JPH02282428A - 二重金属管等の残留応力改善方法 - 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、金属管の残留応力改善方法に係わり、特に、
サーマルスリーブを有して流体の停滞域が発生し易い構
造の二重金属管に残留応力改善を施す方法に関するもの
である。

「従来の技術」 一般に、金属材料、例えば原子力発電関連プラントや化
学プラント等に多用されているオーステナイト系ステン
レス鋼等においては、引っ張り応力と腐食因子とが共存
する場合に、腐食割れが急速に進行することが知られて
いる。

従来、このような金属管の応力を改善する場合、金属管
の中に冷却水を挿通させながら、金属管を誘導加熱して
、金属管の内外面に降伏点以上の熱応力が生じる温度差
を与えて、金属管の継ぎ目等の溶接部付近の内面に、残
留圧縮応力を発生さけた状態とする応力改善方法が考え
られている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、このような方法は、直管等の単純な形状
には適用可能であるが、サーマルスリーブを有する二重
管等であると、母管とサーマルスリーブとの間に冷却水
の停滞域が生じて、冷却水の循環現象が妨げられること
になるため、残留応力改善に必要な温度差を付与するこ
とが困難であり、適用範囲を拡大することができない。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するもので
あり、停滞域となり易い箇所に水流を生じさせて、温度
むらの少ない状態で二重管の応力改善を行なうことを目
的とするものである。

［問題点を解決するための手段」 本発明における二重金属管等の残留応力改善方法は、オ
ーステナイト系ステンレス綱からなる母管とその内部の
サーマルスリーブとにより構成される二重金属管の内部
に冷却水を存在させた状態で、母管とサーマルスリーブ
との間に形成される環状空間部の周方向に離間した位置
に、部分水流を交互に噴出させるとともに、環状空間部
を取り巻いている母管を加熱して、母管壁に厚さ方向の
温度差を付与するようにしている。

「作用　Ｊ 部分水流を環状空間部に噴出すると、噴出中心部に小さ
な澱みが生じる傾向があり、母管が加熱されている状態
では、その部分の冷却が低下する現象が起こる。しかし
、他の部分では、部分水流による流れが生じて、冷却作
用が行なわれるため、環状空間部の周方向に離間した位
置に、部分水流を交互に噴出させると、一つの部分水流
によって形成される澱み部に、他の部分水流による流れ
を生じさせて、環状空間部の全域か水流により冷却され
、母管内面の温度差の発生が少なくなり、サーマルスリ
ーブを囲んでいる母管の管壁に厚さ方向の温度差を付与
して、母管壁に降伏点以上の熱応力を発生させ、その後
、加熱状態の解除後において、処理対象部分である二重
管の内面に圧縮残留応力を付与した状態とするものであ
る。

「実施例Ｊ 以下、本発明に係る二重金属管等の残留応力改善方法の
一実施例を第１図及び第２図に基づいて説明する。

第１図に示す二重管は、原子炉圧力容器１におけるノズ
ル２とセイフェンド３とを含む母管４の内部に、サーマ
ルスリーブ５が設けられた構造であり、この二重管は、
水平に敷設されているとともに、母管４の部分は、オー
ステナイト系ステンレスＭ（ＳＵＳ３０４　　）で構成
されているものとする。

［冷却水の供給コ 二重管となっている部分の内部、つまり、母管４とその
内部のサーマルスリーブ５との内部に、冷却水を充満さ
せると、母Ｗ４とサーマルスリーブ５との間に形成され
る環状空間部（アニユラス部）６にも、冷却水が満たさ
れる。

［環状中ｊ用部内の水流の状ｊｆＪ　］そして、第１図
に示すように、原子炉圧力容器Ｉの内部に、環状空間部
６を臨み、かつ、周方向に離間した位置に、複数（第２
図例では９０度間隔で２ｇ）の給水ノズル７Ａ・７Ｂを
配して、そのノズル口からサーマルスリーブ５の基部、
セイフェンド３に向けて、環状空間部６に満たされてい
る冷却水の中に、第２図の実線及び破線の矢印で示すよ
うに、例えば１０秒おきに交互に部分水流を噴出させる
。

この部分水流は、サーマルスリーブ５の基部に当たって
、例えば第２図に実線の矢印で示すように二つに分かれ
るため、給水ノズル７Ａの噴出の中心部及び１８０度離
れた所に小さな澱み部Ｙが生じる傾向があり、この部分
の冷却作用が低下する。しかし、その後、他の給水ノズ
ル７Ｂによって生じた部分水流は、澱み部Ｙの停滞水を
押し流し、この部分の冷却作用が行なわれるため、環状
空間部６の周方向に離間した位置に、部分水流を交互に
噴出させると、環状空間部６の基部全域に流れが生じて
冷却が行なわれるものとなる。

