JPH02199397A - 配管内面処理装置 - 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］ 本発明は配管内面処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、金属材料が一定の引張応力のかかった状態でそ
の材料に特有の腐食性雰囲気中におかれた場合、応力腐
食割れが生ずる。

応力腐食割れといった現象は、特にオーステナイト系ス
テンレス鋼で５５０℃〜８００℃に加熱された領域に顕
著に見られ（この現象を鋭敏化と称する）、該ステンレ
ス鋼からなる小径の配管に於ける溶接部内面の引張残留
応力がかかった部分に発生することが多い。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の如き小径の配管内面に発生する応
力腐食割れに対してはこれといった予防手段はなく、該
応力腐食割れが生じた場合、前記配管内に配管と同種の
薄肉のスリーブを挿入しスリーブと配管をろう付けする
程度のことしか行われていないのが現状である。スリー
ブ法に於いては、スリーブと配管をろう付けするときろ
う付は温度により配管内面が再び鋭敏化する可能性が高
いことと、配管内径がスリーブの厚さ分減少し、配管内
を流れる流体の圧損が増加する等の欠点があり、あまり
好ましいとは言えなかった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、配管内面に発生する応力
腐食割れの予防及び実際に生じてしまった亀裂の補修を
行い得る配管内面処理装置を提供しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、配管内に挿入可能で位置保持用の支持脚を有
する本体部に、前記配管軸芯を中心として回転可能で先
端部側面に通過孔が穿設された照射円筒を有するレーザ
照射部を、前記本体部に対し配管長手方向に所要範囲で
近接、離反可能となるよう送り機構を介して連結し、該
レーザ照射部の照射円筒基端中心部に、一端がＹＡＧレ
ーザ発振器に接続され前記本体部を貫通する光ファイバ
ケーブルの他端を接続すると共に、前記照射円筒内に、
前記ＹＡＧレーザ発振器から光ファイバケーブルを介し
て伝送されるレーザビームを前記通過孔から配管内面に
集中させ照射するためのレンズ及び反射ミラーを具備せ
しめたことを特徴とするものである。

［作　　　用］ 従って、本体部及びレーザ照射部を、配管内に挿入して
応力腐食割れの発生する可能性の高い箇所や応力腐食割
れによって亀裂の生じた箇所まで送り込み、前記本体部
の支持脚にて該本体部の位置を保持した状態で、ＹＡＧ
レーザ発振器からレーザビームを発射すると、該レーザ
ビームは、光ファイバケーブル内を伝送され照射円筒内
のレンズ及び反射ミラーを介して通過孔から配管内面に
照射され、この時、前記照射円筒を回転させると共に、
レーザ照射部を送り機構の作動にて本体部に対し近接又
は離反させることにより、配管内面全周にその長手方向
所要範囲に亘って前記レーザビームによる内面処理がな
され、応力腐食割れの予防や補修が可能となる。尚、レ
ーザビームの特長は、配管内面を局部的に加熱すること
ができ配管内面の温度上昇が制限されるため、他の熱源
（例えばティグアーク、高周波加熱など）で問題となる
鋭敏化温度領域まで配管内面が昇温することがないこと
である。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図乃至第５図は本発明の一実施例であり、本体部１
とレーザ照射部２とからなる配管内面被覆装置３を、ス
テンレス鋼等からなるφ３８〜φ４０程度の小径の配管
４内に挿入可能に構成する。

前記本体部１は、中空円筒形のケーシング５上面に支持
台座６を３本の支柱７を介し固着して形成され、前記ケ
ーシング５には第１．３図に示す如く、配管４内面に向
は放射状に張り出す３本の支持脚８を、配管４長手方向
に位置をずらして２組設け、各組の３本の支持脚８のう
ち２本は、前記ケーシング５内面に固着したナツト９に
対し螺合させ配管４内径に応じて微調整可能とし、残り
の１本は、ケーシング５内面に固定したシリンダ１０の
ロッドを利用し、該シリンダｌＯの伸長動作によりケー
シング５を配管４内長手方向所要位置で安定して停止さ
せ得るようにしである。前記ケーシング５内には送り駆
動モータ１１を、その駆動軸１２先端部が前記ケーシン
グ５と支持台座６間に突出するよう設け、該駆動軸１２
にビニオン１３を嵌着すると共に、前記支持台座６に、
配管４軸芯方向に延び外周面にボールねじが刻設されて
いる駆動ロッド１４を、軸受１５及びスラスト軸受１６
を介して回転自在に設け、該駆動ロッド１４基端に、第
４図に示す如く、前記ビニオン１３と噛合するギア１７
を嵌着し、送り機構５３を形成する。

