JPH1122893A - 配管等の熱疲労損傷防止方法及び装置 - Google Patents

配管等の熱疲労損傷防止方法及び装置

Info

Publication number
JPH1122893A
JPH1122893A JP9178047A JP17804797A JPH1122893A JP H1122893 A JPH1122893 A JP H1122893A JP 9178047 A JP9178047 A JP 9178047A JP 17804797 A JP17804797 A JP 17804797A JP H1122893 A JPH1122893 A JP H1122893A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermal fatigue
fatigue damage
temperature
refrigerant
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9178047A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiko Hirano
明彦 平野
Michiyoshi Yamamoto
道好 山本
Atsuya Hirano
敦也 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9178047A priority Critical patent/JPH1122893A/ja
Publication of JPH1122893A publication Critical patent/JPH1122893A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/005Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having bent portions or being assembled from bent tubes or being tubes having a toroidal configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/70Cooling of pipes or pipe systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、原子力プラントや火力プラン
トの配管及びノズルが受けている熱疲労損傷を防止ある
いは低減させることのできる方法及び装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】熱疲労を受ける配管及びノズルの熱疲労損
傷部位の近傍に冷却ジャケットを設け、一部に、外周部
から円孔を加工することによって薄肉部を設け、この薄
肉部に熱疲労損傷を集中させ、この先行的に集中する熱
疲労損傷の大きさを検知する事で、配管及びノズルの熱
疲労に対する健全性を、プラント稼働中にオンラインで
高精度に監視する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力プラントや
火力プラントにおける、温度変動のある流体が内部を流
れる配管やノズルの、熱疲労損傷を防止する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】熱疲労を受ける配管やノズルの熱疲労損
傷を防止する方法としては、例えば特願平1−40103号
や、M. Hayashi et.al.‘ Fatigue Monitoring System
for BWRReactor Pressure Vessel’ 11th Internationa
l Conference and Exhibits onNDE in the Nuclear and
Pressure Vessel Industries にあるように、プラント
機器の疲労損傷の発生が予想される部位の近傍に流体の
温度,流体の流速,機器の温度を測定できるセンサーを
設けて、温度や流速をプラントの稼働中に測定し、これ
らのデータを用いて機器のひずみ履歴を解析し、熱疲労
損傷の程度を評価して、熱疲労の蓄積が大きくなったと
きに運転を停止したり、熱疲労を受けた機器を交換する
方法が考えられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術を用いれ
ば、配管や原子炉圧力容器給水ノズルにおいて発生する
熱疲労損傷を監視し、機器の寿命を適切に判断してプラ
ントの運転を停止したり機器を交換することが可能であ
る。しかし、熱疲労損傷の監視にとどまるため、熱疲労
損傷を防止、あるいは低減させる方法を与えるものでは
ない。熱疲労損傷が起こらなくする、あるいは熱疲労損
傷の程度を低減させる方法が望まれていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するために、配管あるいはノズルの熱疲労損傷を受け
る部位の近傍に、冷却用の媒体を封じ込めた冷却ジャケ
ットを設ける。また、冷却器及び循環ポンプを有する冷
却用媒体の循環ループを、冷却ジャケットに接続する。
また、冷却ジャケットに温度センサーを取り付けて冷却
用媒体の温度を計測し、計測された温度のおおきさに応
じて冷却媒体循環ループのポンプ及び冷却器を発動させ
ることができるようにする。
【0005】即ち、本発明によれば、熱疲労損傷部位及
びその近傍を、熱疲労損傷防止対象機器が設置されてい
る環境の温度よりも低く保つことができる。熱疲労損傷
を受けるのは、熱疲労損傷部位が急激に冷却される場合
である。熱疲労損傷部位が急激に冷却されると外部の温
度との温度差に応じた大きさのひずみを受け、このひず
みが大きい場合には熱疲労損傷を受ける。外部の温度を
あらかじめ低く保っておけば、熱疲労損傷部位が急激に
冷却された際の外部との温度差を小さくすることがで
き、熱疲労損傷を受けないかあるいは熱疲労損傷の大き
さを低減させることができる。
【0006】また本発明によれば、冷却器及び循環ポン
プを有する冷却用媒体循環ループにて冷却用媒体を循環
させることにより、熱疲労損傷部位の近傍より熱を受け
取って温度の上昇した冷却用媒体を冷却し、冷却用媒体
