JPH07314170A - 原子炉容器ノズルの溶接引張り応力低減方法 - Google Patents
原子炉容器ノズルの溶接引張り応力低減方法Info
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- JPH07314170A JPH07314170A JP5291164A JP29116493A JPH07314170A JP H07314170 A JPH07314170 A JP H07314170A JP 5291164 A JP5291164 A JP 5291164A JP 29116493 A JP29116493 A JP 29116493A JP H07314170 A JPH07314170 A JP H07314170A
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- tensile stress
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- G21C13/02—Details
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- G21C13/036—Joints between tubes and vessel walls, e.g. taking into account thermal stresses the tube passing through the vessel wall, i.e. continuing on both sides of the wall
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 原子炉容器ノズル溶接部の残留溶接引張り応
力を低減し、残留応力に起因する割れの発生を防止す
る。 【構成】 原子炉ヘッドに溶接されたノズルの溶接部近
傍に残留する溶接引張り応力を実質的に低減するため
に、そのノズルの自由端に軸方向圧縮荷重を加える、あ
るいはさらに、溶接によって生じた高残留引張り応力の
存在する部分のノズル内表面に、半径方向の圧力を加え
る。
力を低減し、残留応力に起因する割れの発生を防止す
る。 【構成】 原子炉ヘッドに溶接されたノズルの溶接部近
傍に残留する溶接引張り応力を実質的に低減するため
に、そのノズルの自由端に軸方向圧縮荷重を加える、あ
るいはさらに、溶接によって生じた高残留引張り応力の
存在する部分のノズル内表面に、半径方向の圧力を加え
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉容器ノズル内の
溶接引張り応力低減方法に係わり、特に原子炉ヘッドに
好適であり、原子炉容器の開口部を貫通して外方向へ伸
長する少なくとも一本のノズルを有し、上記ノズルは上
記原子炉容器の内表面上の溶接孔を貫通し、上記ノズル
の外表面が直接そこへ隣接するように上記原子炉容器に
溶接され、上記溶接は上記溶接孔に隣接する上記ノズル
の壁内に高溶接引張り応力を発生せめる原子炉容器の、
ノズル内溶接引張り応力低減方法において、実質的に上
記溶接応力を低減するのに十分な軸方向圧縮荷重、ある
いは応力を上記ノズルの自由端に加えることを特徴とす
る原子炉容器ノズル内の溶接引張り応力低減方法に係わ
る。
溶接引張り応力低減方法に係わり、特に原子炉ヘッドに
好適であり、原子炉容器の開口部を貫通して外方向へ伸
長する少なくとも一本のノズルを有し、上記ノズルは上
記原子炉容器の内表面上の溶接孔を貫通し、上記ノズル
の外表面が直接そこへ隣接するように上記原子炉容器に
溶接され、上記溶接は上記溶接孔に隣接する上記ノズル
の壁内に高溶接引張り応力を発生せめる原子炉容器の、
ノズル内溶接引張り応力低減方法において、実質的に上
記溶接応力を低減するのに十分な軸方向圧縮荷重、ある
いは応力を上記ノズルの自由端に加えることを特徴とす
る原子炉容器ノズル内の溶接引張り応力低減方法に係わ
る。
【０００２】
【従来の技術】原子炉は、通常、その原子炉容器、特に
そのヘッドにノズルが設けられる。そのノズルは、一般
的には、原子炉容器の開口部を貫通して実質的に垂直に
突き出て設けてあり、上記原子炉容器の内表面上の溶接
孔を貫通し上記ノズルの外表面が直接そこへ隣接するよ
うに上記原子炉容器に円周溶接される。ノズルは、通
常、インコネル６００、あるいは他のインコネル合金の
ようなニッケル合金あるいは不銹鋼で製造され、原子炉
のヘッドを貫通して突き出し、外部の制御棒駆動機構に
連結する制御棒駆動軸の通路となる。
そのヘッドにノズルが設けられる。そのノズルは、一般
的には、原子炉容器の開口部を貫通して実質的に垂直に
突き出て設けてあり、上記原子炉容器の内表面上の溶接
孔を貫通し上記ノズルの外表面が直接そこへ隣接するよ
うに上記原子炉容器に円周溶接される。ノズルは、通
常、インコネル６００、あるいは他のインコネル合金の
ようなニッケル合金あるいは不銹鋼で製造され、原子炉
のヘッドを貫通して突き出し、外部の制御棒駆動機構に
連結する制御棒駆動軸の通路となる。
【０００３】原子炉ヘッドにノズルを取り付ける溶接は
引張り応力を発生し、上記溶接個所の付近のノズル内表
面に応力腐食割れを容易に発生させる傾向がある。これ
らの割れは、時間の経過と共に、上方に進展してノズル
本体、溶接部の一部、あるいはその両方の中まで入り込
