JP6680277B2 - メンブレンパネルの部分取替方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設のメンブレンパネルを部分的に取り替えるためのメンブレンパネルの部分取替方法に関する。

ボイラ火炉の水壁や水冷ダクトを構成するメンブレンパネルは、多数の水管を並べ、隣接する水管同士をフィンと呼ばれる板材で接続して、平面あるいは曲面を構成している（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、図８に正面図を示すように、メンブレンパネル１は、多数の水管２と、隣接する水管２同士を接続するフィン３とを備えている。

そして、既設のメンブレンパネルの一部分が重度に劣化して機能を十分に発揮できなくなり、部分的に取り替える場合は、特許文献２に記載のように、その重度に劣化した領域を切り取った後、その跡に新規に製作した取替用メンブレンパネルを嵌め込んで、取替用メンブレンパネルの水管の管端およびフィンの端部をそれぞれ既設メンブレンパネルの残存している水管の管端およびフィンの端部に突合せ溶接で接続している。

特開２０１４−５５７６０号公報 特開２００９−１３９０４４号公報 特開２０１４−３５１７４号公報

一般的に、メンブレンパネルの水管同士の管端を突合せ溶接で接続する際には、水管の管厚が３ｍｍ以上であれば、ルートギャップ（ルート間隔）を２〜１０ｍｍ程度にするようにしている（特許文献３参照）。

これに対して、前述したように、既設メンブレンパネルの重度に劣化した領域を切り取った後、その跡に新規に製作した取替用メンブレンパネルを嵌め込んで、取替用メンブレンパネルの水管の管端と既設メンブレンパネルの残存している水管の管端とを突合せ溶接で接続する場合は、上記のような一般的なルートギャップ（２〜１０ｍｍ）で突合せ溶接をすることは困難である。

なぜなら、突合せ溶接する既設メンブレンパネルの残存している水管の管端は軽度に劣化しており、管厚（残厚）が３ｍｍ未満になっているからである。

そこで、従来は、図４（ａ）、（ｂ）、図５に示すようにすることで、一般的なルートギャップ（２〜１０ｍｍ）で突合せ溶接ができるようにしている。ここで、図４（ａ）は、既設メンブレンパネル１（水管２、フィン３）の正面図、図４（ｂ）は、取替用メンブレンパネル８１（水管８２、フィン８３）の正面図、図５は、水管２の管端と水管８２の管端とを突合せた状態を示す図である。

すなわち、まず、図４（ａ）に示すように、既設メンブレンパネル１の重度に劣化した領域を長さＬ０×幅Ｗ０とした時に、それに隣接する軽度に劣化していて管厚（残厚）が３ｍｍ未満である領域（長さＬｒ×幅Ｗ０）も含めて、一緒に切り取って、長さＬｓ×幅Ｗ０の大きさの空隙８４を形成する。これによって、既設メンブレンパネル１の残存している水管２の管端の管厚（残厚）ｔ２は３ｍｍ以上ということになる。

次に、図４（ｂ）に示すように、取替用メンブレンパネル８１を長さＬ８×幅Ｗ０の寸法で新規製作する。なお、取替用メンブレンパネル８１の水管８２の管端の管厚ｔは当然３ｍｍ以上（例えば、５ｍｍ以上）である。

その結果、空隙８４に取替用メンブレンパネル８１を嵌め込んだ際に、図５に示すように、水管２の管端と水管８２の管端とのルートギャップＲＧ８を一般的なルートギャップ（２〜１０ｍｍ）にして突合せ溶接ができるようになる。

なお、その際、空隙８４の長さＬｓと取替用メンブレンパネル８１の長さＬ８とが下記の（Ｘ１）、（Ｘ２）式を満足するようにしておく。
Ｌｓ＝ＲＧ８＋Ｌ８＋ＲＧ８ ・・・ （Ｘ１）
２ｍｍ≦ＲＧ８≦１０ｍｍ ・・・ （Ｘ２）

ただし、この従来技術の場合、一般的なルートギャップ（２〜１０ｍｍ）で突合せ溶接ができるものの、機能上は継続使用が可能な領域（長さＬｒ×幅Ｗ０）を切り取ることになるという問題点がある。

一方、技術的には、水管の管厚が３ｍｍ未満の場合でも、ルートギャップを１ｍｍ以下にすることで、突合せ溶接をすることが可能である。

そこで、従来、図６（ａ）、（ｂ）、図７に示すようにすることで、既設メンブレンパネル１の重度に劣化した領域のみを切り取ればよいようにすることが考えられている。ここで、図６（ａ）は、既設メンブレンパネル１（水管２、フィン３）の正面図、図６（ｂ）は、取替用メンブレンパネル９１（水管９２、フィン９３）の正面図、図７は、水管２の管端と水管９２の管端とを突合せた状態を示す図である。

