JPH0647351U - 金属管の誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属管の誘導加熱装置に係り、肉厚が変化す
る場合にあっても、管壁を均等に加熱して温度むらの少
ない状態で熱処理を行なう。 【構成】 被加熱管における小径部と該小径部よりも肉
厚が大きい大径部とに跨がって巻回される誘導加熱コイ
ルと、大径部位置における誘導加熱コイルの外側近接位
置に配される補助コアとを具備する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、金属管の誘導加熱装置に係り、特に、肉厚が変化する金属管を均一 に加熱する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

炭素鋼管やステンレス鋼管等の金属管に、溶接継手や内面クラッド層等を形成 した場合には、これらの部分を誘導加熱する等の方法で焼鈍処理する等の熱処理 することが行なわれる。

【０００３】 金属管の誘導加熱時には、被加熱管の回りに誘導加熱コイルを巻回して、高周 波電流を流すことによって実施される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述の誘導加熱を実施する場合には、被加熱管の外表面近傍の 温度が高くなって、管壁の厚さ方向や管軸方向に熱が伝達されるために、被加熱 管の肉厚が途中で大きく変化するような場合には、被加熱管の管壁を均等に加熱 することが困難となる。

【０００５】 本考案は、かかる事情に鑑みてなされたもので、肉厚が変化する場合にあって も、管壁を均等に加熱して温度むらの少ない状態で熱処理を行なうことを目的と するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

被加熱管における小径部と該小径部よりも肉厚が大きい大径部とに跨がって巻 回される誘導加熱コイルと、大径部位置における誘導加熱コイルの外側近接位置 に配される補助コアとを具備する金属管の誘導加熱装置としている。

【０００７】

【作用】

誘導加熱コイルに電流を流すと、被加熱管の外表面近傍が発熱して、この熱が 肉厚方向や管軸方向に伝達される。この場合にあって、磁束密度がほぼ同一であ る小径部では、熱の一部が大径部に伝達し易くなるが、大径部の外側に補助コア が配されて、その範囲で漏洩磁束が低減しているとともに、補助コアの端部で磁 束密度が高められるため、大径部の発熱量が増大して小径部からの熱伝達が抑制 され、小径部と大径部との温度差が小さくなる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案に係る金属管の誘導加熱装置の一実施例について、図１ないし図 ３に基づいて説明する。 図１において、符号１は被加熱管（金属管）、１ａは大径部、１ｂはテーパー 部、１ｃは小径部、１ｎは溶接部、２Ａ，２Ｎは誘導加熱コイル、３は補助コア 、４は交流電源である。

【０００９】 一実施例の誘導加熱装置にあっては、誘導加熱コイル２Ａ，２Ｎ、補助コア３ 及び交流電源４から構成され、被加熱管１の溶接部１ｎの近傍管壁の応力焼鈍を 実施するものとする。

【００１０】 前記被加熱管１は、沸騰水型原子炉の給水系における給水管と容器ノズルとの 接続部分を例にしている。 そして、炭素鋼にステンレス鋼のクラッド溶接を施した場合や、図１に示す溶 接部１ｎを形成した場合にあって、溶接部１ｎを間に持つ加熱範囲Ｌを設定して 、この部分を誘導加熱して焼鈍等の熱処理をするものである。

【００１１】 前記誘導加熱コイル２Ａ，２Ｎは、図１に示すように、被加熱管１の回りを囲 むように取り付けられ、例えば二つ割状のリング体を被加熱管１の回りに配する とともに、誘導加熱コイル２Ｎの部分にあっては、複数のリング体を螺旋状に接 続して、小径部１ｃ及び溶接部１ｎの比較的広い加熱範囲Ｌに配され、誘導加熱 コイル２Ａの部分にあっては、１組のリング体を誘導加熱コイル２Ｎの端部に接 続した状態で、テーパー部１ｂに配される。

【００１２】 前記補助コア３は、被加熱管１における大径部１ａに配される誘導加熱コイル ２Ａの素導体の外側近接位置に配され、硅素鋼板をＬ字状に屈曲成形したもの等 が適用され、図１に示すように、その断面方向の両端がテーパー部１ｂと対向す るように配される。