み、溶接部上方のノズル外表面とつながり、さらにはノ
ズル外表面と隣接するヘッド開口部表面間の隙間につな
がり、最終的には原子炉の外部とつながる。照射された
炉水は、この通路を通って上方へ進み、大気中へ放出さ
れ、深刻な公害問題を引き起こす。もし割れが円周方向
の場合には、炉内の圧力によって原子炉ヘッドからノズ
ルが離脱して、同様に損害を与えることになる。
引張り応力を発生し、上記溶接個所の付近のノズル内表
面に応力腐食割れを容易に発生させる傾向がある。これ
らの割れは、時間の経過と共に、上方に進展してノズル
本体、溶接部の一部、あるいはその両方の中まで入り込
み、溶接部上方のノズル外表面とつながり、さらにはノ
ズル外表面と隣接するヘッド開口部表面間の隙間につな
がり、最終的には原子炉の外部とつながる。照射された
炉水は、この通路を通って上方へ進み、大気中へ放出さ
れ、深刻な公害問題を引き起こす。もし割れが円周方向
の場合には、炉内の圧力によって原子炉ヘッドからノズ
ルが離脱して、同様に損害を与えることになる。
【０００４】そのような問題に対処する一つの方法とし
て、本発明者が本願と共に出願中の１９９２年３月２３
日提出の米国特許出願番号第８５５，５７５号に記載の
ように、原子炉に差し込んだノズルの少なくとも一部分
にかけて同軸円周状に溝をほり、その円周状の溝を溶接
材料で埋め込む方法がある。
て、本発明者が本願と共に出願中の１９９２年３月２３
日提出の米国特許出願番号第８５５，５７５号に記載の
ように、原子炉に差し込んだノズルの少なくとも一部分
にかけて同軸円周状に溝をほり、その円周状の溝を溶接
材料で埋め込む方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
ノズルの原子炉本体への取付け溶接付近のノズル内部に
発生する引張り応力に起因する問題を実質的に低減させ
る方法を提供することにある。
ノズルの原子炉本体への取付け溶接付近のノズル内部に
発生する引張り応力に起因する問題を実質的に低減させ
る方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ここに、原
子炉本体への取付け溶接部付近の上記ノズル内部に発生
する引張り応力に起因する問題は、上記ノズルの自由端
に軸方向圧縮荷重を加えることにより、実質的に低減さ
せられることを見出した。
子炉本体への取付け溶接部付近の上記ノズル内部に発生
する引張り応力に起因する問題は、上記ノズルの自由端
に軸方向圧縮荷重を加えることにより、実質的に低減さ
せられることを見出した。
【０００７】以下に、図面を参照して、説明する。
【０００８】図１において、符号２は原子炉圧力容器で
あって、ヘッド４を備えており、上記ヘッドには上記容
器２内部にまで垂直に差し込まれる多数のノズル６が貫
通する開口部を設ける。
あって、ヘッド４を備えており、上記ヘッドには上記容
器２内部にまで垂直に差し込まれる多数のノズル６が貫
通する開口部を設ける。
【０００９】図２において、各ノズルは、通常、ヘッド
に直接隣接する溶接部８の円周溶接によってヘッド４に
溶着する。対応するヘッド４の外側の隣接表面とノズル
６は、通常は溶接しない。各ノズル６の上端には蓋をし
て（図１参照）ヘッド４に円周溶接されるので、通常、
原子炉容器内の加圧熱水はその内部に保持される。しか
しながら、上記したごとく、溶接部８はその近くのノズ
ル６の内表面に引張り応力を発生する傾向にあり、それ
によって、しばしば、加圧熱水の存在する上記内表面に
割れ１０が発生する。これらの割れ１０は一般に軸方向
に、ノズル本体中を外側及び上方に伸長し、溶接部８の
一部分にまで達する。これらの割れは、上方に行くにし
たがい成長し、最後には溶接部８より上方のノズル６外
表面にまで達する。その結果、原子炉内の加圧熱水が割
れを伝わって、ヘッド４の開口部１４の内表面１２と隣
接するノズル２の外表面１６との隙間を通り、大気中に
放出し、重大な大気公害問題を引き起こす。
に直接隣接する溶接部８の円周溶接によってヘッド４に
溶着する。対応するヘッド４の外側の隣接表面とノズル
６は、通常は溶接しない。各ノズル６の上端には蓋をし
て（図１参照）ヘッド４に円周溶接されるので、通常、
原子炉容器内の加圧熱水はその内部に保持される。しか
しながら、上記したごとく、溶接部８はその近くのノズ
ル６の内表面に引張り応力を発生する傾向にあり、それ
によって、しばしば、加圧熱水の存在する上記内表面に
割れ１０が発生する。これらの割れ１０は一般に軸方向
に、ノズル本体中を外側及び上方に伸長し、溶接部８の
一部分にまで達する。これらの割れは、上方に行くにし
たがい成長し、最後には溶接部８より上方のノズル６外
表面にまで達する。その結果、原子炉内の加圧熱水が割
れを伝わって、ヘッド４の開口部１４の内表面１２と隣
接するノズル２の外表面１６との隙間を通り、大気中に
放出し、重大な大気公害問題を引き起こす。
【００１０】本発明者は、そのような溶接によってノズ
ル内部に発生する高引張り応力は、上記ノズルの自由端
に軸方向圧縮荷重を加えることにより、実質的に低減さ
せられることを見出した。もし、割れ１０の発生前にノ
ズル６に上記の軸方向圧縮荷重を加えれば、上記のよう
な割れの発生は実質的に防止できる。しかしながら、も
し上記の軸方向圧縮荷重を割れ１０の発生後にノズル６
に加えれば、上記の割れのその後の成長および伝わりは
