JP6672898B2 - ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法 - Google Patents

ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6672898B2
JP6672898B2 JP2016042159A JP2016042159A JP6672898B2 JP 6672898 B2 JP6672898 B2 JP 6672898B2 JP 2016042159 A JP2016042159 A JP 2016042159A JP 2016042159 A JP2016042159 A JP 2016042159A JP 6672898 B2 JP6672898 B2 JP 6672898B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
boiler tube
steel
reinforcing
steel plate
boiler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016042159A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017156065A (ja
Inventor
栄郎 松村
栄郎 松村
西田 秀高
秀高 西田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chugoku Electric Power Co Inc filed Critical Chugoku Electric Power Co Inc
Priority to JP2016042159A priority Critical patent/JP6672898B2/ja
Priority to EP16892627.7A priority patent/EP3425273A4/en
Priority to PCT/JP2016/063547 priority patent/WO2017149788A1/ja
Priority to CA2999232A priority patent/CA2999232A1/en
Priority to US15/761,041 priority patent/US20200240627A1/en
Publication of JP2017156065A publication Critical patent/JP2017156065A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6672898B2 publication Critical patent/JP6672898B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/107Protection of water tubes
    • F22B37/108Protection of water tube walls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L57/00Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear
    • F16L57/02Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear against cracking or buckling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L57/00Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
    • F16L13/02Welded joints
    • F16L13/04Welded joints with arrangements for preventing overstressing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10Water tubes; Accessories therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

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蒸気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起因してクリープ疲労損傷が発生し、ボイラ管の直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、第1ボイラ管と、第2ボイラ管と、前記第1ボイラ管及び前記第2ボイラ管の端縁同士を結合する溶接部と、を含むボイラ管を補強する補強装置であって、前記ボイラ管の前記溶接部を含む領域に巻き付けることが可能な板形状を呈し、前記領域に巻き付けられて前記ボイラ管を補強する第1鋼板を備え、前記第1鋼板は、前記ボイラ管を補強するための部分として、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間隔で形成される複数の厚鋼部と、前記ボイラ管に巻き付け易くするための部分として、前記厚鋼部の厚みよりも薄く形成され、前記ボイラ管の長手方向に沿って形成され、前記ボイラ管の周方向に沿って隣り合う前記厚鋼部の間に形成される複数の薄鋼部と、を有することを特徴とする。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、ボイラ管の溶接部の熱応力(曲がり力等)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とともに、発電所の安全性の向上が図れる。
本実施形態に係るボイラ管及び熱応力の一例を示す斜視図である。 本実施形態に係る周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。 本実施形態に係る周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。 本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鋼板の一例を示す平面図である。 第1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1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1実施形態に係る帯鋼を補強鋼板の上から巻き付けるときの一例を示す斜視図である。 第2実施形態に係る補強鋼板の一例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、以下説明において、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。尚、図1〜図9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。
