JPH05329687A - 切断・溶接装置 - Google Patents

切断・溶接装置

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JPH05329687A
JPH05329687A JP14024292A JP14024292A JPH05329687A JP H05329687 A JPH05329687 A JP H05329687A JP 14024292 A JP14024292 A JP 14024292A JP 14024292 A JP14024292 A JP 14024292A JP H05329687 A JPH05329687 A JP H05329687A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、給水加熱器の水室に設けられたトー
ラスリングの切断・溶接時の熱影響が比較的小さく、し
かも熟練した溶接士でなくても溶接できる切断・溶接装
置を提供することにある。 【構成】本発明は、給水加熱器の水室に設けられたトー
ラスリングの長手方向の切断,溶接を行う切断・溶接装
置において、切断時には前記トーラスリングの内径側に
スプリング付のガイドローラを取付け、また溶接時には
開先倣い装置によって溶接開先を倣い、切断,溶接を行
うように構成しているので、トーラスリングの切断と開
先加工を同時に行い、トーラスリングに与える切断時の
加熱による組織変化をできるかぎり減少させるとともに
溶接時にはプラズマ切断トーチを開先倣い機構等も含む
溶接トーチと交換しているので、駆動機構は切断作業と
溶接作業で兼用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発電プラントで使用され
る熱交換器、特に熱交換器の水室水封機構の定期検査時
に使用される切断・溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の発電プラントで使用される給水加
熱器は、図7に示すように一般には堅型で設置され、水
室1、本体胴40、管板39、耐圧保持用歯38、給水
入口座3a、給水出口座3b、水室蓋37及びトーラス
リング2と称するリング状パイプより構成されている。
高温,高圧のボイラー給水は給水入口座3aより水室1
に入って管板39よりUチューブを通って蒸気によって
加熱され、更に上段の熱交換器に送られる。この水室蓋
37は耐圧保持用歯38によって、水圧による力に耐え
るが、この場合水室蓋37と水室1の間隙から高圧水が
漏洩するため、トーラスリング2が溶接されている。こ
のトーラスリング2は水室1を点検するごとに水室蓋3
7から外して切断せねばならない。
【0003】しかしながら、この切断に際しては、点検
終了後の溶接のことを考慮すると正確に切断する必要が
あり、そのため、この切断は図8に示すように、ガス切
断トーチ42を回転治具に固定し、切断線が同一位置で
真円になるように切断しなければならず、また水室蓋3
7を組立てるときは、その前にV型開先をグラインダー
で仕上げ、図9に示すようにTIGトーチ43による手
動溶接を行っている。ここで、41aは水室蓋とトーラ
スリングの溶接部、41bは水室とトーラスリングの溶
接部である。
【0004】しかし、上記した従来の溶接方法では、溶
接開先加工がグラインダー加工であるため開先精度に問
題があった。このため、従来は片側完全溶かし込み溶接
を要求しているが、ルート部に溶け込み不良が発生し易
く、極端に大きな欠陥が残っている場合にはプラント運
転中に給水が噴出し、プラント停止に至ることもあっ
た。また、このような溶接は溶接姿勢が悪く難しい溶接
でもあり、溶接長の割りには多大な溶接時間を要する
し、しかも近年かかる溶接の施工ができる溶接士が少な
くなってきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
法ではトーラスリング切断後、グラインダーで開先加工
しているため多大な時間を要しているが、その割りには
開先精度が悪く、またダーティー作業でもあるので、近
年このような作業は嫌われてきており、作業員の確保が
難しくなってきている。更に、溶接作業は狭隘な場所で
無理な姿勢で行われており、しかも溶接としては一番難
しい片側完全溶かし込み溶接が要求され、熟練した溶接
士でないと施工できないことからも溶接施工管理上、問
題となってきている。また、自動溶接しようとしても、
現状の開先形状,開先加工方法では初層溶接から自動溶
接を行うことはほとんど不可能であり、しかも適当な自
動溶接装置もなかった。