全く防止できる。いずれの場合においても、溶接によっ
て発生する高引張り応力の存在によって生じる問題は、
著しく低減できる。
ル内部に発生する高引張り応力は、上記ノズルの自由端
に軸方向圧縮荷重を加えることにより、実質的に低減さ
せられることを見出した。もし、割れ１０の発生前にノ
ズル６に上記の軸方向圧縮荷重を加えれば、上記のよう
な割れの発生は実質的に防止できる。しかしながら、も
し上記の軸方向圧縮荷重を割れ１０の発生後にノズル６
に加えれば、上記の割れのその後の成長および伝わりは
全く防止できる。いずれの場合においても、溶接によっ
て発生する高引張り応力の存在によって生じる問題は、
著しく低減できる。
【００１１】高引張り応力の結果としてノズル６内に割
れ１０が生じ、ノズルの自由端に軸方向圧縮荷重を加え
て上記高引張り応力を実質的に低減したとき、本願で限
定して請求する本発明の一実施例によれば、ノズル６内
に残存する割れ１０によって引き起こされるいかなる問
題も回避したいときには、適当な手段によって物理的に
その割れを除去することが可能である。例えば、割れ領
域の内表面を放電加工（ＥＤＭ法）あるいは研削作業で
割れが消失するまで処理することによって、割れのない
きれいな表面が得られる。ノズル６内の高引張り応力の
低減作業、及び引き続く割れ１０の除去作業は、高引張
り応力の低減なしに割れ１０の除去作業を行う場合に較
べて、明らかにはるかに優れている。高引張り応力の低
減後に割れ１０の除去作業を行った場合には、その後の
割れの発生は非常によく防止できるが、高引張り応力の
低減なしに割れ１０の除去作業を行った場合には、残存
する溶接の応力はすでに説明した理由により依然として
割れ発生の傾向を有する。
れ１０が生じ、ノズルの自由端に軸方向圧縮荷重を加え
て上記高引張り応力を実質的に低減したとき、本願で限
定して請求する本発明の一実施例によれば、ノズル６内
に残存する割れ１０によって引き起こされるいかなる問
題も回避したいときには、適当な手段によって物理的に
その割れを除去することが可能である。例えば、割れ領
域の内表面を放電加工（ＥＤＭ法）あるいは研削作業で
割れが消失するまで処理することによって、割れのない
きれいな表面が得られる。ノズル６内の高引張り応力の
低減作業、及び引き続く割れ１０の除去作業は、高引張
り応力の低減なしに割れ１０の除去作業を行う場合に較
べて、明らかにはるかに優れている。高引張り応力の低
減後に割れ１０の除去作業を行った場合には、その後の
割れの発生は非常によく防止できるが、高引張り応力の
低減なしに割れ１０の除去作業を行った場合には、残存
する溶接の応力はすでに説明した理由により依然として
割れ発生の傾向を有する。
【００１２】溶接８によって生じた高引張り応力を実質
的に低減するため、ノズル６の自由端に軸方向圧縮荷重
を加えることは、適当な、あるいは便利ないろいろなや
り方で実施できる。その実施方法の一つを図３に示す。
図３において、装置１８は、両端にねじ２２、２４が設
けてあり、それぞれのねじにはまったナット２６、２８
を有する軸２０と、ノズル６の自由端３４、３６の円周
部分およびナット２６、２８それぞれの間で自由に配置
される肩部３０、３２から構成される。望ましい軸方向
圧縮荷重を加えるためには、上記装置１８を単に図３に
示す位置に置き、ノズル６内の残留溶接引張り応力を実
質的に低減するのに十分な軸方向圧縮荷重が上記ノズル
の自由端に加わるまで、片方、あるいは両方のナット２
６、２８を時計方向に回転させる。その後、上記装置１
８の各部品、すなわち、軸２０、ナット２６、２８、お
よび肩部３０、３２を、ノズル６から取り出す。
的に低減するため、ノズル６の自由端に軸方向圧縮荷重
を加えることは、適当な、あるいは便利ないろいろなや
り方で実施できる。その実施方法の一つを図３に示す。
図３において、装置１８は、両端にねじ２２、２４が設
けてあり、それぞれのねじにはまったナット２６、２８
を有する軸２０と、ノズル６の自由端３４、３６の円周
部分およびナット２６、２８それぞれの間で自由に配置
される肩部３０、３２から構成される。望ましい軸方向
圧縮荷重を加えるためには、上記装置１８を単に図３に
示す位置に置き、ノズル６内の残留溶接引張り応力を実
質的に低減するのに十分な軸方向圧縮荷重が上記ノズル
の自由端に加わるまで、片方、あるいは両方のナット２
６、２８を時計方向に回転させる。その後、上記装置１
８の各部品、すなわち、軸２０、ナット２６、２８、お
よび肩部３０、３２を、ノズル６から取り出す。
【００１３】ノズル６のある設計条件下では、あるいは
製作材料に依存して、残留溶接応力を望ましい程度まで
低減するのに必要な軸方向圧縮荷重が非常に大きくてノ
ズル６の座屈が起こる可能性がある。本発明者は、その
可能性を最少にするために、軸方向圧縮荷重を減少さ
せ、望ましい結果を得るのに必要な荷重の残りの部分
は、溶接８によって生じた高引張り応力が存在する個
所、すなわち、通常は溶接部８の反対側のノズル６内表
面に、十分な半径方向圧力を加えることによって与え得
ることを見出した。そのような半径方向圧力も、また、
適当な、あるいは便利ないろいろなやり方で加えること
ができる。これを実施する一つの方法を図４に示す。
製作材料に依存して、残留溶接応力を望ましい程度まで
低減するのに必要な軸方向圧縮荷重が非常に大きくてノ
ズル６の座屈が起こる可能性がある。本発明者は、その
