JPH01142392A - 二重管式伝熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二重管式伝熱管に係り、特にリーク検出用溝
を有する二重管式熱交換器用伝熱管のリーク検出機能を
確保するのに好適な二重管式伝熱管に関する。

〔従来の技術〕

高速増殖炉プラントでは、蒸気発生器に二重管式伝熱管
が使用され初めて゛いる。

第１０図は上記のような二重伝熱管型蒸気発生器の断面
図、第１１図は第１Ｏ図のＧ部拡大断面図、第１２図は
第１１図のＨ−Ｈ線断面図である。

この二重伝熱管型蒸気発生器において、１次側のナトリ
ウムは、圧力容器１の側壁に設けられたナトリウム入口
ノズル８から胴プレナムに入り胴プレナム内の邪魔板２
２間を下降しながら二重伝熱管２内の水又は蒸気と熱交
換し、ナトリウム出口ノズル９から系外に出る。また、
２次側の水又は蒸気は、給水入口ノズル６から給水プレ
ナム１０に入り、内管用入口管板３ａで数千本の二重伝
熱管２に分配され、二重伝熱管２内を上昇しながら１次
側のナトリウムと熱交換し、蒸気プレナム１１を通って
蒸気出口ノズル７から系外に出る。

ここで使用される二重伝熱管２は、第１１図及び第１２
図に示すように内管１４と外管１５とからなり、内管１
４と外管１５は機械的に接合さ瓢一体となっている。ま
た外管１５の内面には伝熱管破損時のリークを検出する
ためのリーク検出用溝１６が管の軸方向に数本設けられ
ている。このリーク検出用溝１６は内管１４に設けられ
る場合もある。

リーク検出用溝１６には、内管用管板３ａと外管用管板
４ａとの間に設けられたリーク検出用流体入口プレナム
１２からヘリウム等の不活性ガスを供給し、万一、外管
１５に貫通りラック等が発生した場合、このクラックが
内管１４に移行する前に未然に伝熱管リークを検出する
ために使用される。また、その逆のクランクの移行の場
合も同様である。

即ち、二重伝熱管２を使用する理由は、その外面を流れ
る１次側のナトリウムと、内面を流れる２次側の水又は
蒸気は、接触すると爆発的に反応する性質を有する。し
たがって、伝熱管２を内管１４と外管１５に分け、内管
１４から外管１５へ、又は外管１５から内管１４にクラ
ックが移行する前にリーク検出用溝１６を通して未然に
リークを検出するようになっている。

リーク検出用溝１６は、内管用管板３ｂと外管用管板４
ｂとの間に設けられたリーク検出用流体出口プレナム１
３を経由し、リーク検出器５により二重伝熱管２のリー
ク検出を行う。

第１３図は従来の二重管式伝熱管の構造を示す断面図、
第１４図は第１３図の１−１線断面図、第１５図は第１
３図のＪ−Ｊ線断面図である。

この二重管式伝熱管では、溶接によりリーク検出用溝１
６が閉塞されることを防ぐために一方の内管１４ａと他
方の内管１４ｂとをすみ肉溶接し、外管１５ａ、１５ｂ
をそれらの軸方向に離間した状態で外管よりも内径の大
きいスリーブ２１を嵌め込み、このスリーブ２１と外管
１５ａ、１５ｂをすみ肉溶接２０により接続する構造と
なっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来の二重管式伝熱管の場合、溶接部に伝熱管
よりも径の大きいスリーブ２１を嵌め込んでいるため、
溶接部の径が大きくなり、伝熱管２の組立、挿入時に管
板、邪魔板２２と干渉し、作業が困難となる。また、溶
接部に構造不連続部が介在するために、スリーブ２１に
高応力が発生し、スリーブ２１に亀裂等の発生の恐れが
ある。

さらに、内管１４ａ、１４ｂとスリーブ２１との空間部
が大きくなり、伝熱性能の低下と共にスリーブ２１の温
度上昇による熱応力が高くなる。

また、すみ肉溶接２０のために手動溶接が必要なことと
非破壊検査が困難となる等の問題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題を解消し、外
管の溶接部の外径を外管と同一にして構造上の不連続部
をなくし、自動溶接を可能にすると共に内管と外管との
溶接時の融着及びリーク検出用溝の閉塞を確実に防止し
てリーク検出機能を損なうことのない二重管式伝熱管を
提供することにある。

〔問題を解、決するための手段〕

上記した目的は、内管と外管との間にリーク検出用溝を
有する二重管式伝熱管の溶接部において、内管の外側に
挿入可能で、かつ外管の溶接開先巾と同一乃至広巾の巾
を有すると共に溶接時の熱影響により溶融しない高融点
の多高質性のリングを嵌合し、そのリングの部位で外管
を溶接に接合することによって達成される。

