JPS6149905A - 蒸気発生器用の管の腐食防止方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の利用分野： 本発明は、蒸気発生器用の管の腐食防止方法およびこの
方法を行なう装置に関る、。

従来の技術、発明が解決しようとる、問題点：加圧水原
子炉における蒸気発生器は一般に、端部が管プレートに
固定されている一束のＵ字型管を内蔵している。この管
プレートは、熱を蒸気発生器にもたらす流体となる加圧
水を受け入れる区域と蒸気発生器において蒸発される供
給水を受け入れる区域とに蒸気発生器を区分る、。管の
束は、蒸発される水を受け入れる蒸気発生器の部分に配
置されそして各々の管の端部はプレートのその厚み全体
を貫通して加圧水すなわち主流体を受け入れる蒸気発生
器の区域と連通して設置されるようになっている。この
区域は２つの部分から成る水ボックスを形成し、そのう
ちの１つの部分は加圧水を受け入れてそれを管の束に配
分し、また一方もう１つの部分は管の中を循環した加圧
水を、それが原子炉槽に戻る前に集取る、のである。供
給水は管の束の外壁と接触して加熱され蒸発る、。

加圧水原子炉における蒸気発生器の管プレートは非常に
厚みがあり０．６０ｍかそれ以上である。束になった管
の各々の端部は、管プレー１−のその厚み全体にわたっ
て貫通している穴にクリンプ（ｃｒｉｍｐ）る、ことに
よって固定される。この作業は、また伸縮ローリングと
呼ばれ、管内を移動る、ローリングホイールを管プレー
ト内に位置した部分全てに内蔵る、伸縮ローラーと呼ば
れる工具によって管プレート内に導入される管の端部の
壁部をローリングる、ことである。管のｔ”ｉ１’　部
は、主流体と接触る、ようになるこの管プレートの面と
ぴったり合う端において管プレートに溶接されている。

管プレートの他の面は蒸発される水を受け入れる蒸気発
生器の区域に入りこむ管が横切っている。

束になった管は、主放射性流体と供給水、あるいはその
蒸気から成る補助流体との間の区切り用壁部を形成る、
。この蒸気は、原子炉と関連し、そしてその収容包囲体
を形成る、炉の建物の外側に位置したタービンに向かっ
て排出される。かくして管が主流体と補助流体との間を
完全に分離る、ことがきわめて重要である。

プに気発生器が作動をはじめると、管の壁部の一体化お
よび溶接の品質が点検されてから、この流体の完全分離
が行われる。しかしながら、蔑気発生器がある期間作動
した後には、特に腐食の影響である管に割れ目あるいは
穿孔があられれるので、前述の事はもはや必ずしも通用
しない。蒸気発生器は、実際には、４０年はどの非常に
長期間使用されるようになっており、それをつくる１際
に用いた耐腐食物質にもかかわらず、一般にはニッケル
合金から作られる管における侵食がある区域に生じるこ
とがある。

特に、蒸発される水と接触る、ようになっている管プレ
ート表面近辺に位置している管の部分がその他の管部分
よりもひどく腐食されていることかわかった。事実、そ
れは、伸縮作用中に曲げられる部分と管の曲げられない
部分との間の推移区域を含む管の部分である。作動して
いる炉においては、主流体は約３２５°Ｃの温度そして
１５５バールの圧力がある。この流体は、中性子を吸収
し、炉のパワーをコントロールる、ことのできるホウ酸
の形で可変量のホウ素を含む脱イオン化水と、腐食を制
限る、ことができる値に主流体のｐＨを維持る、ために
水酸化リチウムとから成る。しかしながら、推移区域で
は、残余応力集中が高く、特に管の内面層で、伸縮ロー
リング後この管の腐食が高熱高圧の主流体と接触して生
じ、この腐食が管に孔をあけたり、割れ目つくったりし
て、結局主流体が補助流体へと入りこむ結果となり得る
のである。