すなわち、まず、図６（ａ）に示すように、既設メンブレンパネル１の重度に劣化した領域を長さＬ０×幅Ｗ０を切り取って、長さＬ０×幅Ｗ０の大きさの空隙９４を形成する。これによって、既設メンブレンパネル１の残存している水管２の管端の管厚（残厚）ｔ２は３ｍｍ未満ということになる。

次に、図６（ｂ）に示すように、取替用メンブレンパネル９１を長さＬ９×幅Ｗ０の寸法で新規製作する。なお、取替用メンブレンパネル９１の水管９２の管端の管厚ｔは当然３ｍｍ以上（例えば、５ｍｍ以上）である。

その結果、空隙９４に取替用メンブレンパネル９１を嵌め込んだ際に、図７に示すように、水管２の管端と水管９２の管端とのルートギャップＲＧ９を１ｍｍ以下にすれば、突合せ溶接ができるようになる。

そのためには、空隙９４の長さＬ０と取替用メンブレンパネル９１の長さＬ９とが下記の（Ｙ１）、（Ｙ２）式を満足する必要がある。
Ｌ０＝ＲＧ９＋Ｌ９＋ＲＧ９ ・・・ （Ｙ１）
ＲＧ９≦１ｍｍ ・・・ （Ｙ２）

つまり、下記の（Ｙ３）式を満足する必要がある。
０ｍｍ≦Ｌ０−Ｌ９≦２ｍｍ ・・・ （Ｙ３）

したがって、上記（Ｙ３）式を満足するためには、空隙９４の形成と取替用メンブレンパネル９１の製作を非常に慎重に精度よく行わなければならない。

その結果、この従来技術の場合、既設メンブレンパネル１の重度に劣化した領域のみを切り取ればよいものの、取替作業が長時間になるという問題点がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、既設のメンブレンパネルを部分的に取り替える際に、継続使用可能な領域の切り取り面積の低減と作業時間の短縮とを両立させることができるメンブレンパネルの部分取替方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。

［１］既設のメンブレンパネルを部分的に取り替えるメンブレンパネルの部分取替方法であって、
前記既設のメンブレンパネルを部分的に切り取って空隙を形成する空隙形成工程と、
新規に取替用メンブレンパネルと長さ調整用メンブレンパネルとを製作する新規製作工程と、
前記空隙に前記取替用メンブレンパネルと前記長さ調整用メンブレンパネルとを嵌め込む嵌め込み工程と、
前記既設のメンブレンパネルの残存している水管と前記取替用メンブレンパネルの水管とをルートギャップ１ｍｍ以下で突合せ溶接し、前記既設のメンブレンパネルの残存している水管と前記長さ調整用メンブレンパネルの水管とをルートギャップ１ｍｍ以下で突合せ溶接し、前記取替用メンブレンパネルの水管と前記長さ調整用メンブレンパネルの水管とをルートギャップ２〜１０ｍｍで突合せ溶接する突合せ溶接工程と
を備えていることを特徴とするメンブレンパネルの部分取替方法。

［２］前記長さ調整用メンブレンパネルの長さは２０〜１００ｍｍとすることを特徴とする前記［１］に記載のメンブレンパネルの部分取替方法。

［３］前記空隙形成工程において、前記空隙の長さに、当該空隙の長さが長くなる方向の許容範囲を設けておくことを特徴とする前記［１］または［２］に記載のメンブレンパネルの部分取替方法。

本発明においては、既設のメンブレンパネルを部分的に取り替える際に、継続使用可能な領域の切り取り面積の低減と作業時間の短縮とを両立させることができる。

本発明の一実施形態における既設のメンブレンパネルと取替用メンブレンパネルと長さ調整用メンブレンパネルとを示す図である。 本発明の一実施形態において、既設のメンブレンパネルの空隙に取替用メンブレンパネルと長さ調整用メンブレンパネルとを嵌め込んだ状態を示す図である。 本発明の一実施形態において、既設のメンブレンパネルの残存している水管と取替用メンブレンパネルの水管と長さ調整用メンブレンパネルの水管との突合せ状態を示す図である。 従来技術における既設のメンブレンパネルと取替用メンブレンパネルとを示す図である。 従来技術において、既設のメンブレンパネルの残存している水管と取替用メンブレンパネルの水管との突合せ状態を示す図である。 他の従来技術における既設のメンブレンパネルと取替用メンブレンパネルとを示す図である。 他の従来技術において、既設のメンブレンパネルの残存している水管と取替用メンブレンパネルの水管との突合せ状態を示す図である。 メンブレンパネルを示すである。

