JPS63225788A

JPS63225788A - 配管の閉塞方法

Info

Publication number: JPS63225788A
Application number: JP62059170A
Authority: JP
Inventors: 和夫吉田; 忠宏梅本
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1987-03-14
Filing date: 1987-03-14
Publication date: 1988-09-20

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】「産業上の利用分野」本発明は、配管の閉塞方法に係り、特に、凍結対象箇所
の配管表面に肉盛り溶接を施すとともに、内部流体を凍
結させることによって、配管を閉塞状態に導く方法に関
するものである。

「従来の技術］一般に原子力発電関連プラント、化学プラント等におけ
る配管内に流体を満たした状態のまま配管を切断したり
、配管に取り付けられている弁等の配管部品を交換、修
理、清掃する場合は、第２図に示すように、配管１の対
象箇所の表面に冷却用ジャケット２を取り付け、液体窒
素等の冷却媒体を送り込んで配管ｌを冷却することによ
って、対象箇所における内部流体を凍結状態に導き、い
わゆる水栓（アイスプラグ）Ｐを形成することによって
、配管路を遮断した状態とする方法の適用が考えられて
いる。

また、この場合において、配管ｌにおける凍結対象箇所
の内面形状が直円筒状であると、水栓Ｐの移動抵抗力を
十分なものとしくいので、第３図（ａ）　（ｂ）　（ｃ
）に示すように、配管ｌの内面が直円筒状ではない部分
、つまり、形状不連続部に水栓Ｐを形成するようにして
、移動抵抗力を高めることが考えられている。

「発明が解決しようとする問題点Ｊしかしながら、第３図に示した閉塞方法であると、本質
的に応力集中係数が大きな形状不連続部に水栓Ｐを形成
することになるため、低温靭性の低い材料においては適
用することができないという問題点を生じる。また、水
栓Ｐを形成する場合に、内部流体の凍結にともなって体
積膨張が生じるとともに、配管Ｉには冷却によって収縮
する現象が生じるため、凍結箇所の管壁に、引っ張り応
力が発生することになり、配管１の機械的強度が損なわ
れるという問題を生じる。このため、配管路の圧力が大
きい場合や、大口径配管に対して閉塞方法を適用するこ
とが困難となる。

本発明は、このような問題点を解決するものであり、既
設配管や新設配管等において、直管部分への適用を容易
にするとともに、水栓の移動抵抗力と配管の機械的強度
とを向上させること目的としているものである。

「問題点を解決するための手段」本発明における配管の閉塞方法は、凍結対象管の表面に
肉盛り溶接を施しておき、凍結対象管の内部に流体を充
満させた状態で、主として肉盛り溶接箇所の近傍におけ
る内部流体を集中的に冷却し、肉盛り溶接部の内方に位
置している内部流体を凍結させることによって水栓を形
成し、配管路を閉塞状態に導くものである。

また、これらの閉塞方法に加えて、凍結対象管よりも相
対的に線膨張係数の大きな溶接金属を使用して肉盛り溶
接を施すものである。

肉盛り溶接を施すと、溶接金属の収縮によって、肉盛り
溶接部の下に位置する凍結対象管が圧縮されてその内径
が小さくなり、形状不連続部を形成する。

形状不連続部の部分に内部流体を凍結した水栓を形成す
ることによって、水栓の移動抵抗力を増大させる。

また、冷却時において、線膨張係数が相対的に大きな肉
盛り溶接部の収縮によって、その下に位置する管壁には
圧縮力が付与され、流体凍結時の水栓の体積膨張及び管
の体積収縮（以後水栓の相対的体積膨張という　）によ
って発生する引っ張り力に抗するものとなり、水栓の膨
張による配管の破壊抵抗力を高めるものである。

「実施例」以下、本発明に係る配管の閉塞方法の実施例を第１図（
ａ）　（ｂ）に基づいて説明する。

該実施例においては、第１図（ａ）に示すように、配管
（凍結対象管）１における直管状となっている一部を閉
塞対象箇所としている。つまり、普通に存在している直
管部分は、閉塞しにくい部分ではあるが、この部分に形
状不連続部を形成することによって、効果的に閉塞しよ
うとするものである。

