JPH046770B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は建設中或は運転中の原子力発電プラン
トなどの配管、殊に溶接継手部の近傍に誘導加熱
による残留応力改善処理（以下、単に「応力改善
処理」という）を施す際の加熱方法及びその加熱
装置に関するものである。

近時、建設中或は運転中の原子力発電プラント
の配管において、配管時の溶接加工の熱影響を受
けてその管の内面側に残留した引張応力を解消さ
せたり圧縮側に移行させる応力改善処理が行われ
ている。

この応力改善処理は、配管時の溶接により形成
された溶接継手部を溶接したままの状態で当該プ
ラントを稼動させ、例えば、高温高圧の流体を流
通させると、溶接時の熱影響によつて溶接部の近
傍表面側粒界に炭化物が析出して組織が鋭敏化
し、その近傍の内面側に引張応力が残留している
場合、当該管内に流通される流体に含まれる腐蝕
成分が重畳的に作用して、前記溶接部近傍に粒界
応力腐蝕割れが生じることが判明したので、この
応力腐蝕割れ対策の一つとして行われるものであ
る。

而して、上記応力改善処理は、溶接部近傍の管
の内面に残留した引張応力を解消したり圧縮側に
移行させるため、管内面を流体により冷却しなが
ら溶接部近傍のみをその外側から適宜加熱手段で
局部的に加熱し、その加熱された部分における管
の肉厚の内外面で応力改善に必要な温度差を付与
することにより、加熱部に降伏点以上の熱応力を
発生させた後、その部を常温に冷却して前記内外
面での温度差を無くすように行われるものである
が、実際のプラントにこの処理を施工する上で次
に述べるような問題点がある。

例えば、ある特定の溶接継手に対し、有効な残
留応力改善の効果をもたらすためには、被加熱部
のすべての範囲で加熱温度が鋭敏化温度に達せ
ず、且つ、溶接部を含む一定の範囲（例えば、管
の長手方向における３√の範囲、ここでＲは
管の半径、ｔは管の肉厚）が内外面において残留
応力の改善に必要な温度差を達成しなければなら
ないので、このような加熱状態を実現するには、
当該継手部分の実際の詳細な形状を予め知得し、
最も好ましい温度分布を与え得る誘導子の形態
（コイルの断面形状や巻線の配置関係）を検討し
決定した上でその誘導子を製作しなければならな
い。

然し、溶接継手部に用いられている配管要素は
直管のみならず、例えば、エルボー、テイー、ク
ロス、弁、ポンプ、スウイーポレツト、ウエルド
レツト、キヤツプ等があり、これらが夫々に区々
の形態であること、また、これら実物の正確な寸
法形状は設計図面からは知ることが出来ないこと
（設計図記載の配管要素の寸法は、例えば、最小
要求値或は最大許容値などの所謂設計値乃至は参
考値であるため、実際に使用された配管要素の寸
法とは必ずしも一致しない）によつて、上記誘導
子の製作は、実際の配管において応力改善処理の
対象となる継手部の形状、肉厚などを遂一採寸計
測し、これによつて処理対象となる各継手部の形
態に応じた誘導子を製作しなければならないの
で、多くの労力、時間を要する。

特に、既に運転されている原子力発電プラント
において、上記の処理対象となる継手部の寸法形
状を知得するには、その運転開始後、通常１〜
1.5年毎に行われる燃料交換停止期間（２〜３カ
月）に、上記寸法形状を実地に計測するほかな
く、然も応力改善処理に使用する誘導子の設計、
製作には、通常上記計測期間も含め４カ月程度を
要するため、上記停止期間内に応力改善処理を実
施することは出来ないので、次期停止期間に上記
処理を実施しているのが現状である。

然し、次期燃料交換停止までの運転中に、配管
に粒界応力腐蝕割れの発生のおそれがある場合な
どには、先の停止期間を２カ月程度延長して、こ
の間に応力改善処理を行わざるを得ないが、この
ような停止期間の延長は数十億円にも昇る燃料差
損（核燃料と化石燃料）をもたらし、莫大な経済
的損失を生むことになる。