===第1実施形態===
例えば、火力発電所では、石炭等の燃料をボイラに供給してボイラ内で熱を発生させる。発生した熱は、ボイラ内の水冷壁、過熱器、再熱器等の管内に流通する流体に熱を与えることで気化、過熱、再加熱された高温高圧の気体で蒸気タービン等を駆動させる。
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。ボイラ管には、熱流体により熱応力が生じるため、クリープ疲労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。
クリープ疲労損傷とは、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が加わると、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、クリープ疲労損傷を引き起こす虞がある。
そこで、本実施形態に係る補強装置は、例えばボイラ管の周溶接部におけるクリープ疲労損傷を防止するために、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周溶接部を含む外周面に設置されボイラ管を補強する。
==補強装置の構成==
図1は、本実施形態に係るボイラ管100及び熱応力の一例を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る周溶接部に帯鋼11を巻き付けるときの一例を示す斜視図である。図3は、本実施形態に係る周溶接部に帯鋼11を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。図4は、本実施形態に係る帯鋼11のXZ断面の一例を示す断面図である。図5は、第1実施形態に係る補強鋼板12の一例を示す平面図である。図6は、第1実施形態に係る補強鋼板12を帯鋼11に巻き付けるときの一例を示す斜視図である。図7は、第1実施形態に係る補強鋼板12を巻き付けた状態の一例を示す斜視図である。図8は、第1実施形態に係る帯鋼11を補強鋼板12の上から巻き付けるときの一例を示す斜視図である。図9は、第2実施形態に係る補強鋼板12の一例を示す平面図である。
以下、図1〜図8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。
補強装置10は、熱応力に起因するボイラ管100のクリープ疲労損傷を抑制するために、ボイラ管100の外周面に巻き付けて補強するための装置である。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。ボイラ管には、図1に示すように、熱応力による膨張力、曲がり力、及び捻り力がかかる。膨張力とは、ボイラ管100の中心軸からボイラ管100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。ボイラ管100は、例えば、耐熱鋼(例えば低合金鋼、高合金鋼、炭素鋼、ステンレス鋼)を材料として形成され、円筒形状を呈している。又、補強装置10が装着されるボイラ管100には、ボイラ管100の端縁部の開口同士を溶接加工した結果生じる周溶接部110が含まれる。
補強装置10は、この周溶接部110を跨ぐように、ボイラ管100に巻き付けて熱応力を抑制するように補強する。尚、第1実施形態に係る補強装置10は、ボイラ管100の外径に応じて予め設計されている必要がある。補強装置10は、図2〜図8に示すように、帯鋼11、補強鋼板12を含んで構成されている。
<<帯鋼11>>
図2、図3、図4を参照しつつ、帯鋼11について説明する。
帯鋼11は、ボイラ管100の外周面に巻き付けられて、例えば熱応力から周溶接部110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)で形成されている。
帯鋼11は、図2及び図3に示すように、ボイラ管100の周溶接部110を跨いでボイラ管100の外周面に巻き付けられる。帯鋼11は、図4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4は、図5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に面接触し、夫々が並行して巻き付けられるため、ボイラ管100の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、ボイラ管100の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100の熱応力による曲がり力に対しては、図4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鋼板12を帯鋼11の上から巻き付けることにより、帯鋼11では補強が十分ではなかった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、これに限定されるものではない。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に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に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、これに限定されるものではない。例えば、一層で巻かれてもよく、後述する補強鋼板12と交互に多重に巻き付けられていればよい。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、これに限定されるものではない。帯鋼11の幅及び厚さが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、これに限定されるものではない。例えば、ボイラ管100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。
<<補強鋼板12>>
図5、図6、図7、図8を参照しつつ、第1実施形態に係る補強鋼板12について説明する。尚、説明の便宜上、図5では厚鋼部12Aと薄鋼部12Bとの境界を実線で表現しており、図6乃至図8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5乃至図8に示す補強鋼板12は全て同一のものとする。尚、上記の実線は、厚鋼部12Aと薄鋼部12B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。又、説明の便宜上、図6乃至図8において、厚鋼部12A、薄鋼部12B、孔12C、溶接点12Dを示す番号については代表的なもののみ示すこととする。