第１図（ａ）に示すように、該閉塞対象箇所における配
管１の外表面に、周方向に肉盛幅（長さ　）Ｑの範囲に
肉盛厚さｈの肉盛り溶接を適宜金属によって施す。この
場合における適宜金属とは、肉盛り溶接金属が配管１の
構成金属に対して、線膨張係数が大きくなっている相対
関係を有するものをさし、例えば炭素鋼からなる配管ｌ
である場合には、肉盛り溶接部３をステンレス調とする
。

該肉盛り溶接部３を形成した状態とすると、その溶接金
属の収縮によって管壁が圧縮力を受け、肉盛り溶接部３
の内側に位置している管壁は、当初の内径Ｄ０がＤｌに
変化する。

次いで、配管１に内部流体を充満させた状態とするとと
もに、第１図（ｂ）に示すように、肉盛り溶接部３の外
表面を囲むように、第２図で説明した例に準じて冷却用
ジャケット２を取り付け、該冷却用ジャケット２の中に
、液体窒素等の冷却媒体を送り込んで、肉盛り溶接部３
を介して配管Ｉを冷却し、内部流体を凍結状態に導いて
、水栓Ｐを形成する。

該水栓Ｐは、第１図（ｂ）に示すように、配管１の内径
Ｄｔ　、Ｄｓ　、Ｄｌの範囲、言い替えると形状不連続
部の部分に形成されて、配管！の内部の管路を閉塞状態
とする。この場合の水栓Ｐの形状は、配管１の管壁を冷
却したときの収縮する量や、肉盛り溶接部３を形成した
ときの収縮量によって設定され、Ｄｔ＞Ｄｓの関係とな
る。

また、第１図（ｂ）に示すように、水栓Ｐが形成された
状態の配管１の管壁には、肉盛り溶接部３の収縮による
圧縮力と、水栓Ｐの体積膨張によって発生する引っ張り
力とが複合して、その差の応力が作用する。

つまり、肉盛り溶接部３の形成によって、その近傍の管
壁に十分な圧縮力を付与するようにしておけば、水栓Ｐ
の配管ｌの膨張による破壊に対する抵抗力を高め得るも
のとなる。

〈肉盛り溶接による圧縮応力について〉肉盛り溶接部を
形成することによって生じる圧縮応力の詳細を説明する
と、配管外表面への肉盛り溶接によって、管壁には下式
に示す圧縮応力が生じる。

周方向の応力（肉盛りの中央部）σ１は、”＝’Ｐ”−
ｅ−β１２／２ｘ　ｃｏｓ　Ｊ−？−）　（ｉ　）ただ
し、ｑ＝σ、ｈ／ａ β＝３（１−ν！　）　ａ　＊　ｔ１ａ＝管の平均半径（＋ｕ＋）ｔ：管の厚さくｌｌ１ｆｆｌ）ｅ：自然対数の底Ｑ：肉盛り幅（ｍｍ）ｈ；肉盛り厚さくｍｍ） σ、：溶接金属の降伏応力シ：ポアソン比また、このときの内径の収縮１ｗは下式によって表され
る。

’＝Ｌ”ｅ−β”２ｘ　ｃｏｓ　ｌＩ−）　（ｉｉ　）
ただし、Ｅ：ヤング率水栓の平均温度が一５０℃の場合、配管が例えば炭素鋼
管であるときの半径収縮量Δａは下式となる。

Δａ＝ａΔＴ　Ｘ　ａ、＝　６１０ｘ　ｔｏ−”ｘ　ａ
　（ｍｍ）　　　（ｉｉｉ　）ただし、 α　：線膨張率　１２　、２　／　’ＣΔＴ　：温度差
　　５０℃ この半径収縮によって、管壁に生じる周方向の引っ張り
応力σ、は下式で表わされる。

σ、≦ＥαΔＴ　　　　　　　　　　　　（ｉｖ）もし
、肉盛り溶接部が配管に対して、線膨張係数が相対的に
大きいステンレス鋼で形成されていると、半径収縮量Δ
ａは下式の通りとなる。