可能性を最少にするために、軸方向圧縮荷重を減少さ
せ、望ましい結果を得るのに必要な荷重の残りの部分
は、溶接８によって生じた高引張り応力が存在する個
所、すなわち、通常は溶接部８の反対側のノズル６内表
面に、十分な半径方向圧力を加えることによって与え得
ることを見出した。そのような半径方向圧力も、また、
適当な、あるいは便利ないろいろなやり方で加えること
ができる。これを実施する一つの方法を図４に示す。
【００１４】図４において、装置３８は、図３で用いら
れた装置１８の変形であって、装置１８と同様に望まし
い軸方向圧縮荷重を付与するが、さらに加えて、ノズル
６内表面の溶接８によって生じた高引張り応力が存在す
る個所に望ましい半径方向圧力を加える手段である。図
４の変形例において、軸４０は大きな拡大半径を有する
下端４２を有し、その下端は小室４４限定の一部とな
る。上記手段は、間隔をおいて設けられノズル内壁と密
接に接触する二つの半径方向延長部４６、４８と共に、
上記拡大下端４２を設け、上記二つの半径方向延長部４
６、４８間の間隔部分に天然油、合成油、あるいは水の
ような流体を入れるのに適当な空間を小室４４内に形成
するように上記延長部４６、４８よりも小さな直径を有
する実質的円形部分５０を設けることにより達成され
る。小室４４は、拡大下端４２内の管路５２を通して大
気とつながり、次に拡大下端４２内の管路５４とつなが
り、さらには軸４０の下端５６に続く。管路５２、５４
を通して小室４４内に流体を導入する手段として、加圧
流体源への管路を接続するための拡大ねじきり孔５８を
管路５４の下部に設ける。小室４４から流体が漏洩すろ
ことを防止するため、半径方向延長部４６、４８に隣接
する小室４４の上部及び下部に弾性シ−ル６０、６２を
それぞれ設ける。図４には、ここに述べた操作を行った
時点では、溶接部近傍に残留引張り応力による割れが発
生していない状況を示したが、割れがそれ以前に発生し
ていたとしても、その状況は同様である。通常、ここに
述べた加圧操作を行う場合、まず軸方向圧縮荷重をか
け、次に半径方向に加圧する。もちろん、上記二つの操
作を逆の順番、あるいは同時に行うことも可能である。
れた装置１８の変形であって、装置１８と同様に望まし
い軸方向圧縮荷重を付与するが、さらに加えて、ノズル
６内表面の溶接８によって生じた高引張り応力が存在す
る個所に望ましい半径方向圧力を加える手段である。図
４の変形例において、軸４０は大きな拡大半径を有する
下端４２を有し、その下端は小室４４限定の一部とな
る。上記手段は、間隔をおいて設けられノズル内壁と密
接に接触する二つの半径方向延長部４６、４８と共に、
上記拡大下端４２を設け、上記二つの半径方向延長部４
６、４８間の間隔部分に天然油、合成油、あるいは水の
ような流体を入れるのに適当な空間を小室４４内に形成
するように上記延長部４６、４８よりも小さな直径を有
する実質的円形部分５０を設けることにより達成され
る。小室４４は、拡大下端４２内の管路５２を通して大
気とつながり、次に拡大下端４２内の管路５４とつなが
り、さらには軸４０の下端５６に続く。管路５２、５４
を通して小室４４内に流体を導入する手段として、加圧
流体源への管路を接続するための拡大ねじきり孔５８を
管路５４の下部に設ける。小室４４から流体が漏洩すろ
ことを防止するため、半径方向延長部４６、４８に隣接
する小室４４の上部及び下部に弾性シ−ル６０、６２を
それぞれ設ける。図４には、ここに述べた操作を行った
時点では、溶接部近傍に残留引張り応力による割れが発
生していない状況を示したが、割れがそれ以前に発生し
ていたとしても、その状況は同様である。通常、ここに
述べた加圧操作を行う場合、まず軸方向圧縮荷重をか
け、次に半径方向に加圧する。もちろん、上記二つの操
作を逆の順番、あるいは同時に行うことも可能である。
【００１５】
【作用】溶接部近傍の溶接応力を望ましい程度まで低減
するのに必要な全荷重、およびそれに伴う応力は、ノズ
ルの好ましからぬ溶接応力が存在する領域の材料が、可
塑変形を生ずるのに十分な大きさである。可塑変形と
は、ここでは処理材料の永久変形が得られる点を意味す
る。
するのに必要な全荷重、およびそれに伴う応力は、ノズ
ルの好ましからぬ溶接応力が存在する領域の材料が、可
塑変形を生ずるのに十分な大きさである。可塑変形と
は、ここでは処理材料の永久変形が得られる点を意味す
る。
【００１６】ノズルの自由端、すなわち、自由端の断面
に加えるべき軸方向圧縮荷重の大きさを如何に計算する
か、一例を次に示す。
に加えるべき軸方向圧縮荷重の大きさを如何に計算する
か、一例を次に示す。
【００１７】必要な軸方向圧縮応力（σａ）はノズル材
料の降伏強度（Ｓｙ）の総和プラス最大引張り応力の望
ましい低減量（Δσ）マイナス溶接条件における最大残
留引張り応力（σｍａｘ）で、次式で表される。 σａ＝Ｓｙ＋Δσ−σｍａｘ．．．．．．（１） σｍａｘは、引張り力約３０００から約１２００００ｐ
ｓｉの範囲にあり、一般的には、引張り力約１５０００
から約８００００ｐｓｉである。たとえば、ノズルがイ
ンコネル６００製の場合、σｍａｘは、引張り力約３０
０００から約６００００ｐｓｉの範囲にある。不銹鋼３
０４製の場合、σｍａｘは、引張り力約２００００から
約４００００ｐｓｉの範囲にある。Ｓｙは、約１０００
０から約１２００００ｐｓｉの範囲にあり、一般的に