補強鋼板12は、例えば、ボイラ管100の外周面に巻き付けられた帯鋼11の上から巻き付けて、熱応力から周溶接部110を補強するための部材である。補強鋼板12は、例えば、帯鋼11の上からボイラ管100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、特に曲がり力を抑制する部材である。つまり、補強鋼板12は、帯鋼11の上から巻き付けられて、帯鋼11では抑制が困難であった曲がり力に対して、ボイラ管100を補強するための部材である。又、補強装置10は、図8に示すように、補強効果を向上させるために、補強鋼板12の上からさらに帯鋼11を巻き付けてもよい。さらに、補強装置10は、帯鋼11と補強鋼板12とを交互に積層させて構成してもよい。
補強鋼板12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12は、帯鋼11又は周溶接部110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5に示すように、補強鋼板12は、例えば、厚鋼部12A、薄鋼部12Bを含んで形成されている。
厚鋼部12Aは、例えば、熱応力に対して帯鋼11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100を補強するための部分である。厚鋼部12Aは、図5に示すように、補強鋼板12がボイラ管100に装着される状態において、ボイラ管100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100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12Aは、補強鋼板12がボイラ管100に装着された状態において、ボイラ管100の長手方向(X方向)に沿って縞状に形成される。厚鋼部12Aの厚さは、厚すぎると補強鋼板12を帯鋼11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100を補強することができなくなる虞がある。従って、厚鋼部12Aの厚さは、後述する薄鋼部12B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12Aにおける帯鋼11への固定方法は、例えば、補強鋼板12を帯鋼11の上から巻き付けた状態において、帯鋼11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、図7に示すように、厚鋼部12Aと帯鋼11とは、厚鋼部12Aと帯鋼11とが面接触している溶接点12Dにスポット溶接を施して固定される。溶接点12D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12C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11の補強効果を補完すべく、補強鋼板12では、厚鋼部12A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12Bは、例えば、補強鋼板12をボイラ管100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12Bは、図5に示すように、補強鋼板12がボイラ管100に装着される状態において、ボイラ管100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100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12Bは、補強鋼板12がボイラ管100に装着された状態において、ボイラ管100の長手方向(X方向)に沿って縞状を形成するように設けられている。薄鋼部12Bの厚さは、厚すぎると補強鋼板12をフレキシブルに曲げられず、補強鋼板12をボイラ管100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12B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12Bには、後述する孔12Cが設けられている。
孔12Cは、例えば、補強鋼板12をボイラ管100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12Cは、薄鋼部12Bに設けられ、薄鋼部12B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12C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12Cは、図5に示すように、薄鋼部12Bのうちにあって、ボイラ管100の長手方向(X方向)に沿って夫々の孔12Cが一定間隔で連続的に設けられている。尚、夫々の孔12C同士の間隔は、薄鋼部12B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12Cの大きさは、薄鋼部12B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。
尚、上記において、補強鋼板12は帯鋼11の上から巻きつけて装着されるように記載したが、これに限定されるものではない。例えば、補強鋼板12を直接ボイラ管100に巻き付けて、補強鋼板12の厚鋼部12A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12はステンレス材料で形成されているとして記載したが、これに限定されるものではない。例えば、ボイラ管100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12の厚鋼部12Aの厚さが0.3mm程度で形成されているとして記載したが、これに限定されるものではない。厚鋼部12Aの厚さを限定するものではなく、熱応力に対してボイラ管100を補強するための強度が確保できればよい。又、上記において、厚鋼部12Aにスポット溶接をするように記載したが、これに限定されるものではない。例えば、薄鋼部12Bに溶接してもよい。又、上記において、孔12Cの形状が略四角形状を呈するとして記載したが、これに限定されるものではない。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。
==使用手順==
以下、第1実施形態に係る補強装置10の使用手順について説明する。
作業員は、ボイラ管100の周溶接部110を確認し、周溶接部110を含む周辺の領域の劣化状況を確認する。この際、作業員は、ボイラ管100における凹凸の有無、傷、亀裂等を確認する。作業員は、ボイラ管100が補強装置10を設置できる状態である場合、補強装置10の設置作業を開始する。
