JPS59110489A - 原子炉用中間熱交換器の製造方法 - Google Patents
原子炉用中間熱交換器の製造方法Info
- Publication number
- JPS59110489A JPS59110489A JP21926582A JP21926582A JPS59110489A JP S59110489 A JPS59110489 A JP S59110489A JP 21926582 A JP21926582 A JP 21926582A JP 21926582 A JP21926582 A JP 21926582A JP S59110489 A JPS59110489 A JP S59110489A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- heat exchanger
- weld zone
- torch
- dies
- 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
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
- F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
し発明の属する技術分野］
本発明は原子炉用中間熱交換器の製造方法に関し、更に
詳しくは高速増殖炉に適用して有効で而［熱サイクル破
骨特性、抗りリー゛プ特性にすぐれ、使用寿命の永い原
子炉用中間熱交換器の製造方法に関する。
詳しくは高速増殖炉に適用して有効で而［熱サイクル破
骨特性、抗りリー゛プ特性にすぐれ、使用寿命の永い原
子炉用中間熱交換器の製造方法に関する。
し従来技術とその問題点］
現在までに各種型式の原子炉が開発されているが溶融ナ
トリウムを冷却材として用いる高速増殖炉は１夢の原子
炉１と呼ばれ広く注目を集めている０ この高速増殖炉においては炉心部を冷却する一次ナトリ
ウムを第１図に１が１次ナトリウム入口、２が１次ナト
リウム出口、３が２次ナトリウム入口、４が２次ナトリ
ウム出口（蒸気発生器へ導入）、５が下降管、６が下部
ブレナム、７が上部プレナム、８が外胴、９がシェラウ
ド、】０が窓、１１がバイパスフロー防止用ベローズ、
１２が上部管板、１３が下部管板、１４が伝熱管束とし
て示す中間熱交換器内に導入し、別途蒸気発生器に導入
される二次ナトリウムと熱交換を行なうものであるが、
この中間熱交換器を構成している上下管板１２ 、１３
と伝熱管束１４は通常ＩＢＷと呼ばれる管内面溶接法に
よって第２図の如く突き合わせ溶接されている。
トリウムを冷却材として用いる高速増殖炉は１夢の原子
炉１と呼ばれ広く注目を集めている０ この高速増殖炉においては炉心部を冷却する一次ナトリ
ウムを第１図に１が１次ナトリウム入口、２が１次ナト
リウム出口、３が２次ナトリウム入口、４が２次ナトリ
ウム出口（蒸気発生器へ導入）、５が下降管、６が下部
ブレナム、７が上部プレナム、８が外胴、９がシェラウ
ド、】０が窓、１１がバイパスフロー防止用ベローズ、
１２が上部管板、１３が下部管板、１４が伝熱管束とし
て示す中間熱交換器内に導入し、別途蒸気発生器に導入
される二次ナトリウムと熱交換を行なうものであるが、
この中間熱交換器を構成している上下管板１２ 、１３
と伝熱管束１４は通常ＩＢＷと呼ばれる管内面溶接法に
よって第２図の如く突き合わせ溶接されている。
１７はその溶接部である。このＩＢＷは第３図に示すご
とく管板穴から管板と伝熱管の突き合わせ部に達するト
ーチを挿入し、シールドガス２２で調整しながらトーチ
先端に設けられたタングステン電極２１によって突き合
わせ部母材を融かして接合する溶接施工法である。なお
１５はスタブ、１６は伝熱管、１８は絶縁物、１９は鋼
管、加は電極ホルダである。
とく管板穴から管板と伝熱管の突き合わせ部に達するト
ーチを挿入し、シールドガス２２で調整しながらトーチ
先端に設けられたタングステン電極２１によって突き合
わせ部母材を融かして接合する溶接施工法である。なお
１５はスタブ、１６は伝熱管、１８は絶縁物、１９は鋼
管、加は電極ホルダである。
一般的に溶接部と母相とけ、形状不連続や巨視的欠陥の
ないような状態にし、かつ溶液相を用いない場合でも結
晶粒径や微視的欠陥々らびに金属組織的に異なシいわゆ
る冶金的不連続性を生ずる。
