JPH0633137A - 容器貫通管溶接部の残留応力改善方法 - Google Patents
容器貫通管溶接部の残留応力改善方法Info
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- JPH0633137A JPH0633137A JP18973492A JP18973492A JPH0633137A JP H0633137 A JPH0633137 A JP H0633137A JP 18973492 A JP18973492 A JP 18973492A JP 18973492 A JP18973492 A JP 18973492A JP H0633137 A JPH0633137 A JP H0633137A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 容器貫通管溶接部の残留応力改善方法に係る
もので、応力改善作業時の作業性を向上させ、貫通管を
取り付けている溶接部近傍の外表面の応力改善効果を確
保する。 【構成】 貫通管の内部及び溶接部近傍を気体雰囲気に
して、溶接部近傍の管壁を加熱した状態とし、加熱され
た部分に冷却水を接触させることにより、溶接部近傍に
おける貫通管外表面に圧縮残留応力を付与する。
もので、応力改善作業時の作業性を向上させ、貫通管を
取り付けている溶接部近傍の外表面の応力改善効果を確
保する。 【構成】 貫通管の内部及び溶接部近傍を気体雰囲気に
して、溶接部近傍の管壁を加熱した状態とし、加熱され
た部分に冷却水を接触させることにより、溶接部近傍に
おける貫通管外表面に圧縮残留応力を付与する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、容器貫通管溶接部の残
留応力改善方法に係り、特に、貫通管を取り付けている
溶接部近傍の応力を改善するものである。
留応力改善方法に係り、特に、貫通管を取り付けている
溶接部近傍の応力を改善するものである。
【０００２】
【従来技術】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、
容器を貫通した状態の配管、つまり、容器貫通管が使用
される。例えば、沸騰水型原子炉における原子炉圧力容
器（容器）には、図２に示すように、容器壁（下鏡部）
１の配管貫通用穴２を経由して、容器貫通管（貫通管）
３が貫通しているとともに、下鏡部１の内底部にスタブ
チューブ４が立設され、該スタブチューブ４における上
縁部と貫通管３の外周面との間が、溶接部５によって一
体化されている。
連プラント、化学プラント、火力発電プラント等には、
容器を貫通した状態の配管、つまり、容器貫通管が使用
される。例えば、沸騰水型原子炉における原子炉圧力容
器（容器）には、図２に示すように、容器壁（下鏡部）
１の配管貫通用穴２を経由して、容器貫通管（貫通管）
３が貫通しているとともに、下鏡部１の内底部にスタブ
チューブ４が立設され、該スタブチューブ４における上
縁部と貫通管３の外周面との間が、溶接部５によって一
体化されている。
【０００３】このような容器貫通管３の取り付け構造で
あると、溶接部５を形成する際の熱や溶接金属の収縮現
象に基づいて、溶接部５の近傍における容器貫通管３の
外表面等に引っ張り残留応力が付与される現象が生じ易
くなる。
あると、溶接部５を形成する際の熱や溶接金属の収縮現
象に基づいて、溶接部５の近傍における容器貫通管３の
外表面等に引っ張り残留応力が付与される現象が生じ易
くなる。
【０００４】かかる箇所の残留応力を改善する方法とし
て、出願人は、特開平２−１７３２１８号（容器貫通管
溶接部の残留応力改善方法及びその装置）を提案した。
つまり、容器壁に貫通管を取り付けている溶接部の表面
に冷却水を接触させた状態で、その付近の配管壁を内側
から誘導加熱して降伏点を越える応力を発生させるとと
もに、前記配管壁の内面にシャワー水を噴出させて誘導
加熱箇所と冷却箇所との温度差により、降伏点を越える
応力を発生させ、溶接部近傍の配管壁の外面と配管壁内
面との組織に圧縮残留応力を付与する応力改善を行なう
ようにした。
て、出願人は、特開平２−１７３２１８号（容器貫通管