〔作用〕

内管及び外管のそれぞれの溶接部は突合わせ溶接等によ
りその内面及び外面は伝熱管自体の内面及び外面と同一
面に形成できる。したがって、伝熱管に不連続部がなく
なり、組立、挿入時の干渉がない。

また、突合わせ溶接部による内管及び外管の接合が可能
で、不必要な空間部がなく、内圧や熱応力を低減できる
。

突合わせ溶接の際に内管と外管との融合がなく、リング
はその形状を維持し、かつリング内の通気性が維持され
る。リーク検出用溝からのリーク検出用気体は、リング
内の孔部を経て再びリーク検出用溝を通過するから、リ
ーク検出機能を損なわない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の二重管式伝熱管の溶接部の第１実施例
を示す断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３
図は第１図のＢ−Ｂ線断面図である。

この溶接部において、内管１４ａと内管１４ｂは管の内
面又は外面からＴＩＧ溶接、電子ビーム溶接等の方法に
よる突合わせ溶接で接合される。

内管１４の内面側から溶接する場合には、溶接作業の前
にリング１９が内管１４の外側に嵌合さ札内管１４の外
側から溶接する場合、内管１４ａと１４ｂとの突合わせ
溶接後にリング１９が突合わせ溶接部１７の外側に嵌合
される。

リング１９はリーク検出用溝１６の溝深さよりも薄く、
かつ外管１５の溶接開先部と同一乃至広巾の形状を有す
る。また、リング１９は、２０００℃以上の高融点セラ
ミックス、例えば、ボロンナイトライド、チタンカーバ
イト、チタンナイトライド等が使用される。これらのセ
ラミックスは多孔質の構造を有するので、リーク検出用
気体、例えばヘリウム等の気体の通気性に支障は生じな
い。

内管１４にリング１９を嵌合した後、内面側に切欠部を
有する外管１５ａ、１５ｂの切欠部にリング１９の巾方
向端部が係合する状態で外管１５ａ、１５ｂが嵌合され
る。

そして、溶接開先部において、ＴＩＧ溶接、電子ビーム
溶接等により外管１５ａと外管１５ｂ、が突合わせ溶接
により接合され、突合わせ溶接部１８が形成される。こ
の突合わせ溶接部１８は外管１５と同一の外面を構成す
るように形成される。

この溶接作業の際、リング１９は溶接火炎やアーク等に
より溶融することがなく、したがって°、リング１９の
変形やリング１９内の孔部の閉塞が生じない。

このように、突合わせ溶接部１８は外管１５と同一径と
なっており、組立、挿入時において、蒸気発生器内の邪
魔板２２又は外管用管板４ａ、４ｂに干渉することなく
、作業が容易となる。また、不連続部を形成していない
から熱応力の集中を回避できる。内管１４及び外管１５
の溶接に際しては、自動溶接を容易に採用することがで
きる。また、外管１５の突合わせ溶接時、リング１９は
外管１５の開先部と同一乃至広巾であるので、溶融部が
リーク検出用溝を閉塞することがなく、リーク検出機能
を維持することができる。さらにリング１６はリーク検
出用溝１６の溝深さよりも薄いので、リーク検出用溝１
６からのリーク検出用気体はリング１９の孔部に滞留す
ることなく、スムースに他方の管側のリーク検出用溝１
９に移動する。

第４図は本発明の二重管式伝熱管の溶接部の第２実施例
を示す断面図、第５図は第４図のＣ−Ｃ線断面図、第６
図は第４図のＤ−Ｄ線断面図である。

この溶接構造は、内管１４ａと内管１４ｂが突合わせ溶
接部１７により接合され、内管１４ａと内管１４ｂ外側
にそれぞれリング１９が嵌合さ瓢このリング１９の部位
に外管１５ａとスリーブ２１との突合わせ溶接部１８が
形成され、外管１５ｂとスリーブ２１との突合わせ溶接
部１８が形成されて外管１５ａ１スリーブ２１及び外管
１５ｂが接合された構造となっている。

この溶接部は、次のようにして作製される。

まず、外管１５の一部を取り除いた状態で内管１４ａ側
に２つのリング１９を嵌合して突合わせ溶接部１７から
離間した位置に配置し、管の外面側から突合わせ溶接す
る。このときリング１９を配置する位置は溶接作業上支
障のない位置であればよい、内管１４ａと内管１４ｂと
の突合わせ溶接が終了した後、リング１９を移動させ、
リング１９を外管１５ａの切欠部と外管１５ｂの切欠部
にそれぞれ係合した状態でリング１９を配置させ、この
リング１９間にスリーブ２１を嵌め込む、このとき、ス
リーブ２１に形成され赳切欠部にリング１９の一部が係
合した状態となる。しかる後、外管１５ａとスリーブ２
１との間、及び外管１５ｂとスリーブ２１との間を突合
わせ溶接により突合わせ溶接部１８を形成させる。