ないような状態にし、かつ溶液相を用いない場合でも結
晶粒径や微視的欠陥々らびに金属組織的に異なシいわゆ
る冶金的不連続性を生ずる。
通常このような冶金的不連続性は接合部を塑性加工する
ことによって低減される。管状製品の溶招部の塑性加工
法吉しては、テーパー伺へマンドレルを管穴に挿入して
のピルガ−圧延、押出しスピンニングやプラグを介して
の引扱き、あるいはマンドレルを挿入しての転打（スウ
ェージング）などの手法があるが、本発明が対象として
いる伝熱管は大きな管板に多数の伝熱管が狭間隙て゛接
合配置されているだめ形状的に上記した塑性加工法を適
用することは不可能であり、溶接状態のままで使用され
る。このため、原子炉起動停止や溶融ナトリウムの温度
ゆらぎなどＫよって生ずる熱サイクル疲労やクリープ変
形などが伝熱管溶接部に集中して顕著におこり結果とし
て熱交換器（管板−伝熱管がモジー−ル方式になってい
れば、管板−伝熱管）の使用寿命が著しく短がくなるな
どの問題があシ、このため管板−伝熱管溶接部の冶金的
不連続性を低減もしくは消失せしめる新塑性加工法の出
現が望井れていた。
ことによって低減される。管状製品の溶招部の塑性加工
法吉しては、テーパー伺へマンドレルを管穴に挿入して
のピルガ−圧延、押出しスピンニングやプラグを介して
の引扱き、あるいはマンドレルを挿入しての転打（スウ
ェージング）などの手法があるが、本発明が対象として
いる伝熱管は大きな管板に多数の伝熱管が狭間隙て゛接
合配置されているだめ形状的に上記した塑性加工法を適
用することは不可能であり、溶接状態のままで使用され
る。このため、原子炉起動停止や溶融ナトリウムの温度
ゆらぎなどＫよって生ずる熱サイクル疲労やクリープ変
形などが伝熱管溶接部に集中して顕著におこり結果とし
て熱交換器（管板−伝熱管がモジー−ル方式になってい
れば、管板−伝熱管）の使用寿命が著しく短がくなるな
どの問題があシ、このため管板−伝熱管溶接部の冶金的
不連続性を低減もしくは消失せしめる新塑性加工法の出
現が望井れていた。
［発明の目的］
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、機器の全
体形状が大型かつ複雑で多数の小径、うす肉、長尺の伝
熱管束が狭間隙に溶接施工される中間熱交換器の管板−
伝熱管溶接部に新らしい塑性加工法を施すことによって
、溶接部と母材との冶金的不連続性を低減もしくは消失
せしめ、その結果伝熱管の熱ザイクル疲労寿命、クリー
プ寿命を増大せしめることを目的とする。
体形状が大型かつ複雑で多数の小径、うす肉、長尺の伝
熱管束が狭間隙に溶接施工される中間熱交換器の管板−
伝熱管溶接部に新らしい塑性加工法を施すことによって
、溶接部と母材との冶金的不連続性を低減もしくは消失
せしめ、その結果伝熱管の熱ザイクル疲労寿命、クリー
プ寿命を増大せしめることを目的とする。
［発明の概要］
次に管内面塑性加工法（ＩｎｔｅｒｎａｌＢｏｒｅ ｓ
ｗａｇｉｎｇ 。
ｗａｇｉｎｇ 。
以下ＩＢＳと略記する。）の概戦を説明する。
本加工法は、第４図に示すごとく管板穴径もしくは伝熱
管内径と等しい外径を有し、管板上端部から管板−伝熱
管溶接部に達する長さを持ち、周方向に回転可能なトー
チ２８で先端部に第５図の詳細部分図に示すごとく半径
方向に往復動できる四つ割りダイス列を配し、この四つ
割シダイス２４が伝熱管内壁に接触して打つ際に、この
ダイス列をガイドしているトーチ最先端部品に設けられ
たガス抜き穴２５を介して断続的に加えられる高圧ガス
拠が抜けるよう々構造を有し圧力似下にともなって四つ
割ダイスがトーチ先端部中心棒２９と連結されたバネｎ
によって原位置に復帰できるような構造を有する装置を
用いるものである。トーチを構成する材料は、かなりの
高ガス圧に耐える強度を有することが戟求され、まだ半
径方向に往復動するダイスは可能なかぎシ重い材質でか
つ工具としての性能を満足することが望ましい。また、
管板−伝熱管溶接部の外周部には、管外形状に整合する
形状の型工具ｎを配置する。この型工具は割り型で使用
時にはボルトで閉め合わせて惜板突き出し部スタブ１５
に固定する。さらには型工具には加熱ヒータが装備され
ていて、これによって熱間。
管内径と等しい外径を有し、管板上端部から管板−伝熱
管溶接部に達する長さを持ち、周方向に回転可能なトー
チ２８で先端部に第５図の詳細部分図に示すごとく半径