直径伸縮によって管における応力を解放る、ことにより
、推移区域での、蒸気発生器の管の腐食抵抗を良くる、
ために、数々の試みがなされた。

かくして、推移区域において蒸気発生器の管の外壁から
応力解放を迅速かつ自動的に実施る、ことを可能とる、
工具が設計された。管プレート内で管の全体にわたって
管の伸縮ローリングが行われるので、推移区域は、蒸発
される供給水と接触る、ようになる管プレート面の付近
に位置る、。蒸気発生器の管の各々の端部で行われなけ
ればならない、この応力解放作業は、作業サイクルが全
く自動化されている工具を使用る、時でも、非常に長く
かかる。事実、加圧水原子炉の蒸気発生器は、５千以上
にもなる非常に多くの数の管を有る、。

さらに、管の外部表面における応力を解放る、作業後、
応力集中は管の内部表面に比較的高い率で残る。従って
腐食感度は、蒸発される水と接触した管プレート面に接
近した管の区域ではより高い割合で残る。

供給水は、腐食パワーを減らすために調節用のヒドラジ
ンとアンモニアを含有る、脱イオン化水である。しかし
ながら、この供給水は、位相変化を受けるものであって
？ｉ縮された後蒸気発生器に戻るのであるが、補助回路
のある部分を浸食し、蒸気発生器の補助側において、管
プレートの上面に蓄積る、ようになる腐食生成物を有る
、。これらの腐食生成物は、蒸気発生器の作動中、主に
磁鉄鉱を含有し管プレートの上面に数センチの高さに蓄
積る、ことがあるスラッジの形で沈積る、。　。

管プレートの該面に近接している束の管の部分は、管と
接触した不純物の蓄積によってその外部表面上に腐食が
増大して傷み、特に管と、管プレートの穴の端部との間
に存在る、空隙では、補助流体の循環が悪くそしてこの
区域では該流体の熱交換が悪いことによってそして結局
管の腐食抵抗のために好ましくない電気化学的環境がつ
くられるために管の外部表面に腐食か増大る、のである
。

これらの欠点を除去る、ために、管プレートの上面にお
ける不純物の層を多少なりとも完全に取除くことかでき
る装置が提案されてき六二。にもかかわらず、管プレー
トの上面の近辺においてはその外表面での管の腐食が高
い割合であり、管の内側の主流体の腐食影響の深刻さが
増してきている。

フランス国特許第２，４８４，８７５号では、また、管
プレートにおける管の漏れ防止固定方法が周知であり、
この中では、伸縮ローリングの前に管プレートに入りこ
んでいる部分において管の周囲に配置した漏れ防止スリ
ーブの使用がなされ、このことによって、特に、管と管
プレートの穴のアウトレット端部との間の残余環状空間
をなくすことが可能となる。しかしながら、そのような
方法は、スリーブを管プレートに適合させる前に管の端
部の各々の周囲に適合させることを必要とる、ので、伸
縮作動を複雑にる、。結局、この方法は管の内部表面に
対し何ら防御を行わないのである。

発明の目的、概要および効果： 従って、本発明の目的は、蒸気発生器に熱を伝達る、流
体と接触る、ようになっている管プレートの面、この面
に近接して管の端部はプレートに溶着されているのであ
るが、この面と、管プレートのもう１つの面、この面を
通して管は蒸発される水を受け入れる蒸気発生器の区域
に入りこんでいるのであるが、このもう１つの面との間
で厚い管プレートにクリンプる、ことによって固定され
た蒸気発生器の管の腐食防止方法を提供る、ことであり
、この防止方法は非常に効果的で実施る、のに簡単であ
る。

この目的のために、管の材質と合った金属層は、管がク
リンプる、ことによって管プレートに固定されてから、
そして、もし適当ならば、蒸発される水と接触した管プ
レートの面のどちらかの側において応力解放されてから
、クリンプによって曲げられた部分と管の曲げられてな
い部分との間の推移区域の長さよりかなり大きい長さに
わたって、管の内部表面に電気分）Ｗによって沈着され
る。