第２実施例においても、第１実施例と同様な効果を有す
ると共に本実施例では、特に内管１４の内面側から溶接
ができない場合に有効となる。

第７図は本発明の二重管式伝熱管の溶接部の第３実施例
を示す断面図、第８図は第７図のＥ−Ｅ線断面図、第９
図は第７図のＦ−Ｆ線断面図である。

この溶接構造は、接合されるべき内管１４ａと内管１４
ｂの端部にそれぞれリング１９の一部が係合するに必要
な切欠部が形成され、この切欠基部にリング１９の一部
を係合させた後、内管１４の内面側から内管１４ａと内
管１４ｂとを突合わせ溶接して突合わせ溶接部１７を形
成する０次にこの突合わせ溶接部１７の部位で外管１５
ａと外管１５ｂとを突合わせ溶接して突合わせ溶接部１
８を形成する。

本実施例においては、内管１４の外面側にリーク検出用
溝１６が設けられている場合の溶接構造として有効であ
る。

上記した実施例において、特に内管１４と外管１５との
間に嵌合されるリング１９として、２０００°Ｃ以上の
高融点のセラミックスの例を示したが、本発明において
リングとして、内管及び外管の突合わせ溶接の際に溶接
時の熱影響により溶融を生じない材質からなり、かつリ
ーク検出用気体が流通するに足りる多孔質のものであれ
ばよい。

したがって、溶接の種類等によりリングを構成する材質
の融点が決定される。また、上記した実施例では、リン
グの厚さをリーク検出用溝の溝深さよりも薄くしている
が、リーク検出用気体の通気性を損なわない範囲で溝深
さよりも若干の厚くしてもよい、また、リング１９は必
要に応じて２つ以上の分割した状態で使用することがで
き、この場合、溶接開先形状等の影響されることなくリ
ング１９を内管の外側に嵌め込むことができる。

〔効果〕

以上のように本発明によれば、二重管式伝熱管溶接部は
管の軸方向に対して管外径が同一となっているので、伝
熱管の組立、挿入時における邪魔板、管板等との干渉が
なくなる。また、溶接により内管と外管が融合すること
がなく、かつリングの通気性を保持できるためにリーク
検出機能を損なうことがない、さらに完全突合わせ溶接
を実施することが可能となるため、自動溶接化、十分な
・非破壊検査を実施でき、信頼性の高い溶接部を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二重管式伝熱管の溶接部の第１実施例
を示す断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３
図は第１図のＢ−Ｅ線断面図、第４図は本発明の二重管
式伝熱管の溶接部の第２実施例を示す断面図、第５図は
第４図のＣ−Ｃ線断面図、第６図は第４図のＤ−Ｄ線断
面図、第７図は本発明の二重管式伝熱管の溶接部の第３
実施例を示す断面図、第８図は第７図のＥ−Ｅ線断面ｌ
第９図は第７図のＦ−Ｆ線断面図、第１０図は二重管式
熱交換器の概略的構成図、第１１図は第１０図のＧ部の
拡大断面図、第１２図は第１１図のＨ−Ｈ線断面図、第
１３図は従来の二重管式伝熱管の溶接部の例を示す断面
図、第１４図は第１３図の１−１線断面図、第１５図は
第１３図のＪ−Ｊ線断面図である。 １４　ａ、　　ｌ　４　ｂ・・・・−・内管、１５　ａ
、　　１５　ｂ・・・−・・外管、１６・・・・・・リ
ーク検出用溝、１７・・・・・・突合わせ溶接部（内管
）、１８・・・・・・突合わせ溶接部（外管）、１９・
・・・・・リング、２１・・・・・・スリーブ。 代理人　弁理士　西　元　勝　− 第１図 第２図　　第３図 第４図 第５図　　　第６図 第７図 第８図　　　第９図 Ｑ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内管と外管との間にリーク検出用溝を有する二重
   管式伝熱管の溶接部において、内管の外側に挿入可能な
   内径で、かつ外管の溶接開先巾と同一乃至広巾の巾から
   なると共に溶接時の熱影響により溶融を生じない高融点
   の多孔質性リングを内管外側に嵌合した部位で外管同士
   を溶接した構造からなることを特徴とする二重管式伝熱
   管。
2. （２）前記リングが、２０００℃以上の高融点セラミッ
   クスからなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の二重管式伝熱管。
3. （３）前記リングが、前記リーク検出用溝深さよりも薄
   い厚さからなることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の二重管式伝熱管。