JPH03181692A - 管継手の形成方法 - 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、管継手の形成方法に係り、特に、母管管壁に
明けた穴に連通管とカップリングと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を防止する技
術に関するものである。

−従来の技術」 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、
第２図に基づいて説明すると、コンクリート製生体遮蔽
壁（原子炉建屋壁）ｌ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ともに、ダイヤフラムフロア６
によって、ドライウェル７とサプレッションチェンバ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
量を制限することと、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ｌＯ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、この絞り管１１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１２及
び連通管１３と、該連通管１３の外側に位置して貫通穴
１２を外側に延長するように、母管９の外壁に取り付け
られるカップリング１４とを具備して、母管９に対して
連通管１３及びカップリング１４を、内部溶接部１５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、カップリング１４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。

「発明が解決しようとする課題」 このような管継手構造であると、両溶接部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と連通管１３とカ
ップリング１４とは、それぞれ５ＵＳ３０４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、特に、
機械的強度の優れた母管９に対して、小径の連通管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、連通管１３を固定している内部溶接部
１５の部分に力が集中するために、内部溶接部１５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、両溶接部１５・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、両溶接部１５・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、管継手を両溶接部１５・１
６の部分で解体して、新規の連通管１３及びカップリン
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。

しかしその場合であっても、特に条件的に厳しい内部溶
接部１５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
なものとなる。

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。

「課題を解決するための手段」 かかる課題を解決するために、母管管壁に明けた貫通穴
に連通管の外方端部を挿入した状態とするとともに、前
記貫通穴の内壁面と連通管の外方端部との環状間隙に、
テーパ外周面を有するバックアップスリーブを圧入して
前記外方端部を半径内方向に圧縮し、次いでバックアッ
プスリーブの外側にカップリングを配して該カップリン
グと母管の外壁面との間を溶接する工程を有する管継手
の形成方法としている。

「作用　」 バックアップスリーブを環状間隙に圧入すると、テーパ
外周面と貫通穴との接触状態が強まることによって、バ
ックアップスリーブが半径内方向にＩ′Ｉｌｌされる変
形をして連通管を圧縮し、連通管の外方端部とバックア
ップスリーブと貫通穴との間が密若状態となり、ンール
性を生じるとともに連通？りの固定がなされる。そして
、連通管の外方端部か半径内方向に圧縮されることに基
づく圧縮残留応力が付与される。

母管の外壁面とカップリングとの間を溶接した場合にお
ける連通管への溶接熱の伝達量は、母管管壁及びバック
アップスリーブを経由するものとなるために著しく少な
くなって、連通管に熱影響を及ぼすことがなくなる。

「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ｌＯ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、５ＵＳ３０４材料からなる
母管９の外表面に、これを覆うように５ＵＳ３０８及び
５ＵＳ３０９材からなるバタリング加工を施す等の方法
で、溶接座２０を一体に設け、該溶接座２０と母管９の
管壁とに、貫通穴１２を形成する。該貫通穴１２の部分
には、連通管１３の外径より大きい内径寸法に設定した
小径部１２ａと、カップリング１４の内径とほぼ同一口
径を有する設定をした大径部１２ｂとが形成される。な
お、既設母管に以下の方法を適用する場合は、上記に準
じて当初の貫通穴１２の拡大が行なわれる。

［連通管の挿入］ 母管９の貫通穴１２の中に、例えば５ｔＪＳ３０４材か
らなる連通管１３を外向き状態として挿入する。

該連通管１３の挿入により、貫通穴１２の小径部１２ａ
と連通管１３の外方端部（第１図では上方の端部）との
間に環状間隙２１が形成される。

［バックアップスリーブの挿入コ 前記貫通穴１２の内壁面と連通管１３の外方端部との間
に形成された環状間隙２１に、第１図（Ｂ）に示すよう
に、バックアップスリーブ２２を挿入する。

該バックアップスリーブ２２は、その頭部２２ａが貫通
穴１２の大径部１２ｂに挿入可能であり、かつ、先細り
状のテーパ外周面２２ｂと先広がり状のテーバ内周面２
２ｃとを具備するものが適用され、その上端部が挿入後
において溶接座２０より外方に突出するように設定され
、低ＳＣＣ材（耐応力腐食割れ材）である例えば５ＵＳ
３１６Ｌにより形成される。

［連通管の圧縮］ 第１図（Ｃ）に示すように、連通管１３の中に吊持具２
３を挿入して、母管９または適宜支持構造物に連通管１
３を吊持する等により支持しておき、バックアップスリ
ーブ２２をたたき込む等により徐々に環状間隙２１の中
に圧入する。

