JPH0198897A - 二重伝熱管のプラグ方法 - 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、二重伝熱管のプラグ方法に係り、特に二重伝
熱管型熱交換器におけるクラック等の欠陥が生じた伝熱
管に対し、伝熱管の内側の流体と伝熱管の外側の流体と
の直接接触を防止するための二重伝熱管のプラグ方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来の高速増殖炉プラントでは、第１４図に示すように
原子炉２１と中間熱交換器２２との間に一次冷却系２５
、中間熱交換器２２と一重伝熱管型蒸気発生器２３の間
に２次冷却系２６、−宣伝熱管型蒸気発生器２３とター
ビン発電機２４との間に水蒸気系２７が設けられている
。２次冷却系２６は、蒸気発生器の伝熱管破損事故時、
ナトリウム−水による影響が炉心に及ばないようにする
ために設けられている。この２次冷却系２６の設置は、
その関連設備および発電所建物を増大させ、軽水プラン
トと比較してコスト高となり、高速増殖炉のデミリフト
となっている。

しかし、従来の一重伝熱管型蒸気発生器２３では、安全
上、この２次冷却系２６を省略できる程の充分な技術レ
ベルに達していない。

第１５図に示す二重伝熱管型蒸気発生器２８は、このよ
うな背景の基に開発が進められている新しいタイプの蒸
気発生器であり、伝熱管を二重構造とすることにより２
次冷却系２６を省略することができる。

第１６図は上記のような二重伝熱管型蒸気発生器の断面
図、第１７図は第１６図の要部（Ａ）断面図、第１８図
は第１７図のＢ−Ｂ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次側側のナト
リウムは、ナトリウム入口ノズル３から胴プレナム１３
に入り、胴プレナム１３内を下降しながら二重伝熱管１
２内の水又は蒸気と熱交換し、ナトリウム出口ノズル４
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５から給水ブレナム１４に入り、内管用入口管
板７（内管周胴貫通部）で数千本の二重伝熱管１２に分
配され、二重伝熱管１２内を上昇しながら１次側のナト
リウムと熱交換し、蒸気ブレナム１５を通って蒸気出口
ノズル６から系外に出る。

ここで使用される二重伝熱管１２は、第１７図および第
１８図に示すように内管１２ａと外管１２ｂとからなり
、内管１２ａと外管１２ｂは機械的に接合され、一体と
なっている。また、外管１２ｂの内面には伝熱管波Ｉ員
時のリーク検出用のリーク検出溝１９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１９は内管１２
ａに設けられる場合もある。

リーク検出溝１９は、万一、外管１２ｂに貫通りランク
等が発生した場合、このクラックが内管１２ａ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、その逆のクラックの移行の場合も同様である。

即ち、二重伝熱管１２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時側の水又
は蒸気は、接触すると爆発的に反応する性質を存する。

したがって、伝熱管１２を内管１２　ａ、と外管１２ｂ
に分け、内管１２ａから外管１２ｂへ、又は外管１２ｂ
から内管１２ａにクラックが移行する前にリーク検出溝
１９を通して未然にリークを検出するようになっている
。

リーク検出溝１９は、リーク検出流体ブレナム１７を経
由し、リーク検出器２０により二重伝熱管１２のリーク
検出を行う。

この二重伝熱管型蒸気発生器２８の二重伝熱管１２の外
径は、１５閣程度から３０ｍ程度のものを一般に使用し
、かつ蒸気発生器２８の出力は６００〜７００ＭＷＬ程
であることから二重伝熱管１２の本数は、数千本程度と
なる。このため、内管用入口管板７および内管用出口管
板８の外径は、２〜３ｍで厚みは数百−〜５０（１ｍ程
度となる。

また、リーク検出流体入口ブレナム１６およびリーク検
出流体出口プレナム１７の高さは（内管用管板と外管用
管板との間隙）は、外管用入口管板９又は外管用出口管
板１０との溶接のために５００１前後又はそれ以上の長
さが必要である。