好適な実施例によれば、管の外部表面の被覆はまた、管
が管プレート内に導入されそして該プレートにクリンプ
される前に、蒸発される水と接触した管プレートの面の
どちらか一方の側につくられる。

実施例： 以下本発明をさらに明らかにる、ために、本発明による
方法のいくつかの実施例を添付図面にもとづき詳細に説
明る、。

第１ａ図には管１が示され、その一端部は、管１の直径
よりわずかに大きい直径の管プレート２の穴３内に導入
されている。

伸長作業後、管プレート内に導入された管の端部４は、
直径方向に広げられて、この部分４の管の厚みをわずか
に減少る、ようにる、ために穴３の壁に対して巻かれる
。炉の主流体と接触る、ようになる管プレート２の下面
の側に位置した管の端部は、環状溶接６によって漏れ防
止る、ようにして管プレートに固定される。

管１の曲げられた部分４と曲げられてない部分との間の
推移区域５は、蒸発される水と接触る、ようになる管プ
レート２の上面のどちらかの側に延長る、。この推移区
域５は高さｈを有る、。

第１ｂ図に示されている管１では、その部分４は、推移
区域５の応力を減少る、ようにる、応力解放作業後、そ
の一方では該推移区域をかなり長くしてその高さｈ′が
第１ａ図に示した管の対応区域の高さｈよりもはるかに
大きいものであるようにして、管プレート２に伸長ロー
リングによって固定される。応力解放作業はその区域５
において管の幅を直径方向に広げることから成り、この
ことにより、管と、その上部アウトレフト面に近接した
管プレート２の穴３との間に残っている空間７を部分的
に閉じ合わせ、推移区域５を長くしそして、該推移区域
５において、特に管の外皮において応力を減少る、こと
が可能となる。

第１ａ図および第１ｂ図では、伸長ローリングによって
管プレートに固定され、そして、次いで応力解放された
蒸気発生器の管の中間状態および最終状態をそれぞれ示
す。

第２図においては、本発明による腐食防止方法が実施さ
れた後の同し管を示す。

管１は、クロームと鉄を含有る、さまざまのニッケル合
金から成る。管プレート２ば軽合金スチールでつ（られ
ている。

プレート２に溶接されている管ｌの部分４の、１ｌｊｉ
部と合致る、管プレート２の下部面は、蒸気発生器が作
動している時主流体と接触る、ようになっている。

蒸気発生器の上部区域に入りこんでいる管の部分が横切
っている管プレート２の上部面は蒸発される水と接触る
、ようになっている。

本発明による腐食防止の方法によって、二ノヶル沈着物
１０が、高さｈ′の推移区域５の長さよりかなり長い長
さにわたって、管プレート２の上部面のどちらかの側に
おける管の内部表面につくられた。

第２図に示された実施例において、内部型１う？被覆層
１０の中央部は、管プレート２上部面に隣接してあり、
そしてその下端部は、管プレートの下部面に溶着６によ
って固定された管１の部分４の端部に隣接しである。た
とえば、０．６０メートルに等しい厚みをもった管プレ
ートに対る、、該区域１０の全体の長さは、１メートル
以上である。

ニッケルの該電解液＠ｌＯの厚みは１ｏ分の１ミリメー
トル台であり、管は２０ミリメートルに近い直径を有る
、。

蒸気発生器の作動中、管１の内部を循環る、、高圧およ
び高温にある主流体は、その推移区域５において管１の
内部表面と直接に接触る、ようにはならず、ニッケル層
１ｏはこの区域において管内皮を形成る、。この層１０
は、低い残余応力集中ををし、従って蒸気発生器の作動
条件の下で、主流体による腐食を防くことができる。

管１の内皮には高度な残余応力集中かあり、かくしてそ
れは、低度の応力集中ををる、層に代えられた。この低
応力集中の層は１％食を防ぎ、そして管の内部表面を、
高圧高温にある主流体から生色縁る、のである。

