JPH0219706Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は熱交換器の閉塞用プラグの耐圧試験装
置に係り、特に熱交換器内に設けられた主管か
ら、これより分岐された分岐管の開口部にこれを
閉塞すべく溶接固定されたプラグ部材の溶接部を
検査する熱交換器の閉塞用プラグの耐圧試験装置
に関する。

［従来の技術及びその課題］ 最近、原子炉で発生する熱をヘリウム、炭酸ガ
スなどの不活性ガスの熱媒体で取り出し、これを
中間熱交換器にて二次不活性ガスと熱交換させて
得られる熱エネルギで、発電は勿論、淡水生産、
製鉄等を行う多目的高温ガス炉が提案されてい
る。

ところで、上記原子炉にて使用される中間熱交
換器は、この中にほぼ1000℃前後に加熱された不
活性ガスが多量に流通されていることから、非常
に大型化され且つ耐熱性に優れた構造となつてい
る。

第１図に示すように、この種の熱交換器１は、
その本体胴２が高さほぼ17ｍ程の中空円筒状体に
形成されており、最下端部に形成された一次ヘリ
ウム入口３から導入される高温ヘリウムは、多数
の伝熱管たる分岐管４……が設けられた本体胴２
内を上昇し、最上部まで到達した後、本体胴内壁
２ａと区画壁５との間に形成された通路６を下降
しいき、最終的に本体胴２の下方側部に設けられ
た一次ヘリウム出口７から排出されて、再び原子
炉の炉心部（図示せず）に移送されることにな
る。

一方、上記多数の分岐管４は、本体胴２の中心
部軸方向に沿つて設けられた管径ほぼ40cmの集合
管としての主管８を中心として螺旋状に形成され
て、その一端は本体胴２の上方側部に取り付けら
れて二次ヘリウム入口９を形成すると共に、他端
はこの主管８の下端部に集合されて取り付けられ
ている。従つて、二次ヘリウム入口９から導入さ
れた低温二次ヘリウムは、分岐管４……内を流下
しつつ前記一次ヘリウムと熱交換されて加熱され
た後、主管８内に流れ込み、この中を上昇して二
次ヘリウム出口１０から他の装置へ移送されるこ
とになる。

ところで、上記熱交換器の分岐管４の一部に万
一破損が生じた場合、この破損した分岐管を補修
する必要がある。

しかしながら、原子炉運転後にあつては、この
熱交換器内に放射性物質が付着および浮遊してい
ることから、この中に人間が入つて補修すること
は好ましくないし、また、分岐管４が複雑に入り
組んでいることから、破損分岐管のみを補修して
これを回復させることは不可能である。

そこで、熱交換器全体の機能を回復させるため
に、破損した分岐管４の二次ヘリウム入口９側開
口部に溶接プラグすると共に、主管８の下端部に
取り付けられた破損分岐管４ａの管寄側開口部４
ｂを溶接プラグして、この分岐管４ａにヘリウム
を流さないようにすることが考えられる。この溶
接を行うに際して、破損分岐管４ａの二次ヘリウ
ム入口９側開口部は、ここに人間が容易に接近す
ることができることから、簡単に溶接プラグする
ことができるが、主管８内の管寄側開口部４ｂに
は、人間が接近できないために、これにかわり開
口部４ｂの開先加工を行う切削加工装置、プラグ
部材を開口部へ挿入するプラグ挿入置、及びこれ
を溶接する小型溶接機などを全て搭載した補修装
置１１を、二次ヘリウム出口１０から主管８内に
降下させて、遠隔操作により溶接プラグを行うこ
とが考えられる。

しかしながら、単に破損した分岐管４ａの開口
部４ｂにプラグ部材を溶接固定しただけでは、こ
の溶接部が高圧に充分耐え得るだけの耐圧性を有
しているか、あるいは溶接割れ等の溶接不良もな
く充分なシール性を保持しているか否かが判別で
きないので、この溶接部の耐圧性及びシール性を
試験する必要がある。