作業員は、帯鋼11の短辺部(不図示)をボイラ管100に溶接して固定する。短辺部を溶接する位置は、帯鋼11の長さ、周溶接部110の位置を考慮して決定する。帯鋼11の短辺部とボイラ管とを溶接して固定した後に、帯鋼11をボイラ管100の周面に沿って巻き付けていく。帯鋼11の巻き付けは、図2に示すように、ボイラ管100の長手方向に沿って並列するように配置され、一定間隔でボイラ管100に溶接して巻き付けられる。上記の作業により、帯鋼11が周溶接部110を跨いでボイラ管100に装着される。
作業員は、帯鋼11が装着されると、補強鋼板12を帯鋼11の上から巻き付ける。この際、作業員は、補強鋼板12の厚鋼部12Aに沿う方向と、ボイラ管100の長手方向(X方向)とを一致させて、厚鋼部12Aを帯鋼11に溶接して固定する。作業員は、補強鋼板12を帯鋼11の上からボイラ管100に巻き付けて一定間隔で溶接して帯鋼11に固定していく。作業員は、補強鋼板12が装着されると、補強鋼板12の上にさらに帯鋼11を巻き付ける。上記の作業を繰り返してボイラ管100を補強する。
上述した装着作業により、ボイラ管100は、熱応力に起因する膨張力、曲がり力、捻り力によるクリープ疲労損傷等の発生を抑制できる。
===第2実施形態===
第2実施形態に係る補強装置10は、第1実施形態に係る補強装置10に対して、補強鋼板22の構造のみが異なる。そこで、以下説明においては、補強鋼板22のみを説明し、帯鋼11及び使用手順については第1実施形態に係る補強装置10と同様のものとして、その説明を省略する。又、説明の便宜上、図2〜図8を用いて第2実施形態に係る補強鋼板22を説明する場合は、図2〜図8における第1実施形態に係る補強鋼板12を第2実施形態に係る補強鋼板22に置き換えて説明することとする。
==補強装置の構成==
図2〜図9に示すように、第2実施形態に係る補強装置10は、帯鋼11、補強鋼板22を含んで構成されている。
<<補強鋼板22>>
図5、図6、図7、図9を参照しつつ、第2実施形態に係る補強鋼板22について説明する。尚、説明の便宜上、図9では厚鋼部22Aと薄鋼部22Bとの境界を実線で示しているが、実線は厚鋼部22Aと薄鋼部22Bとの境界の理解を助けるために示したもので、実在する線ではない。
補強鋼板22は、例えば、ボイラ管100に巻き付けられた帯鋼11の上から巻き付けて、熱応力から周溶接部110を補強する部材である。補強鋼板22は、例えば、帯鋼11の上からボイラ管100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、特に曲がり力を抑制する部材である。つまり、補強鋼板22は、帯鋼11の上から巻き付けられて、帯鋼11では抑制しにくい曲がり力に対して、ボイラ管100を補強する部材である。又、補強装置22は、図8に示すように、補強効果を向上させるために、補強鋼板12の上からさらに帯鋼11を巻き付けてもよい。さらに、補強装置20は、帯鋼11と補強鋼板22とを交互に積層させて構成してもよい。
補強鋼板22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22は、帯鋼11又は周溶接部110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9に示すように、補強鋼板22は、例えば、厚鋼部22A、薄鋼部22Bを含んで構成されている。
厚鋼部22Aは、例えば、熱応力に対して帯鋼11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100を補強するための部分である。厚鋼部22Aは、図9に示すように、補強鋼板22がボイラ管100に装着される状態において、ボイラ管100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100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22Aは、補強鋼板22がボイラ管100に装着された状態において、ボイラ管100の長手方向(X方向)に沿って縞状に形成される。厚鋼部22Aの厚さは、厚すぎると補強鋼板22を帯鋼11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100を補強することができなくなる虞がある。従って、厚鋼部22Aの厚さは、後述する薄鋼部22Bよりも厚みが厚く、例えば0.3mm程度で形成されることが好ましい。厚鋼部22Aにおける帯鋼11への固定方法は、補強鋼板22を帯鋼11の上から巻き付けた状態において、帯鋼11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7に示すように、厚鋼部22Aと帯鋼11とは、厚鋼部22Aと帯鋼11とが面接触している溶接点12Dにスポット溶接を施して固定される。溶接点12D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12C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11の補強効果を補完すべく、補強鋼板22では、厚鋼部22A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22Bは、例えば、補強鋼板22をボイラ管100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22Bは、図9に示すように、補強鋼板22がボイラ管100に装着される状態において、ボイラ管100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100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22Bは、補強鋼板22がボイラ管100に装着された状態において、ボイラ管100の長手方向(X方向)に沿って縞状に形成される。薄鋼部22Bの厚さは、厚すぎると補強鋼板22をフレキシブルに曲げられず、補強鋼板22をボイラ管100に巻き付けることができない。そのため、薄鋼部22B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22Bには、後述する窪み22Cが設けられている。
窪み22Cは、例えば、補強鋼板22をボイラ管100に巻き付ける際に、巻き付け易くするための部分である。窪み22Cは、薄鋼部22Bに設けられ、薄鋼部22B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。窪み22Cは、例えば、角に丸みを有する略四角形状を呈する。窪み22Cは、図9に示すように、薄鋼部12Bのうちにあって、ボイラ管100の長手方向に沿って直線的に夫々の窪み22Cが一定間隔で連続的に設けられている。尚、夫々の窪み22C同士の間隔は、薄鋼部22B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、窪み22Cの大きさは、薄鋼部22B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。