は、約２００００から約８００００ｐｓｉである。たと
えば、ノズルがインコネル６００製の場合、Ｓｙは、約
４００００から約５５０００ｐｓｉの範囲にある。不銹
鋼３０４製の場合、Ｓｙは、約２５０００から約３５０
００ｐｓｉの範囲にある。Δσは、約３０００から約１
２００００ｐｓｉの範囲にあり、一般的には、約５００
０から約８００００ｐｓｉである。たとえば、ノズルが
インコネル６００製の場合、Δσは、約１００００から
約６００００ｐｓｉの範囲にある。不銹鋼３０４製の場
合、Δσは、約５０００から約４００００ｐｓｉの範囲
にある。
料の降伏強度（Ｓｙ）の総和プラス最大引張り応力の望
ましい低減量（Δσ）マイナス溶接条件における最大残
留引張り応力（σｍａｘ）で、次式で表される。 σａ＝Ｓｙ＋Δσ−σｍａｘ．．．．．．（１） σｍａｘは、引張り力約３０００から約１２００００ｐ
ｓｉの範囲にあり、一般的には、引張り力約１５０００
から約８００００ｐｓｉである。たとえば、ノズルがイ
ンコネル６００製の場合、σｍａｘは、引張り力約３０
０００から約６００００ｐｓｉの範囲にある。不銹鋼３
０４製の場合、σｍａｘは、引張り力約２００００から
約４００００ｐｓｉの範囲にある。Ｓｙは、約１０００
０から約１２００００ｐｓｉの範囲にあり、一般的に
は、約２００００から約８００００ｐｓｉである。たと
えば、ノズルがインコネル６００製の場合、Ｓｙは、約
４００００から約５５０００ｐｓｉの範囲にある。不銹
鋼３０４製の場合、Ｓｙは、約２５０００から約３５０
００ｐｓｉの範囲にある。Δσは、約３０００から約１
２００００ｐｓｉの範囲にあり、一般的には、約５００
０から約８００００ｐｓｉである。たとえば、ノズルが
インコネル６００製の場合、Δσは、約１００００から
約６００００ｐｓｉの範囲にある。不銹鋼３０４製の場
合、Δσは、約５０００から約４００００ｐｓｉの範囲
にある。
【００１８】もし、軸方向圧縮荷重に加えて、上記のご
とく、ノズルの内表面にさらに半径方向の圧力が加えら
れたとしても、上記式（１）は使用できる。ただし、必
要とする軸方向圧縮荷重は、溶接部に隣接する、あるい
は反対側のノズル内壁面に加えられる圧力によって発生
するフ−プ応力（σｐ）の分だけ減少する。したがっ
て、利用する式は、次式となる。 σａ＝Ｓｙ＋Δσ−σｍａｘ−σｐ．．．．（２） 式（２）において、σｍａｘ、Ｓｙ、Δσは、式（１）
と同じである。σｐは、引張り力約１０００から約１０
００００ｐｓｉの範囲にあり、一般的には、約２０００
から約６００００ｐｓｉである。たとえば、ノズルがイ
ンコネル６００製の場合、σｐは、引張り力約２０００
から約５００００ｐｓｉの範囲にある。不銹鋼３０４製
の場合、σｐは、引張り力約２０００から約４００００
ｐｓｉの範囲にある。
とく、ノズルの内表面にさらに半径方向の圧力が加えら
れたとしても、上記式（１）は使用できる。ただし、必
要とする軸方向圧縮荷重は、溶接部に隣接する、あるい
は反対側のノズル内壁面に加えられる圧力によって発生
するフ−プ応力（σｐ）の分だけ減少する。したがっ
て、利用する式は、次式となる。 σａ＝Ｓｙ＋Δσ−σｍａｘ−σｐ．．．．（２） 式（２）において、σｍａｘ、Ｓｙ、Δσは、式（１）
と同じである。σｐは、引張り力約１０００から約１０
００００ｐｓｉの範囲にあり、一般的には、約２０００
から約６００００ｐｓｉである。たとえば、ノズルがイ
ンコネル６００製の場合、σｐは、引張り力約２０００
から約５００００ｐｓｉの範囲にある。不銹鋼３０４製
の場合、σｐは、引張り力約２０００から約４００００
ｐｓｉの範囲にある。
【００１９】
【実施例】すでに説明し、特許請求をした本発明は、以
下の実施例を参照することによって、さらに理解し得
る。
下の実施例を参照することによって、さらに理解し得
る。
【００２０】［実施例１］長さ８．３８インチ、外径
４．５０インチ、内径３．２６インチ、降伏強度５５０
００ｐｓｉのインコネル６００製のノズルを、Ａ−３６
炭素鋼製の容器の開口部へ差し込み、そこへ溶接した。
溶接によって、溶接個所に隣接する壁の部分に溶接引張
り応力が発生し、最高で約５００００ｐｓｉに達した。
図３に示すものと同様な装置を用いて、ノズルの自由端
断面に約４００００ｐｓｉの軸方向荷重を約３０秒間、
加えた。その後、上記装置を速やかに撤去した。溶接個
所に隣接する部分のノズル壁の残留溶接応力は、引張り
力１５０００ｐｓｉに減少した。
４．５０インチ、内径３．２６インチ、降伏強度５５０
００ｐｓｉのインコネル６００製のノズルを、Ａ−３６
炭素鋼製の容器の開口部へ差し込み、そこへ溶接した。
溶接によって、溶接個所に隣接する壁の部分に溶接引張
り応力が発生し、最高で約５００００ｐｓｉに達した。
図３に示すものと同様な装置を用いて、ノズルの自由端
断面に約４００００ｐｓｉの軸方向荷重を約３０秒間、
加えた。その後、上記装置を速やかに撤去した。溶接個
所に隣接する部分のノズル壁の残留溶接応力は、引張り
力１５０００ｐｓｉに減少した。
【００２１】［実施例２］本実施例においては、容器に
溶接した実施例１に用いたものと同様なノズルに、実施
例１に述べたように軸方向圧縮荷重を加えると共に、図
４に示すものと同様な装置を用いて、高残留溶接引張り
応力の存在する部分のノズル内表面に、半径方向の圧力
を加えた。ノズル内表面に圧力を加えるために、加圧油
を用いた。５０００ｐｓｉの軸方向圧縮荷重を約３０秒