また、管台溶接部（配管の分岐点）に対して応
力改善処理を施す場合には、管台溶接部のみでは
なく隣接する本管部及び枝管部に亘る必要な範囲
を所定温度に加熱しなければならないが、この場
合はたとえ加熱すべき部の形状に関する実測デー
タがあつても形状の複雑な加熱対象範囲全域をほ
ぼ均一に加熱するのは事実上不可能であるところ
から、現実には、上記実測データに基いて現物と
同一形状をなす実物模型を予め製作し、この模型
について誘導子の形状等を種々変更し乍ら、適正
な加熱を実現出来る誘導子の形状等を探索すると
いつた所謂モツクアツプテストを通して、適正な
誘導子を製作しているのが現状である。

然し、上記のようなモツクアツプテストは、そ
れ自体多大な労力と時間を要するため、一度の燃
料交換停止期間内に、処理対象部の現地実測をし
てモツクアツプテストを経てから、実際の応力改
善処理を実施することは事実上不可能である。

更に、上記のように実際の処理対象部の形状、
寸法を実測したり、モツクアツプテストを経て製
作された従来の応力改善処理用の誘導子は、誘導
子を構成する各巻線のピツチや該巻線と配管表面
の距離（クリアランス）が固定されているため、
実際の応力改善処理工事において表面温度分布に
不具合があつても、コイル（ピツチ、クリアラン
ス）を変更することは不可能であつた。

因に、管内に通水し乍らその管の外表面を誘導
加熱などにより各部の発熱密度をほぼ均一にして
加熱した場合における各部の到達温度は、ほぼ各
部の肉厚に比例的に増減することが知られている
ため、従来の応力改善処理に用いる誘導子は、他
の部より厚肉であることにより到達温度が高くな
ると予測される部に対応する部を、前以てクリア
ランスを大きくしたり及び／又はピツチを大きく
設定して製作されているが、従来の誘導子では、
予め設定したクリアランスやピツチが実際の加熱
時に不都合であると判明しても、それを変更する
ことは出来ないのが現状である。

本発明は叙上のような建設中或は運転中の原子
力発電プラントにおける配管中の溶接継手近傍の
みの残留応力改善の現状に鑑み、この処理におけ
る溶接継手近傍全域の均一な加熱を、配管中の処
理対象部分の寸法形状を実測したり、或いは、モ
ツクアツプテストを行わないで実現することの出
来る加熱方法と、この加熱に使用する加熱装置を
提供することを目的としてなされたもので、その
方法の構成は、二つ割り構造で種々径を違えて形
成し且つ、連結可能な共通取付枠により支持され
るようにした複数の誘導子片の中から、加熱すべ
き溶接継手部の形状に適合する複数の誘導子片を
選択し、各誘導子片を、前記継手部外表面からの
離隔量と誘導子片同士の離隔量を任意に変更しつ
つ前記取付枠に取付けて、これらの各誘導子片を
電気的及び機械的に結合することにより、前記継
手部囲繞し、該継手部及びその近傍を所望温度に
ほぼ均一に加熱することを特徴とするものであ
り、また、この方法を実施するための装置の構成
は、任意で種々の径を有する環状の電気導体を少
なくとも二つ割りし、各分割端に電気導体製の結
合舌片を対向させて設けて成る誘導子片の中か
ら、溶接継手部を含むその近傍の加熱が必要な範
囲をほぼ均等な所望温度に加熱するために選択さ
れた複数個の誘導子片を、絶縁材で形成した取付
枠に着脱自在に取付けて機械的及び電気的に結合
したことを特徴とするものである。

次に、本発明の実施例を図に拠り説明する。

第１図及び第２図は、本発明方法を実施するた
め構成した本発明誘導子の一例を示すもので、図
に於て、１Ａは外径28インチ、タイプ３０４のス
テンレス鋼管（以下、管１Ａという）、１Ｂは前
記管１Ａより大きな外径と肉厚を有するステンレ
ス鋼管（以下、管１Ｂという）で、前記管１Ａと
周溶接部１において接続されており、この溶接部
１を含むその近傍が本発明方法による加熱を含む
応力改善処理の対象となる。