この圧入によって、貫通穴１２の小径部１２ａと、バッ
クアップスリーブ２２のテーパ外周面２２ｂとの接触が
深まると、バックアップスリーブ２２が半径内方向に押
されて、その側壁が弾性変形及び塑性変形を生じて直径
が小さくなる（縮径する）現象と、バックアップスリー
ブ２２のテーパ内周面２２ｃが連通管１３の外方端部外
周面との接触を深めることにより、連通管１３の管壁を
半径内方向に変形させる現象とが重畳して生じ、連通管
１３における外方端部の管壁を半径内方向に圧縮する縮
径が行なわれる。

このように連通管１３の縮径が行なわれると、貫通穴１
２の小径部１２ａと、バックアップスリーブ２２と、連
通管１３の外方端部とが密着状態となり、これらの間に
ソール性が生じるとともに、連通管１３の固定が行なわ
れ、以後、連通管１３の移動が妨げられることになる。

そして、連通管１３の外方端部を半径内方向に弾性変形
させた状態とすると、外方端部の管壁には、縮径寸法分
に対応して圧縮応力が付与された状態となる。

［カップリングの設定］ 吊持具２３を撤去した後、第１図（Ｄ）に示すように、
溶接座２０から突出しているバックアップスリーブ２２
の頭部２２ａに、カップリング１４を外嵌する。この場
合にあって、バックアップスリーブ２２の頭部２２ａに
外嵌することによりカップリング１４の位置決めがなさ
れる。該カップリング１４は、例えば低ＳＣＣ材である
５ＵＳ３１６Ｌにより形成される。

［カップリングの溶接］ 第１図（Ｅ）に示すように、母管９の外壁面でｔうる溶
接座２０と、バックアップスリーブ２２の頭部２２ａと
、カップリング１４との間に、外部溶接部１６を形成し
て、これらを一体化する。

「管継手の状態」 第１図（Ｅ）の状態に形成された管継手は、連通管１３
を母管９に固定する方法として、バックアップスリーブ
２２を環状間隙２１に挿入することにより、テーパ外周
面２２ｂ及びテーバ内周面２２ｃを利用して連通管１３
の外方端部を縮径し、母管９やバックアップスリーブ２
２を弾性変形させた反力によって、連通管１３の外方端
部を常時圧縮して支持することになり、外方端部に圧縮
応力が付与され、この部分に応力腐食割れ等の欠陥が発
生することを防止する。

また、外部溶接部１６を形成するときの溶接熱は、溶接
座２０、母管９及びバックアップスリーブ２２を経由す
るものとなるために、連通管１３の拡径部分が熱影響を
受けることがなくなる。

一方、外部溶接部１６の形成にともなう溶接熱の影響を
検討すると、母管９は溶接座２０を形成し、この溶接座
２０、カップリング１４、バックアップスリーブ２２を
それぞれ耐応力腐食割れ材とすることによって対応する
ことができる。

［他の実施例］ 以上の一実施例における説明では、母管９に、連通管１
３及びカップリング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、前述したように、貫通
穴１２に小径部１２ａを形成する加工を行なうとともに
、溶接座２０、カップリング１４及びバックアップスリ
ーブ２２について材料を吟味し、前述した工程に準じて
管継手を形成すればよい。

「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
、 ■連通管を母管に対して取り付ける場合に、バックアッ
プスリーブを環状間隙に挿入して縮径させるものである
から、連通管の縮径部分に圧縮応力が付与された状態と
なって、応力腐食割れの発生を防止することができる。

■連通管の固定部分の溶接を省略し、かつ、外部溶接部
形成時の溶接熱の伝達が、バックアップスリーブや母管
壁を経由する間接的なものとなるため、連通管固定部分
への熱影響を低減することができる。

■貫通穴を明は直し、かつ、一部の材料を交換すること
によって、既設の管継手に対して適用することができ、
特に、連通管取り付は部分の改善効果が高い。

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）、ＩＯ・・・・・
・流量制限器、 １１・・・・・・絞り管、 １２・・・・・・貫通穴、 １２ａ　・・・・・小径部、 １２ｂ・・・・・・大径部、 １３・・・・・・連通管、 １４・・・・・・カップリング、 １６・・・・・・外部溶接部、 ２０・・・・・・溶接座、 ２１・・・・・・環状間隙、 ２２・・・・・バックアラ ２２ａ・・・・・・頭部、 ２２ｂ・・・・・・テーパ外周面、 ２２ｃ・・・・・・テーバ内周面、 ２３・・・・・・吊持具。 プスリーブ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 母管管壁に明けた貫通穴に連通管の外方端部を挿入した
   状態とするとともに、前記貫通穴の内壁面と連通管の外
   方端部との環状間隙に、テーパ外周面を有するバックア
   ップスリーブを圧入して前記外方端部を半径内方向に圧
   縮し、次いでバックアップスリーブの外側にカップリン
   グを配して該カップリングと母管の外壁面との間を溶接
   することを特徴とする管継手の形成方法。