JPH02187267A

JPH02187267A - 管継手の形成方法

Info

Publication number: JPH02187267A
Application number: JP1005529A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hirano; 隆平野; Shuji Furuya; 古屋　修治
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-01-12
Filing date: 1989-01-12
Publication date: 1990-07-23

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Ｊ本発明は、管継手の形成方法と補修方法に係り、特に、
母管管壁の穴に連結管とハーフカップリングどを溶接に
よって取り付ける場合における溶接部近傍の欠陥発生全
防止する技術に関するものである。

［従来の技術とその課題」原子力発電関連プラント、各種エネルギ関連プラント、
化学プラント、火力発電プラント等には、その配管路の
途中に、サンプリング管、圧力検出用管、信号取り出し
管等が、管継手によって接続される場合がある。

沸騰水型原子炉における原子炉格納容器を例に取って、
ｗｇ２図に基づいて説明すると、コンクリート製生体遮
蔽壁（１！［子炉建屋壁）１に囲まれた鋼製容器２の中
に、原子炉圧力容器３、原子炉ペデスタル４、原子炉遮
蔽壁５がそれぞれ収納されるときもに、ダイヤフラムフ
ロア６によって、ドライウェル７とサブレッジコンチェ
ンバ８とが区画され、ドライウェル７に布設される主蒸
気系配管９には、その配管経路における破断事故時の最
大蒸気量を制＠することと、蒸気流量を検出することと
を目的として、流量制限器１０が設置されており、該流
量制限器１０は、第３図に示すように、ラッパ管（ベン
チュリー管）状の絞り管１１と、この絞りｙ＋＋の内部
と主蒸気系配管（母管）９の外部とを連通させる貫通穴
Ｉ２及び連結管口と、該連結管目の外側に位置して貫通
穴■２を外側に延長するように、母管９の外壁に取り付
けられるハーフカップリング■とを具備して、母管９に
対して連結管！３及びハーフカップリング１（を、内部
溶接部Ｉ５と外部溶接部１６とによって取り付けている
管継手構造であり、ハーフカップリングＨには、さらに
、流量検出管１７が接続されて所望箇所まで導かれてい
る。

このような管継手構造であると、再溶接部１５・１６を
形成する場合に、溶融状態の溶接金属が凝固するときに
収縮が伴うことに基づいて、その近傍に引っ張り残留応
力が残され易くなる。例えば、母管９と連結管１３とハ
ーフカップリング■とは、それぞれ５Ｕ３３０４等のオ
ーステナイト系鋼によって形成される場合が多いが、機
械的強度の優れた母管９に対して、小径の連結管１３が
取り付けられている場合であると、母管９が熱変形する
ことによって、連結管１３やハーフカップリング１４を
固定している内部溶接部１５及び外部溶接部１６の部分
に力が加わるために、再溶接部ＩＳ・１６の近傍につい
て、十分な信頼性を確保することが要求される。

したがって、定期検査時等において、再溶接部Ｉ５・１
６あるいはその近傍の配管壁の状態を十分に検査するこ
とが望ましい。

従来、再溶接部！５・１６の近傍に欠陥部が生じた場合
や、その懸念がある場合は、管継手を再溶接部１５・１
６の部分で解体して、新規の連結管！３及びハーフカッ
プリング１４を再溶接によって取り付ける等の対策を講
じることが考えられている。

しかし、溶接部近傍の欠陥発生防止対策が行なわれない
と、管継手の解体及び再補修の必要性が生じることにも
なりかねない。前述の主蒸気系配管９の場合であると、
原子炉運転後の交換作業時には、作業従事者の放射線被
曝低減対策を十分に行なうことも必要となり、その労力
は多大なものとなφ。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、管
継手における溶接部近傍の欠陥部の発生を防止可能とし
、また、既設の管継手に対する補修時にも応用可能とす
るものである。

「課題を解決するだめの手段」母管管壁に明けた貫通穴の内壁面にバタリング層を形成
し、該バタリング層と貫通穴に挿入した連結管の外方端
部との間を溶接した後、該連結管の外側にハーフカップ
リングを配するとともに、該ハーフカップリングの基部
と母管外壁面との間を、前記貫通穴の中に冷却用流体を
存在させた状態で溶接するものである。