而して、２は外径25mmの中空鋼管を円環状に成
形し、これを半円環状に二つ割して形成した誘導
子片で、ここでは小径誘導子片２１、中径誘導子
片２２，２３、大径誘導子片２４の４種類の径を
持つものが使用される。

３は上記の各誘導子片２１〜２４の分割端に、
面を対向させ、且つ、各片２１〜２４の外側へ向
けて設けた電気導体製、例えばブロツク状の鋼板
による結合舌片で、各舌片３の対向面には突合さ
れて溝を形成する段部３ａが形成してある。而し
て、１個の誘導子片は第２図に示すように、対向
した２組の結合舌片３の部分で結合されて円環状
の誘導子片を形成する。尚、上記各舌片３は誘導
子片２１〜２４の径の大小に応じ、長さの異なる
ものが取附けられる。これら舌片を含む外径を整
合させるためである。

４１，４２は対向した２組の結合舌片３におけ
る段部３ａが形成する溝に嵌合される厚みを有す
ると共に、前記舌片３の外側へ充分はみ出す正面
から見た高さと、前記誘導子片２を２個以上を取
附けることができる正面からみた横幅をもたせて
形成した電気絶縁性の取附枠で、ここでは一方の
枠４１はその厚みが対向する一組の舌片３を触さ
せることができる厚さに、他方の枠４２は他の対
向舌片３を接触させない厚さにそれぞれ調整して
ある。

５は取附枠４１に取附けられる一組の結合舌片
３の導通を確保するための導通ボルト、６は取附
枠４２に取附けられる各誘導片における一組の結
合舌片３を非導通状態で取附けると共に、付設し
た接続片（第１図及び第３図の６ａ）により前記
非導通状態におかれる結合舌片３の一方を、隣接
する誘導子片における一組の結合舌片３の他方に
電気的に接続する接続ボルト、７は各誘導子片２
における結合舌片３を取附枠４１，４２に固定す
るための固定ボルトで、以上の各ボルト５，６，
７により、取附枠４１，４２に２つ割りされた誘
導子片の２個以上が電気的及び機械的に直列され
た一個の誘導子ブロツクを形成する。尚、第１図
及び第２図に於て、８ａ，８ｂは分割された誘導
子片の両端に設けた冷却水の導入、排出管で、誘
導子片内に冷却水を流通させて誘導子自体の発熱
を押えるためのものでる。

而して、第１図の実施例では、それぞれ３個の
誘導子片を取附けて成る３個の誘導子ブロツク２
Ａ〜２Ｃが処理対象である溶接部１の近傍に配設
され、各ブロツク２Ａ〜２Ｃがそれぞれの取附枠
４１，４２においてブロツク連結枠９により機械
的に連結される一方、隣接する取附枠４２の隣接
側にある接続ボルト６の接続片６ａが隣の取附枠
４２の接続ボルト６に結合されて、各誘導子ブロ
ツク２Ａ〜２Ｃの全誘導子片が直列されてなる一
の誘導子を形成している。

ここで、各誘導子片２１〜２３の管１Ａ，１Ｂ
外表面との離隔量及び各誘導子片同士のピツチ
は、管１Ａ，１Ｂの外形や肉厚、或は材質などの
諸条件を考慮し、加熱部の全域で所定の温度分布
を実現できるように選択するため、誘導子片２と
しては様々な内径のものを予め製作しておき、ま
た、ピツチを調整するため、取附枠４１，４２に
各ボルトを挿通する孔を細かいピツチで設けた
り、横長の孔に形成することもある。

而して、上記の予め作製される複数の誘導子片
２は、その内径を様々に形成すると共に、結合舌
片３の長さも長短種々の寸法のものを取附け、同
一の取附枠４１，４２ら線輪径の異なる誘導子片
がその取附枠４１，４２を管に平行な姿勢にした
まま取附られるようにしてある。第１図に示す実
施例のうち右端の誘導子ブロツク２Ｃがこの例で
ある。

上述のように構成される本発明誘導子を用いた
本発明方法の実施の態様例は次の通りである。

まず、処理対象部が、第１図に示す管１Ａ，１
Ｂの溶接部１を含む近傍であるときは、その処理
範囲に見合つた誘導子の長さを具現できる個数の
取附枠４１，４２と、必要な個数のブロツク連結
枠９と、管１Ａ，１Ｂの外径肉厚、材質などを考
慮してその加熱部接域をほぼ均等に昇温できると
考えられる複数の誘導子片２１〜２４と、必要な
本数の各種ボルト５，６，７とを準備し、上記各
部材を管１Ａ，１Ｂの囲りで１個の誘導子に組立
て、これをその処理対象部分にセツトする。

次に、この状態で誘導子に通電し、処理対象部
の全域に所望の温度分布の加熱ができるかどうか
を試み、仮に、所望の温度分布が得られないとき
は、対応する誘導子片２１〜２４のいずれかのみ
を、誘導子全体を先のセツト状態のままで取替
え、再び加熱してみるといつた具合にして、この
部の応力改善の加熱に用いる個有の誘導子形態を
実際の配管上で調整しつつ確定しに組立てるので
ある。

このように本発明では、個々の誘導子片２１〜
２４を、その取付けに使用されたボルト５〜７を
取附枠４１，４２に着脱するだけでその取替えを
行うことができるので、所望の温度分布を実現す
るための誘導子を配管の形態に応じその配管上で
容易に形成することができる。

ここで、誘導子ブロツク２Ａ〜２Ｃは、加熱範
囲の広狭に合わせ任意に増減でき、また、各ブロ
ツクに取附けられる誘導子片２の数や個々の誘導
子片２の径、或は形状も任意に選択できること勿
論である。

次に、処理対象部が第４図に示すようにウエル
ドレツト（以下、管台という）を用いた溶接継手
の近傍である場合の実施例について述べる。

図に於て、１Ａは28インチ外径の本管、１Ｃは
前記１Ａと４インチ枝管１Ｄを接続する管台で、
溶接部は本管１Ａと管台１Ｃで構成する管台溶接
部１１と、管台１Ｃと枝管１Ｄで構成する突合せ
周溶接部１２である。

而して、管台溶接部１１近傍の内表面残留応力
を有効に圧縮側に改善するには、一点鎖線イで囲
まれる範囲をほぼ均一に加熱し、その内外面（管
の内面は通水冷却されている）全域でほぼ均一な
温度差を発生させることが必要である。

この場合、温度分布を均一とするのが困難な部
分は枝管１Ｄの近傍であるから、この部分の加熱
に本発明方法及び同装置を第５図に示すような態
様で適用する。

即ち、本管１Ａは管台１Ｃとの溶接部１１近傍
を除き、本管１Ａにおける加熱範囲イのほぼ全域
をカバーできる本管用の誘導子ブロツク２Ｄを、
また、枝管１Ｄについては、前記本管１Ａにおけ
る溶接部１１近傍と枝管１Ｄにおける加熱範囲ロ
をカバーする誘導子ブロツク２Ｅを、両者２Ｄ，
２Ｅを直列に接続し一の誘導子としてセツトする
のである。

この場合、本管１Ａにセツトする誘導子ブロツ
ク２Ｄは、加熱対象の形状が定形的であるため、
特に本発明装置を用いなくてもよいが、少なくと
も誘導子ブロツク２Ｅは先に述べたものと同様
に、取附枠４１，４２に、種々の形状に形成した
誘導子片２５〜２９を、所望の温度布の加熱がで
きるように取替えなから誘導子ブロツク２Ｅを特
定する。尚、誘導子ブロツク２Ｄに本発明により
形成するものを用いてもよいこと勿論である。ま
た、誘導子ブロツク２Ｅは、その全体が本管１Ａ
側の誘導子ブロツク２Ｄから分離できるようにし
てある。このため上記実施例の誘導子ブロツク２
Ｄにおいて溶接部１１を覆わないように空けて形
成した部分は、例えば、枝管１Ｄが12インチ程度
のものに適合するように形成された枝管側の誘導
子ブロツクを連結できるようにやゝ大きめに形成
してある。

以上のように、本発明方法及び同装置により応
力改善処理のための加熱を行えば配管の中で局部
的に形状や肉厚の変動があつて均一な温度分布で
の加熱が困難な部分に位置した溶接部及びその近
傍であつても、予め用意した種々の形状の誘導子
片の中から加熱すべき部分の形状や肉厚などに適
合する誘導子片を選択し、これらの誘導子片を取
附枠に取附け電気的、機械的に結合して処理対象
部分に適合した誘導子を形成することができ、ま
た、必要に応じ各誘導子片を取附枠に着脱するこ
とにより、必要な加熱範囲の増減に対応すること
ができ、更に、誘導子片の着脱交換により各誘導
子片相互のピツチ或は管表面とのクリアランスを
任意に変更できるから、応力改善処理のための加
熱作業の大幅な合理化を図ることができる。

従つて本発明は従来加熱法に於て不可欠であつ
たモツクアツプテストや処理対象部の現地実測作
業が不要になるのみならず、従来用いられた誘導
子では不可能であつた誘導子のピツチやクリアラ
ンスの変更も容易に可能であるから、応力改善処
理に必要な所望の温度分布による加熱を極めて合
理的に実現できる。

尚、第２図実施例の誘導子は、第６図に示すス
イーポレツト１Ｅを用いた枝管部や、第７図々示
のセツトインタイプの枝管部における溶接部近傍
の応力改善処理のための加熱に使用できる。第６
図、第７図に於て、１１〜１３は溶接部である。

本発明は上述の通りであるから、建設中或は運
転中の原子力発電プラントの配管のように、配管
後その溶接継手近傍の応力改善処理に使用する加
熱方法及び加熱装置として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を処理対象の一例に実施す
るため構成した誘導子の一例を示す正面図、第２
図は、その左側端面図、第３図は第１図の誘導子
の巻線状態を示す斜視図、第４図は本発明方法を
適用する別の処理対象の正面図、第５図は第４図
の処理対象を本発明方法により加熱する誘導子の
一例の正面図、第６図、第７図はそれぞれ本発明
方法による加熱が施される他の処理対象の例を示
す正断面図である。 １……溶接部、１Ａ，１Ｂ……ステンレス鋼
管、２……誘導子片、２１……小径誘導子片、２
２，２３……中径誘導子片、２４……大径誘導子
片、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……誘導子ブロツク、３…
…結合舌片、３ａ……段部、４１，４２……取附
枠、５……導通ボルト、６……接続ボルト、６ａ
……導通舌片、７……固定ボルト、８ａ，８ｂ…
…冷却水の導入、排出管、９……ブロツク連結
枠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二つ割り構造で種々径を違えて形成し且つ、
   連結可能な共通取付枠により支持されるようにし
   た複数の誘導子片の中から、加熱すべき溶接継手
   部の形状に適合する複数の誘導子片を選択し、各
   誘導子片を、前記継手部外表面からの離隔量と誘
   導子片同士の離隔量を任意に変更しつつ前記取付
   枠に取付けて、これらの各誘導子片を電気的及び
   機械的に結合することにより、前記継手部囲繞
   し、該継手部及びその近傍を所望温度にほぼ均一
   に加熱することを特徴とする配管の溶接継手部に
   おける残留応力改善のための加熱方法。 ２ 任意で種々の径を有する環状の電気導体を少
   なくとも二つ割りし、各分割端に電気導体製の結
   合舌片を対向させて設けて成る誘導子片の中か
   ら、溶接継手部を含むその近傍の加熱が必要な範
   囲をほぼ均等な所望温度に加熱するために選択さ
   れた複数個の誘導子片を、絶縁材で形成した取付
   枠に着脱自在に取付けて機械的及び電気的に結合
   したことを特徴とする配管の溶接継手部分の残留
   応力改善のための加熱装置。 ３ 絶縁材で形成した取付枠は、溶接継手部分を
   含むその近傍の加熱が必要な範囲の形状に合わせ
   て、連結、分離自在の構造である特許請求の範囲
   第２項に記載の加熱装置。