の温度を熱疲労損傷防止あるいは低減のために必要な所
定の温度以下に保持することができる。
【0007】また本発明によれば、冷却用媒体の温度
が、熱疲労損傷の防止あるいは低減のために必要な温度
以上になったときに、自動的に冷却用媒体循環ループを
発動させ、冷却用媒体循環ループを無駄に使用すること
なく、常時冷却用媒体を所定の温度以下に保つことがで
きる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1及び図2にて、配管に熱疲労
損傷防止方法及び装置を適用した実施例を説明する。図
2は、図1に示したものの中央部を側面から見たもので
ある。配管1の内部には流体2が流れる。流体2の温度
は一定ではなく、高いときも低いときもある。温度の高
い流体2がしばらく流れ続け、配管1がほぼ流体と同じ
温度になっているときに、温度の低い流体2が急激に流
れてくる場合がある。このとき、配管の内面は急激に冷
却され、急激に冷却された部位には引張りのひずみが発
生する。この引張りひずみの発生は熱疲労の原因とな
り、この部位が熱疲労損傷部位4となる。熱疲労損傷部
位4に近いところに位置する配管の外周部には冷却ジャ
ケット用溝3が設けられる。
【0009】冷却ジャケット用溝3の外側には、冷却ジ
ャケット蓋5が縦溶接部6及び横溶接部21によって接
続され、冷媒7が保持される。冷却ジャケット蓋5には
冷媒出口8が設けられている。冷媒出口8には冷媒循環
ループ9が接続されており、冷媒循環ループ9は冷却器
12及び循環ポンプ13を有する。循環ポンプ13によ
り、冷媒7を冷媒循環方向11の方向に循環させること
ができる。冷却器12には、循環する冷媒7を冷却する
ための冷却用流体14が流れており、冷却器12におい
て冷媒7が冷却される。冷媒循環ループ9によって低温
に保たれている冷媒7により、熱疲労損傷部位4の外周
部は冷却される。
【0010】冷媒7の温度は温度センサー15により計
測され、この温度が設定値以上になったときに温度セン
サー信号線16を介して制御装置17に伝えられ、循環
ポンプ信号線18と冷却器信号線19を介して制御装置
より発動指令が与えられ、循環ポンプ13と冷却器12
は運転を開始する。このとき、冷媒7は冷媒循環ループ
9を流れ、所定の温度以下まで冷却される。
【0011】図3及び図4を用いて、熱疲労損傷防止機
構がない場合の熱疲労損傷発生機構について説明する。
配管1の内部には高温流体30が流れている。このと
き、配管1の肉厚内の温度分布は温度分布31のように
なっている。配管1の外面では温度が配管外面温度32
となっており、配管の内面ではほぼ高温流体30の温度
に近い配管内面温度33となっていて、配管1の肉厚内
の温度分布は温度分布31のようになっている。
【0012】このとき、配管内面温度33は配管外面温
度32よりも高い。この図3の状態の配管1に、図4に
示すように低温流体35が流れてくると配管内面の温度
は配管内周温度38となって配管外面温度32よりも高
くなり、配管内の温度分布は温度分布36となる。この
とき、ε1=α・(T3−T1)の大きさの熱ひずみが発生
する。この熱ひずみが、配管1の材料の疲労限より大き
ければ、熱疲労損傷を受けることになる。
【0013】次に図5及び図6を用いて、熱疲労損傷が
防止あるいは低減されるメカニズムについて説明する。
配管1には、高温流体40が流れている。配管内面温度
33は、図3の熱疲労損傷防止機構がない場合の配管内
面温度33と同じとなっている。配管1の外周部は、冷
媒7によって冷却されているため、図3の熱疲労損傷防
止機構がない場合の配管外面温度32よりも低い配管外
周温度42となっている。
【0014】このときの配管1の肉厚内の温度分布は温
度分布41である。この図5の状態の配管1に、図6に
示すように低温流体45が流れてくると配管内面の温度
は図4の配管内周温度38とほぼ等しくなる。このとき
の配管外周温度は図5の高温流体流入時の配管外周温度
42とほぼ等しい。このとき配管の内面には、ε2 =α
・(T3 −T4 )の大きさの熱ひずみが発生する。このと
き、T4 <T1 であるから、ε2 の大きさ(絶対値)は
ε1 の大きさよりも小さくなる。したがって、冷媒7の
冷却効果により、配管内面に発生するひずみの大きさを
低減させることができ、ε2 の大きさが配管1の材料の
疲労限よりも小さければ熱疲労損傷の発生防止となる
し、疲労限より大きいとしても熱疲労損傷を低減するこ
とができる。
【0015】次に図7を用いて、熱疲労損傷防止方法及
び装置を、原子炉圧力容器給水ノズルに適用する実施例
を説明する。給水ノズル50には流体51が流れてい
る。流体51の温度変化により、給水ノズル50の内面
には熱疲労損傷の発生が懸念される熱疲労損傷発生部位
52が存在する。給水ノズル50の外周部には冷却ジャ
ケット60があって、冷却ジャケット蓋53によって冷
媒7が封じ込められている。
【0016】先に説明した機構により、冷媒7の冷却効
果により熱疲労損傷部位52の熱疲労損傷は防止あるい
は低減されている。温度センサー15により計測されて
いる冷媒7の温度が上昇すると、制御装置17の指令に
よって循環ポンプ13と冷却器12が発動し、冷媒7が
冷媒循環ループ9を流れて冷却される。このため、冷媒
7の冷却効果が回復し、継続的に熱疲労損傷の防止ある
いは低減を行うことができる。
【0017】
【発明の効果】本発明により、配管及びノズルの熱疲労
損傷の防止あるいは低減を継続的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】配管の熱疲労損傷防止方法及び装置を説明する
図である。
【図2】配管の熱疲労損傷防止方法及び装置を説明する
図1の側面図である。
【図3】熱疲労損傷防止機構なしの場合の高温水導入時
の温度分布を説明する図である。
【図4】熱疲労損傷防止機構なしの場合の低温水導入時
の温度分布を説明する図である。
【図5】熱疲労損傷防止機構ありの場合の高温水導入時
の温度分布を説明する図である。
【図6】熱疲労損傷防止機構ありの場合の低温水導入時
の温度分布を説明する図である。
【図7】給水ノズルの熱疲労損傷防止方法及び装置を説
明する図である。
【符号の説明】
1…配管、2,51…流体、3…冷却ジャケット用溝、