一方、前記レーザ照射部２は、円盤状のベースプレート
１８と、該ベースプレート１８上面に配管４軸芯を中心
として回転自在に取り付けられる照射円商工９とから形
成され、前記ペースプレ−ト１８に穿設した貫通ねじ孔
２０に、ナツト部材２１の雄ねじ部２２をねじ込んで固
着し該ナツト部材２１を前記送り機構５３の駆動ロッド
１４に螺嵌すると共に、前記ベースプレート１８に、第
１．４図の如く、前記駆動ロッド１４と平行に延びる２
本のガイドロッド２３を固着し、該各ガイドロッド２３
を夫々、前記支持台座６及びケーシング５間に固定した
ガイド軸受２４に対しスライド可能に貫挿する。前記ベ
ースプレート１８中心部には、前記本体部１を貫通する
光ファイバケーブル２５接続用のコネクタ２６を一体に
取り付け、該コネクタ２６内面側に支持基管２７を、そ
の先端部が配管４と同志に所要量上方へ突出するようね
じ込んで固定し、該支持基管２７に対し、前記照射円筒
１９の基部２８を、スラスト軸受２９．３０を介して回
転自在に嵌装し、該基部２８外周にギア３１を嵌着し、
前記ベースプレート１８に設けた回転駆動モータ３２の
駆動軸３３に、前記ギア３１と噛合するピニオン３４を
嵌着する。前記基部２８には、ＹＡＧ（ｙｔｔｒｉｕｓ
−ａｌｕａ＋ｉｎｕｍ−ｇａｒｎｅｔ　）レーザ発振器
３５から前記光ファイバケーブル２５を介して伝送され
るレーザビーム３６を絞り込んで集中させるレンズ３７
．３８と、該レンズ３７．３８にて絞られたレーザビー
ム３Ｂを通過孔３９から配管４内面に照射させる反射ミ
ラー４０とを備えた円筒カバー４１をねじ込み方式によ
り着脱自在に設けて、前記配管４内面に対し全周に亘っ
てレーザビーム３６を照射し得る照射円筒１９を形成す
る。

更に、配管４内面をモニタテレビ４２に映し出しレーザ
ビーム３６照射位置の検出及びレーザビーム３６照射後
のコーティング状態の確認のためのファイバスコープ４
３を第３．４図に示す如く、ケーシング５及び支持台座
６に穿設した孔４４゜４５に通し第５図の如く前記ベー
スプレーＨ８に貫挿固着すると共に、アルゴン等の不活
性ガスを圧入したガスボンベ４６からシールドガスを前
記配管４内面へのレーザビーム３６照射時に配管４内へ
供給するためのホース４７を、前記ファイバスコープ４
３と同様に前記孔４４．４５に通して、前記ベースプレ
ート１８に貫挿固着する。

尚、図中、４８はケーシング５中心部に穿設された光フ
ァイバケーブル２５貫通用の孔、４９は支持台座６中心
部に穿設された光ファイバケーブル２５貫通用の孔、５
０．５１は、送り駆動モータ１１にてレーザ照射部２を
本体部ｌ側に引き込んだ際、回転駆動モータ３２を収納
するために支持台座６及びケーシング５に穿設した収納
孔、５２はＹＡＧレーザ発振器３５の電源部を示してい
る。

又、図示していないが、前記配管４内面にクロム、チタ
ン等の耐応力腐食割れ性の優れた金属粉末を塗布するた
めの装置として、第１図に示す本体部ｌと同様な本体部
を備えると共に、光ファイバケーブル２５の代わりに前
記金属粉末を送給する送給管と、照射円筒１９の代わり
に前記送給管からの金属粉末を配管４内面に吹き付ける
スプレーノズルとを具備せしめた金属粉末吹付部を形成
し、金属粉末塗布装置を構成しである。尚、該金属粉末
塗布装置に於いては、第１図に示すシールドガス供給用
のホース４７は設けられていない。

次に、上記実施例の作動を説明する。

先ず、金属粉末塗布装置を配管４内に挿入し、該配管４
内面の例えば溶接部のような応力腐食割れの発生が予想
される箇所を第１図に示すファイバスコープ４３と同様
なファイバスコープにて検出し、該応力腐食割れ発生予
想箇所の配管４内面全周にその長手方向所要範囲に亘っ
てクロム、チタン等の金属粉末を塗布し、この後、金属
粉末塗布装置を配管４内から引き出す。

続いて、第２図に示す如くレーザ照射部２を本体部１側
に引き込んだ状態の配管被覆装置３を、ナツト９と螺合
させた各支持脚８の微調整を行い且つ各シリンダ１０を
所要量伸長させた状態で、前記配管４内に挿入し、ファ
イバスコープ４３にてモニタテレビ４２に映し出される
映像を基に前記配管４内面の応力腐食割れ発生予想箇所
まで前記配管被覆装置３を送り込み、その位置で前記各
シリンダ１０を更に強く伸長せしめ本体部ｌが移動した
りがたついたりしないよう固定する。

