JPH08155540A

JPH08155540A - 二重管の接続構造

Info

Publication number: JPH08155540A
Application number: JP6304490A
Authority: JP
Inventors: Ippei Komata; 一平小俣
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1996-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】内外管の一方の接合部の亀裂が他方の接合部
に伝播せず、これらが同じ破損モードで破損せず、且つ
管の外径が大きくならない二重管の接続構造を提供す
る。【構成】管内流体が流れる内管１２と管外流体に接す
る外管１３との間に伝熱部材１４を介設して二重管１１
を形成し、その二重管１１の内外管同志を接続する二重
管１１の接続構造において、内管１２同志の接合部１２
ｘの位置と外管１３同志の接合部１３ｘの位置とを軸方
向に異ならせると共に、それら内外管１２，１３の接合
部１２ｘ，１３ｘを異なる溶接方法で接合したことを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内管と外管との間に伝
熱部材を介設した二重管の接続構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速増殖炉の冷却材である液体ナトリウ
ムは、図６に示す蒸気発生器１に導かれ、伝熱管２内を
流れる水と熱交換してこれを蒸気化させる。この蒸気
は、図示しないタービンに導かれ、タービンに接続され
た発電機を駆動する。

【０００３】蒸気発生器１は、容器３内に液体ナトリウ
ムを導入するＮａ入口管４と、容器３内の液体ナトリウ
ムを排出するＮａ出口管５とを備えている。また、容器
３の上部には、水導入管６が設けられ、水導入管６の下
部には、複数の管からなる管束７が接続されている。管
束７は、容器の下方に延出された連絡管８に接続されて
いる。連絡管８は、容器３の底部近傍上方に折り返さ
れ、その先端部８ａが底部近傍から上部へ螺旋状（ヘリ
カルコイル状）に巻回された伝熱管２に接続されてい
る。伝熱管２の上端部は、容器３の上方に延出された管
束９に接続され、この管束９は、容器３の上部に設けら
れた蒸気排出管１０に接続されている。この構成によれ
ば、水導入管６から導入された水は、管束７および連絡
管８を通って伝熱管２に導かれ、この伝熱管２において
容器３内の液体ナトリウムと熱交換して蒸気になり、管
束９および蒸気排出管１０を通って排出される。

【０００４】かかる蒸気発生器１においては、ナトリウ
ムと水とが接すると急激に温度が上昇する虞があるた
め、上記管束７，９、連絡管８および伝熱管２は、全て
図４に示す二重管構造になっている。二重管１１は、内
部に水または水蒸気が流れる内管１２と、内管を覆うよ
うに設けられた外管１３と、これら内外管１２，１３の
間に介設された伝熱部材１４とから構成されている。図
５は伝熱部材１４を示す図である。この構成によれば、
外管１３の外部のナトリウムの熱は直接伝達するのでは
なく、伝熱部材１４を介して内管１２の内部の水に伝達
される。また、内外管１２，１３のいずれかに亀裂が生
じた場合には、ナトリウムまたは水が伝熱部材１４の部
分に染み出すため、これを検出することでいずれかの管
１２，１３の亀裂の有無を判断できる。

【０００５】ところで、上記二重管１の接続構造とし
て、図２または図３に示す構造が知られている。図２に
示す構造は、先ず内管１２同志の接合部近傍の外管１３
および伝熱部材１４を取り除き、そこに図示しない溶接
機器を外側から近付けて内管１２同志をＴＩＧ溶接等に
より接合した後、外管１３の外周にスリーブ１５を取り
付け、スリーブ１５と外管１３とを隅肉溶接したもので
ある。図３に示す構造は、内管１２同志と外管１３同志
とを同一断面で拡散接合により接合したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の二重管
の接続構造には以下の問題点がある。

【０００７】図２に示す構造では、外管１３の外周にス
リーブ１５を取り付けるため、二重管１１の外径が大き
くなり、隣接する二重管１１のピッチを広くせざるを得
ない。また、接続後、その二重管１１を図示しないパイ
プベンダー（管曲げ装置）で挟んでヘリカルコイル状に
曲げ成形するが、その際にスリーブ１５の出張り部があ
ると成形しにくい。