4…熱疲労損傷部位、5…冷却ジャケット蓋、6…縦溶
接部、7…冷媒、8…冷媒出口、9…冷媒循環ループ、
12…冷却器、13…循環ポンプ、14…冷却用流体、
15…温度センサー、16…温度センサー信号線、17
…制御装置、18…循環ポンプ信号線、19…冷却器信
号線、21…横溶接部、30,40…高温流体、31,
36,41…温度分布、32…配管外面温度、33,3
8…配管内面温度、35,45…低温流体、42…配管
外周温度、50…給水ノズル、52…熱疲労損傷発生部
位、60…冷却ジャケット。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱疲労損傷部の近傍に冷却用の媒体を封じ
    こめた冷却ジャケットを設け、熱疲労損傷部位及びその
    近傍を低温に保つことにより、熱疲労による損傷を防止
    あるいは低減させることができるようにしたことを特徴
    とする熱疲労損傷防止方法。
  2. 【請求項2】請求項1の熱疲労損傷防止方法において、
    冷却ジャケットに冷却器及び循環ポンプよりなる冷却用
    媒体の循環ループを接続し、冷却ジャケット内の冷却媒
    体を所定の温度以下に冷却しておくことができるように
    したことを特徴とする熱疲労損傷防止装置。
  3. 【請求項3】請求項2の熱疲労損傷防止装置において、
    冷却ジャケット内の冷媒の温度を温度センサーを用いて
    測定し、冷媒の温度があらかじめ設定しておいた温度を
    超えたときに、冷却用媒体の循環ループが作動するよう
    にしたことを特徴とする熱疲労損傷防止装置。
  4. 【請求項4】請求項2及び請求項3の熱疲労損傷防止装
    置を備えた耐熱疲労配管。
  5. 【請求項5】請求項2及び請求項3の熱疲労損傷防止装
    置を備えた耐熱疲労の原子炉圧力容器給水ノズル。
JP9178047A 1997-07-03 1997-07-03 配管等の熱疲労損傷防止方法及び装置 Pending JPH1122893A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9178047A JPH1122893A (ja) 1997-07-03 1997-07-03 配管等の熱疲労損傷防止方法及び装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9178047A JPH1122893A (ja) 1997-07-03 1997-07-03 配管等の熱疲労損傷防止方法及び装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1122893A true JPH1122893A (ja) 1999-01-26

Family

ID=16041676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9178047A Pending JPH1122893A (ja) 1997-07-03 1997-07-03 配管等の熱疲労損傷防止方法及び装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1122893A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103175732A (zh) * 2013-03-18 2013-06-26 苏州热工研究院有限公司 一种模拟核电站管道热疲劳现象的试验台架
WO2015174101A1 (ja) * 2015-01-15 2015-11-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 高温配管の延命方法及び高温配管の延命化構造
JP2016090031A (ja) * 2014-11-11 2016-05-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 冷却装置
JP2016160959A (ja) * 2015-02-26 2016-09-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 高温配管の冷却治具,冷却装置及びその設置方法
US20190056052A1 (en) * 2016-03-24 2019-02-21 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Cooling device for high temperature pipe
CN112161139A (zh) * 2020-09-29 2021-01-01 镇江瑞昊工程塑料有限公司 一种钢衬聚四氟乙烯防腐管道
US20220163274A1 (en) * 2020-11-22 2022-05-26 Southwest Research Institute Thermal stress management for heat exchangers, pressure vessels, and other fluid-carrying or fluid-containing structures with high temperature transients
CN114542268A (zh) * 2020-11-11 2022-05-27 丰田自动车株式会社 损伤推定装置及损伤推定方法
CN116066654A (zh) * 2023-02-20 2023-05-05 深圳中广核工程设计有限公司 消除核电管道热疲劳的管道系统

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103175732B (zh) * 2013-03-18 2015-06-03 苏州热工研究院有限公司 一种模拟核电站管道热疲劳现象的试验台架
CN103175732A (zh) * 2013-03-18 2013-06-26 苏州热工研究院有限公司 一种模拟核电站管道热疲劳现象的试验台架
JP2016090031A (ja) * 2014-11-11 2016-05-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 冷却装置