次に、ガスボンベ４６からホース４７を介して配管４内
へシールドガスを供給しつつ、ＹＡＧレーザ発振器３５
からレーザビーム３６を発射すると、該レーザビーム３
Ｂは、光ファイバケーブル２５を介して照射円筒１９内
へ伝送され、該照射円筒１９内へ伝送されたレーザビー
ム３Ｂは、レンズ３７゜３８を通過して絞られ反射ミラ
ー４０で反射し通過孔３９から配管４内面に照射される
。この時、回転駆動モータ３２を駆動すると、ピニオン
３４の回転がギア３１に伝わって照射円筒１９が配管４
とほぼ同芯状に回転し、これと連動させて送り機構５３
の送り駆動モータ１１を駆動しビニオン１３及びギア１
７を介して駆動ロッド１４を回転させる二とにより、レ
ーザ照射部１９か配管４長手方向に本体部１から離反す
る方向へ移動し、配管４内面に対しその長平方向に隙間
なくスパイラル状に前記レーザビーム３６が照射されて
いき、配管４内面全周に長手方向所要範囲に亘ってクロ
ム等がコーティングされる。ここで、レーザビーム３６
を用いたことにより、配管４内面の局部的な加熱が可能
となり、該配管４内面の温度上昇が制限されるため、例
えばティグアーク、高周波加熱といった他の熱源を用い
た場合に問題となる鋭敏化温度領域まで、前記配管４内
面が昇温することがない。

更に、応力腐食割れの発生か予想される箇所が他にもあ
る場合には、その箇所にも前記金属粉末塗布装置によっ
て予めクロム等を塗布し、ておき、シリンダ１０を一旦
所要量だけ収縮させ本体部１の固定を解除すると共に、
送り駆動モータ１４を逆転させレーザ照射部２を第１図
に示す状態から第２図に示す状態に引き込んだ後、前述
と同様の操作を行えばよい。尚、この場合、レーザ照射
部２を第１図の如く本体部１から離反させた状態のまま
配管４内を移動させ、レーザビーム３６照射時に、回転
駆動モータ３２と連動させて送り駆動モータ１１を、レ
ーザ照射部２が引き込まれる方向に移動するよう駆動す
ることも可能である。又、内径の異なる配管４内面に対
しコーティングを行う場合には、ナラ１９と螺合させた
各支持脚８の微調整を行うと共に、円筒カバー４１を、
レーザビーム３６を前記配管４内面の一点に集中させ得
るものと交換するが、或は円筒カバー４１に内蔵されて
いるレンズ３７゜３８を移動自在としてその位置調整を
行い、前記配管４内面の一点にレーザビーム３６を集中
させるようにすればよい。

こうして、シールドガスの雰囲気のもとで、予め塗布さ
れたクロム等の金属粉末を遠隔操作により配管４内面所
要箇所にレーザビーム３６の照射によってコーティング
でき、応力腐食割れを未然に防げる。

また、前述と全く同様の操作で、応力腐食割れにより実
際に亀裂が生じている箇所を補修することも可能となる
。

一方、上記実施例に於いては、レーザビーム３６照射前
に予め配管４内面にクロム等の金属粉末を金属粉末塗布
装置によって塗布したが、前記金属粉末を塗布せずに配
管４内面に直接レーザビーム３Ｂを照射するだけでも、
応力腐食割れの予防及び補修はある程度可能であること
か実験によって確認されている。

尚、本発明の配管内面処理装置は、上述の実施例のみに
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の配管内面処理装置によれ
ば配管内面の応力腐食割れを未然に防止できると共に、
既に発生していＺ、亀裂を補修することも可能となる等
の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側断面図、第２図は第１図
の一実施例の作動状態を示す側断面図、第３図は第１図
の■−■矢視図、第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ矢視図、
第５図は第１図のＶ−■矢視図である。 ｌは本体部、２はレーザ照射部、３は配管内面被覆装置
、４は配管、８は支持脚、１１は送り駆動モータ、１４
は駆動ロッド、１８はベースプレート、１９は照射円筒
、２１はナツト部材、２３はガイドロッド、２５は光フ
ァイバケーブル、２７は支持基管、３２は回転駆動モー
タ、３５はＹＡＧレーザ発振器、３６はレーザビーム、
３７．３８はレンズ、３９は通過孔、４０は反射ミラー
、５３は送り機構を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）配管内に挿入可能で位置保持用の支持脚を有する本
   体部に、前記配管軸芯を中心として回転可能で先端部側
   面に通過孔が穿設された照射円筒を有するレーザ照射部
   を、前記本体部に対し配管長手方向に所要範囲で近接、
   離反可能となるよう送り機構を介して連結し、該レーザ
   照射部の照射円筒基端中心部に、一端がＹＡＧレーザ発
   振器に接続され前記本体部を貫通する光ファイバケーブ
   ルの他端を接続すると共に、前記照射円筒内に、前記Ｙ
   ＡＧレーザ発振器から光ファイバケーブルを介して伝送
   されるレーザビームを前記通過孔から配管内面に集中さ
   せ照射するためのレンズ及び反射ミラーを具備せしめた
   ことを特徴とする配管内面処理装置。