溶接部の残留応力改善方法及びその装置）を提案した。
つまり、容器壁に貫通管を取り付けている溶接部の表面
に冷却水を接触させた状態で、その付近の配管壁を内側
から誘導加熱して降伏点を越える応力を発生させるとと
もに、前記配管壁の内面にシャワー水を噴出させて誘導
加熱箇所と冷却箇所との温度差により、降伏点を越える
応力を発生させ、溶接部近傍の配管壁の外面と配管壁内
面との組織に圧縮残留応力を付与する応力改善を行なう
ようにした。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、貫通管が図２
に示すように、小口径管である場合には、小口径管の内
部が狭隘部となるために、その奥まった箇所まで誘導加
熱及びシャワー水噴出のための機器をそれぞれ搬入して
設置しておく必要があり、その作業性が損われ易く、か
つ、熱量の制御精度を高める必要がある等の改良すべき
点が残されている。
に示すように、小口径管である場合には、小口径管の内
部が狭隘部となるために、その奥まった箇所まで誘導加
熱及びシャワー水噴出のための機器をそれぞれ搬入して
設置しておく必要があり、その作業性が損われ易く、か
つ、熱量の制御精度を高める必要がある等の改良すべき
点が残されている。
【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、応力改善作業時の作業性を向上させ、貫通管を取
り付けている溶接部近傍の外表面の応力改善効果を確保
することを目的としている。
ので、応力改善作業時の作業性を向上させ、貫通管を取
り付けている溶接部近傍の外表面の応力改善効果を確保
することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明に係る容器貫通管溶接部の残留応力改善方法
にあっては、容器壁に貫通管を取り付けている溶接部近
傍の残留応力を改善する場合に、貫通管の内部及び溶接
部近傍を気体雰囲気にする工程と、貫通管の内部に加熱
手段を配し溶接部近傍の管壁を加熱する工程と、加熱さ
れた溶接部近傍に給水して冷却水を接触させ溶接部近傍
における貫通管外表面に圧縮残留応力を付与する工程と
を有する構成を採用している。
め、本発明に係る容器貫通管溶接部の残留応力改善方法
にあっては、容器壁に貫通管を取り付けている溶接部近
傍の残留応力を改善する場合に、貫通管の内部及び溶接
部近傍を気体雰囲気にする工程と、貫通管の内部に加熱
手段を配し溶接部近傍の管壁を加熱する工程と、加熱さ
れた溶接部近傍に給水して冷却水を接触させ溶接部近傍
における貫通管外表面に圧縮残留応力を付与する工程と
を有する構成を採用している。
【０００８】
【作用】貫通管の内外を気体雰囲気にして加熱すると、
貫通管及び溶接部の近傍に熱容量の大きい部分がなく、
かつ、熱が水等によって吸収されることがないので、貫
通管及び溶接部等の温度上昇が迅速に実施されるととも
に、管壁の内外の温度差の発生が低減する。給水によっ
て貫通管の表面が主として冷却される課程で、管壁の内
外に大きな温度差が発生し、冷却された外表面に引っ張
り応力、そして、管壁に圧縮応力が付与され、これらの
応力が降伏点を越えると、貫通管が冷却状態及び管壁内
外の温度差がなくなった状態に戻った際に、貫通管外表
面に圧縮残留応力が付与された状態となる。
貫通管及び溶接部の近傍に熱容量の大きい部分がなく、
かつ、熱が水等によって吸収されることがないので、貫
通管及び溶接部等の温度上昇が迅速に実施されるととも
に、管壁の内外の温度差の発生が低減する。給水によっ
て貫通管の表面が主として冷却される課程で、管壁の内
外に大きな温度差が発生し、冷却された外表面に引っ張
り応力、そして、管壁に圧縮応力が付与され、これらの
応力が降伏点を越えると、貫通管が冷却状態及び管壁内
外の温度差がなくなった状態に戻った際に、貫通管外表
面に圧縮残留応力が付与された状態となる。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明に係る容器貫通管溶接部の残
留応力改善方法の一実施状況を示しており、図２に示し
た原子炉圧力容器の容器壁（下鏡部）１における配管貫
通用穴２を貫通している容器貫通管３の溶接部５への適