US9739412B2 (en) 2015-01-15 2017-08-22 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Method of extending life expectancy of high-temperature piping and life expectancy extension structure of high-temperature piping
WO2015174101A1 (ja) * 2015-01-15 2015-11-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 高温配管の延命方法及び高温配管の延命化構造
AU2015224531A1 (en) * 2015-01-15 2016-08-04 Mitsubishi Power, Ltd. Method of extending life expectancy of high-temperature piping and life expectancy extension structure of high-temperature piping
AU2015224531B2 (en) * 2015-01-15 2016-08-11 Mitsubishi Power, Ltd. Method of extending life expectancy of high-temperature piping and life expectancy extension structure of high-temperature piping
JP2016160959A (ja) * 2015-02-26 2016-09-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 高温配管の冷却治具,冷却装置及びその設置方法
US20190056052A1 (en) * 2016-03-24 2019-02-21 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Cooling device for high temperature pipe
CN112161139A (zh) * 2020-09-29 2021-01-01 镇江瑞昊工程塑料有限公司 一种钢衬聚四氟乙烯防腐管道
CN114542268A (zh) * 2020-11-11 2022-05-27 丰田自动车株式会社 损伤推定装置及损伤推定方法
US20220163274A1 (en) * 2020-11-22 2022-05-26 Southwest Research Institute Thermal stress management for heat exchangers, pressure vessels, and other fluid-carrying or fluid-containing structures with high temperature transients
CN116066654A (zh) * 2023-02-20 2023-05-05 深圳中广核工程设计有限公司 消除核电管道热疲劳的管道系统
CN116066654B (zh) * 2023-02-20 2024-05-10 深圳中广核工程设计有限公司 消除核电管道热疲劳的管道系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4815096A (en) Cooling system and method for molten material handling vessels
JPH1122893A (ja) 配管等の熱疲労損傷防止方法及び装置
US5517538A (en) Safety device protecting a nuclear reactor pressure vessel against overpressure failure
US8197760B2 (en) Heat medium heating-cooling apparatus and heat medium temperature control method
EP3876243A1 (en) Method for cooling nuclear reactor core melt and system for monitoring the cooling of nuclear reactor core melt
KR102364341B1 (ko) 열교환기, 그 열교환기를 포함한 반응로 설비, 및 반응로의 온도를 제어하기 위한 방법
EP2052139A1 (en) Overheat detection system
US4977443A (en) Semiconductor module and an electronic computer using the semiconductor module
KR102078170B1 (ko) 피동 원자로 용기 외벽 냉각 장치
CN210447032U (zh) 一种能够实时监测热状态的ct球管
JP3160476B2 (ja) 原子炉の炉心デブリ冷却装置
JP2006284129A (ja) 密閉型装置の冷却システム
JP4414014B2 (ja) 単結晶インゴット製造装置
KR200198413Y1 (ko) 반도체 제조장비용 냉각장치
JPH04146694A (ja) 電子機器用冷却装置
JPH08159635A (ja) 電子部品の冷却装置
JP2855295B2 (ja) 冷却水供給装置
JPH04184198A (ja) ポンプ軸封部の信頼性維持システム
EP1025900A4 (en) Device and method for pressurizing a reactor for the polymerization of propylene
JP2000035288A (ja) 炉体冷却装置及び冷却方法
JP2005221197A (ja) 熱交換器の制御方法および熱交換器
JP2007107735A (ja) 水冷設備及び水冷方法
JP2004292856A (ja) 高炉炉底側壁部の冷却装置
JP2011035231A (ja) 熱処理装置
JPS6062103A (ja) 油入電気機器の排熱利用装置