第３図は、管プレート２にクリンプる、ことによって固
定された管１を示し、これは、前述のように、管プレー
ト２の上部面のどちらかの側において、推移区域５の高
さよりかなり大きい高さにわたって内部電解質ニッケル
層１０を内蔵している。さらに、管は電解質ニッケルの
外層１２を包含し、これは、管プレートの穴３に導管が
導入る、前に、そして管の部分４が伸長してしまう前に
管に沈着された。

伸縮ローリング中、ニッケルの外部被覆層１２の−ｎ１
−は、管１と管プレート２の穴３との間に残っている環
状空間７に駆動されて、環状空間７を満たすビード１１
を形成る、。

管の外部表面における電解質ニッケル沈着は管の外部表
面の電解質被覆に対る、周知の方法によって行われる。

束になっている管全部の端部の外表面は、管の端部から
、管プレートの厚みよりかなり多い長さにわたって、１
０分の１ミリメートル台の厚さをもったニッケルの眉で
被覆され、該長さは管プレートの厚みの２倍にまでる、
ことができる。管のα１１１部は次いで管プレート２の
対応る、穴３内に導入され、そして次いで、前述したよ
うに伸ばされ応力解放される。最終的に、内部の層１０
は、第４図または第５図に示したタイプのものである内
部被覆装置によって管の内側に電気分）Ｗ的に沈着され
る。

第４図は、管１の内側に配置したニッケルでの電解被覆
をる、装置であって、推移区域５の長さよりかなり長い
管の長さにわたって眉１０をつくり出す被覆作業用装置
を示す。

その装置は上部プラグ１４と下部プラグ１５を内蔵し、
それらはプラスチック製で、それらの直径によって管が
広げられてない部分と広げられた部分においてそれぞれ
漏れないように密閉して塞がれることができるのである
。プラグ１４はそれらを管プレートの下部面から管の内
側に適合させることができるフック装置ををる、。２つ
の導管１６および１７が下部プラグ１５を貫通しており
、それぞれ、プラグ１４と１５との間に収められた管の
内容積内に電解液を供給る、ことおよび電解液を取除い
てそれを貯蔵槽１８に集めるようにる、ことを可能にし
ている。ポンプ１９によって電解液は貯蔵槽１８からプ
ラグ１４と１５との間の管の内容積に運ばれることがで
きるのである。ニッケル沈着用の電解液の成分調整は貯
蔵）ａ１８でなされることができる。

管１の直径よりわずかに小さい直径をもった多孔管形電
極２２はプラグ１５に固着され、この電極は、直流発電
機２０の正極に接抗されまたその負極は管１に接続され
る。

発電機２０によってもたらされる電流の強さは一定値に
制御されることから、ニッケル沈着１０の厚みは電流が
電解液を通過る、時間のみによるのである。完全に定め
られた厚みを有る、被覆層１０はこのようにして管１の
内部につくられるのである。

ニッケル層１０によって被覆された区域の長さはプラグ
１４と１５の位置によって定められ、この位置の適合性
は装置が設置される時点でゲージロッドによって監視さ
れ、また該長さは管形電極２２の位置および寸法によっ
て定められるのである。

第５図は、管プレートにクリンプる、ことによって固定
された管においてニッケル被覆の内部層を得ることを可
能とる、電解質装置のまた別の実施例を示す。

第４図に示した装置に使用されたような、金属あるいは
プラチナのような資金属からつくられた多孔中空円筒形
電掘２２の代わりに、電解液を浸み込ませた導電性多孔
プラグ２５によって包囲された、管１の直径よりわずか
に小さい直径の黒鉛陽極２４が使われる。陽極２４は、
中空電極キャリヤ２７を仲介して直流発電機２６の正極
※こ接続され、発電機の負極は管ｌに接続されている。