尚、上記において、補強鋼板22は帯鋼11の上から巻きつけて装着されるように記載したが、これに限定されるものではない。例えば、補強鋼板22を直接ボイラ管100に巻き付けて、補強鋼板22の厚鋼部22A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22はステンレス材料で形成されているとして記載したが、これに限定されるものではない。例えば、ボイラ管100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22の厚鋼部22Aの厚さが0.3mm程度で形成されているとして記載したが、これに限定されるものではない。厚鋼部22Aの厚さを限定するものではなく、熱応力に対してボイラ管100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22Aにスポット溶接をするように記載したが、これに限定されるものではない。例えば、薄鋼部22Bに溶接してもよい。又、上記において、窪み22Cの形状が略四角形状を呈するとして記載したが、これに限定されるものではない。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。
===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は、片側のボイラ管100と、他方側のボイラ管100と、片側のボイラ管100と他方側のボイラ管100との端縁同士を結合する周溶接部110と、を含むボイラ管100を補強する補強装置10であって、板形状を呈し、ボイラ管100の周溶接部110を含む領域に巻き付けられてボイラ管100を補強する補強鋼板(12,22)を備え、補強鋼板(12,22)は、ボイラ管100の周溶接部110を含む領域に巻き付け易くなるように、ボイラ管100の長手方向に沿って形成されるとともに、ボイラ管100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(12B,22B)を有することを特徴とする。本実施形態によれば、熱応力のうち、膨張力及び曲がり力に対してボイラ管100を補強できるため、ボイラ管100のクリープ疲労損傷を抑制でき、施設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において、補強鋼板(12,22)は、複数の薄鋼部(12B,22B)の位置の厚みが複数の薄鋼部(12B,22B)ではない厚鋼部(12A,22A)の厚みに比べて薄くなるように形成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100の補強強度を保ちつつ補強装置10をボイラ管100に巻き付け易くできるため、作業効率の向上が図れる。
又、本実施形態に係る補強装置10において、複数の薄鋼部12Bは、夫々、ボイラ管100の長手方向に沿って一定の間隔で形成される複数の孔12Cを有す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100の補強強度を保ちつつ補強装置10をボイラ管100に巻き付け易くできるため、作業効率の向上が図れる。
又、本実施形態に係る補強装置10において、複数の薄鋼部22Bは、夫々、ボイラ管100の長手方向に沿って一定の間隔で形成される複数の窪み22Cを有す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100の補強強度を保ちつつ補強装置10をボイラ管100に巻き付け易くできるため、作業効率の向上が図れる。
又、本実施形態に係る補強装置10において、帯形状を呈し、ボイラ管100の周溶接部110を含む領域に巻き付けられてボイラ管100を補強する帯鋼11を備え、補強鋼板(12,22)は、帯鋼11の上に巻き付けられるとともに帯鋼11に溶接されることを特徴とする。本実施形態によれば、熱応力のうち、膨張力及び曲がり力に加えて捻り力に対してもボイラ管100を補強できるため、ボイラ管100のクリープ疲労損傷を抑制でき、施設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において、補強鋼板(12,22)及び帯鋼11は、ボイラ管100に対して交互に巻き付けられることを特徴とする。本実施形態によれば、単巻きよりも、よりボイラ管100のクリープ疲労損傷を抑制でき、施設の安全性の向上が図れる。
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 補強装置
11 帯鋼
12 補強鋼板
12A 厚鋼部
12B 薄鋼部
12C 孔
12D 溶接点
22 補強鋼板
22A 厚鋼部
22B 薄鋼部
22C 窪み
100 ボイラ管
110 周溶接部

Claims (6)

  1. 第1ボイラ管と、第2ボイラ管と、前記第1ボイラ管及び前記第2ボイラ管の端縁同士を結合する溶接部と、を含むボイラ管を補強する補強装置であって、
    前記ボイラ管の前記溶接部を含む領域に巻き付けることが可能な板形状を呈し、前記領域に巻き付けられて前記ボイラ管を補強する第1鋼板を備え、
    前記第1鋼板は、
    前記ボイラ管を補強するための部分として、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間隔で形成される複数の厚鋼部と、
    前記ボイラ管に巻き付け易くするための部分として、前記厚鋼部の厚みよりも薄く形成され、前記ボイラ管の長手方向に沿って形成され、前記ボイラ管の周方向に沿って隣り合う前記厚鋼部の間に形成される複数の薄鋼部と、を有する
    ことを特徴とするボイラ管の補強装置。
  2. 前記複数の薄鋼部は、夫々、前記ボイラ管に巻き付け易くするための部分として、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に記載のボイラ管の補強装置。
  3. 前記複数の薄鋼部は、夫々、前記ボイラ管に巻き付け易くするための部分として、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窪み部を有する
    ことを特徴とする請求項に記載のボイラ管の補強装置。
  4. 帯形状を呈し、前記ボイラ管の前記領域に巻き付けられて前記ボイラ管を補強する第2鋼板を備え、
    前記第1鋼板は、前記第2鋼板の上に巻き付けられるとともに前記第2鋼板に溶接される
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載のボイラ管の補強装置。
  5. 前記第1鋼板及び前記第2鋼板は、前記ボイラ管に対して交互に巻き付けられる
    ことを特徴とする請求項に記載のボイラ管の補強装置。
  6. 第1ボイラ管と、第2ボイラ管と、前記第1ボイラ管及び前記第2ボイラ管の端縁同士を結合する溶接部と、を含むボイラ管を補強する補強方法であって、
