JPH0638903B2 - 金属管における残留空気の除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、金属管内に発生しているエアポケット等の残
留空気を加熱によって除去する方法に関するものであ
る。

「従来の技術」 一般に、原子力や化学プラント等に多用されているオー
ステナイト系ステンレス鋼管等においては、引っ張り応
力と腐食因子とが共存する場合、腐食割れが急速に進行
することが知られている。このような金属管の応力を改
善する場合、金属管の中に冷却水を挿通させながら、金
属管を誘導加熱して、金属管の内外面に降伏点以上の熱
応力が生じる温度差を与えて、金属管の継ぎ目等の溶接
部付近の内面に残留圧縮応力を発生させた状態とする応
力改善方法が考えられている。

また、これらの技術を適用するにあたって、例えば第１
図に示すように、金属管１が水平に敷設されている配管
であり、かつ、単管部２と二重管部３とを有する構造
で、リング状中空部７の部分に、その内径が大きくなっ
た膨出中空部８が存在している場合や、あるいは、金属
管１の製造時及び溶接時の誤差、収縮現象等による変形
を受けて、膨出中空部８が形成されている場合等である
と、第２図及び第３図に示すように、金属管１の膨出中
空部８に流体が満たされないで空気が残る部分、いわゆ
るエアポケット９が生じて、熱処理時に、エアポケット
９と他の部分との熱伝達特性が不均一となるために、エ
アポケット９の近傍に『熱処理むら』が生じる。

「発明が解決しようとする問題点」 したがって、満水状態の金属管の中にエアポケットが発
生しないようにして、熱処理をすることが理想である
が、従来、金属管のエアポケットを有効に除去する技術
が開発されておらず、金属管の熱処理にあたって安定し
た圧縮応力を与えることができなくなるという問題点が
残されていた。

本発明は、このような従来技術の問題点を有効に解決す
るとともに、金属管のエアポケットを除去して、その付
近における『熱処理むら』を少なくして安定性を高め、
また、配管路の信頼性を向上させることを目的とするも
のである。

「問題点を解決するための手段」 このような目的を達成するため、本発明は、満水状態と
なっている金属管を加熱して、エアポケット部に核沸騰
及び膜沸騰を起こし、該沸騰蒸気によりエアポケットの
残留空気を追い出して、金属管中に隅々まで冷却水を送
り込むことを特徴とするものである。

「実施例」 以下、本発明を第１図ないし第３図に示す金属管に適用
した実施例について説明する。

第１図例の金属管１は、単管部２と二重管部３とが水平
に連結された構造であり、これらは、例えば原子力圧力
容器４のノズル５にサーマルスリーブ６を設けた構造で
ある。また、この金属管１は、水平に連続している単管
部２の流路が、途中で狭められてサーマルスリーブ６に
導かれるとともに、ノズル５とサーマルスリーブ６との
間のリング状中空部７が、Ｂ点の付近で内径が大きくな
る膨出中空部８が形成されている。

このような構造の金属管１に第１図矢印(イ)で示すよう
に冷却水を送り込むと、リング状中空部７に停滞水が存
在するとともに、リング状中空部７の一部である膨出中
空部８には、満水状態であっても冷却水が満たされない
で空気が残る部分、つまり、エアポケット９が形成され
た部分が残る。そこで、金属管１の熱処理を実施するの
に先立ち、エアポケット９の除去が行なわれる。

以下、このようなエアポケット９を除去する方法につい
て説明すると、満水状態とした金属管１の膨出中空部８
の付近をコイルＸにより高周波誘導加熱して、第４図の
時刻T_oないしT_nで示すように、溶接部10付近の管壁の温
度を上げて加熱する。このとき、リング状中空部７の冷
却水と接する部分にあっては、冷却によって温度上昇が
遅れるために、加熱途中でモデル点Ａがモデル点Ｂより
も高い温度となるが、さらに温度を高めて第４図の時刻
T₁において、モデル点Ｂが、二重管部３の内面に核沸騰
を生じさせる温度に達すると、管壁内面に接する冷却水
が核沸騰する。エアポケット９に残留空気が存在する間
は、水の蒸発熱が大きいためにほぼ一定の温度が続き、
発生した蒸気がエアポケット９に入り込むことにより、
残留空気が徐々に追い出される。そして、空気の追い出
しが進行するにともなって、代わりに冷却水が入り込
み、時刻T₂でモデル点Ｂの付近の残留空気が全部追い出
されて膨出中空部８の周方向の全部が冷却水と接触した
状態となるとともに、膜沸騰温度θを越えると、膜沸騰
状態に移行してモデル点Ｂの温度がさらに上昇する。な
お、第４図において、曲線Ａ及び曲線Ｂは、モデル点Ａ
及びモデル点Ｂと対応する。

また、第４図の時刻T₂以降のように、膨出中空部８が膜
沸騰状態となると、エアポケット９が完全に除去された
ことになるのであるが、モデル点Ｂの付近が膜沸騰状態
となっているかどうかの確認は、モデル点Ｂの温度を測
定して膜沸騰温度θ以上となっているか、同一仕様の金
属管について空気除去のための加熱−温度特性を予め調
べておいて、これに準ずるか、あるいは、内視鏡等によ
り残留空気の有無を目視する等の適宜方法で行なわれ
る。

そして、このように、エアポケット９の残留空気が除去
された金属管１は、前記方法等により、残留応力の改善
処理がなされるのであるが、前記コイルＸはこの際の熱
処理用の熱源としても使用可能である。

なお、ここまで第１図例の金属管１について説明した
が、類似する他の管体、任意の方法に敷設された管体等
についても、同様に加熱することにより実施し得ること
は勿論であり、例えば単管状でエアポケットが生じ易い
ものや、停滞水が生じ易いも等に有効である。

「発明の効果」 したがって、本発明によれば、次のような効果を奏する
ことができる。

(a) 金属管が水平に敷設されて停滞水が生じ易い場合、
あるいはエアポケットが生じ易い金属管の形状である場
合等において、金属管を膜沸騰温度まで加熱する簡単な
方法でエアポケットの除去を行なうことができ、簡単な
方法であるため、金属管の形状が複雑な場合等、適用範
囲が広く容易に実施することができる。

(b) エアポケットを除去することにより、『熱処理む
ら』を少なくして、金属管の残留応力改善時における精
度を高め、配管路の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の残留空気の除去方法を適用した金属管
の例を示す一部を省略した縦断面図、第２図は第１図の
鎖線II部分の拡大図、第３図は第１図のIII−III線矢視
図、第４図は第１図にモデル点Ａ及びモデル点Ｂ部分の
加熱時刻と温度との関係曲線図である。 １……金属管、２……単管部、３……二重管部、７……
リング状中空部、８……膨出中空部、９……エアポケッ
ト、10……溶接部、Ｘ……コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属管（１）の内部に内径が大きくなった
   膨出中空部（８）が形成され、該金属管が水平に敷設さ
   れるとともに、金属管の内部に水が満たされることによ
   り、膨出中空部にエアポケット（９）が形成されている
   場合の残留空気の除去方法であって、金属管を加熱する
   ことにより、エアポケットの近傍の管壁に接する水を核
   沸騰状態として、発生蒸気をエアポケットに送り込んで
   エアポケットの残留空気を追い出すとともに、金属管の
   加熱を水と接する管壁内面温度が膜沸騰温度に達するま
   で継続することを特徴とする金属管における残留空気の
   除去方法。