本発明の一実施形態に係るメンブレンパネルの部分取替方法について述べる。

本発明の一実施形態においては、既設のメンブレンパネルを部分的に取り替える際に、既設のメンブレンパネルを部分的に切り取って空隙を形成するとともに、新規に取替用メンブレンパネルと長さ調整用メンブレンパネルとを製作し、前記空隙に前記取替用メンブレンパネルと長さ調整用メンブレンパネルとを嵌め込み、前記既設のメンブレンパネルの残存している水管と前記取替用メンブレンパネルの水管と前記長さ調整用メンブレンパネルの水管とを突合せ溶接するようにしている。

具体的には、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図２、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、以下のような工程を備えている。

（Ｓ１）空隙形成工程
図１（ａ）に示すように、既設のメンブレンパネル1を部分的に切り取って、長さＬａ×幅Ｗ０の空隙4を形成する。その際、既設メンブレンパネル１の重度に劣化した領域を長さＬ０×幅Ｗ０とした時に、空隙４の長さＬａに、当該空隙４の長さが長くなる方向の許容範囲Ｌｍ（例えば、０ｍｍ≦Ｌｍ≦１０ｍｍ）を設けておき、空隙4の長さＬａ＝Ｌ０＋Ｌｍを満足すればよいとしている。これにより、前述した図６、図７に示した従来技術に比べて、空隙の形成の精度を求めなくともよいことになる。また、許容範囲Ｌｍ（例えば、最大１０ｍｍ）は、前述した図4、図５に示した従来技術において、機能上は継続使用が可能であるが管厚が３ｍｍ未満であるために切り取った長さＬｒに比べれば、ごく短い長さである。

（Ｓ２）新規製作工程
図１（ｂ）に示すような、長さＬ１×幅Ｗ０の取替用メンブレンパネル１１（水管１２、フィン１３）と、図１（ｃ）に示すような、長さＬ２×幅Ｗ０の長さ調整用メンブレンパネル２１（水管２２、フィン２３）とを新規製作する。

（Ｓ３）嵌め込み工程
図２に示すように、既設のメンブレンパネル1に形成した空隙４に、取替用メンブレンパネル１１と長さ調整用メンブレンパネル２１とを嵌め込む。

（Ｓ４）突合せ溶接工程
図３（ｂ）に、既設のメンブレンパネル１の残存している水管２の管端と取替用メンブレンパネル１１の水管１２の管端との突合せ状態を示すように、水管２の管端と水管１２の管端とをルートギャップＲＧ３にして突合せ溶接を行う。その際、取替用メンブレンパネル１１の水管１２の管端の管厚ｔは当然３ｍｍ以上（例えば、５ｍｍ以上）であるが、既設メンブレンパネル１の残存している水管２の管端の管厚（残厚）ｔ２は３ｍｍ未満であるので、ルートギャップＲＧ３を１ｍｍ以下にして突合せ溶接を行う。

また、図３（ａ）に、既設のメンブレンパネル１の残存している水管２の管端と長さ調整用メンブレンパネル２１の水管２２の管端との突合せ状態を示すように、水管２の管端と水管２２の管端とをルートギャップＲＧ１にして突合せ溶接を行う。その際、長さ調整用メンブレンパネル２１の水管２２の管端の管厚ｔは当然３ｍｍ以上（例えば、５ｍｍ以上）であるが、既設メンブレンパネル１の残存している水管２の管端の管厚（残厚）ｔ２は３ｍｍ未満であるので、ルートギャップＲＧ１を１ｍｍ以下にして突合せ溶接を行う。

さらに、図３（ａ）に、長さ調整用メンブレンパネル２１の水管２２の管端と取替用メンブレンパネル１１の水管１２の管端との突合せ状態を示すように、水管２２の管端と水管１２の管端とをルートギャップＲＧ２にして突合せ溶接を行う。その際、取替用メンブレンパネル１１の水管１２の管端の管厚ｔも長さ調整用メンブレンパネル２１の水管２２の管端の管厚ｔも３ｍｍ以上（例えば、５ｍｍ以上）であるので、ルートギャップＲＧ２を２〜１０ｍｍにして突合せ溶接を行う。

