JPH0270386A - 高放射性鋼構造物の切断装置およびその切断方法 - 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〕 本発明は高放射性鋼構造物の切断装置およびその切断方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の高放射性鋼構造物の切断装置に用いられている切
断技術は１例えば特開昭５９−１８７２９８号公報に記
載されている「消耗電極式アーク切断方法」を応用した
ものが提案されている。

この切断技術はソリッドワイヤ等を電極とする消耗電極
式アーク切断法の改良として、ワイヤ電極のコンタクト
チップの外側に水噴射用ノズルを設け、このノズルから
高圧水を噴射して、アーク熱により溶融した被切断材料
（以下、母材と称する）を吹き飛ばす切断法である。

しかし、この切断法では切断対象となる高放射性鋼構造
物の表面にはセラミックス状の非導電性酸化膜が形成さ
れるものがあり、アークが安定しない問題がある。

これに対しプラズマ切断方法は母材との間に電位差を持
たせないでアークを発生する非移行形プラズマ（プラズ
マジェットとも云う）および移行形プラズマ等があり、
その応用範囲は広い。

移行形プラズマ切断は切断トーチと母材との間に電源を
接続し、電位差を設け、かつ切断トーチのノズル孔より
動作ガスを流出させ、その熱エネルギと噴出ガスの力と
で溶融切断するものである。

これは熱エネルギが大きいので厚板の切断に適している
が、アークの安定確保のため切断トーチと母材との距離
（スタンド）の設定精度が要求される。

非移行形プラズマ切断は切断トーチ内の電極棒と切断ノ
ズルとの間にアークを発生させて、切断ノズル孔からア
ークを噴出し溶融切断するものであって、母材表面の状
態によらずアークの安定供給が可能であるが、切断能力
が劣ると云われている。

そこで非移行形プラズマジェットと移行形プラズマアー
クとを併用したプラズマ切断方法により、アークの安定
確保および切断能力向上を図るようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

非移行形プラズマジェットと移行形プラズマアークとを
併用したプラズマ切断装置の電源容量並びにその制御方
法を適切に設定しないと、アークの安定確保ができない
欠点があった。

すなわち従来、非移行形プラズマジェットと移行形プラ
ズマアークとを併用した切断装置での制御方法は、切断
トーチと母材との距離を所定の位置に設定した後、プラ
ズマ動作ガスを供給し、非移行形プラズマジェットおよ
び移行形プラズマアークを着火させ、切断に入るように
していた。この切断制御方法では切断トーチの高い位置
決め精度が必要とされ、切断トーチと母材とが所定の距
離に保たれない場合、プラズマアークが度々消滅するこ
とがあり、切断効率、切断の信頼性の観点から切断トー
チ制御に裕度を持たせることが必要になった。

また移行形プラズマ電源を並列に用いた場合、移行形プ
ラズマ電源の無負荷電圧を負荷電圧よりも低くし、かつ
非移行形プラズマ電源容量が移行形プラズマ電源容量よ
りも小さい電源構成では。

移行形プラズマの着火が不安定となり、アークの消滅す
る問題が生じた。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、切断作業
効率および信頼性の向上を可能とした高放射性鋼構造物
の切断装置およびその切断方法を提供することを目的と
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、複数の移行形プラズマアーク用の電源を非
移行形プラズマジェット用の電源と並列に使用する場合
に、非移行形プラズマジェット用の電源容量を移行形プ
ラズマアーク用の電源容量と同等にし、かつ移行形プラ
ズマアーク用の電源の無負荷電圧を負荷電圧よりも高く
設定することにより、達成される６そして複数の移行形
プラズマアーク用の電源を非移行形プラズマジェット用
の電源と並列に使用する場合に、非移行形プラズマジェ
ット用の電源容量を移行形プラズマアーク用の電源容量
と同等にし、かつ移行形プラズマアーク用の電源の無負
荷電圧を負荷電圧よりも高く設定すると共に、非移行形
プラズマジェットを発生させた状態で切断トーチを所定
の位置に設定し、設定後に移行形プラズマアークに移行
して非移行形プラズマジェットと共に被切断物の溶融切
断を行うことにより、達成される。