［母管の加熱１ このように、サーマルスリーブ５の中と、環状空間部６
の中に冷却水が流れている状態としておいて、誘導加熱
コイルに高周波電流を流す等により、加熱手段８を作動
させる。

環状空間部６を取り巻いている母管４の壁、つまり、環
状空間部６の近傍の溶接継手９とその形成時に生じた熱
影響部Ｘとを含む母管壁を誘導加熱すると、母管壁内部
の温度が上昇するとともに、空気雰囲気にある外表面温
度が高く、冷却水に接している内面温度がこれよりも低
くなる温度分布となる。

この場合の母管４の内面の温度は、給水ノズル７Ａ・７
Ｂから間欠的に交互に冷却水を噴出させることにより、
特に、環状空間部６の基部に水流を生じさせるので、母
管壁内面が移動する冷却水に絶えず接触することになり
、核沸騰温度以下に保持される。

［温度差の発生コ このとき、加熱手段８による母管表面の温度を内面と大
きな差（例えばオーステナイト系ステンレス鋼の場合、
２００℃以上）が生じるように、加熱条件を設定すると
、母管壁に厚さ方向の温度差を付与することができる。

［応力の発生］ このように、２００　’Ｃ以上の温度差を付与して、セ
イフェンド３の付近に降伏点を越える応力を発生させる
加熱をしばらくの間（例えば数分ないしｌＯ数分の間）
続行してから、加熱手段８を停止させ、以下、自然放置
により常温に戻す。また、冷却時間の経過とともに、冷
却水及びセイフェンド３等の熱伝達により、母管壁は、
はぼ均一な温度、例えば冷却水の温度（常温）に戻る。

このような冷却後の状態において、処理対象部分である
セイフェンド３の近傍における母管４の内面、例えば、
第１図において、溶接継手９の熱影響部Ｘの内面等に圧
縮残留応力を付与した状態とすることができるものであ
る。

なお、前述した母管４の加熱と温度差の発生との処理工
程においては、母管４及びセイフェンド３の表面温度が
５５０℃以下となるように設定して、母管壁の金属組織
中に鋭敏化域が生じないようにする。

また、一実施例では、冷却水をサーマルスリーブ５の中
に流すようにしたが、冷却水を停滞さけた状態で処理す
ることも可能で、この場合、二重管の大きさ、誘導加熱
の深さ、熱量、時間、温度差の設定等の条件を考慮して
決定される。さらに、第１図例では、二重管について説
明したが、冷却水が停滞する類似する他の管体等におい
ても、同様な残留応力改善方法により実施し得ることは
勿論である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る二重金属管等の残留
応力改善方法は、二重金属管の内部に冷却水を存在させ
た状態で、母管とサーマルスリーブとの間に形成される
環状空間部の周方向に離間した位置に、部分水流を交互
に噴出させるととらに、環状空間部を取り巻いている母
管を加熱して、母管壁に厚さ方向の温度差を付与するよ
うにしており、一つの部分水流によって澱み部が形成さ
れることがあっても、他の部分水流によって、上記澱み
部に流れが生じて、環状空間部の全域が水流によって冷
却されるので、母管壁を加熱した場合に、環状空間部の
内面の温度むらの発生を抑制して、処理対象部分である
母管の内面に信頼性の高い圧縮残留応力を付与して、腐
食割れの発生、成長を抑制することができる。また、部
分水流を噴出させるものであるため、実施が容易で実用
性が高い等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る二重金属管等の残留応力改善方法
を原子炉圧力容器におけるノズル部分に適用した場合の
一実施例を示す縦断面図、第２図は環状空間部における
水流の切り替え状態を示す展開図である。 原子炉圧力容器、 ノズル、 ・セーフエンド、 母管、 ・サーマルスリーブ、 ・・筒状中空部（アニユラス部）、 ・・・・給水ノズル、 ・・・給水ノズル、 加熱手段、 ・溶接継手、 熱影響部、 ・・よどみ部。 １　・・・・・ ２　・・・・・ ３　・・・ ４　・・・　・ ６　・・・ 　Ａ 　Ｂ ８・・・・・ ９　・・・ Ｘ　・・・・ Ｙ　・・・ 出願人　　石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. オーステナイト系ステンレス綱からなる母管とその内部
   のサーマルスリーブとにより構成される二重金属管の内
   部に冷却水を存在させた状態で、母管とサーマルスリー
   ブとの間に形成される環状空間部の周方向に離間した位
   置に、部分水流を交互に噴出させるとともに、環状空間
   部を取り巻いている母管を加熱して、母管壁に厚さ方向
   の温度差を付与することを特徴とする二重金属管等の残
   留応力改善方法。