JP6672898B2

JP6672898B2 - ボイラ管の補強装置、ボイラ管の補強方法

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Publication number: JP6672898B2
Application number: JP2016042159A
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Inventors: 栄郎松村; 西田　秀高; 秀高西田
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Filing date: 2016-03-04
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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

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。
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１に記載のボイラ管の補強装置。
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１に記載のボイラ管の補強装置。
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３の何れか一項に記載のボイラ管の補強装置。
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４に記載のボイラ管の補強装置。
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。