用例としている。
留応力改善方法の一実施状況を示しており、図２に示し
た原子炉圧力容器の容器壁（下鏡部）１における配管貫
通用穴２を貫通している容器貫通管３の溶接部５への適
用例としている。
【００１０】図１において、符号１０はケーシング、１
１は加圧空気供給手段、１２は加熱手段（誘導加熱コイ
ル）、１３はシール部材、１４は中空室である。
１は加圧空気供給手段、１２は加熱手段（誘導加熱コイ
ル）、１３はシール部材、１４は中空室である。
【００１１】前記ケーシング１０は、容器貫通管３及び
スタブチューブ４の回りを囲んで中空室１４を形成する
もので容器壁１の内底部からの高さ以上の長さを有する
もの、あるいは、容器壁１の外周面に気密に接触するも
の等が適用される。
スタブチューブ４の回りを囲んで中空室１４を形成する
もので容器壁１の内底部からの高さ以上の長さを有する
もの、あるいは、容器壁１の外周面に気密に接触するも
の等が適用される。
【００１２】前記加圧空気供給手段１１は、ケーシング
１０における中空室１４に接続され、原子炉圧力容器内
部の原子炉冷却水の水圧に対してケーシング１０を保護
し、かつ、原子炉冷却水が溶接部５の高さまで入り込ま
ないように設定する。
１０における中空室１４に接続され、原子炉圧力容器内
部の原子炉冷却水の水圧に対してケーシング１０を保護
し、かつ、原子炉冷却水が溶接部５の高さまで入り込ま
ないように設定する。
【００１３】前記加熱手段１２は、例えば高周波誘導加
熱コイルであって、容器貫通管３の下部開口まで電力ケ
ーブルを布設することによって給電される。
熱コイルであって、容器貫通管３の下部開口まで電力ケ
ーブルを布設することによって給電される。
【００１４】前記シール部材１３は、容器壁１の内底面
に接触することにより、原子炉冷却水の侵入を抑制する
ように、ケーシング１０の下縁部に配される。
に接触することにより、原子炉冷却水の侵入を抑制する
ように、ケーシング１０の下縁部に配される。
【００１５】以下、溶接部５の近傍に位置している容器
貫通管３の外表面の残留応力を改善する工程について説
明する。
貫通管３の外表面の残留応力を改善する工程について説
明する。
【００１６】〔中空室の形成〕ケーシング１０を原子炉
圧力容器の水中に降ろして、容器貫通管３に被せ、シー
ル部材１３を容器壁１の内底部に接触させる。そして、
加圧空気供給手段１１の作動により、ケーシング１０の
内部に加圧空気を送り込み、内部の原子炉冷却水を排除
して、溶接部５の近傍が気体雰囲気となるように設定す
る。なお、容器貫通管３の内部は、通常の場合気体雰囲
気となっている。また、必要に応じて加圧空気を中空室
１４に引き続き供給して、気体雰囲気を確保する。
圧力容器の水中に降ろして、容器貫通管３に被せ、シー
ル部材１３を容器壁１の内底部に接触させる。そして、
加圧空気供給手段１１の作動により、ケーシング１０の
内部に加圧空気を送り込み、内部の原子炉冷却水を排除
して、溶接部５の近傍が気体雰囲気となるように設定す
る。なお、容器貫通管３の内部は、通常の場合気体雰囲
気となっている。また、必要に応じて加圧空気を中空室
１４に引き続き供給して、気体雰囲気を確保する。
【００１７】〔管壁の加熱〕中空室１４を気体雰囲気に
保持したまま、加熱手段１２を作動させて管壁を加熱す
る。この場合、加熱手段１２による加熱範囲は、容器貫
通管３の周囲が気体雰囲気となっている部分となるの
で、熱容量の小さな部分のみを集中的に加熱するものと
なり、また、熱容量の大きな容器壁１や原子炉冷却水へ
の熱伝達がほとんど行なわれず、加熱手段１２の加熱熱
量が比較的小さなものであっても、管壁や溶接部５が速
やかに温度上昇して、必要とする部分の温度差が少ない
高温状態となる。なお、管壁の温度は、例えば３００℃
ないし５００℃となるように設定するとともに、例えば
１分ないし２０分程度の連続加熱を行ない、以下の加熱
箇所の急冷工程を実施する場合にあっても、しばらくの
間加熱を継続する。
保持したまま、加熱手段１２を作動させて管壁を加熱す
る。この場合、加熱手段１２による加熱範囲は、容器貫
通管３の周囲が気体雰囲気となっている部分となるの
で、熱容量の小さな部分のみを集中的に加熱するものと