間、加えた。その後、１３２５５ｐｓｉの半径方向圧力
を約３０秒間、高残留溶接引張り応力の存在する部分の
ノズル内表面に加えた。溶接個所に隣接する部分のノズ
ル壁の残留溶接応力は、引張り力１５０００ｐｓｉに減
少した。
溶接した実施例１に用いたものと同様なノズルに、実施
例１に述べたように軸方向圧縮荷重を加えると共に、図
４に示すものと同様な装置を用いて、高残留溶接引張り
応力の存在する部分のノズル内表面に、半径方向の圧力
を加えた。ノズル内表面に圧力を加えるために、加圧油
を用いた。５０００ｐｓｉの軸方向圧縮荷重を約３０秒
間、加えた。その後、１３２５５ｐｓｉの半径方向圧力
を約３０秒間、高残留溶接引張り応力の存在する部分の
ノズル内表面に加えた。溶接個所に隣接する部分のノズ
ル壁の残留溶接応力は、引張り力１５０００ｐｓｉに減
少した。
【００２２】すでに説明したごとく、明らかに、本発明
の種々の変形、変化は、本発明の精神、範囲を逸脱する
ことなしに可能であり、したがって、本発明は付属させ
た特許請求の範囲記載の範囲によってのみ限定されるも
のである。
の種々の変形、変化は、本発明の精神、範囲を逸脱する
ことなしに可能であり、したがって、本発明は付属させ
た特許請求の範囲記載の範囲によってのみ限定されるも
のである。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、原子炉容器ノズル溶接
部の残留溶接引張り応力を低減でき、残留応力に起因す
る割れの発生を防止し得る。
部の残留溶接引張り応力を低減でき、残留応力に起因す
る割れの発生を防止し得る。
【図１】本体まで垂直に貫通して伸長するノズルを備え
たヘッドを有する、原子炉圧力容器の斜視図である。
たヘッドを有する、原子炉圧力容器の斜視図である。
【図２】貫通し溶接された２本のノズルを示す原子炉ヘ
ッドの部分側断面図である。
ッドの部分側断面図である。
【図３】原子炉ヘッドに溶接された１本のノズルと、そ
のノズルの溶接引張り応力を実質的に低減するために、
そのノズルの自由端に軸方向圧縮荷重を加える手段を示
す、原子炉ヘッドの部分側断面図である。
のノズルの溶接引張り応力を実質的に低減するために、
そのノズルの自由端に軸方向圧縮荷重を加える手段を示
す、原子炉ヘッドの部分側断面図である。
【図４】原子炉ヘッドに溶接された１本のノズルと、そ
のノズルの溶接引張り応力を実質的に低減するために、
そのノズルの自由端に軸方向圧縮荷重を加える手段と、
さらに、溶接によって生じた高残留引張り応力の存在す
る部分の、そのノズル内表面に半径方向の圧力を加える
手段とを示す、原子炉ヘッドの部分側断面図である。
のノズルの溶接引張り応力を実質的に低減するために、
そのノズルの自由端に軸方向圧縮荷重を加える手段と、
さらに、溶接によって生じた高残留引張り応力の存在す
る部分の、そのノズル内表面に半径方向の圧力を加える
手段とを示す、原子炉ヘッドの部分側断面図である。
２ 原子炉圧力容器 ４ ヘッド ６ ノズル ８ 溶接部 １０ 割れ １２ 内表面 １４ 開口部 １６ 外表面 ２０ 軸 ２２、２４ ねじ部 ２６、２８ ナット ３０、３２ 肩部 ４０ 軸 ４４ 小室 ４６、４８ 半径方向延長部 ６０、６２ 弾性シ−ル
Claims (11)
- 【請求項１】 原子炉容器の開口部を貫通して外方向へ
伸長する少なくとも一本のノズルを有し、上記ノズルは
上記原子炉容器の内表面上の溶接孔を貫通し、上記ノズ
ルの外表面が直接そこへ隣接するように上記原子炉容器
に溶接され、上記溶接は上記溶接孔に隣接する上記ノズ
ルの壁内に高溶接引張り応力を発生せめる原子炉容器
の、ノズル内溶接引張り応力低減方法において、実質的
に上記溶接応力を低減するのに十分な軸方向圧縮応力を
上記ノズルの自由端に加えることを特徴とする原子炉容
器ノズル内の溶接引張り応力低減方法。 - 【請求項２】 上記原子炉容器が原子炉ヘッドを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 上記高溶接引張り応力が存在する部位の
ノズル材料に、永久歪を生ぜしめるのに十分な大きさの
圧縮荷重を加えることを特徴とする請求項２記載の方
法。 - 【請求項４】 最大残留引張り応力が、３、０００から
約１２０、０００ｐｓｉの範囲にあることを特徴とする
請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 最大残留引張り応力が、１５、０００か
ら約８０、０００ｐｓｉの範囲にあることを特徴とする
請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 上記ノズルがニッケル合金および不銹鋼
で作られていることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 上記ノズルがインコネル６００で作られ
ていることを特徴とする請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 上記溶接応力によって上記ノズルに割れ
が形成され、上記圧縮荷重を加えることによって、上記
割れが上記ノズルから物理的に除去されることを特徴と
する請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 上記溶接応力を低減するのに十分な大き