したがって、内管用入口管板７又は内管用出口管板８と
リーク検出流体入口ブレナム１６又はリーク検出流体出
口プレナム１７を合計した寸法（図中、２１で示す）は
１ｍ程度となる。

一方、従来の伝熱管プラグ方として、一般には溶接方式
、爆着方式、その他がある。

第７図〜第９図は溶接方式のプラグ法を例を示している
。第７図（実開昭５７−１９９７９３号公報）の場合、
管板３０にプラグ３１を溶接するために管板３０を開先
加工し、溶接部３４は管板３０、プラグ３１の内面から
溶接部３５はプラグ３２の外面側からそれぞれ溶接作業
を行っている。

第８図および第９図の場合にも溶接部３６は、それぞれ
プラグ３３の外側らか溶接を行っている。

第１０図は爆着方式のプラグ法を示している。

（特公昭６１−１５８号公報、特公昭５１−３４４７９
号公報）このプラグ法では、プラグ３７を管３０に挿入
する前に爆着性能を向上させるために管板孔内面３８に
図中、ｉ！で示す深さで研磨仕上げを施した後、爆薬を
セントし、その後、爆着施工、仕上げ、検査を行ってい
る。この爆着方式によるプラグ法では、爆着作業等は、
管板３０のプラグアクセス４０側に作業上、邪魔物がな
いため特に支障は生じない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来技術では、下記の点について配慮がされて
おらずプラグ施工上、次のような問題をある。

（１）伝熱管が二重伝熱管という構造上の理由により内
管１２ａと外管１２ｂのそれぞれにプラグが必要となる
。しかし、従来技術では、このことを想定した構造では
ない。

（２）即ち、内管１２ａ用のプラグ（内管用入口管板７
および内管用出口管板８のプラグ）は、従来の構造を変
える必要がない。しかし、第１１図に示すように外管用
人口管板９および外管用出口管ｉ１０のプラグ施工４１
は、内管用入口管板７および内管用出口管板８の伝熱管
孔４２（孔径；約１５ｆｆ１１〜３０ＩＩＩｆｆｌ）か
ら約１ｍ先で行う必要がある。

プラグ施工には準備作業、溶接又は爆着作業、検査、復
旧作業があり、これらの全ては、第１１図に示すように
伝熱管４２を介して実施することになる。

（３）具体的には外管用入口管板９又は外管用出口管板
１０にプラグが必要となる場合の一例を第１２図に示す
、第１２図（Ａ）において、外管１２ｂのＡ部にクラッ
ク４３が発生した場合、内管用人口管板７にプラグ４４
で封止したのみでは、第１２図（Ａ）に示すようにナト
リウム漏洩ルート４６が生じ、外管１２ｂのプラグとし
ての機能を有しない、したがって、第１２図（Ｂ）に示
すように外管入口管板９にもプラグ４５により封止しな
いと、プラグとしての機能を果たさず、かつナトリウム
と水・蒸気との間を二重構造とすることができない。

（４）プラグ４５を爆着方式により実施する場合を例に
とると、プラグ施工に以下の作業が必要である。

■　第１３図（Ａ）に破線で示す内管１２ａを切削加工
より削除する。

■　第１３図（Ｂ）の実線で示す内管用人口管板７およ
び内管用出口管板８の管板孔を拡大させる。

■　第１３図（Ｃ）の破線で示す外管１２ｂの一部を切
削加工により削除する０次に外管用入口管板９および外
管用出口管板１０の一部をそれぞれ切削加工により削除
し、研磨する。

■　第１３図（Ｄ）に示すように外管用人口管板９およ
び外管用出口管板１０にプラグ装着具４７をセットする
０次に外管用入口管板９および外管用出口管板１０に爆
着前にプラグ４８をセットする。その後、外管用人口管
板９および外管用出口管板１０に爆薬４９をセットする
。

■　第１３図（Ｅ）に示すようにプラグ４５の仕上げ５
日を実施する。その後、ボアスコープ５１を介してプラ
グ４５部の検査を行う。

■　第１３図（Ｆ）に示すように内管用入口管板７およ
び内管用出口管板８へのプラグ４４の施工となる。

上記のような作業のうち、外管用管板９又は１０の検査
の結果、補修作業を要することとなった場合、プラグ４
５を削除した後、上記した■の研磨作業〜■の作業を繰
り返す必要がある。さらに以下に示す問題点がある。