「作用」バタリング層の上に溶接すると、その層の厚さによって
溶接部形成時の熱が母管管壁に伝達されることが少なく
なり、熱影響を及ぼすことがなくなるとともに、バタリ
ング層の部分は、応力腐食割れ等の欠陥部発生の起こり
にくい材料によって形成することが容易である。

また、ハーフカップリングの基部の溶接を、貫通穴の中
に冷却用流体を介在させた状態で実施すると、貫通穴の
内壁面が冷却状態に保持されるとともに、管壁外部は溶
接熱によって温度上昇するため、これらの温度差に基づ
く熱膨張差により熱応力が発生し、この熱応力が降伏点
を越えた部分に塑性変形か生しる。

溶接後に、高温状態となっていた管壁が、冷却されて低
温状態となり、各部の温度差が小さくなると、冷却用流
体と接触していた部分、つまり、ハーフカップリングの
基部近傍の管壁内面の組織に、圧縮残留応力を付与する
応力改善が施され、以後、腐食流体が接触した場合にあ
っても、応力腐食割れ等の欠陥部の発生が阻止されるも
のとなる。

「実施例」第１図（Ａ）ないし第１図（Ｅ）は、本発明に係る管継
手の形成方法を第３図に示した流量制限器１０の箇所の
管継手に適用する場合の工程例を示している。

［母管貫通穴の形成］第１図（Ａ）に示すように、ＳＵＳ　３０４材料からな
る母管９の管壁に、貫通穴１２を形成するとともに、該
貫通穴１２の部分に、連結’ｌｉ’Ｈの挿入が可能な口
径を有する小径部１ｈと、第３図に示すハーフカップリ
ング１４の内径と同一口径を有する大径部＋２ｂとを形
成し、また、大径部Ｈｂの回りにおける管壁外面に、後
述する溶接用環状窪部１８を鎖線で示すように形成して
おく。

［バタリング層の形成］第１図（Ｂ）に示すように、貫通穴１２における小径部
１２１と大径部１２ｂとの段部Ｂｃに、小径部Ｈａを外
方に延長させるように、ＳＵＳ　３０８ＵＬＣ材料を溶
融状態として、大径部＋２ｂの内壁面に沿って盛る上げ
ることにより、小径部１２１と同口径のバタリング層１
９を形成する。

［連結管の溶接］第１図（Ｃ）に示すように、例えばＳＵＳ　３０４材か
らなる連結管１３の先端を、外向き状態として貫通穴１
２の中に挿入し、先端をバタリング層１９の形成部分、
内壁面に位置させる。そして、バタリング層１９と連結
管１３の外方端部との間を隅肉溶接し、以後、内部溶接
部１５によって連結管１３を支持させる。このように、
内部溶接部１５をバタリング層１９の上に形成するよう
にすれば、バタリング層１９の形成材が母管９の形成材
よりも耐応力腐食割れ性の点で向上することに基づいて
、欠陥部の発生を低減できるものとなる。

［貫通穴の冷却Ｊ例えば５ＵＳ３１６Ｌ材によってハーフカップリング１
４を形成するとともに、第１図（Ｄ）に示すように、ハ
ーフカップリング目における基部に形成したテーバ状の
溶接開先口ａを溶接用環状窪部１８に合わせ、これらの
内側にシール用スリーブ２０を挿入して、溶接開先部分
を内部と隔離した状態とする。なお、このシール用スリ
ーブ２０は、熱伝導性の優れた材料によって、可能な範
囲で薄く形成しておくとともに、必要に応じて溶接開先
口ａ及び溶接用環状窪部１８の間を溶接ビードのｌｌ’
ｉｌないし２層で閉塞した状態で撤去する等の処理がな
される。

また、第１図（Ｄ）の鎖線の矢印で示すように、ハーフ
カップリングＨの中に冷却用流体（例えば冷水）全供給
して、ハーフカップリング１４の内面、貫通穴１２の内
壁面（大径部の内面）、バタリング層１９、連結管１３
を内側から冷却する。

［ハーフカップリングの溶接］そして、貫通穴１２の内部等の冷却を行ないながら、溶
接開先１４ａと溶接用窪部ＩＢとからなる溶接開先部分
を溶接することにより、貫通穴１２の半径方向に温度差
を与えながら、第１図（Ｅ）に示すように、外部溶接部
１６を形成する。