【０００８】図３に示す構造では、内管１２同志と外管
１３同志との接合部が同一断面にあるため、仮に一方の
接合部に亀裂が生じた場合、その一方の接合部の亀裂が
他方の接合部に伝播する虞がある。また、内管１２同志
と外管１３同志とを同一の接合方法によって接合してい
るため、仮に一方の接合部が破損した場合、それと同じ
破損モードで他方の接合部が破損する虞がある。

【０００９】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、内外管の一方の接合部の亀裂が他方の接合部に
伝播せず、これらが同じ破損モードで破損せず、且つ管
の外径が大きくならない二重管の接続構造を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、管内流体が流れる内管と管外流体に接する
外管との間に伝熱部材を介設して二重管を形成し、その
二重管の内外管同志を接続する二重管の接続構造におい
て、内管同志の接合位置と外管同志の接合位置とを軸方
向に異ならせると共に、それら内外管の接合部を異なる
溶接方法で接合して構成されている。

【００１１】また、上記内管同志が拡散または摩擦接合
で接合されていてもよい。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、内管同志の接合位置と外管
同志の接合位置とが軸方向に異なっているので、一方の
接合部の亀裂が他方の接合部に伝播することはない。ま
た、内外管の接合部が異なる溶接方法で接合されている
ので、これらが同じ破損モードで破損することはない。
また、外管の外周にスリーブ等が取り付ける必要がない
ので、管の外径が大きくなることはない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１４】図１に示す二重管１１は、高速増殖炉の冷
却材（ナトリウム）と熱交換して蒸気を発生する図６に
示すヘリカルコイル型二重管蒸気発生器１に用いられる
ものであり、内部に水または水蒸気が流れる内管１２
と、外部の液体ナトリウムに接する外管１３と、これら
内外管１２，１３の間に介設された金属製の伝熱部材１
４（伝熱メッシュ）とから構成されている。この二重管
１１は、ヘリカルコイル型二重管蒸気発生器１の管束
７，９、連絡管８および伝熱管２に用いられる。上記二
重管１１は、伝熱管２同志の接続部、連絡管８と管束７
との接続部、連絡管８と伝熱管２との接続部にて、図１
に示す構造によって接続される。

【００１５】図示するように、内管１２同志の接合部１
２ｘの位置と外管１３同志の接合部１３ｘの位置とが軸
方向に異ならされていると共に、それら内外管１２，１
３の接合部１２ｘ，１３ｘが異なる溶接方法で接合され
ている。内管１２同志は、その接合位置の近傍の伝熱部
材１４が取り除かれ、拡散溶接によって接合されてい
る。拡散溶接は、内管１２同志の接合面を平滑に加工し
たのち接合面同志を所定の圧力で押し付け、その接合面
を外管１３の周りに巻き付けた図示しないヒータで加熱
して行う。これにより、接合面の双方の原子が拡散して
接合される。なお、接合面の間に比較的低融点のインサ
ート材を挟んで溶接面の拡散を補助してもよい。

【００１６】また、内管１２同志を摩擦溶接してもよ
い。摩擦溶接は、一方の管１２ａ，１３ａを固定して他
方の管１２ｂ，１３ｂを回転させながら押し付けるか、
双方の管１２ａ，１３ａと１２ｂ，１３ｂとを相対的に
逆回転させながら押し付けて行う。但し、内管１２同志
を通常のＴＩＧ溶接等により接合することはできない。
何故なら、内管１２の外側には外管１３が被嵌されてい
るため、溶接装置を外側から内管１２同志の接合部１２
ｘに近付けることができないからである。よって、内管
１２同志の接合は、溶接装置を接合部１２ｘに近付ける
必要のない拡散溶接かまたは摩擦溶接に限られる。

【００１７】他方、外管１３同志は、内管１２同志の接
続部１２ｘから軸方向に所定距離を隔てて、内管１２同
志とは異なった溶接によって接合されている。本実施例
では、外管１３同志はＴＩＧ溶接により接合されてい
る。ＴＩＧ溶接は、外管１３同志の接合部１３ｘに開先
１６を形成し、その開先１６に図示しない溶接装置を外
側から近付けて行う。なお、このとき、内管１２同志を
拡散または摩擦溶接した際に生じた軸方向の縮みを、開
先１６の間隔を調節して吸収することができる。また、
外管１３同志の溶接は、上記ＴＩＧ溶接には限られず、
溶接装置を外側から溶接部１３ｘに近付けて行うレーザ
溶接やＭＩＧ溶接などであってもよい。