（ａ）　　内管１２ａおよび外管１２ｂを削除するため
に第１３図（Ｃ）に示すように専用のドリル５０又はリ
ーマを使用することになる。この場合、専用のドリル５
０等は１ｍ以上のものが必要であり、外管用人口管板９
および外管用出口管板１０の管孔中心とドリル５０等の
中心が一致しないことが予想され、爆着性能に影響を与
えることになる。さらにこれらの異常有無は、第１３図
（Ｅ）に示すようにボアスコープ５１等を使用する必要
がある。

（ｂ）　　爆着前にプラグ４８をセットするためにはプ
ラグ装着具４７等は、第１３図（Ｄ）に示すように管内
径よりも大きくなければならず、内管用管板７および８
の管孔径６２は、これらの寸法を考慮したピッチおよび
強度計算を行う必要があり、さらに装置が大型化する。

（ｃ）　　作業手順が多く、信顧性を低下させる。

（ｄ）　　検査不合格等の場合における補修は、取り付
けたプラグを撤去しないと、その作業を行うことができ
ない。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題を解消し、外
管の削除を不要とするとともに作業手順を簡略化し、さ
らにプラグを想定したサンジングを行うことなく、かつ
プラグの補修が容易な二重伝熱管のプラグ方法を提供す
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、二重伝熱管の内管と外管とを内管の内
面から溶接を行って内管と外管との境界部の不活性ガス
通路を遮断するための溶接部を外管に生じたクラック等
の欠陥部を挟む状態で設け、かつ内管のプラグは、従来
と同様なプラグにより密封することによって外管用管板
に対してプラグを使用することなく、内管自体をプラグ
としての機能を有するようにすることによって達成され
る。

〔作用〕

二重伝熱管の内管と外管とを内管の内面から溶接を行う
ことにより外管用管板にプラグを取り付ける必要がな（
、外管の削除等の作業やプラグを想定したサイジングが
不要となり、作業手順が簡略化する。内管のプラグは、
従来のプラグ法により密封可能とされる。

〔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図は本発明の方法を示すための全体構成図、第２図
は本発明の方法における溶接時の状態を示す説明図、第
３図は第１図に示す構造の伝熱管の密封機能を示すため
の説明図である。

第１図において、内管１２ａと外管１２ｂ、内管用入口
管板７および内管用出口管板８、外管用人口管板９およ
び外管用出口管板ｌＯの形状および寸法は、外管１２ｂ
にクラック４３が生したときの状態のままである。

従来の構造と異なる点は、内管１２ａと外管１２ｂが溶
接部５５により接合されているとともに内管１２ａにプ
ラグ４４が取り付けられていることである。

溶接部５５の形成に際しては、第２図に示すように内管
１２ａ内面から溶接トーチ５６を挿入し、所定の位置で
溶接トーチ５６を回転させ、内管１２ａと外管１２ｂの
全周を内管１２ａの内面側から溶接を施す。

一方、超音波探傷試験等により溶接部５５に異常がある
ことが判明した場合、第２図に示すように溶接部５５の
そのままの状態で溶接トーチ５６を溶接部５５と異なる
位置となるように管の軸方向に移動させ、溶接部５５の
場合と同様な要領で溶接部５５ａを形成させ、かつ探傷
試験を行うことができる。

次に溶接部５５又は溶接部５５ａに対して内管１２ａの
内面から超音波探傷試験等により異常がないことを確認
した後、内管１２ａにプラグ４４を挿入し、内管１２ａ
の外側から溶接して溶接部５７を形成する。この溶接部
５７は、内管用入口管板７と内管用出口管板８との管−
管板溶接に使用される溶接機を使用することにより形成
することができる。

上記のようにして溶接部５５（および５５ａ）および溶
接部５７により伝熱管はナトリウムと水・蒸気の境界を
二重壁とすることができる。

即ち、第１６図において、給水プレナム１４、蒸気ブレ
ナム１５の水・蒸気と、胴プレナム１３のナトリウムは
、溶接部５５および溶接部５７によって二重伝熱管１２
の内管１２ａと外管１２ｂ間の不活性ガス通路が遮断さ
れる。このため、水・蒸気とナトリウムは、外管用入口
管板９と外管用出口管板１０側にそれぞれ形成された溶
接部５５．５５と内管用人口管板７と内管用出口管板８
側にそれぞれ形成された溶接部５７．５７によってクラ
ック４３が生じた管の両側二カ所で密封されるために水
・蒸気又はナトリウムが崩洩されることがなく、仮に漏
洩したとしても両者が直を妾接触することがない。

また、溶接部５５の溶接作業には、内管１２ａの内面に
挿入する治具・工具類は、溶接トーチ５６のみであり、
作業手順、ステップを従来例に比べて低減できる。

さらに溶接トーチ５６の内管１２ａへの挿入の位置が若
干ずれた場合でも溶接部の形状、性能等にはほとんど影
響がない構造であり、信頼性が高い、また、管板を加工
するための治具・工具が不要であるとともにプラグを想
定した管板のサンジングが不要となる。

次に第１図のようにプラグ施工した場合、第３図に示す
ように溶接部５５と溶接部５７との間に位置する内管１
２ａにリーク検出用孔５９を予め設けておくと、内管１
２ａにクラックが生じた場合、リーク検出流体出口ブレ
ナム１７を介してその検出が可能となる。

以上は、外管１２ｂにクラックが生じた場合について説
明したが、内管１２ａにクラックが生じた場合にも同様
な機能を果たす。

このように第３図に示す溶接部５５と溶接部５７が、ナ
トリウム−水弟１バウンダリ６３とナトリウム−水筆２
バウンタリとなり、二重伝熱管型蒸気発生器のプラグ法
としてその機能を果たしていることがわかる。

なお、伝熱管１２は、二重管構造となっており、かつリ
ーク検出溝１９が設けられているので、外管１２ｂにク
ラック４３が発生すると同時に内管１２ａにクラックが
発生することない、また、外管１２ｂは健全で内管１２
ａのみにクラックが発生した場合、内管１２ａに取り付
けられたプラグ４４により密封されるので本発明のプラ
グ法を採用するまでもなく、水・蒸気とナトリウムとの
直接接触を回避できる。

第４図〜第６図は、それぞれ本発明にかかるプラグ方法
の他の実施例を示す要部断面図である。

第４図において、プラグ４４の内面側から溶接部５７を
形成してプラグ４４を取り付ける例を示している。この
場合、溶接部５７は、溶接部５５を形成する溶接トーチ
５６によって形成されるので、溶接部５５と溶接部５７
に対して溶接トーチ５６を兼用できる効果がある。

第５図において、内管１２ａ、外管１２ｂおよび外管用
管板スタンプ６０のそれぞれに対して互いに溶は込み溶
接部６１を形成する例を示している。この場合、外管１
２ｂにクラックが生じ、このクラックによるリークが外
管１２ｂと外管用入口管板９又は外管用出口管板１０と
の溶接部６５を介して生じる恐れがあるときにも溶接部
６０によりリークを未然に防止することができる。

第６図において、第５図における外管用管板スタップ６
０に対応する位置に予めスタップ６０ａを設け、内管１
２ａ、外管１２ｂおよびスタップ６０ａのそれぞれに対
して互いに溶は込み溶接部６１ａを形成する例を示して
いる。この場合、溶接部６５によりリーク防止が不十分
で補修の必要があるときに、スタップ６０ａにより確実
なリーク防止を行うことができる。

第５図および第６図に示す実施例では、溶は込み溶接部
６１．６１ａは外管１２ｂと外管用管板との溶接部の補
修としての機能と同時に内管１２ａと外管１２ｂとのプ
ラグ溶接としての機能をも果たすことになる。また、第
５図および第６図においては、いずれも溶接トーチ５６
の使用のみで施工が可能である。

（発明の効果〕 以上のように本発明によれば、二重伝熱管の外管のプラ
グ用としてその内管を巧みに利用したものであり、した
がって従来外管のプラグに必要であった、溶接トーチ以
外の治具・工具類および作業手順、ステップを省略する
ことができるので、以下の効果を発揮することができる
。

■　上記した治具・工具類を省略できる結果、狭い空間
部（例えば、約１５ｍ〜３０閤程度の孔径、孔の深さ約
１ｍ程度）で作業を行うための治具・工具類を開発する
必要がない、また、作業に必要な治具・工具類に従来使
用されている溶接トーチを利用するのみで足りる。

■　作業ステップ・手順が少なくなり、プラグ作業への
信鎖性が向上するとともにプラグ補修工程を短縮でき、
プラント稼働率および経済性が向上する。特に溶接トー
チ挿入深さ精度が相対的に従来例に比べて大きくでき、
その分、信転性が向上する。

■　内管をプラグの一部として利用しているので、従来
の補修時に必要であったプラグの撤去作業を要すること
なく、補修を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を示すための全体構成図、第２図
は本発明の方法における溶接時の状態を示す説明図、第
３図は第１図に示す構造の伝熱管の密封機能を示すため
の説明図、第４図は本発明における溶接時の他の状態を
示す説明図、第５図および第６図は本発明の溶接部の例
を示す断面図、第７図、第８図、第９図および第１０図
はそれぞれ従来のプラグ法を示す断面図、第１１図は従
来のプラグ法を蒸気発生器に適用したときの状況を示す
説明図、第１２図（Ａ）、（Ｂ）および第１３図（Ａ）
、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は従来のプ
ラグ法を蒸気発生器に適用したときの作業手順および問
題点等を示すための説明図、第１４図は一重管蒸気発生
器を使用する高速増殖炉システムを示す系統図、第１５
図は二重伝熱管を使用する高速増殖炉システムを示す系
統図、第１６図は二重伝熱管型蒸気発生器の全体構成図
、第１７図は第１６図の要部（Ａ部）断面図、第１８図
は第１７図のＢ−Ｂ線断面図である。 ７・・・・・・内管用入口管板、８・・・・・・内管用
出口管板、９・・・・・・外管用入口管板、１０・・・
・・・外管用出口管板、１２・・・・・・二重伝熱管、
１２ａ・・・・・・内管、１２ｂ・・・・・・外管、１
３・・・・・・胴プレナム、１４・・・・・・給水プレ
ナム、１５・・・・・・蒸気ブレナム、１６・・・・・
・リーク検出流体入口ブレナム、１７・・・・・・リー
ク検出流体出口ブレナム、１９・・・・・・リーク検出
溝、２０・・・・・・リーク検出器、４３・・・・・・
クラック、５５．５５ａ・・・・・・溶接部、５６・・
・・・・溶接トーチ、５７・・・・・・溶接部、５９・
・・・・・リーク検出孔、６０．６０ａ・・・・・・ス
タップ、６１・・・・・・溶接部、６３・・・・・・ナ
トリウム−水弟１バウンダリ、６４・・・・・・ナトリ
ウム−水筆２バウンダリ。 代理人　弁理士　西　元　勝　− 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　（Ｂ）第１３図 （Ａ）（Ｂ） 第１３図 （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｄ）第１
３図 （Ｅ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｆ）第
１６図 第１７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内管と外管によって形成された二重伝熱管の境界
   に不活性ガス通路を設け、内管の両端を内管用管板に溶
   接固定し、外管の両端を外管用管板に溶接固定するとと
   もに内管の内側に被加熱流体を流し、外管の外側に加熱
   流体を流して熱交換するものにおいて、前記二重伝熱管
   の内側から内管と外管を溶接して不活性ガス通路を遮断
   するための溶接部を前記外管に生じたクラック等の欠陥
   部を鋏む状態で二箇所設け、しかる後に内管の両端部に
   プラグを挿入して該プラグと内管とを密封溶接するよう
   にしたことを特徴とする二重伝熱管のプラグ方法。