JPS62280327A - 二重金属管等の残留応力改善方法 - Google Patents

二重金属管等の残留応力改善方法

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JPS62280327A
JPS62280327A JP61125504A JP12550486A JPS62280327A JP S62280327 A JPS62280327 A JP S62280327A JP 61125504 A JP61125504 A JP 61125504A JP 12550486 A JP12550486 A JP 12550486A JP S62280327 A JPS62280327 A JP S62280327A
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昭武 松下
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Shinji Tanaka
伸治 田中
Shuji Furuya
古屋　修治
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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】 ３、発明の詳細な説明 「産業上の利用分野」 本発明は、金属管の残留応力改善方法に係わり、特にサ
ーマルスリーブを宵して流体の停滞域が発生し易い構造
の二重金属管に残留応力改善を施す方法に関するもので
ある。
「従来の技術とその問題点」 一般に、金属材料、例えば原子力や化学プラント等に多
用されているオーステナイト系ステンレス鋼等において
は、引っ張り応力と腐食因子とが共存する場合に、腐食
割れか急速に進行することが知られている。
従来、このような金属管の応力を改善する場合、金属管
の中に冷却水を挿通させながら、金属管を誘導加熱して
、金属管の内外面に降伏点以上の熱応力が生じる温度差
を与えて、金属管の継ぎ目等の溶接部付近の内面に、残
留圧縮応力を発生させた状態とする応力改善方法が考え
られている。
「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、このような方法は、直管等の単純な形状
には適用可能であるが、サーマルスリーブを有する二重
管等であると、母管とサーマルスリーブとの間に冷却水
の停滞域が生じて、冷却水の循環現象か妨げられろこと
になるｆコめ、残留応力改善に必要な温度差を付与する
ことが困難となるという問題点がある。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するもの
であり、冷却水の停滞を防いで温度むらの少ない状態で
、応力改善を行なうことを目的とするものである。
「問題点を解決するための手段」 本発明における二重金属管等の残留応力改善方法は、オ
ーステナイト系ステンレス鋼からなる母管とその内部の
サーマルスリーブとにより構成される二重金属管を水平
に保持して、その内部に冷却水を存在させた状態で、母
管とサーマルスリーブとの間に形成される筒状空間部に
部分水流を噴出させるとともに、筒状空間部を取り巻い
ている母管を加熱して、母管壁に厚さ方向の温度差を付
与するようにしているものである。筒状空間部において
、母管の加熱によって生じる上昇流と噴出させた部分水
流との合流箇所を、サーマルスリーブの基部及び上部か
らずらして、冷却水の循環作用を生じさせることにより
、筒状空間部の最上部に蒸気が滞留しないようにする。
筒状空間部における冷却水の循環により、母管内面の温
度差の発生が少なくなり、サーマルスリーブを囲んでい
る母管の管壁に厚さ方向の温度差を付与して、母管壁に
降伏点以上の熱応力を発生させ、処理対象部分である二
重管の内面を圧縮残留応力を付与した状態とするもので
ある。
「実施例」 以下、本発明に係る二重金属管等の残留応力改善方法の
一実施例を第１図及び第２図に基づいて説明する。
第１図に示す二重管は、原子炉圧力容器１におけるノズ
ル２とセイフェンド３とを含む母管４の内部に、サーマ
ルスリーブ５が設けられた構造であり、この二重管は、
水平に敷設されているとともに、母管４の部分は、オー
ステナイト系ステンレス＊（ＳＵＳ３０４　　）で構成
されているものとする。
［冷却水の供給］ 二重管となっている部分の内部、つまり、母管４とその
内部のサーマルスリーブ５との内部に、冷却水を充満さ
せると、母管４とサーマルスリーブ５との間に形成され
る筒状空間部６にも、冷却水が満たされる。そして、第
１図の矢印で示すように、冷却水に流れを生じさせてお
く。この場合、筒状空間部６の中に存在している冷却水
は、サーマルスリーブ５の中に生じる水流によって干渉
されることがなく滞留状態となって、流れが生じない。
Ｅ部分水流の発生］ 次いで、筒状空間部６に細い給水ノズル７の先端を挿入
して、サーマルスリーブ５の基部、セイフェンド３に向
けて、筒状空間部６に満たされている冷却水の中に、第
【図の矢印で示すように、部分水流を噴出させる。この
部分水流は、サーマルスリーブ５の基部に当たって、第
２図に実線の矢印で示すように分かれるため、基部に当
たるまでは、第３図の実線の矢印で示すように流れて、
特に、筒状空間部６の上部付近に冷却水の流れを形成す
る。しかし、サーマルスリーブの基部に当たって、一部
は基部に沿って下降するが、池の水流は第３図の破線で