そこで、本考案は、上記事情に鑑み、プラス部
材の溶接部の耐圧性及びシール性を検査できる耐
圧試験装置を提供すべく創案されたものである。

［課題を解決するための手段］ 熱交換器内に延長された主管から、これより分
岐された分岐管を閉塞すべくその開口部に溶接さ
れたプラグ部材の溶接部の耐圧試験を行うための
装置において、開口部を有した主管の内壁に沿つ
て移動する基台と、溶接部を密閉して覆うシール
ボツクスと、基台上に設けられシールボツクスを
自在継手を介して支持すると共に加圧流体により
伸長して内壁に圧着させるピストン機構と、この
ピストン機構を縮退側に付勢する戻しバネと、分
岐管内に加圧して検査ガスを供給する検査ガス供
給手段と、シールボツクス内を減圧して溶接部か
ら漏洩する検査ガスを検知する検査ガス検知手段
とを備えたものである。

［作用］ 上記構成によつて、基台を該当分岐管の開口部
位置に移動させた後、ピストン機構に圧気を供給
してシールボツクスをその内壁に圧着させる。そ
して検査ガス検知手段は、検査ガス供給手段が該
当分岐管に加圧供給した検査ガスを、シールボツ
クス内で検知することで、溶接部の漏洩および耐
圧試験を行う。戻しバネは、試験終了後にピスト
ン機構への圧気供給が停止された際、シールボツ
クスが内壁から離間するのを補助する。

［実施例］ 以下に、本考案に係る熱交換器の閉塞用プラグ
の耐圧試験装置の一実施例を、添付図面に基づい
て説明する。

まず、この耐圧試験装置を備えた補修装置を第
２図によつて説明する。この補修装置１１は、上
下に所定の間隔を隔てて設けられた基台１２ａ，
１２ｂを有しており、これら基台１２ａ，１２ｂ
間には案内レール１３が掛け渡されている。この
案内レール１３上には、プラグ部材を挿入すべき
破損分岐管４ａの開口部４ｂの中心位置を確定す
るための光学器械１４、開口部４ｂの開先加工を
行う切削加工装置１５、プラグ部材を開口部４ｂ
へ挿入するためのプラグ挿入装置１６、プラグ部
材を溶接固定する小型溶接機１７が順次設けられ
ており、耐圧試験装置１８は、これらと一体的に
設けられている。また上部基台１２ａには、これ
らを主管８の内壁８ａに沿つて上下移動させるた
めの吊り下げワイヤ１０が取り付けられている。

そして、この補修装置１１には、上記プラグ挿
入装置１６や耐圧試験装置１８などを、遠隔操作
により所定の場所に位置させるための補正移動手
段１９ａ，１９ｂが設けられている。この補正移
動手段は、基台１２ａに設けられた回転盤２０を
介して案内レール１３自体を主管８の外方向へ回
転させることにより上記耐圧試験装置１８などを
その周方向へ適宜回転させてその位置決めを行う
第一の補正移動手段１９ａと、案内レール１３に
沿つて形成されたラツク２１に噛合されるピニオ
ン２２を回転させることにより耐圧試験装置１８
などを主管８の軸方向へ移動させて主管の軸方向
への位置決めを行う第二の補正移動手段１９ｂと
よりなつている。

また、上記基台１２ａ，１２ｂには、その周方
向へ回転駆動自在とされた水平ローラ２３……が
基台１２ａ，１２ｂの径方向へ出没自在に設けら
れており、このローラ２３を停止させた状態で主
管内壁８ａに押圧接触させておくことにより、基
台１２ａ，１２ｂを主管８内に固定し得るように
なつている。

そして、このような補修装置１１を主管８内に
固定させた状態で、補正移動手段１９ａ，１９ｂ
を作動させて、プラグ挿入装置１６、小型溶接機
１７等を適宜作動させることにより、第３図に示
すごとく破損分岐管４ａの開口部４ｂにプラグ部
材Ｐが溶接固定されることになる。

このプラグ部材Ｐは、截頭円錐体状を呈し、前
記工程において切削加工装置１５により切削拡径
して形成された開先段部２４を有する開口部４ｂ
に、その先端を分岐管４ａ内へ臨ませて嵌装され
た後、プラグ部材Ｐを開先段部２４との間に形成
された溶接線に沿つて小型溶接機１７を回転移動
させることにより、開口部４ｂへ溶接固定される
ことになる。このように溶接固定されたプラグ部
材Ｐの溶接部２−５の漏洩耐圧試験を行うべく、
耐按試験装置１８が使用されることになる。