【0006】ところで、このトーラスリングは水室解放
の度に切断・溶接が繰り返され、機器寿命中に10回程
度切断・溶接が繰り返されるが、切断が酸素−アセチレ
ン切断によっているため、切断時の熱影響部が大きく結
晶粒が粗粒化するなど、切断作業のトーラスリング材質
に与える悪影響も大きいものがあった。
【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は給水加熱器の水室に設けられたトーラス
リングの切断・溶接時の熱影響が比較的小さく、しかも
熟練した溶接士でなくても溶接できる切断・溶接装置を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、給水加熱器の水室に設けられたトーラスリ
ングの長手方向の切断,溶接を行う切断・溶接装置にお
いて、切断時には前記トーラスリングの内径側にスプリ
ング付のガイドローラを取付け、また溶接時には開先倣
い装置によって溶接開先を倣い、切断,溶接を行うこと
を特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明においては、トーラスリングの切断と開
先加工を同時に行い、トーラスリングに与える切断時の
加熱による組織変化をできるかぎり減少させるとともに
溶接時にはプラズマ切断トーチを開先倣い機構等も含む
溶接トーチと交換しているので、駆動機構は切断作業と
溶接作業で兼用することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。
【0011】図1は本発明の一実施例である切断・溶接
装置による切断時の側面図であり、図2は同切断・溶接
装置による溶接時の側面図である。これらの図におい
て、4は回転アーム、5は回転モータ、6は回転アーム
回転機構、7は回転アーム支柱、9はレベル調整ネジ、
12はプラズマ切断トーチヘッド、13は回転伝達ギヤ
機構、14は回転アーム上下調整用ネジジャッキ、16
は溶接トーチヘッドである。次に、本実施例の作用につ
いて説明する。
【0012】最初に、トーラスリング2を切断する際に
は、図1において、回転アーム上下調整ネジジャッキ1
4を下位の位置まで下げ、回転アーム支柱7の頂上が給
水加熱器水室1に当たらないように、水室蓋37(図7
参照)の中心にセットする。次に、調整ネジジャッキ1
4を回転アーム支柱7の頂上が水室蓋37のセンターに
加工されているネジ穴に入り込むまで上昇させ、ロック
ナット8でアーム高さを固定する。その後、図3に示す
ように、プラズマトーチ11を溶接開先角度に合わせ、
また、トーラスリング2は真円には加工されていないた
め、トーラスリング形状倣いロール10を切断位置のト
ーラスリング内側に接するように、切断ヘッド押付け用
ネジ27を調整する。このように調整してから最初に下
の開先線から切断を始める。下側の開先線の切断が終了
したら、トーチヘッド12のプラズマトーチ11の位置
を上側の開先線の位置に合わせ、取付け板のネジを外し
て固定し、上側の開先線を切断する。切断開先形状は図
6の実験結果を示すように、自動溶接で初層溶接を行う
ためには、ルートギャップ34、ルートフェース35は
厳密に加工する必要があり、ルートギャップ34とルー
トフェース35の関係は図6の斜線で示す範囲、すなわ
ち適性溶接条件域36に入るようにしなければならな
い。
【0013】開先加工が終了したら、再びアーム支柱の
ロックナット8を緩め、ネジジャッキ14を下位の位置
まで下げ、回転アーム支柱7の頂上が水室1に当たらな
いように給水加熱器の下から搬出し図7の給水加熱器蓋
37を取外し、トーラスリング2の開先面を仕上げる。
この仕上げ作業は従来の酸素−アセチレンガス切断面の
ように、全面グラインダーで所用の寸法形状になるまで
仕上げる必要はなく、組ヤスリ等でノロ,表面スケール
を除去する程度でよい。
【0014】次に、水室内の点検作業が終了したら、水
室蓋37を元の位置に組立て、トーラスリングの溶接を
行う。この溶接を行う場合、本装置を給水加熱器水室1
の下にセットする前に回転アーム4のプラズマ切断ヘッ
ド12を溶接ヘッド17と交換しておく。
【0015】溶接ヘッド17は、図4に示すように溶接
トーチ15、ワイヤ供給ノズル18、トーチ微調整用ス
ライダー16、ワイヤ供給装置19より構成されてい
る。また溶接装置の系統図は、図5に示すように溶接ヘ
ッドへ溶接電流,Arガス,冷却水を供給する溶接電源
28、ヘッドの回転や溶接電流の強弱を制御する制御装
置29、この制御装置へ操作信号を送るリモートコント
ロールボックス30からなる。溶接は所定の作動シーケ