ΔＴ Δａ−！ＦαΔＴａ＋Ｌ−１−ａＡＴａ　　（ｖ）＝Ｌ
茅ＬしＴａ　　（ｍｎ）ただし、 γ　；ステンレス鋼の線膨張係数（１６，７／’Ｃ）こ
のときに生じる周方向の圧縮応力σ４は下式％式％く水栓の閉塞力について〉（ｉｉ）式に示す通り、肉盛り溶接を施すと、溶接金属
の収縮によって肉盛り溶接部に近接した配管の内径が部
分的に小さくなり、形状不連続部が形成された状態とな
る。したがって、形状不連続部の部分に内部流体を凍結
した水栓を形成すると、形状不連続部に水栓が密着状態
となって、移動抵抗力を増大させることになる。なお、
この場合のかなものとなるため、この部分の応力集中係
数は小さなものとなる。

〈凍結時の応力発生について〉肉盛り溶接によって、（ｉ）式の圧縮応力が付与され、
さらに、水栓形成時に肉盛り溶接部が冷却されることに
よって、肉盛り溶接部と配管との構成金属の線膨張係数
の相対差に基づ＜（ｖｉ）式の圧縮応力が管壁に付与さ
れることになるので、流体凍結時の水栓の相対的体積膨
張によって発生する引っ張り力に抗するものとなり、十
分な線膨張係数の差を有する材料の設定をすることによ
り、水栓の相対的膨張による配管の破壊抵抗力を高める
得るものである。

そして、凍結温度を低くすればするほど、（ｖｉ）式の
効果が大となる傾向を示ので、凍結温度の設定領域を広
くすることができる。また、配管の管壁が肉盛り溶接部
の収縮によって圧縮応力の方向に移行させることができ
るため、水栓の相対的膨張力による配管内面への内圧を
高めて、水栓を当該部に十分密着させることによって、
配管の閉塞力を大とすることができる。

［池の実施態様］なお、本発明にあっては次の実施態様を包含するもので
ある。

（イ）肉盛り溶接部を２分割型スリーブ状等の分割型と
すること。

（ロ）配管及び肉盛り溶接部の組み合わせ金属を実施例
以外の任意金属とすること。

（ハ）直管以外の部分に適用すること。

（ニ）肉盛り溶接部を１層のみではなく、多層盛りとす
ること。

（ホ）上記の場合、最上層の肉盛り溶接を配管の長手方
向に不連続状として、肉盛り溶接範囲の中で配管の収縮
型を変化させること。即ち、途中に凹凸を付加して水栓
の移動を妨げること。

「発明の効果」以上説明したように、本発明における配管の閉塞方法に
よれば、凍結対象管の表面に肉盛り溶接を施しておき、
主として肉盛り溶接箇所の範囲における内部流体を集中
的に冷却して凍結させることによって水栓を形成し、配
管路を閉塞状態に導くものであるから、既設配管や新設
配管の直管部分に形状不連続部を生じさせ、水栓の形状
に凹凸を付与して移動抵抗力を増大さ仕ることができる
とともに、形状不連続部の応力集中係数が大きくなるこ
とがなく、配管の仕様に影響を受けることが少なく応用
範囲が広く実用性に優れる。

また、凍結対象管の表面に、相対的に線膨張係数の大き
な溶接金属によって肉盛り溶接を施すことによって、冷
却時における肉盛り溶接部の収縮を生じさせるとともに
、その下に位置する管壁に圧縮応力を付与するように移
行さけ、流体凍結時の水栓の体積膨張によって発生する
引っ張り力に抗するものとして、管の膨張による破壊抵
抗力を高めることができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は本発明における配管の閉塞方法
の一実施例を示すもので、第１図（ａ）は配管の外表面
に肉盛り溶接を施した状態の正断面図、第１図（ｂ）は
凍結状態の正断面図、第２図は配管を凍結させて閉塞す
る従来例の方法の説明図、第３図は配管の形状不連続部
を凍結させて閉塞する従来の他の方法の説明図である。！・・・・・・配管（凍結対象管）、２・・・・・・冷却用ジャケット、３・・・・・・肉盛り溶接部、Ｐ・・・・・・水栓。出願人　　石川島播磨重工業株式会社第１図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）凍結対象管の表面に肉盛り溶接を施し、該肉盛り
溶接箇所の近傍における内部流体を凍結させることを特
徴とする配管の閉塞方法。
（２）凍結対象管の表面に、相対的に線膨張係数の大き
な溶接金属によって肉盛り溶接を施し、該肉盛り溶接箇
所の近傍における内部流体を凍結させることを特徴とす
る配管の閉塞方法。