送することによってもたらされる高温環境、さらに輸送流体中に含まれる塩分環境においても、配管を構成しているライニング材料が劣化し難く、亀裂や微小クラックが入るなどの不具合を生じることがないため、配管が腐食して穴が開くことが無く長期間使用することができる。また、流体中の砂利や石などで傷がつくことが無く配管の健全性が維持される。さらに、既設配管や埋設配管、1000m以上の長尺配管への適用が可能であり、工数も少なく、短時間で作業者の安全性も確保できる。配管が腐食することがないため、原子力プラントの放射性物質の移送に係るシステム全体の信頼性と安全性の向上に資することができる。また、配管の金属が使用する温度の上昇によって伸びても、ライニング材料が同様に伸びるため、亀裂やクラックが生じることがなく、健全性が保たれる。   According to the present invention, it is possible to safely transport a fluid containing a radioactive substance or a fluid under a high radiation dose for a long period of time. Specifically, even in high radiation environments brought about by transporting radioactive materials, ozone environments generated by radiation, high-temperature environments brought about by transferring high-temperature fluids, and salty environments contained in transport fluids Since the lining material constituting the pipe is hardly deteriorated and does not cause defects such as cracks and microcracks, the pipe can be used for a long time without corroding and opening a hole. Further, the soundness of the piping is maintained without being damaged by gravel or stone in the fluid. Furthermore, it can be applied to existing pipes, buried pipes, and long pipes with a length of 1000 m or more, and the number of man-hours is small, and the safety of workers can be ensured in a short time. Since piping does not corrode, it can contribute to the improvement of the reliability and safety of the whole system concerning the transfer of radioactive materials in a nuclear power plant. In addition, even if the pipe metal is stretched due to an increase in temperature, the lining material is stretched in the same manner, so that cracks and cracks do not occur, and soundness is maintained.

本発明は、原子力関連施設に用いる移送用配管として、鋼管の内部にピグライニング工法を用いて樹脂をライニングした配管からなり、特定のライニング工法並びに材料を使用することにより、高い放射線線量下でも高い耐性を維持することができ、かつ長寿命の配管を提供するものであり、これによって原子力プラントの放射性物質の移送に係るシステム全体の信頼性と安全性の向上に資することができる。   The present invention consists of a pipe lined with resin using a pig lining method as a transfer pipe used in nuclear facilities, and it is high even under a high radiation dose by using a specific lining method and material. It is possible to maintain the durability and to provide a long-life piping, which can contribute to the improvement of the reliability and safety of the entire system related to the transfer of radioactive material in the nuclear power plant.

Claims (3)

原子力施設用配管の内面にライニング層を形成する管内ライニング方法であって、
常温硬化型のライニング材料とピグを用いて配管の内面にライニング層を形成する塗膜工程と、
配管内に放射線物質を含む流体を流して前記ライニング層を硬化させる硬化工程と、
を備え
前記ライニング材料の常温硬化後のガラス転移温度が60℃未満であり、前記硬化工程後のライニング層のガラス転移温度が75℃以上であり、
前記ライニング材が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、アミン系硬化剤、カーボンブラック、シリカ、シラン系カップリング剤を含む二液硬化型エポキシ樹脂であり、
前記アミン系硬化剤は芳香族アミン、脂肪族アミン、脂環族アミンのいずれかであることを特徴とする管内ライニング方法。
An in-pipe lining method for forming a lining layer on the inner surface of piping for a nuclear facility,
A coating process for forming a lining layer on the inner surface of the pipe using a room temperature curable lining material and a pig,
A curing step of curing the lining layer by flowing a fluid containing a radioactive substance in the pipe;
Equipped with a,
The glass transition temperature after normal temperature curing of the lining material is less than 60 ° C, and the glass transition temperature of the lining layer after the curing step is 75 ° C or higher,
The lining material is a two-component curable epoxy resin containing a bisphenol A type epoxy resin, an amine curing agent, carbon black, silica, and a silane coupling agent,
The in-pipe lining method, wherein the amine-based curing agent is any one of an aromatic amine, an aliphatic amine, and an alicyclic amine .
請求項1に記載の管内ライニング方法において、
前記塗膜工程は、
配管の一方の端部からライニング材料を注入し、配管の一方の端部から他方の端部に向けてピグを移動させて配管の内面にライニング材料を塗布する工程と、
配管の他方の端部からライニング材料を注入し、前記配管の他方の端部から一方の端部に向けて前記ピグを移動させて配管の内面に二重にライニング材料を塗布する工程と、を含むことを特徴とする管内ライニング方法。
In the pipe lining method according to claim 1,
The coating step is
Injecting the lining material from one end of the pipe, moving the pig from one end of the pipe toward the other end, and applying the lining material to the inner surface of the pipe;
Injecting a lining material from the other end of the pipe, moving the pig from the other end of the pipe toward one end, and applying the lining material to the inner surface of the pipe An in-pipe lining method comprising:
請求項1に記載の管内ライニング方法において、
前記塗膜工程と前記硬化工程の間に、前記塗膜工程で塗布されたライニング材を乾燥させる乾燥工程を有することを特徴とする管内ライニング方法。
In the pipe lining method according to claim 1,
An in-tube lining method comprising a drying step of drying the lining material applied in the coating step between the coating step and the curing step.
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