方向に往復動できる四つ割りダイス列を配し、この四つ
割シダイス２４が伝熱管内壁に接触して打つ際に、この
ダイス列をガイドしているトーチ最先端部品に設けられ
たガス抜き穴２５を介して断続的に加えられる高圧ガス
拠が抜けるよう々構造を有し圧力似下にともなって四つ
割ダイスがトーチ先端部中心棒２９と連結されたバネｎ
によって原位置に復帰できるような構造を有する装置を
用いるものである。トーチを構成する材料は、かなりの
高ガス圧に耐える強度を有することが戟求され、まだ半
径方向に往復動するダイスは可能なかぎシ重い材質でか
つ工具としての性能を満足することが望ましい。また、
管板−伝熱管溶接部の外周部には、管外形状に整合する
形状の型工具ｎを配置する。この型工具は割り型で使用
時にはボルトで閉め合わせて惜板突き出し部スタブ１５
に固定する。さらには型工具には加熱ヒータが装備され
ていて、これによって熱間。
冷間塑性加工の両方が可能となる。
［発明の効果］
本発明のＩＢＳをＩＢＷ伝熱管の溶接部に施工すれば、
母材部と溶接部の冶金的不連続性は低減され溶接部の疲
労強度クリープ強度は母相部と比較して劣らない特性を
持ち結果として熱交換器の使用寿命が永くなる。
母材部と溶接部の冶金的不連続性は低減され溶接部の疲
労強度クリープ強度は母相部と比較して劣らない特性を
持ち結果として熱交換器の使用寿命が永くなる。
［発明の実施例］
以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
Ｓ Ｕ Ｓ ３０４製の直径３０００ｍｍ、厚さ２５０
＋ｕ＋の上部管板上直径２９００ｍｍ、厚さ２５０ｍｍ
の下部管板には、下降管が通る中心部を除いて、同心円
状に中心部が三角形配列された直径２５．４ｎｍφの穴
が３１７４個穿たれていて、かつ対向する上部−下部管
板面の穴周辺部は伝熱管との突き合わせ溶接のための長
さ１０ｍｍのスタブ（突起）が設けられている。
＋ｕ＋の上部管板上直径２９００ｍｍ、厚さ２５０ｍｍ
の下部管板には、下降管が通る中心部を除いて、同心円
状に中心部が三角形配列された直径２５．４ｎｍφの穴
が３１７４個穿たれていて、かつ対向する上部−下部管
板面の穴周辺部は伝熱管との突き合わせ溶接のための長
さ１０ｍｍのスタブ（突起）が設けられている。
この上部−下部管板のスタブに、別途ピルガ圧延によっ
て製造した外径２５．４ｍｒｌφ、肉厚１．２ ｍｍ
、長さ７０００′ｍｍのＳ Ｕ Ｓ ３０４製の直管を
突き合わせし、ＩＢＷを施工し上下管板と伝熱管を接合
した。
て製造した外径２５．４ｍｒｌφ、肉厚１．２ ｍｍ
、長さ７０００′ｍｍのＳ Ｕ Ｓ ３０４製の直管を
突き合わせし、ＩＢＷを施工し上下管板と伝熱管を接合
した。
次にスタブならびに伝熱管溶接部の外周形状に整合する
熱間工具製の割り型を装着してボルト閉めし、かつスタ
ブに固定されるよう配擢１゛シ、この型工具周囲に装備
された電熱ヒータによって、溶接部近傍を〜９００°Ｃ
に加熱１２、別途管板穴部から穴径き等しい外径を有す
る■ＢＳトーチを装入しトーチ先端部の半径方向可動の
ダイス中心部が管板−伝熱管溶接部に位置するようにし
′＃１１次に１０ｋ［、／ｄのガス圧を１秒間隔でかけ
、かつトーチを周方向に毎秒１／８回転させながら溶接
部を転打加工した。
熱間工具製の割り型を装着してボルト閉めし、かつスタ
ブに固定されるよう配擢１゛シ、この型工具周囲に装備
された電熱ヒータによって、溶接部近傍を〜９００°Ｃ
に加熱１２、別途管板穴部から穴径き等しい外径を有す
る■ＢＳトーチを装入しトーチ先端部の半径方向可動の
ダイス中心部が管板−伝熱管溶接部に位置するようにし
′＃１１次に１０ｋ［、／ｄのガス圧を１秒間隔でかけ
、かつトーチを周方向に毎秒１／８回転させながら溶接
部を転打加工した。
同様なＩＢＷ、ＩＢＳ連続プロセスを中心部から順次外
周部に向かって３１７４本の伝熱管溶接部に施工した。
周部に向かって３１７４本の伝熱管溶接部に施工した。
なお、伝熱管母材部が加工制の場合には、溶接部を熱間
で転打加工した後、冷間で転打加工し、溶接部も母材と
同様に加工組織を心入し。
で転打加工した後、冷間で転打加工し、溶接部も母材と
同様に加工組織を心入し。
だ０また必要によっては、管内面溶接部近傍部に液体ホ
ーニング法などの研削加工をも施工した。
ーニング法などの研削加工をも施工した。
次に、ＩＢＷ、ＩＢ８施工した溶接伝熱管の一本を両端