第３図及び第４図に示すように、この耐圧試験
装置１８は、上記溶接部２５を密閉して覆うべく
先端が円形状に開口されて、その開口径が上記開
口部４ｂの径よりも大きく開口されたほぼ円筒体
状のシールボツクス３０を有している。

このシールボツクス３０の基端部は、補修装置
１１本体に固定されたピストン機構３１が有する
ピストン棒３２の一端分岐管側に、例えば球関節
継手のごとき自在継手３３を介して取付支持され
ており、シールボツクス３０を上下方向及び水平
方向へ屈曲自在とさせている。また、このシール
ボツクス３０とピストン棒３２との間には、上記
自在継手３３を中心として点対称となる位置にバ
ネ３４……が複数介設されており、ボツクス３０
が主管内壁８ａから離間している際に、常にピス
トン棒３２と直線状になるように構成されてい
る。

そして、このピストン棒３２は、ピストン機構
３１の一部を構成するシリンダ３５内に、その周
縁部を液密にして挿入されており、シリンダ３５
の基端部に連結した加圧管３６を介してこの中へ
圧搾空気或いは加圧油を給排することにより、上
記ピストン棒３２を出没させて、先端に取付けら
れているシールボツクス３０を補修装置本体側か
らプラグ部材Ｐ側に向けて伸長延出させたり、或
いは縮退させてプラグ部材Ｐから離間させたりし
得るようになつている。

また、シリンダ３５の内壁とピストン棒３２の
外壁との間に形成される間隙Ｓ内には、ピストン
棒３２の長手方向に沿つて戻りバネ３７が配置さ
れてお、このバネの有する弾発力によりピストン
棒３２のシリンダ３５内への戻りを補助するよう
になつている。また、ピストン機構３１を取付け
る固定台３８上には、ピストン棒３２の延出方向
に沿つて所定間隙を隔てられて一対のリミツトス
イツチ３９，３９が相対向させて設けられてお
り、これらリミツトスイツチ３９，３９間をピス
トン棒３２に取付けられた操作レバー４０が移動
するようになつている。

これらリミツトスイツチ３９は、ピストン棒３
２のオーバーランを防止するためのものであり、
これらスイツチ３９，３９間の間隔は、ピストン
棒３２の最大許容移動長に設定されている。即
ち、リミツトスイツチ３９に操作レバー４０が接
触したときに、ピストン棒３２への加圧を停止し
得るようになつている。

一方、シールボツクス３０の開放端部４１に
は、ゴムのごとき弾性シール部材４２が取付けら
れており、このボツクス３０を主管内壁８ａに当
接させて押圧することにより、溶接部２５を確実
に密閉して覆い得るようになつている。

このシールボツクス３０を区画する上側区画壁
には、真空ホース４３が連結されると共に、その
端部には検査ガスを検知するための検査ガス検知
手段４４が連結されている。即ち、この密閉空間
内を真空吸引しつつ減圧してプラグ部材Ｐの溶接
部２５を分岐管側から漏洩する検査ガスを検知し
得るようになつている。

そして、破損分岐管４ａの二次ヘリウム入口９
側の開口部には、上記溶接部２５の漏洩耐圧試験
を行う際に、この破損分岐管４ａ内へヘリウムガ
ス等の上記した検査ガスを加圧供給するための例
えばコンプレツサよりなる検査ガス供給手段２９
が取付けられており（第１図参照）、溶接固定さ
れたプラグ部材Ｐに向けて約60Kg／cm²の圧力を加
え得るようになつている。

この耐圧試験によつて得られる検査結果は、熱
交換器の外部よりモニターし得るようになつてい
るのは勿論である。

なお、図中４５はプラグ挿入装置１６によりプ
ラグ部材Ｐを開口部４ｂへ挿入する際、このプラ
グ部材Ｐを保持するための係合孔であある。

次に、本考案の作用について述べる。

先ず、第１図に示すごとく熱交換器１の主管８
内へ、補修装置１１を二次ヘリウム出口１０から
吊り下げワイヤ５０にて吊り下げつつ降下させ
て、これを破損分岐管４ａの開口部４ｂの近傍へ
位置させる。この際、この開口部４ｂの位置は、
熱交換器の図面寸法より算出されてある程度確定
することができるので、吊り下げワイヤ５０の繰
り出し量を調節することにより、この補修装置１
１をほぼ上記開口部４ｂに位置させることができ
る。（第２図参照）。そして、この状態で補修装置
１１の基台１２ａ，１２ｂに設けられた水平ロー
ラ２３を延出させて、このローラ２３を停止させ
た状態で、主管内壁８ａに押圧接触させることに
より、基台１２ａ，１２ｂを主管８内に固定す
る。