さの半径方向圧力を、残留高引張り応力が存在する部位
の上記ノズル内壁に加えることを特徴とする請求項１記
載の方法。 - 【請求項１０】 上記半径方向圧力を、上記軸方向圧縮
荷重を加えた後に加えることを特徴とする請求項９記載
の方法。 - 【請求項１１】 上記半径方向圧力を、上記軸方向圧縮
荷重を加える前に加えることを特徴とする請求項９記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/975,727 US5278878A (en) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | Process for reducing tensile welding stresses in a nozzle in a nuclear reactor shell |
| US07/975,727 | 1992-11-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07314170A true JPH07314170A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=25523321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5291164A Pending JPH07314170A (ja) | 1992-11-13 | 1993-10-27 | 原子炉容器ノズルの溶接引張り応力低減方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5278878A (ja) |
| EP (1) | EP0597244B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07314170A (ja) |
| DE (1) | DE69309221D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012071355A (ja) * | 2011-12-02 | 2012-04-12 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 残留応力改善方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4236005C2 (de) * | 1992-10-24 | 1994-08-25 | Bbc Reaktor Gmbh | Verfahren zum Austausch eines einen Deckel eines Kernreaktordruckbehälters durchsetzenden Stutzens |
| US5605361A (en) * | 1994-05-06 | 1997-02-25 | Entergy Operations, Inc. | Replacement nozzle for pressure vessels and method of a attaching same |
| US6929288B2 (en) * | 2001-12-20 | 2005-08-16 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Limited | Connecting structure of branch connector in fuel pressure accumulating container |
| KR100615539B1 (ko) | 2004-09-21 | 2006-08-25 | 한국전력기술 주식회사 | 원자로용 관통노즐의 인장잔류응력 감소장치 및 방법 |
| US7389669B2 (en) * | 2006-11-13 | 2008-06-24 | Aea Technology Engineering Services, Inc. | Mechanical stress improvement process |
| CN100586638C (zh) * | 2008-07-25 | 2010-02-03 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种适用于聚变堆包层含流道部件的制造工艺 |
| US20100325859A1 (en) * | 2009-06-26 | 2010-12-30 | Areva Np Inc. | Method for Repairing Primary Nozzle Welds |
| KR20120105292A (ko) | 2011-03-15 | 2012-09-25 | 삼성디스플레이 주식회사 | 증착 마스크 및 증착 마스크 제조 방법 |
| KR20150037836A (ko) | 2012-07-13 | 2015-04-08 | 엠피알 어소시에이츠, 인코포레이티드 | 핵 발전소의 배관구조내에서 응력 부식 크랙킹을 완화시키기 위한 내부 기계적 응력의 개선 방법 |