    前記ボイラ管の前記溶接部を含む領域に巻き付けることが可能な板形状を呈し、前記ボイラ管を補強するための部分として、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間隔で形成される複数の厚鋼部と、前記ボイラ管に巻き付け易くするための部分として、前記厚鋼部の厚みよりも薄く形成され、前記ボイラ管の長手方向に沿って形成され、前記ボイラ管の周方向に沿って隣り合う前記厚鋼部の間に形成される複数の薄鋼部と、を有する第1鋼板を、前記領域に巻き付ける
    ことを特徴とするボイラ管の補強方法。
JP2016042159A 2016-03-04 2016-03-04 ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法 Active JP6672898B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016042159A JP6672898B2 (ja) 2016-03-04 2016-03-04 ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法
EP16892627.7A EP3425273A4 (en) 2016-03-04 2016-05-02 DEVICE AND METHOD FOR REINFORCING BOILER PIPE
PCT/JP2016/063547 WO2017149788A1 (ja) 2016-03-04 2016-05-02 ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法
CA2999232A CA2999232A1 (en) 2016-03-04 2016-05-02 Boiler tube reinforcement device and boiler tube reinforcement method
US15/761,041 US20200240627A1 (en) 2016-03-04 2016-05-02 Boiler tube reinforcement device and boiler tube reinforcement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016042159A JP6672898B2 (ja) 2016-03-04 2016-03-04 ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017156065A JP2017156065A (ja) 2017-09-07
JP6672898B2 true JP6672898B2 (ja) 2020-03-25

Family

ID=59742688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016042159A Active JP6672898B2 (ja) 2016-03-04 2016-03-04 ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200240627A1 (ja)
EP (1) EP3425273A4 (ja)
JP (1) JP6672898B2 (ja)
CA (1) CA2999232A1 (ja)
WO (1) WO2017149788A1 (ja)

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3406987A (en) * 1965-04-26 1968-10-22 Minnesota Mining & Mfg Split-sleeve sheet metal pipe coupling
GB1170584A (en) * 1966-05-04 1969-11-12 Murex Ltd Means for Reinforcing Thin Walled Tubes
CH663263A5 (de) * 1984-02-13 1987-11-30 Sulzer Ag Vorrichtung zur bruchverhinderung an einer rohrleitung.
DE3437564C2 (de) * 1984-10-10 1987-02-19 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Stahlrohr als Rißstopper für Gasleitung
GB2245045A (en) * 1990-06-12 1991-12-18 Stanton Plc Leak repair apparatus
JPH05280686A (ja) * 1991-03-01 1993-10-26 Fuji Heavy Ind Ltd 形状記憶合金による配管補修方法及び配管の補修用部材
JP3244857B2 (ja) * 1993-04-05 2002-01-07 新日本製鐵株式会社 耐食性金属を被覆した防食構造
GB2303896B (en) * 1994-06-04 1997-09-03 Thomas Christopher Arnott Improvements relating to pipeline insulation and anticorrosion protection
US5582212A (en) * 1994-11-08 1996-12-10 The Babcock & Wilcox Company Continuously slitted roll-on tube shield
JP3151138B2 (ja) * 1995-12-08 2001-04-03 日本鋼管株式会社 防食被覆鋼管継手部の防食方法
JP3494279B2 (ja) * 1997-05-16 2004-02-09 ニチアス株式会社 高温流体用配管の外部保護構造
DE20309035U1 (de) * 2003-06-11 2003-10-02 Möckel Feuerungstechnik GmbH, 96154 Burgwindheim Schutzelement und Schutzvorrichtung für das Sammelrohr einer Rohrwand
JP4671819B2 (ja) * 2005-09-09 2011-04-20 中国電力株式会社 高温中空部材の補強方法
EP2285453B1 (de) * 2008-05-30 2018-01-24 Straub Werke AG Hitzeschutz für temperaturempfindliche bauteile
FR2937015A1 (fr) * 2008-10-15 2010-04-16 Financ De Beaumont Fdb Dispositif de protection de flexible associe a un pot d'echappement.