中空電極キャリヤ２７は、管２８を介して電極キャリヤ
にもたらされそして管２９を介して取除かれる冷却液の
循環によって冷却される。

第５図に示した装置によって、二、ケル沈着１０は管の
推移区域において、そして、十分な長さにわたって該区
域のどちらかの側に、十分な長さのプラグ２５を設ける
かあるいは管に必要とされる厚みのニッケル層をつくる
のに十分である電解時間で制御る、ようにして電極２４
および管内のプラグを取除くかのどちらかによってつく
られるのである。

腐食防止用の内部層と管の外部層の両方がなされる場合
には、内部層はクリンプ後、そして適当ならば管の応力
解放後につくられるべきてあり、一方性部層は、管が管
プレート内に導入され、クリンプされそして適当ならば
応力１リエ放されるｉｉｌに管につくられるべきである
。

本発明による方法の主な利点は、応力の蓄積によって、
腐食に最も敏感である推移区域における主流体による腐
食に対しての管の非常に効果的な防禦を大変簡単な方法
で実施る、ことと、管を冶金術のあるいは機械的な状態
に変えることなく該防禦をつくり出すことであることは
わかるであろう。

管が管プレートに固定される前に外部被覆がまた管につ
くられる場合には、補助流体による腐食に対る、効果的
な防禦がかくして、特に管が、補助流体と接触している
管プレートの面から出ている区域において（写られる。

本発明は以上述べた実施例に限定されるものでばなく、
その池の変型も全て包含る、ものである。

かくして、ニッケル沈着の代りに、その他の金泥、それ
が被覆される管かつ（られる材質と合えば用いられても
よい。

また、伸長ローリングおよび応力解放後管の内部被覆を
る、別の装置を考案る、ことも可能である。

さらに、交換機の管の内部または外部面につくられる金
属沈着は、電解沈着以外の方法によって、たとえば金属
処理の化学的あるいは物理化学的方法によってつくり出
されることができる。