| US20160030990A1 (en) * | 2013-07-15 | 2016-02-04 | James E. Nestell | Internal Mechanical Stress Improvement Method for Mitigating Stress Corrosion Cracking in Weld Areas of Nuclear Power Plant Piping |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1591588A (ja) * | 1968-07-02 | 1970-05-04 | ||
| US3918288A (en) * | 1970-08-10 | 1975-11-11 | Lasalle Steel Co | Die |
| JPS5584292A (en) * | 1978-12-20 | 1980-06-25 | Hitachi Ltd | Relieving method of residual stress of pipe welded joints and device thereof |
| JPS58107292A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-25 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 管の溶接継手部処理方法及び装置 |
| SE440290B (sv) * | 1983-11-30 | 1985-07-22 | Asea Atom Ab | Brenslepatron avsedd for en kernreaktor |
| NL8403010A (nl) * | 1984-02-22 | 1985-09-16 | Odonnell & Ass | Mechanische werkwijze voor het opheffen van spanningen. |
| US4612071A (en) * | 1984-02-22 | 1986-09-16 | O'donnell & Associates, Inc. | Mechanical stress improvement process |
| US4653172A (en) * | 1985-02-05 | 1987-03-31 | Westinghouse Electric Corp. | Axial clamp for nuclear reactor head penetration conoseal joints |
| US4683014A (en) * | 1986-03-28 | 1987-07-28 | O'donnell & Associates, Inc. | Mechanical stress improvement process |
| JPH02299732A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-12 | Nippon Thompson Co Ltd | ロッドエンド継手の製法 |
| JPH046494A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-10 | Toshiba Corp | 原子炉圧力容器と制御棒駆動ハウジングの接合方法 |
| JPH04326090A (ja) * | 1991-04-25 | 1992-11-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 肉盛補修されたインコアモニタハウジングの残留応力除去方法 |
| US5196160A (en) * | 1992-03-23 | 1993-03-23 | Porowski Jan S | Nuclear reactor head and process for obtaining same |
-
1992
- 1992-11-13 US US07/975,727 patent/US5278878A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-10-06 EP EP93116116A patent/EP0597244B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-10-06 DE DE69309221T patent/DE69309221D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-10-27 JP JP5291164A patent/JPH07314170A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012071355A (ja) * | 2011-12-02 | 2012-04-12 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 残留応力改善方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69309221D1 (de) | 1997-04-30 |
| EP0597244B1 (en) | 1997-03-26 |
| US5278878A (en) | 1994-01-11 |
| EP0597244A1 (en) | 1994-05-18 |
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