なり、また、熱容量の大きな容器壁１や原子炉冷却水へ
の熱伝達がほとんど行なわれず、加熱手段１２の加熱熱
量が比較的小さなものであっても、管壁や溶接部５が速
やかに温度上昇して、必要とする部分の温度差が少ない
高温状態となる。なお、管壁の温度は、例えば３００℃
ないし５００℃となるように設定するとともに、例えば
１分ないし２０分程度の連続加熱を行ない、以下の加熱
箇所の急冷工程を実施する場合にあっても、しばらくの
間加熱を継続する。
【００１８】〔加熱箇所の急冷〕ケーシング１０を溶接
部５よりも高くなる位置まで引き上げると、原子炉圧力
容器の内部に貯留されている原子炉冷却水が、溶接部５
及びその近傍の容器貫通管３に接触して、これらを急冷
する。
部５よりも高くなる位置まで引き上げると、原子炉圧力
容器の内部に貯留されている原子炉冷却水が、溶接部５
及びその近傍の容器貫通管３に接触して、これらを急冷
する。
【００１９】〔温度差の付与〕給水によって容器貫通管
３の表面が急速に原子炉冷却水の温度まで低下するとと
もに、容器貫通管３の管壁及び内面部分の冷却が遅れる
ために、管壁の外表面とその他の部分との間に、大きな
温度差が発生する。
３の表面が急速に原子炉冷却水の温度まで低下するとと
もに、容器貫通管３の管壁及び内面部分の冷却が遅れる
ために、管壁の外表面とその他の部分との間に、大きな
温度差が発生する。
【００２０】〔応力の発生及び改善〕管壁の内外の温度
差に基づく熱膨張差が大きいと、冷却された外表面には
引っ張り応力、そして、管壁の内部や内表面には圧縮応
力が付与される。これらの応力が降伏点を越えるように
運用すると、つまり、温度差に基づいて塑性変形が生じ
るように応力を付与する。例えば、オーステナイト系ス
テンレス鋼の場合には、温度差が２００℃以上である
と、その熱応力が降伏点を越えて、その部分に塑性変形
が伴うものとなる。容器貫通管３が冷却されて管壁の内
外の温度差がなくなった状態に戻った際には、塑性変形
分の寸法変化によって、容器貫通管３の外表面に圧縮残
留応力が付与された状態が生じ、残留応力改善が施され
るものである。
差に基づく熱膨張差が大きいと、冷却された外表面には
引っ張り応力、そして、管壁の内部や内表面には圧縮応
力が付与される。これらの応力が降伏点を越えるように
運用すると、つまり、温度差に基づいて塑性変形が生じ
るように応力を付与する。例えば、オーステナイト系ス
テンレス鋼の場合には、温度差が２００℃以上である
と、その熱応力が降伏点を越えて、その部分に塑性変形
が伴うものとなる。容器貫通管３が冷却されて管壁の内
外の温度差がなくなった状態に戻った際には、塑性変形
分の寸法変化によって、容器貫通管３の外表面に圧縮残
留応力が付与された状態が生じ、残留応力改善が施され
るものである。
【００２１】〔他の実施態様〕本発明にあっては、次の
技術を採用することができる。 ケーシング１０が二つ割れ状等であり、かつ、容器壁
１からの容器貫通管３の突出高さよりも寸法が低く容器
貫通管３の回りに気密及び環状状態の中空室１４を形成
するものであること。 ケーシング１０の内部に加圧空気を供給することによ
り、ケーシング１０の下縁部を容器壁１の内底部より浮
せた状態で応力改善作業を実施すること。 加熱手段１２が電気ヒータ等であること。
技術を採用することができる。 ケーシング１０が二つ割れ状等であり、かつ、容器壁
１からの容器貫通管３の突出高さよりも寸法が低く容器
貫通管３の回りに気密及び環状状態の中空室１４を形成
するものであること。 ケーシング１０の内部に加圧空気を供給することによ
り、ケーシング１０の下縁部を容器壁１の内底部より浮
せた状態で応力改善作業を実施すること。 加熱手段１２が電気ヒータ等であること。
【００２２】
【発明の効果】本発明に係る容器貫通管溶接部の残留応
力改善方法にあっては、貫通管の内部及び溶接部近傍を
気体雰囲気にして、溶接部近傍の管壁を加熱した状態と
し、加熱された部分に冷却水を接触させることにより、
溶接部近傍における貫通管外表面に圧縮残留応力を付与
するものであるから、以下のような効果を奏する。 （１） 貫通管の内外表面を気体雰囲気にして加熱する
ものであるから、所望の箇所だけを効率よくむらなく加
熱し、溶接部近傍の外表面の応力改善効果を確実に実施