【００１８】上記構成によれば、内管１２同志の接合位
置と外管１３同志の接合位置とが軸方向に異なっている
ので、図３に示す従来技術のように一方の接合部１２ｘ
又は１３ｘの亀裂が他方の接合部１３ｘ又は１２ｘに伝
播することはない。また、内外管１２，１３の接合部１
２ｘ，１３ｘが異なる溶接方法で接合されているので、
これらが同じ破損モードで破損することはない。すなわ
ち、仮に何等かの原因により一方の管１２又は１３の接
合部１２ｘ又は１３ｘに亀裂が入ったとしても、これと
同じ原因で直ちに他方の管１３又は１２の接合部１３ｘ
又は１２ｘに亀裂が生じることはない。このように、接
合部１２ｘ，１３ｘの双方に亀裂が生じることはないの
で、安全性がより向上する。

【００１９】また、外管１３の外周に図２に示すような
スリーブ１５等を取り付ける必要がないので、二重管１
１の外径が大きくなることはない。よって、二重管１１
の管ピッチを狭めることができると共に、接続後の二重
管１１をパイプベンダーによって挟んでヘリカルコイル
状に曲げ成形する際の成形性が良好となる。

【００２０】上記内管１２と外管１３との間の伝熱部材
１４は、外管１３の外側の液体ナトリウムの熱を内管１
２の内側の水に伝達する熱伝達部材であると共に、いず
れかの管１２または１３の接合部１２ｘまたは１３ｘに
亀裂が生じた際に侵入する流体（ナトリウム又は水）を
軸方向に案内する通路となる。よって、伝熱部材１４
は、十分な通気性・通液性を発揮できるように、図５に
示すように金属繊維束１７を編み込んで形成されてい
る。

【００２１】また、内管１２と外管１３との間には、二
重管１１の一端から他端に向けてキャリヤガス（ヘリウ
ム等の不活性ガス）が流されており、いずれかの管１２
又は１３の接合部１２ｘまたは１３ｘに亀裂が生じた際
に侵入する流体（ナトリウム又は水）を伝熱部材１４を
通して二重管１１の他端側に搬送するようにしている。
そして、二重管１１の他端側に設けられたセンサ（図示
せず）によって、キャリヤガス中の成分を分析すること
により、内管１２または外管１３の接続部１２ｘまたは
１３ｘの亀裂を検出している。

【００２２】なお、内管１２内の水または水蒸気の圧力
は 150〜200Kg/cm²程度であり、外管１３外のナトリウ
ムの圧力は 2〜3Kg/cm²程度となっているため、内外管
１２，１３のいずれかの接続部１２ｘ，１３ｘに亀裂が
生じた場合に漏洩する水、水蒸気またはナトリウムを内
管１２と外管１３との間に引き込むためには、キャリヤ
ガスの圧力を上記圧力（ 2〜3Kg/cm²）より低く設定す
る必要がある。

【００２３】

【発明の効果】以上要するに本発明に係る二重管の接続
構造によれば、次のような優れた効果を発揮できる。

【００２４】(1) 内外管の一方の接合部の亀裂が他方の
接合部に伝播することはなく、これらの接合部が同じ破
損モードで破損することがないため、安全性をより向上
させることができる。

【００２５】(2) 接合部の管の外径が大きくなることは
ないので、二重管の管ピッチを狭めることができると共
に、接続後の二重管を曲げ成形する際の成形性を良好と
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す二重管の接続構造の側
断面図である。

【図２】従来例を示す二重管の接続構造の側断面図であ
る。

【図３】別の従来例を示す二重管の接続構造の側断面図
である。

【図４】二重管の断面図である。

【図５】伝熱部材の平面図である。

【図６】ヘリカルコイル型二重管蒸気発生器の概略図で
ある。

【符号の説明】

１１二重管１２内管１２ｘ接合部１３外管１３ｘ接合部１４伝熱部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管内流体が流れる内管と管外流体に接す
る外管との間に伝熱部材を介設して二重管を形成し、そ
の二重管の内外管同志を接続する二重管の接続構造にお
いて、内管同志の接合位置と外管同志の接合位置とを軸
方向に異ならせると共に、それら内外管の接合部を異な
る溶接方法で接合したことを特徴とする二重管の接続構
造。
【請求項２】上記内管同志が拡散または摩擦溶接で接
合された請求項１記載の二重管の接続構造。