〔作用〕

上記手段を設けたので、アーク切れがなくなつて、アー
クの安定確保ができ、切断がスムーズとなり、切断作業
効率および信頼性を向上することができる。

すなわち移行形プラズマアークは移行時の負荷電圧が特
性以上の値を示した場合でも、非移行形プラズマアーク
の保持により、移行形プラズマアークを継続することが
可能となる。

また、非移行形プラズマジェット用の電源の容量を移行
形プラズマアーク用の電源の容量と同等にした場合、−
時的に負荷電圧が増大してもパイロットアーク電流は一
定出力されるため、アークの安定確保が可能となる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図から第６図には本発明の一実施例が示されている。

高放射性鋼構造物の切断装置は電極棒１．切断ノズル２
を有する切断トーチ３および電源４ａ、４ｂを備え、非
移行形プラズマジェットおよび移行形プラズマアークを
併用している。

このように構成された高放射性鋼構造物の切断装置で本
実施例では複数の移行形プラズマアーク用の電源４ａを
非移行形プラズマジェット用の電源４ｂと並列に使用す
る場合に、非移行形プラズマジェット用の電源４ｂの容
量を移行形プラズマアーク用の電源４ａの容量と同等に
し、かつ移行形プラズマアーク用の電源４ａの無負荷電
圧を負荷電圧よりも高く設定した。そして高放射性鋼構
造物の切断方法を、複数の移行形プラズマアーク用の電
源４ａを非移行形プラズマジェット用の電源４ｂと並列
に使用する場合に、非移行形プラズマジェット用の電源
４ｂの容量を移行形プラズマアーク用の電源４ａの容量
と同等にし、かつ移行形プラズマアーク用の電源４ａの
無負荷電圧を負荷電圧よりも高く設定すると共に、非移
行形プラズマジェットを発生させた状態で切断トーチ３
を所定の位置に設定し、設定後に移行形プラズマアーク
に移行して非移行形プラズマジェットと共に被切断物５
の溶融切断を行った。このようにすることによりアーク
切れがなくなって、アークの安定確保ができ、切断がス
ムーズとなり、切断作業効率および信頼性の向上を可能
とした高放射性鋼構造物の切断装置およびその切断方法
を得ることができる。

すなわち第１図に示されているように、高放射性鋼構造
物の切断装置は、複数台の移行形プラズマアーク用の電
源４ａ、非移行形プラズマジェット用の電源４ｂおよび
切断トーチ３から構成される。

切断トーチ３の先端部は同図に示されているように、電
極棒１と切断ノズル２とから構成され、ノズル孔から動
作ガスが供給される。動作ガスの成分としてはアルゴン
他の不活性ガスの他、水素。

窒素あるいはこれらの混合ガスが使用される。非移行形
プラズマジェットは、電極棒１と切断ノズル２との間に
、電極棒側を陰極、切断ノズル側を陽極としてプラズマ
ジエツ１−を発生する。一方、移行形プラズマアークは
被切断物５と電極棒１との間に、被切断物５を陽極、電
極棒１を陰極としてアークを発生し、被切断物５を溶融
切断する６第２図には横軸に出力電流をとり、縦軸に出
力電圧をとって非移行形プラズマジェット電源外部特性
が示されているが、アークの安定保持のため無負荷電圧
値を移行形プラズマアーク用の電源の容量と同程度にす
る。このようにすることにより非移行形プラズマジェッ
ト電源特性が示されている第３図に示されているように
、動作ガス増量時および移行形プラズマアーク着火時で
、電圧が定格使用電圧以上になってもアークの安定確保
が可能となる。また、移行形プラズマアーク用の電源で
はアーク着火時の無負荷電圧が負荷電圧より低く、複数
の移行形プラズマアーク用の電源が同時に入らない場合
は、アークの移行が不安定となる。