することができる。 （２） 貫通管の内部には加熱手段のみの挿入となり、
応力改善実施時の作業性を向上させることができる。
力改善方法にあっては、貫通管の内部及び溶接部近傍を
気体雰囲気にして、溶接部近傍の管壁を加熱した状態と
し、加熱された部分に冷却水を接触させることにより、
溶接部近傍における貫通管外表面に圧縮残留応力を付与
するものであるから、以下のような効果を奏する。 （１） 貫通管の内外表面を気体雰囲気にして加熱する
ものであるから、所望の箇所だけを効率よくむらなく加
熱し、溶接部近傍の外表面の応力改善効果を確実に実施
することができる。 （２） 貫通管の内部には加熱手段のみの挿入となり、
応力改善実施時の作業性を向上させることができる。
【図１】本発明に係る容器貫通管溶接部の残留応力改善
方法を原子炉圧力容器の容器貫通管に適用した場合の一
実施例を示す正断面図である。
方法を原子炉圧力容器の容器貫通管に適用した場合の一
実施例を示す正断面図である。
【図２】沸騰水型原子炉における下鏡部を貫通する配管
の例を示す正断面図である。
の例を示す正断面図である。
１ 容器壁（下鏡部） ２ 配管貫通用穴 ３ 容器貫通管（貫通管） ４ スタブチューブ ５ 溶接部 １０ ケーシング １１ 加圧空気供給手段 １２ 加熱手段（誘導加熱コイル） １３ シール部材 １４ 中空室
Claims (1)
- 【請求項１】 容器壁に貫通管を取り付けている溶接部
近傍の残留応力を改善する方法であって、貫通管の内部
及び溶接部近傍を気体雰囲気にする工程と、貫通管の内
部に加熱手段を配し溶接部近傍の管壁を加熱する工程
と、加熱された溶接部近傍に給水して冷却水を接触させ
溶接部近傍における貫通管外表面に圧縮残留応力を付与
する工程とを有することを特徴とする容器貫通管溶接部
の残留応力改善方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18973492A JPH0633137A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 容器貫通管溶接部の残留応力改善方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18973492A JPH0633137A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 容器貫通管溶接部の残留応力改善方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633137A true JPH0633137A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16246294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18973492A Withdrawn JPH0633137A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 容器貫通管溶接部の残留応力改善方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633137A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012087813A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Kobe Steel Ltd | 圧力容器 |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP18973492A patent/JPH0633137A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012087813A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Kobe Steel Ltd | 圧力容器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |