JPH0198898A - 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ン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波を員事故時
、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ッ
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２日は、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から胴ブレナム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の内面には伝熱管破（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、このクランクが内管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、その逆のクラン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１２ａ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にクラン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２Ｂの二重伝熱管１２の外
径は、１５ｍ程度から３０Ｗ程度のものを一般に使用し
、かつ蒸気発生器２８の出力は６００〜７００ＭＷｔ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で厚みは数百１１ｍ〜５００閤
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
出流体出口ブレナム１７の高さはく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５００鵬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プレナム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、！、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、−ａ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５９−３４４７９
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、で、で示す深さで研磨仕上げを施した後、爆薬を
セットし、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
入口管板９および外管用出口管板ｌＯ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１５■〜３０ｍ）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、内管用入口管板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入口管板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入口管板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、外管用入口管
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
８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、外管用入口管板９
および外管用出口管板１゜の管孔中心とドリル５０等の
中心が一部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、信幀性を低下させる。

（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、外管用管仮に形成された孔に加工され
たシール溝の位置に対応する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
クラン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がら溶接を行う
ことにより外管用管板にプラグを取り付ける必要がなく
、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。

また、上記の溶接部を形成させる際、この溶接部は外管
用管板に加工されたシール溝の位置に対応しているから
、溶接施行の際、溝内の気体が断熱作用を有し、内管と
外管とを高温に保持する結果、溶接作業性が向上する。

〔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、外管用入口管板９およ
び外管用出口管板１０の形状および寸法は、外管１２ｂ
にクラック４３が生じ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５５ａ、５５ｂ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５５ａ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、外管用入口
管板９、外管用出口管板１０に予め加工されているシー
ル溝６６ａに対応する位置で溶接トーチ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５５ａ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
ａはそのままの状態で溶接トーチ５６を溶接部５５ａ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
５５ａの場合と同様な要領で溶接部５５ｂ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５５ａ又は溶接部５５ｂ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１２
ａ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５５ｂ（および５５ｂ）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、蒸気プレ
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　ａ　（５５ｂ）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５
５ａ　（５５ｂ）と内管用入口管板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が生じた欠陥部を挟む状態で管の両側二カ所
で密封されるために水・蒸気又はナトリウムが漏洩され
ることがなく、仮に漏洩したとしても両者が直接接触す
ることがない。

また、溶接部５５　ａ　（５５ｂ）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、信幀性が高い、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。

また、溶接部５５ａ　（５５ｂ）は、外管用入口管板９
、外管用出口管板１０の孔内面に加工されたシール溝６
６　ａ　（６６ｂ）の位置に対応する二重伝熱管の部分
で行われる。

上記のシール溝６６　ａ　（６６ｂ）は、外管１２ｂを
外管用人口管［９、外管用出口管板１０に取り付ける際
に利用される溝であり、−ＩＩの管−管板式熱交換器に
設けられる。このシール溝６６ａ（６６ｂ）は、外管１
２ｂを外管用入口管板９、外管用出口管板１０から引き
抜く際にその荷重を受は持ち、管−管板溶接部にかかる
荷重を大幅に低減させるために設けるものである。

溶接部５５ａ　（５５ｂ）を、上記のシール溝６６ａ　
（６６ｂ）に対応した位置にすると、溶接施工の際の溶
接熱が外管用入口管板９、外管用出口管板ｌＯ側に逃げ
ることを防止できる。

即ち、溶接施行の際にシール溝６６ａ　（６６ｂ）内に
介在する気体が断熱作用を有する結果、内管１２ａおよ
び外管１２ｂを高温に保持でき、溶接作業性を向上でき
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５５ａと溶接部５７との間に位置する内管
１２ａにリーク検出用孔５９を予め設けておくと、内管
１２ａにクラックが生じた場合、リーク検出流体出口プ
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−水弟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にクランクが
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５５ａ等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５５ａ等と溶接
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、シール溝６６ａ〜６６ｃが管板厚さ方
向に三箇所設けられ、溶接部５５ａ〜５５ｃがそれぞれ
のシール溝に対応して設けられている。この実施例では
、溶接部５５ａ〜５５ｃのうち、２箇所に不良が発生し
た場合にも他の一箇所の溶接部によりプラグとしての機
能を果たすことができる。

第６図において、第５図の場合よりも管板厚さ方向に長
いシール溝６６ｄが形成され、この溝に溶接部５５ａお
よび５５ｂが設けられている。本実施例においても第１
図に示す実施例と同様な効果を有する。

〔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１５閣〜３０１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
信頼性が向上できる。特に溶接トーチの挿入深さ精度を
、従来に比べて相対的に大きくでき、その分、信頼性が
向上する。また、プラグ作業工程を短縮でき、プラント
稼働率を向上できる。■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。

■　溶接部を形成するに際して、管仮に設けられたシー
ル溝を利用するので、この溝の空間部における断熱作用
により溶接熱の逃げを防止して十分な溶は込みを図るこ
とによって溶接作業性を向上させることができる。

【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１
５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・・・・・・外管用人口管板、ｌＯ・・・
・・・外管用出口管板、１２・・・・・・二重伝熱管、
１２ａ・・・・・・内管、１２ｂ・・・・・・外管、１
３・・・・・・胴ブレナム、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、５５ａ、５５ｂ。 ５５ｃ・・・・・・溶接部、５６・・・・・・溶接トー
チ、５７・・・・・・溶接部、５９・・・・・・リーク
検出孔、６３・・・・・・ナトリウム−水筆１バウンダ
リ、６４・・・・・・ナトリウム−水筆２バウンダリ、
６５・・・・・・外管−管板溶接部、６６ａ、６６ｂ、
６６ｃ、６６ｄ−−−−−−シール溝。 代理人　弁理士　西　元　勝　− 第５図　　　第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 ＞’、”ｙ　　＋０ 第１２図 （Ａ）　　　　　　　　　　　（Ｂ） 第１３１ （Ａ）　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）第１３図 （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　（Ｄ）第１３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、前記外管用管板
   に形成された孔に加工されたシール溝の位置に対応する
   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。