示すように拡散するので、次第に勢いか弱くなって、筒
状空間部６の他の部分全域には、影響を及ぼすことか少
ない。
［母管の加熱と対流の発生コ このように、サーマルスリーブ５の中と、筒状空間部６
の上部とに冷却水が流れている状態、及びその他の箇所
では冷却水か存在するが停滞している状態としておいて
、誘導加熱コイルに高周波電流を流す等により、加熱手
段８を作動させる。
即ち、筒状空間部６を取り巻いて（°）る母管４を加熱
する。
母管４を加熱すると、母管４の管壁内部の温度が上昇し
て、外表面が高く内面がこれよりも低くなる温度分布と
なる。したがって、母管４の内面に接触している冷却水
の温度が部分的に高くなり、比重差によって母管４の内
面に沿って、筒状空間部６を第２図の破線の矢印で示す
ように、移動する上昇流が発生する。
このため、筒状空間部６に噴出させている部分水流と、
該上昇流とが途中で合流して、サーマルスリーブの先端
方向に逆流して、ノズル２から原子炉圧力容６１の中に
流れ出る現象が生じることになり、筒状空間部６の各部
で冷却水の流れが発生する。
［温度差の発生］ また、母管４の内面の温度は、給水ノズル７による部分
水流あるいは加熱による上昇流の発生に基づいて、移動
する冷却水に絶えず接触することになり、核沸騰温度以
下に保持される。このとき、加熱手段８による母管表面
の温度を内面と大きな差（例えばオーステナイト系ステ
ンレス鋼の場合、２００°Ｃ以上）が生じるように、加
熱条件を設定すると、母管壁に厚さ方向の温度差を付与
して、母管壁に降伏点以上の熱応力を発生させる。
そして、筒状空間部６の部分で、冷却水の流れが生じて
いると、加熱によって蒸気が発生した場合でも、上部に
逃げた蒸気に部分水流が噴出して、冷却されるとともに
、最上部から排出移動させられることによって、蒸気の
停滞現象が起こらず、母管４の内面温度が異常に高くな
ることはなく、例えば核沸騰温度以下に抑制される。
［応力の発生コ このように、２００℃以上の温度差を付与して、セイフ
ェンド３の付近に降伏点を越える応力を発生させる加熱
をしばらくの間続行してから、加熱手段８を停止させ、
以下、自然放置により常温に戻す。また、冷却時間の経
過とともに、冷却水及びセイフェンド３等の熱伝達によ
り、母管壁は、はぼ均一な温度、例えば冷却水の温度（
常温）に戻る。このような冷却後の状態において、処理
対象部分であるセイフェンド３の近傍における母管４の
内面、例えば、第１図において溶接継手９の近傍の内面
を圧縮残留応力を付与した状態とすることができるもの
である。
なお、前述した母管の加熱と温度差の発生との処理工程
においては、母管４及びセイフェンド３の表面温度が５
５０℃以下となるように設定して、母管壁の金属組織中
に鋭敏化域が生じないようにする。また、一実施例では
、冷却水をサーマルスリーブ５に流すようにしたが、水
流を停滞させた状態で処理することら可能で、この場合
、二重管の大きさ、誘導加熱の深さ、熱量、時間、温度
差の設定等の条件を考慮して決定される。さらに、第１
図例では、二重管について説明したが、冷却水か停滞す
る類似する他の管体等においても、同様な残留応力改心
方法により実施し得ることは勿論である。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る二重金属管等の残留
応力改善方法は、二重金属管を水平に保持して、その内
部に冷却水を存在させた状態で、＠管とサーマルスリー
ブとの間に形成される筒状空間部に部分水流を噴出させ
るとともに、筒状空間部を取り巻いている母管を加熱し
て、母管壁に厚さ方向の温度差を付与するようにしてお
り、筒状空間部の最上部において、滞留しようとする蒸
気が部分水流によって押し出されて、加熱により生じた
冷却水の上昇流と合流して排出されるため、サーマルス
リーブの基部付近における大きな温度差の発生がなく、
処理対象部分である母管の内面に信頼性の高い圧縮残留
応力を付与して、腐食割れの発生、成長を抑制すること
ができる。また、部分水流を噴出さ仕るらのであるため
、実施か容易で実用性が高い等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る二重金属管等の残留応力改善方法
を原子炉圧力容器におけるノズル部分に適用した場合の
一実施例を示す縦断面図、第２図は筒状空間部における
水流を示す第１図の］−１Ｔ線矢視図、第３図は第２図
の［１ｌ−ＩＩＩ線矢視図である。 ｌ・・・・・原子炉圧力容器、２・・・・・・ノズル、
３・・・セーフエンド、４・・・・母管、５・　・サー
マルスリーブ、６・・・・筒状中空部、７　・・給水ノ
ズル、８・・・加熱手段、９・・・・溶接継手。 出願人　　　株　　式　　会　　社　　東　　　芝石川
島播磨重工業昧式会社 第１図 第８図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. オーステナイト系ステンレス鋼からなる母管とその内部
    のサーマルスリーブとにより構成される二重金属管を水
    平に保持して、その内部に冷却水を存在させた状態で、
    母管とサーマルスリーブとの間に形成される筒状空間部
    に部分水流を噴出させるとともに、筒状空間部を取り巻
    いている母管を加熱して、母管壁に厚さ方向の温度差を
    付与することを特徴とする二重金属管等の残留応力改善
    方法。
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