以上のように補修装置１１を固定したら、光学
器械１４により開口部４ｂを計測しつつ補正移動
手段１９ａ，１９ｂを適宜作動させて、破損分岐
管４ａの開口部４ｂの中心位置を確定する。以後
の開先加工、プラグ部材挿入作業、溶接作業及び
漏洩耐圧試験などの一連の作業は、この中心位置
を基準として行われることになる。

まず、開先加工を行うべく第一及び第二補正移
動手段１９ａ，１９ｂを作動させることにより、
切削加工装置１５を開口部４ｂの中心位置に設置
して、この開口部４ｂに第３図に示すごとく拡径
された開先段部２４を形成し、次に、プラグ挿入
装置１６をその中心位置に設置すると共に、プラ
グ部材Ｐの係合孔４５に予め嵌装された図示しな
い延出ロツドを延出させて、開口部４ｂにプラグ
部材Ｐを挿入設置する。そして、開口部４ｂの中
心位置に小型溶接機１７を位置させて、ここに挿
入設置されたプラグ部材Ｐの周縁部、すなわち開
口部４ｂの開先段部２４に沿つて溶接接合を行
う。

以上の一連の作業により、第３図に示す如く破
損分岐管４ａの開口４ｂにプラグ部材Ｐが溶接固
定され、この開口部４ｂは閉塞されることにな
る。

次に、プラグ部材Ｐの周縁部に形成された溶接
部２５の漏洩耐圧試験を行うために、上記と同様
に第一及び第二補正移動手段１９ａ，１９ｂを作
動させて、耐圧試験装置１８を開口部４ｂの中心
位置すなわち溶接固定されたプラグ部材Ｐの中心
位置に設置する。このように試験装置１８を所定
の場所に設置したならば、第４図に示すごとく加
圧管３６を介してピストン機構３１のシリンダ３
５内へ加圧空気或いは加圧油を供給して、ピスト
ン棒３２を主管内壁８ａに向けて伸長させる。

なお、この際、ピストン機構３１に設けた戻り
バネ３７が圧縮され、後述するごとくピストン棒
３２の縮退を補助することになる。

ピストン棒３２の伸長により、この先端に取付
けられたシールボツクス３０の先端開放端部の弾
性シール部材４が、分岐管４ａの開口部４ｂの周
縁部すなわち主管内壁８ａに当接されて、これに
押圧接触する。この際、シールボツクス３０がピ
ストン棒３２に自在継手３３を介して屈曲自在に
支持されていることから、万一このボツクス３０
の開口端面と主管内壁面とが平行にならずこれら
が角度をもつて当接した場合にあつても、このボ
ツクス３０が上記自在継手３３を中心として回動
し、開口端面全体を主管内壁面に確実に押圧接触
させることができる。従つて、ボツクス３０内の
気密性を確実に保持することができる。

このようにして、溶接部２５を覆つて密閉空間
を形成したら、まず、漏洩試験を行うべく検査ガ
ス供給手段２９を作動させて、二次ヘリウム入口
９側開口部から検査対象である破損分岐管４ａ内
へ例えばヘリウムよりなる検査ガスを適宜加圧供
給し、一方、これと同時にシールボツクス３０に
真空ホース４３を介して連結した検査ガス検知手
段４４を作動させて、密閉されたシールボツクス
３０内を真空吸引しつつ減圧する。

ここで、万一溶接部２５に溶接不良箇所が存在
すれば、加圧状態の分岐管４ａ側から減圧下のシ
ールボツクス３０内へ検査ガスが漏洩して、検査
ガス検知手段４４により検知されるので、溶接不
良箇所の存否を判断することができる。

このようにして、最初の漏洩率計測の結果、合
格したならば、次に検査ガス供給手段Ｃからの検
査ガス供給圧を例えば60Kg／cm²まで上昇させて、
この溶接部２５の耐圧試験を行う。この場合にあ
つても、前記漏洩試験と同様にシールボツクス３
０内を減圧下に維持し、漏洩する検査ガスの検査
ガス検知手段４４により検知して、漏洩率の計測
を行う。