部に管板の一部分がついたまま切り出し５５０°Ｃの溶
融す） ＩＪウム中に３０分間浸漬した後、大猟中に引
き上げ、その後、溶融ナトリウム中に再び浸漬するきい
う操作を５００００回繰り返しだが伝熱管の破損は認め
られなかった。また、ＩＢＷ。
部に管板の一部分がついたまま切り出し５５０°Ｃの溶
融す） ＩＪウム中に３０分間浸漬した後、大猟中に引
き上げ、その後、溶融ナトリウム中に再び浸漬するきい
う操作を５００００回繰り返しだが伝熱管の破損は認め
られなかった。また、ＩＢＷ。
ＩＢＳ施工した溶接伝熱管のクリープ試駆を５５０°Ｃ
で行ない、溶接部のない伝熱管とのクリープ挙動と比較
したが有意差は認められなかった。
で行ない、溶接部のない伝熱管とのクリープ挙動と比較
したが有意差は認められなかった。
本発明になる管内面塑性加工法は、原子炉用中間熱交換
器や一般の熱交換器の製造の際に有効であるのみならず
、なんらかの原因によって管外部から塑性加工を施すこ
とが不可能な場合の管製品の加工に用いると有益である
。
器や一般の熱交換器の製造の際に有効であるのみならず
、なんらかの原因によって管外部から塑性加工を施すこ
とが不可能な場合の管製品の加工に用いると有益である
。
第１図は高ぜ増殖炉中間熱交換器を示す縦断面図、第２
図は第１図における管−管板突合せ溶接部を拡大して示
す断面図、第３図は管内面溶接法（ＩＢＷ）を施工して
いる状態を示す断面図、第４図は本発明に係る管内面塑
性加工法（ＩＢ’Ｓ）を施工している状態を示す断面図
、第５図は第４図におけるトーチ先端を拡大して示す断
面図である。 １２ 、１３・・・管板、１６・・・伝熱管、る・・・
型工具、勢・・・ダイス、５・・・ガス抜き穴、届・・
・高圧ガス、２７・・・バネ、公・・・トーチ。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）
図は第１図における管−管板突合せ溶接部を拡大して示
す断面図、第３図は管内面溶接法（ＩＢＷ）を施工して
いる状態を示す断面図、第４図は本発明に係る管内面塑
性加工法（ＩＢ’Ｓ）を施工している状態を示す断面図
、第５図は第４図におけるトーチ先端を拡大して示す断
面図である。 １２ 、１３・・・管板、１６・・・伝熱管、る・・・
型工具、勢・・・ダイス、５・・・ガス抜き穴、届・・
・高圧ガス、２７・・・バネ、公・・・トーチ。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）
Claims (1)
- 原子炉用中間熱交換器の製造方法において、突き合わせ
溶接され狭間隙に位置する管板と伝熱管との溶接部に管
内面塑性加工法を施すことを特徴とする原子炉用中間熱
交換器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21926582A JPS59110489A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 原子炉用中間熱交換器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21926582A JPS59110489A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 原子炉用中間熱交換器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59110489A true JPS59110489A (ja) | 1984-06-26 |
Family
ID=16732814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21926582A Pending JPS59110489A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 原子炉用中間熱交換器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59110489A (ja) |
-
1982
- 1982-12-16 JP JP21926582A patent/JPS59110489A/ja active Pending
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