その際、空隙４の長さＬａと取替用メンブレンパネル１１の長さＬ１と長さ調整用メンブレンパネル２１の長さＬ２が下記の（Ａ１）〜（Ａ４）式を満足するようにしておく。
Ｌａ＝ＲＧ１＋Ｌ２＋ＲＧ２＋Ｌ１＋ＲＧ３ ・・・ （Ａ１）
ＲＧ１≦１ｍｍ ・・・ （Ａ２）
２ｍｍ≦ＲＧ２≦１０ｍｍ ・・・ （Ａ３）
ＲＧ３≦１ｍｍ ・・・ （Ａ４）

つまり、下記の（Ａ５）式を満足するようにすればよい。
２ｍｍ≦Ｌａ−（Ｌ１＋Ｌ２）≦１２ｍｍ ・・・ （Ａ５）

このことは、空隙４の長さＬａ、取替用メンブレンパネル１１の長さＬ１、長さ調整用メンブレンパネル２１の長さＬ２の許容範囲が広いことを意味している。したがって、空隙４の形成や取替用メンブレンパネル１１と長さ調整用メンブレンパネル２１の製作に掛かる作業時間を大幅に短縮することができる。

なお、長さ調整用メンブレンパネル２１の長さＬ２に制限はないが、溶接ビードの近接を避けるため長さＬ２は２０ｍｍ以上が好ましく、一方、長すぎる長い場合には重量が増えるのとフィンの現地取り付け長さが長くなって作業効率が低下するため、長さＬ２は１００ｍｍ以下が好ましい。すなわち、長さ調整用メンブレンパネル２１の長さＬ２は２０〜１００ｍｍとするのが好ましい。

また、長さ調整用メンブレンパネル２１について、所定の長さ間隔（例えば、５ｍｍ間隔）で異なる長さのものを予め準備しておき、前記（Ａ１）〜（Ａ５）式に基づいて、適切な長さの長さ調整用メンブレンパネル２１を選定するようにしてもよいし、あるいは、空隙４の長さＬａと取替用メンブレンパネル１１の長さＬ１を測定して、前記（Ａ１）〜（Ａ５）式に基づいて、適切な長さの長さ調整用メンブレンパネル２１を製作するようにしてもよい。

このようにして、この実施形態においては、既設のメンブレンパネルを部分的に取り替える際に、継続使用可能な領域の切り取り面積の低減と作業時間の短縮とを両立させることができる。

１ 既設メンブレンパネル
２ 既設メンブレンパネルの水管
３ 既設メンブレンパネルのフィン
１１ 取替用メンブレンパネル
１２ 取替用メンブレンパネルの水管
１３ 取替用メンブレンパネルのフィン
２１ 長さ調整用メンブレンパネル
２２ 長さ調整用メンブレンパネルの水管
２３ 長さ調整用メンブレンパネルのフィン
８１ 取替用メンブレンパネル
８２ 取替用メンブレンパネルの水管
８３ 取替用メンブレンパネルのフィン
９１ 取替用メンブレンパネル
９２ 取替用メンブレンパネルの水管
９３ 取替用メンブレンパネルのフィン

Claims (3)

1. 既設のメンブレンパネルを部分的に取り替えるメンブレンパネルの部分取替方法であって、
   前記既設のメンブレンパネルを部分的に切り取って空隙を形成する空隙形成工程と、
   新規に取替用メンブレンパネルと長さ調整用メンブレンパネルとを製作する新規製作工程と、
   前記空隙に前記取替用メンブレンパネルと前記長さ調整用メンブレンパネルとを嵌め込む嵌め込み工程と、
   前記既設のメンブレンパネルの残存している水管と前記取替用メンブレンパネルの水管とをルートギャップ１ｍｍ以下で突合せ溶接し、前記既設のメンブレンパネルの残存している水管と前記長さ調整用メンブレンパネルの水管とをルートギャップ１ｍｍ以下で突合せ溶接し、前記取替用メンブレンパネルの水管と前記長さ調整用メンブレンパネルの水管とをルートギャップ２〜１０ｍｍで突合せ溶接する突合せ溶接工程と
   を備えていることを特徴とするメンブレンパネルの部分取替方法。
2. 前記長さ調整用メンブレンパネルの長さは２０〜１００ｍｍとすることを特徴とする請求項１に記載のメンブレンパネルの部分取替方法。
3. 前記空隙形成工程において、前記空隙の長さに、当該空隙の長さが長くなる方向の許容範囲を設けておくことを特徴とする請求項１または２に記載のメンブレンパネルの部分取替方法。

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