以上のようにして漏洩耐圧試験を完了したなら
ば、検査ガスの供給及びシールボツクス３０内の
真空吸引を停止する。そして加圧管３６を加えて
いた圧搾空気を開放し或いはこれを逆吸引するこ
とにより、伸長していたピストン棒３２を再びシ
リンダ３５内へ縮退させてシールボツクス３０を
主管内壁８ａから離間させる。

この離間に際しては、ピストン機構３１内の戻
りバネ３７の弾発力が作用して、ピストン棒３２
のシリンダ３５内への復帰が補助されることにな
る。また、この戻りバネ３７は、万一加圧管３６
に連結される加圧手段（図示せず）が故障などし
た場合に、この管内の圧力を抜くだけでピストン
棒３２をシリンダ３５内へ収納させることができ
る、緊急避難のための役割も果たすことになる。

また、シールボツクス３０と主管内壁８ａとの
接触に際して、このボツクス３０が自在継手３１
を介して屈曲しても、これを主管内壁８ａから離
間させると同時に、ボツクス３０とピストン棒３
２との間に設けたバネ３４の弾発力によりもとに
復帰されて、ピストン棒３２とボツクス３０との
直線性が維持されることになる。

以上のようにして、第３図に示すごとくピスト
ン棒３２をシリンダ３５内へ再び収納したなら
ば、全ての作業を終了する。

なお、上記実施例において、万一この耐圧試験
装置と主管内壁８ａとの間隙がが所定の間隔より
も離れていた場合にあつても、ピストン棒３２が
伸長する際に、これに取り付けられている操作レ
バー４０がリミツトスイツチ３９に接触すること
となり、ピストン棒３２のオーバーランを未然に
防止することができる。

［考案の効果］ 以上、要するに本考案によれば次のような優れ
た効果を発揮する。

(1) 主管の内壁に沿つて移動する基台と、溶接部
を密閉して覆うシールボツクスと、加圧流体に
より伸長してシールボツクスを内壁に圧着させ
るピストン機構と、分岐管内に加圧して検査ガ
スを供給する検査ガス供給手段と、シールボツ
クス内を減圧して溶接部から漏洩する検査ガス
を検知する検査ガス検知手段とを備えたので、
人間が接近できない分岐管の開口部において
も、遠隔操作によつて確実にその溶接部の漏洩
性及び耐圧性を検査できる。

(2) ピストン機構を縮退側に付勢する戻しバネを
備えたので、縮退動作が不能になるなどの非常
時にあつても、シールボツクスを主管内壁から
離間させることができ、作業の安全性を確保で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱交換器を示す縦断面図、第２図は本
考案に係る耐圧試験装置を備えた補修装置を主管
内へ降下させた状態を示す立面図、第３図及び第
４図は本考案に係る耐圧試験装置の一実施例を示
す平面図である。 なお、図中４は分岐管、４ｂは開口部、８は主
管、８ａは主管内壁、１２は基台、１８は耐圧試
験装置、２５は溶接部、２９は検査ガス供給手
段、３０はシールボツクス、３１はピストン機
構、３３は自在継手、３７は戻しバネ、４４は検
査ガス検知手段、Ｐはプラグ部材である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱交換器内に延長された主管から、これより分
   岐された分岐管を閉塞すべくその開口部に溶接さ
   れたプラグ部材の溶接部の耐圧試験を行うための
   装置において、上記開口部を有した主管の内壁に
   沿つて移動する基台と、上記溶接部を密閉して覆
   うシールボツクスと、上記基台上に設けられ上記
   シールボツクスを自在継手を介して支持すると共
   に加圧流体により伸長して上記内壁に圧着させる
   ピストン機構と、該ピストン機構を縮退側に付勢
   する戻しバネと、上記分岐管内に加圧して検査ガ
   スを供給する検査ガス供給手段と、上記シールボ
   ツクス内を減圧して上記溶接部から漏洩する検査
   ガスを検知する検査ガス検知手段とを備えたこと
   を特徴とする熱交換器の閉塞用プラグの耐圧試験
   装置。