［応力の改善］このように、貫通穴Ｉ２の中に冷却用流体を介在させた
状態で、ハーフカップリング１４の基部の溶接を行なう
と、貫通穴１２の内壁面とハーフカップリング！（の内
面とが冷却状態に保持されるために、溶接熱によって加
熱される部分との間に温度差が生じる。かつ、これらの
温度差が管壁部分に生じることにより、熱膨張差に基づ
く熱応力が発生する。

この場合の塑性変形は、高温部分が熱膨張しようとする
ときに、低温部分がこれを阻止しようとすることによっ
て生じ、高温部分には圧縮方向の塑性変形、低温部分に
は引っ張り方向の塑性変形が生じようとする現象であり
、これらの熱応力が降伏点を越えると、その部分に塑性
変形が生じる。

例えば、オーステナイト系ステンレス鋼の場合には、温
度差が２００　’Ｃ以上であると、その熱応力が降伏点
を越えて、その部分に塑性変形が伴うものとなる。

ハーフカップリング１４の溶接が終了するまで、冷却用
流体による冷却を続行すると、溶接作業の終了後には、
高温状態となっていた管壁と他の部分との温度差が小さ
くなり、冷却用流体と接触していた部分、つまり、ハー
フカップリングＨにおける基部近傍の管壁内面や、母管
９における貫通穴１２の内面の組織に、圧縮残留応力が
付与されることになる。以後、これらの内面に腐食流体
が接触する場合にあっても、応力腐食割れ等の欠陥部の
発生が阻止されるものとなる。

〔他の実施例〕

以上の一実施例における説明では、母管９に、ａ　結ｖ
　ｌ　３及びハーフカップリング１４を新規に取り付け
る場合、つまり、新規の管継手を形成する方法を例に採
ったが、管継手の補修を行なう場合への応用が可能であ
る。

この応用例について説明すると、第３図の構造の場合、
外部溶接部１Ｇの部分を解体して、ハーフカップリング
目を外した状態で、内部溶接部１５も解体し、次いで、
例えば、連結管１３を内方に押し込んだ状態として、第
１図（Ａ）以下に示すバタリング層の形成以下の工程を
実施することにより、内部溶接部Ｉｓの形成時に基づく
母管９の管壁への＃接黙影響の低減を図ることや、ハー
フカップリング１４を新規のものに交換すること、母管
９の管壁内面組織の残留応力改善を行なうことができる
ことになる。

「発明の効果」以上説明したように、本発明に係る管継手の形成方法は
、 ■連結管を母管の貫通穴に溶接する場合に、バタリング
層を形成してその上に溶接するものであるから、溶接熱
を母管管壁に及ぼすことが少なく、連結管取り付は溶接
部近傍の欠陥発生を防止することができる。

■ハーフカップリングを溶接する場合に、冷却用流体を
内部に存在させて行なうので、管壁内面に圧縮残留応力
を付与する等、応力改善によって管壁内面における欠陥
部の発生を積極的に防止することができる。

■上記方法は、既設の管継手に対して、残留応力改善対
策を適用することができる。

等の優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）ないし第１図（Ｅ）は本発明に係る管継手
の形成方法の一実施例における工程説明図、第２図は沸
騰水型原子炉の原子炉格納容器の例を示す正断面図、第
３図は第２図における鎖線■部分の拡大断面図である。９・・・・・・主蒸気系配管（母管）、１０・・・・・
・流量制限器、１１・・・・・・絞り管、２・・・・・・貫通穴、１２１・・・・・・小径部、Ｈｂ・・・・・・大径部、１２ｃ・・・・・・段部、１３・・・・・・連結管、目・・・・・・ハーフカップリング、１（１・・・・・・溶接開先、１５・・・・・・内部溶接部、１６・・・・・・外部溶接部、１７・・・・・・流量検出管、１８・・・・・・溶接用環状窪部、１９・・・・・・バタリング層、ｚＯ・・・・・・シール用スリーブ。

Claims

【特許請求の範囲】

母管管壁に明けた貫通穴の内壁面にバタリング層を形成
し、該バタリング層と貫通穴に挿入した連結管の外方端
部との間を溶接した後、該連結管の外側にハーフカップ
リングを配するとともに、該ハーフカップリングの基部
と母管外壁面との間を、前記貫通穴の中に冷却用流体を
存在させた状態で溶接することを特徴とする管継手の形
成方法。