ここで第４図に示されているように無負荷電圧値を切断
中実効電圧値以上に設定し、アークの安定移行を図る。

第５図および第６図には切断装置の切断トーチ制御フロ
ーが示されている。第５図に示されているようにまず高
周波により非移行形プラズマジェットを発生させ、その
状態で切断トーチを被切断物に接近させる。その後アル
ゴン流量を増大させ。

移行形プラズマアークを移行させることにより、被切断
物を溶融切断する。切断速度は移行形プラズマアークが
移行されたことが確認された後、高められる。

すなわち第６図に示されているようにトーチ位置Ａにお
いてＡｒガスおよび冷却水を流した後、起動用高周波を
発生させ、非移行形ジェットを発生させる。その後、ト
ーチ位＠ＢにおいてＡｒガスを増量した後、移行形ジェ
ット（１）、（２）を起動させ、所定の切断速度および
トーチスタンドオフに設定する。トーチ位置ｃがら切断
物の溶融切断を開始し、トーチ位置りで切断を終了し、
Ａｒガス、冷却水、プラズマジェットの供給は終了する
。

以上、非井行形プラズマジェットと移行形プラズマアー
クとを併用した切断装置で、プラズマアークの安定確保
が可能となり、装置の信頼性の向上が図れる。更にトー
チ制御に関する裕度を高めることができ、トーチ設定作
業の容易化、トーチ制御系の簡素化を図ることができ、
切断作業効率を向上することができる。

このように本実施例によれば、アークの安定確保および
制御の簡素化ができることから、高放射性鋼構造物の水
中切断に非移行形プラズマジェットおよび移行形プラズ
マアークを併用した切断装置を採用することが可能とな
り、切断トーチ設定精度の裕度ができ、切断効率向上が
図れると共に。

切断性能の信頼性を向上することができる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は切断作業効率および信頼性が向上
するようになって、切断作業効率および信頼性の向上を
可能とした高放射性鋼構造物の切断装置およびその切断
方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高放射性鋼構造物の切断装置の一実施
例のプラズマ電源回路図、第２図は同じく一実施例の非
移行形プラズマジェットの電源外部特性図、第３図は同
じく一実施例の非移行形プラズマジェットの電源特性図
、第４図は同じく一実施例の移行形プラズマアークの電
源外部特性図。 第５図および第６図は同じく一実施例の制御フロー図で
ある。 １・・・電極棒、２・・・切断ノズル、３・・・切断ト
ーチ。 ４ａ・・・移行形プラズマアーク用の電源、４ｂ・・・
非８１図 出ｆ）変】だ（Ａ、） 渚３図 出力　噛Ｐ　５代（Ａ） 率 凹 −＋−ｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極棒、切断ノズルを有する切断トーチおよび電源
   を備え、非移行形プラズマジェットおよび移行形プラズ
   マアークを併用した高放射性鋼構造物の切断装置におい
   て、複数の前記移行形プラズマアーク用の電源を前記非
   移行形プラズマジェット用の電源と並列に使用する場合
   に、前記非移行形プラズマジェット用の電源容量を前記
   移行形プラズマアーク用の電源容量と同等にし、かつ前
   記移行形プラズマアーク用の電源の無負荷電圧を負荷電
   圧よりも高く設定したことを特徴とする高放射性鋼構造
   物の切断装置。 ２、電極棒、切断ノズルを有する切断トーチおよび電源
   を備え、非移行形プラズマジェットおよび移行形プラズ
   マアークを併用した高放射性鋼構造物の切断方法におい
   て、複数の前記移行形プラズマアーク用の電源を前記非
   移行形プラズマジェット用の電源と並列に使用する場合
   に、前記非移行形プラズマジェット用の電源容量を前記
   移行形プラズマアーク用の電源容量と同等にし、かつ前
   記移行形プラズマアーク用の電源の無負荷電圧を負荷電
   圧よりも高く設定すると共に、前記非移行形プラズマジ
   ェットを発生させた状態で前記切断トーチを所定の位置
   に設定し、設定後に前記移行形プラズマアークに移行し
   て前記非移行形プラズマジェットと共に前記被切断物の
   溶融切断を行うことを特徴とする高放射性鋼構造物の切
   断方法。