GB0907859D0 (en) * 2009-05-07 2009-06-24 Saipem Spa Apparatus and method for heating heat-shrinkable pipe sleeves
US20110297270A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-08 Alstom Technology Ltd Technique for applying protective covering to pipes and tubes
JP5425860B2 (ja) * 2011-10-24 2014-02-26 中国電力株式会社 中空の金属部材の補強構造、中空の金属部材の補強方法
JP5675559B2 (ja) * 2011-11-04 2015-02-25 三菱重工業株式会社 ボイラチューブの補強方法及び補強構造
AU2012334764A1 (en) * 2011-11-10 2014-06-19 Shawcor Ltd. Apparatus containing multiple sequentially used infrared heating zones for tubular articles
JP2013122411A (ja) 2011-12-12 2013-06-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 配管のクリープ寿命評価方法
JP5420727B2 (ja) * 2012-07-24 2014-02-19 中国電力株式会社 クリープ損傷を受ける金属製配管の補強補助具
JP2014077588A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ボイラチューブ用補強具、その製造方法及びボイラチューブの補強方法
JP5619859B2 (ja) * 2012-12-10 2014-11-05 中国電力株式会社 クリープ損傷を受ける金属製配管の補強工法、及び、補強構造
CN104956138A (zh) * 2013-02-01 2015-09-30 中国电力株式会社 配管用的加固用具
JP6053671B2 (ja) * 2013-12-26 2016-12-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ボイラチューブの補強方法
US20150204475A1 (en) * 2014-01-21 2015-07-23 Carl M. Brooks Bare Sleeve Pipe Repair Method And Apparatus
CN204693400U (zh) * 2015-06-11 2015-10-07 淄博蓝涂电力科技有限公司 循环流化床锅炉让管式水冷壁管防磨装置
WO2017013753A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 中国電力株式会社 配管の補強装置、配管の補強方法
US20180252406A1 (en) * 2016-03-25 2018-09-06 The Chugoku Electric Power Co., Inc. Boiler tube reinforcement device and boiler tube reinforcement method

Also Published As

Publication number Publication date
US20200240627A1 (en) 2020-07-30
WO2017149788A1 (ja) 2017-09-08
EP3425273A4 (en) 2019-02-27
JP2017156065A (ja) 2017-09-07
EP3425273A1 (en) 2019-01-09
CA2999232A1 (en) 2017-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6137432B1 (ja) ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法
JP6026711B1 (ja) 配管の補強装置、配管の補強方法
KR101233555B1 (ko) 헤더 노즐의 용접 구조
JP4671819B2 (ja) 高温中空部材の補強方法
TW201638456A (zh) 用於熱回收蒸汽產生器之套環支撐壓力部件
US6997141B2 (en) Anti-vibration support for steam generator heat transfer tubes and method for making same
US20060243223A1 (en) Boiler tube position retainer assembly
JP6672898B2 (ja) ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法
JP6599200B2 (ja) 排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラのガスシール方法
US20240027146A1 (en) Device and method for restoring the tube-to-tube sheet weld joints in a shell-and-tube equipment
JP5415588B2 (ja) 蒸気配管用の補強用具
JP2011194458A (ja) 補修溶接方法
KR101076220B1 (ko) 공랭식 증기응축 설비용 증기 응축 전열관 블레이징 장치
JP2019113166A (ja) 配管溶接部補強構造及びこれを備えたボイラプラント並びに配管溶接部補強方法
JP5675559B2 (ja) ボイラチューブの補強方法及び補強構造
JP2014035161A (ja) 熱交換器及び振動抑制部材の追設方法
JP2019128106A (ja) シール装置およびこれを備えた排熱回収ボイラならびに排熱回収ボイラのシール方法
JP4749082B2 (ja) 流れ加速腐食減肉部の補修方法
JP5425860B2 (ja) 中空の金属部材の補強構造、中空の金属部材の補強方法
JP4936813B2 (ja) 炉心シュラウドの溶接方法
JP2019178843A (ja) 伝熱管の振動防止装置、熱交換器及びボイラ
JP2014077588A (ja) ボイラチューブ用補強具、その製造方法及びボイラチューブの補強方法
JP2017044394A (ja) 伝熱管の保護プロテクタ、これを備えたボイラ、および伝熱管の保護プロテクタ追設方法
Abdelsalam et al. Elastic-Plastic Cyclic FEA of Thinned Tight Radius Pipe Elbows
JP5901266B2 (ja) 蒸気発生器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200108

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6672898

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150