結局、本発明による方法は、加圧水原子炉の蒸気発生器
の場合ばかりでなく、蒸気発生器の使用条件の下で腐食
性がある流体と内部表面が接触る、ようになっている厚
みのある管プレートにクリンプされた管を包含る、どの
ような〕１ト気発生器の場合にも適る、のである。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、管プレートにクリンプる、ことによって適
合され固着された管の推移区域の近辺に位置した部分の
対称面の断面図である。 第１ｂ図は、管プレートにおいて適合、クリンプ後そし
て応力解放後の、推移区域の近辺におりＪる管の部分の
断面図である。 第２図は、内部電解沈着をつくることによって、本発明
による方法を実施した後の、第１ｂ図に示した管の対称
面の断面図である。 第３図は、推移区域の近辺における蒸気発生器の管の部
分の対称面の断面図であって、この管は電ｊも？沈着に
よって内部もまた外部も防禦されている。 第４図は、英気発生器の管の内側で、竹管の退所に電１
）ｆｆ沈着をる、ことができる装置の断面図である。 第５図は、別の実施例による、管の１１移区域に内部沈
着をつくり出す装置の断面図である。 １・・・管　２・・・管プレート　３・・・穴　４・・
・管α１Ｔ１ｉ部５・・・推移図ｉｆｆ　　６・・・環
状溶接部　７・・・空間１０・・・内部二ソケル層　１
１・・・ビード　１２・・・外部二ソケル厄　１４・・
・上部プラグ　１５・・・下部プラグ　１６．１７・・
・導管　１８・・・貯蔵槽　１９・・・ポンプ　２０・
・・直流発電機　２２・・・電極　２４・・・陽極　２
５・・・多孔性プラグ　２６・・・直流発電機２７・・
・中空電極キャリヤ　２８．２９・・・管図面の浄魯（
内容に変更な 匡 手続補正書（方式） １．事件の表示　　　昭和６０年特許願第１１６３３６
号２、発明の名称　　　衆気発生器用の管の腐食防止方
法および装置 ３、補正をる、者 事件との関係　　出　願　人 名称　　　　　フラマトーム　エ　コムバニー４、代　
理　人 ５、補正命令の日付　　昭和６０年８月２７日’：！／
’１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）管（１）の端部（４）が隣接してプレート（２）
   に溶着されている、蒸気発生器に熱を伝達する流体と接
   触するようになっている管プレートの面と、管（１）が
   蒸発される水を受け入れる蒸気発生器の区域に通って入
   りこんでいる管プレート（２）の他方の面との間で厚い
   管プレート（２）にクリンプすることによって固定され
   た蒸気発生器用の管（１）の腐食防止方法であって、管
   （１）の材質と合った金属層（１０）は管がクリンプに
   よって管プレート（２）に固定されて後、そしてもし適
   当ならば、蒸発される水と接触している管プレート（２
   ）の面のどちらかの側において応力解放されて後、クリ
   ンプによって曲げられた部分（４）と管（１）の曲げら
   れてない部分との間の推移区域（５）の長さよりかなり
   大きい長さにわたって、管（１）の内部表面に電気分解
   によって沈着されることを包含する、蒸気発生器用の管
   の腐食防止方法。 （２）管が管プレート（２）内に導入され、クリンプさ
   れそして応力解放される前に管（１）の材質と合う金属
   層（１２）が、蒸発される水と接触するようになってい
   る管プレート（２）の面のどちらかの側に位置した該管
   （１）の区域に対応する区域において、推移区域（５）
   の長さよりかなり大きい長さにわたって、該管の外表面
   上に沈着されることを包含する、特許請求の範囲第１項
   に記載の腐食防止方法。 （３）管（１）はニッケル合金で作られそして電気分解
   によって沈着された金属層（１０）はニッケルから成る
   ことを包含する、特許請求の範囲第１項に記載の腐食防
   止方法。 （４）電解金属層（１０）で被覆された管の内部表面の
   区域は、管プレートに溶着された管端部（１）に接近し
   た区域から蒸発される水と接触するようになっている管
   プレート（２）の面のかなり上方に位置した区域まで延
   びていることを包含する、特許請求の範囲第１項に記載
   の腐食防止方法。 （５）電解金属層（１０）で被覆された管（１）の内部
   表面の区域は管プレート（２）の厚みにほぼ等しいかあ
   るいは２倍の長さを有することを包含する、特許請求の
   範囲第４項に記載の腐食防止方法。 （６）管（１）の外部表面に沈着された電解金属層（１
   ２）は、管（１）のクリンプおよび応力解放後、蒸発さ
   れる水と接触するようになっている管プレート（２）の
   面に隣接して位置した管（１）の端部と該管プレート（
   ２）との間の環状空間（７）を満たすに十分である厚み
   を有することを包含する、特許請求の範囲第２項に記載
   の腐食防止方法。 （７）クリンプを行われた管の部分（４）と管の曲げら
   れてない部分とをそれぞれ閉じることができるような直
   径を有する２つのプラグ（１４および１５）を具備し、
   管のクリンプした部分を閉じるプラグ（１５）は中空で
   多孔性円筒形電極 （２２）を有することと、そして、それを貫通して、ポ
   ンプ（１９）によってプラグ（１５）を介して、電解液
   を供給および除去をする導管（１６および１７）を有し
   、電解液は、貯蔵槽（１８）および最終的には正極が電
   極（２２）に接続され負極が管（１）に接続されている
   発電機（２０）に戻ることを包含する、特許請求の範囲
   第１項に記載の腐食防止方法を実施する装置。 （８）導電性吸収性プラグ（２５）によって外部を覆わ
   れた電極（２４）を具備し、電極（２４）およびプラグ
   （２５）全体は、内部を被覆される管（１）の内径より
   わずかに大きい直径を有し、また正極が電極（２４）に
   接続されそして負極が管（１）に接続されている発電機
   （２６）を具備する、特許請求の範囲第１項に記載の腐
   食防止方法を実施する装置。