【００１３】 このような誘導加熱装置であると、誘導加熱コイル２Ａ，２Ｎに電流を直列に 流した場合に、被加熱管１の外表面近傍が発熱して、その熱が肉厚方向や管軸方 向に伝達されることによって、加熱範囲Ｌが高温状態となる。

【００１４】 この場合にあって、素導体の径及びピッチが同一である誘導加熱コイル２Ｎの 部分では、磁束密度がほぼ同一となるために、加熱範囲Ｌの大部分でほぼ均等な 加熱が行なわれ、外表面から内面への熱移動によって管壁が高温状態となるとと もに、管軸方向の温度差が少なくなる。

【００１５】 そして、小径部１ｃとテーパー部１ｂとの境界近傍では、小径部１ｃよりもテ ーパー部１ｂの熱容量が大きく、その先に大熱容量の大径部１ａが存在すること によって、小径部１ｃから大径部１ａに熱が逃げ易くなる。

【００１６】 一方、大径部１ａの一部であるテーパー部１ｂには、図１に示すように、補助 コア３が配されており、補助コア３の両端がテーパー部１ｂに対向した状態とな っているので、誘導加熱コイル２Ａの外側に磁路を形成して漏洩磁束が減少した 状態となり、補助コア３の両端近傍では、管壁中の磁束密度が高められるため、 この部分の発熱量が局部的に増大して高温部を形成し、外表面から内面への熱移 動が頻繁になる。 したがって、補助コア３が介在する部分の近傍では、テーパー部１ｂの発熱量 の増大によって小径部１ｃから大径部１ａへの熱伝達が抑制される結果、小径部 １ｃの管軸方向の温度差が小さくなると期待される。

【００１７】 〔加熱実験例〕 図２は、図３に示すモデルの被加熱管１に誘導加熱コイル２Ａ，２Ｎを巻回し て加熱した場合の温度分布を表わしている。 ただし、小径部１ｃの外径：３４０ｍｍ、小径部１ｃの肉厚：３１．５ｍｍ、 テーパー部１ｂの角度：４５度、溶接部１ｎの中心からテーパー部１ｂまでの距 離：１００ｍｍ、大径部１ａの外径：５５２ｍｍ、図３における溶接部１ｎから 左側の材質が炭素鋼で右側の材質がステンレス鋼、誘導加熱コイル２Ａの平均直 径：４１６ｍｍ、誘導加熱コイル２Ａの巻回数：７回、誘導加熱コイル２Ｎの平 均直径：４８８ｍｍの条件に設定した。 この結果、距離０ｍｍよりも右側のステンレス鋼管の部分は、平均的に温度が 低くなっている（この場合熱処理の対象外としている）が、炭素鋼の部分では、 溶接部１ｎからテーパー部１ｂまでの間で、「コアあり」の方が「コアなし」よ りも温度が高くなっており、例えば焼鈍のための熱処理温度が確保されているこ とが明らかである。

【００１８】

【考案の効果】

本考案に係る金属管の誘導加熱装置にあっては、小径部と大径部とに跨がって 巻回される誘導加熱コイルと、大径部位置における誘導加熱コイルの外側近接位 置に配される補助コアとを具備するものであるから、補助コアの端部で磁束密度 が高められてその近傍に高温部が発生し、肉厚が変化する場合にあっても、小径 部から大径部への熱伝達が抑制されて、管壁の各部を均等に加熱して温度むらの 少ない状態で熱処理を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る金属管の誘導加熱装置の一実施例
を示す一部を省略した正断面図である。

【図２】本考案に係る金属管の誘導加熱装置によって被
加熱管を誘導加熱した場合の温度分布図である。

【図３】図２の温度分布の測定に使用した被加熱管のモ
デルの正断面図である。

【符号の説明】

１ 被加熱管（金属管） １ａ 大径部 １ｂ テーパー部 １ｃ 小径部 １ｎ 溶接部 ２Ａ，２Ｎ 誘導加熱コイル ３ 補助コア ４ 交流電源 Ｌ 加熱範囲

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱管における小径部と該小径部より
   も肉厚が大きい大径部とに跨がって巻回される誘導加熱
   コイルと、大径部位置における誘導加熱コイルの外側近
   接位置に配される補助コアとを具備することを特徴とす
   る金属管の誘導加熱装置。