ンスに基づいてTIGトーチ15からアークが発生し、
その後ワイヤ供給ロール20で送給ノズル18を通して
所定の位置にワイヤを供給し、溶接を始める。
【0016】この場合、上述したようにルートギャップ
のある開先での初層自動溶接は非常に難しく、1.2φ
のワイヤを使用する場合には図6でルートギャップ34
とルートフェース35が斜線の範囲の適性溶接条件域3
6になるように開先形状を保つ必要がある。
【0017】本切断・溶接装置における各層の溶接は、
連続回転して行うのではなく、溶接ヘッドがスタート点
まで一回転してきたら20mm〜50mmスタート点と
ラップした時点で、溶接電流にはクレータスロープが作
動してアークが消え、トーチヘッドは逆転して元のスタ
ート点に戻る。このようなシーケンスを繰り返し、多層
溶接を行い溶接作業は終了する。
【0018】この場合、図9のトーラスリング2のよう
な薄肉管を初層から全自動溶接を施工する場合ルートギ
ャップ,ルートフェース等の開先精度が要求され、更に
トーラスリング2自体も真円でないため、切断装置には
これらを考慮して常にトーラスリング2の所定位置を切
断できるような倣い装置等の補助機構を必要とし、また
溶接開先は溶接開始と同時に刻々変化するため、溶接装
置には開先形状センシング機能を持った倣い装置を備え
るようにする。
【0019】上述したように、切断時のトーラスリング
2の円形倣いは図1に示すガイドロール10によって行
い、溶接時の開先倣いは図2に示す開先センサーと溶接
トーチを搭載するX−Yスライダーによって行ってい
る。この場合、自動初層溶接を行うためにはルートギャ
ップとルートフェースが重要な要素となるため、両者の
寸法関係をある一定範囲に限定して溶接を行なう必要が
ある。
【0020】上述したように、本実施例によると、従来
法に比べて溶接開先整形時間が大幅に短縮できる以外
に,グラインダー作業のようなダーティー作業も省略さ
れ、更にプラズマ切断時に金属組織に与える熱影響は酸
素−アセチレンガス切断の熱影響部に比べて非常に小さ
い。このため、切断・溶接が多数回繰り返される開先部
では金属組織的にも良好な結果が得られる。
【0021】また、溶接時には自動溶接であり、どちら
かと言えば溶接時には主に監視作業となるため、この作
業に携わる溶接士は必ずしも熟練した溶接士である必要
はなく、しかも溶接部品質及び作業能率の向上が望め
る。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の切断・溶
接装置によると、給水加熱器の水室に設けられたトーラ
スリングの切断・溶接時の熱影響が比較的小さく、かつ
熟練溶接士でなくても、溶接部の品質を十分保つと共に
作業能率も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である切断・溶接装置を給水
加熱器のトーラスリング切断位置にセットした状態を示
す側面図。
【図2】本発明の一実施例である切断・溶接装置を給水
加熱器のトーラスリング溶接位置にセットした状態を示
す側面図。
【図3】図1のプラズマ切断ヘッドの詳細図。
【図4】図2の溶接ヘッド部の詳細図。
【図5】本発明の溶接装置の制御系統図。
【図6】本発明における溶接開先寸法と適正裏ビード形
成条件の関係を説明するための図。
【図7】本発明が適用される火力発電プラントで使用さ
れる給水加熱器の水室部の断面図。
【図8】従来法の酸素−アセチレンガス切断トーチでト
ーラスリングを切断している状況を示す図。
【図9】従来法の手動TIGトーチによるトーラスリン
グの溶接状況を示す図。
【符号の説明】
1…給水加熱器水室、2…トーラスリング、4…回転ア
ーム、6…回転機構、7…回転アーム支柱、8…ロック
ナット、9…レベル調整ネジ、10…倣いローラ、11
…プラズマトーチ、12…プラズマ切断ヘッド、13…
ギヤー機構、14…ネジジャッキ、15…溶接トーチ、
16…トーチ微調整用X−Yスライダ、17…溶接ヘッ
ド、28…溶接電源、29…制御装置、30…リモート
コントロールボックス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給水加熱器の水室に設けられたトーラス
    リングの長手方向の切断,溶接を行う切断・溶接装置に
    おいて、切断時には前記トーラスリングの内径側にスプ
    リング付のガイドローラを取付け、また溶接時には開先
    倣い装置によって溶接開先を倣い、切断,溶接を行うよ
    うに構成されたことを特徴とする切断・溶接装置。
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