WO2014126039A1 - ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法、試験装置および試験設備 - Google Patents

ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法、試験装置および試験設備 Download PDF

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WO2014126039A1
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WO
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residual stress
almen strip
compressive residual
water
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道下　幸雄
太田　高裕
展之 堀
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三菱重工業株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to a test method, a test apparatus, and a test facility for testing compressive residual stress in water jet peening.
  • a nuclear power plant equipped with a pressurized water reactor uses light water as a primary cooling water as a reactor coolant and a neutron moderator to produce high-temperature and high-pressure water that does not boil over the entire core.
  • High-temperature high-pressure water is sent to a steam generator to generate steam by heat exchange, and this steam is sent to a turbine generator to generate electricity.
  • the pressurized water reactor needs to periodically inspect various structures in order to ensure sufficient safety and reliability. And when each test
  • the reactor vessel main body is provided with a number of instrumentation nozzles penetrating the lower mirror, and each instrumentation nozzle has an in-reactor instrumentation guide tube at the upper end portion inside the reactor.
  • the conduit tube is connected to the lower end portion outside the furnace.
  • the neutron flux detector capable of measuring the neutron flux can be inserted from the instrumentation nozzle to the core (fuel assembly) through the in-core instrumentation guide tube by a conduit tube.
  • the reactor vessel main body is provided with an outlet side nozzle for supplying the primary cooling water to the steam generator and an inlet side nozzle for taking in the primary cooling water heat-exchanged by the steam generator. Yes.
  • a primary cooling water pipe communicating with the steam generator is connected by welding.
  • tube is connected by welding between them.
  • the above-mentioned instrumentation nozzle is constructed by fitting an in-core instrument tube into the mounting hole of the reactor vessel body and welding it. Therefore, there is a possibility that tensile stress remains in the in-core instrument tube, the welded portion of the in-core instrument tube, and its peripheral portion, and the probability that stress corrosion cracking will occur due to long-term use increases. Further, in the inlet side nozzle and the outlet side nozzle, the tensile residual stress generated in the welded portion and its peripheral portion can be a factor of stress corrosion cracking. Thus, there has been a water jet peening technique that prevents stress corrosion cracking by improving the tensile residual stress on the surface to a compressive residual stress.
  • Patent Document 1 discloses a technique for performing water jet peening on the above-described instrumentation nozzle.
  • JIS B 2711 shows an almen strip and a holder for holding the almen strip, but water jet peening is not defined.
  • the present invention solves the above-described problems, and provides a water jet peening compressive residual stress test method, test apparatus, and test equipment capable of confirming the degree and size of the result of applying compressive residual stress in water jet peening.
  • the purpose is to provide.
  • the water jet peening compressive residual stress test method of the first invention holds an almen strip that is plastically deformable under a predetermined underwater environment, and the water jet is applied to the almen strip. It is characterized by spraying.
  • the water jet peening compressive residual stress test method is the water jet peening compressive residual stress test method according to the first aspect of the present invention, wherein the underwater environment is provided by putting water into a sealed water tank and pressurizing the almen. The strip is held and a water jet is jetted onto the almen strip.
  • a water jet peening compressive residual stress test apparatus is connected to an injection port mounting part to which an injection port for injecting a water jet is mounted, and to the injection port mounting part.
  • a high-pressure water pipe mounting portion that is provided with a high-pressure water supply pipe for supplying high-pressure water, a support surface facing the injection port mounting portion, and a plate-shaped almen strip plate surface that can be plastically deformed with respect to the support surface
  • an almen strip holding part having an attaching part to be attached in contact therewith.
  • water jet peening is performed by injecting a water jet from an injection port to an almen strip held by an almen strip holding part in this underwater environment. Plastic deformation. Then, by measuring the plastic deformation of the almen strip, it is possible to confirm the degree and magnitude of the application result of the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • the water jet peening compressive residual stress test apparatus is the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the third aspect of the present invention, wherein the mounting portion includes a through hole that exposes a portion of the almen strip on which the water jet is injected and the almen strip.
  • the mounting portion includes a through hole that exposes a portion of the almen strip on which the water jet is injected and the almen strip.
  • a pressing member having a pressing surface that comes into contact with an outer edge, and a fixing member that fixes the pressing member so as to sandwich the almen strip between the pressing surface of the pressing member and the support surface.
  • water jet peening compressive residual stress test apparatus water jet peening is applied to the portion of the almen strip exposed from the through hole.
  • the through hole prevents the water jet from flowing between the almen strip that is not exposed from the through hole and the support surface.
  • the water jet peening compressive residual stress test apparatus is characterized in that, in the fourth aspect of the invention, an almen strip is inserted into at least one of the support surface and the pressing surface and surrounding the periphery.
  • this water jet peening compressive residual stress test apparatus when a water jet is sprayed onto the almen strip, the water jet flow between the almen strip and the support surface is further suppressed by the step on the outer periphery of the recess. For this reason, the deformation of the almen strip due to the inflow of the water jet between the almen strip and the support surface is further suppressed. As a result, it is possible to suppress the plastic deformation of the almen strip due to an action other than the water jet peening, and to perform a more accurate evaluation of the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • the water jet peening compressive residual stress test apparatus is the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to any one of the third to fifth aspects, wherein the support surface has an area larger than an effective range in which the water jet acts, The mounting part attaches the almen strip with a wider area than the effective range.
  • this water jet peening compressive residual stress test apparatus it is possible to hold an almen strip having an area larger than the effective range, and water jet peening is applied to a portion of the effective range of the almen strip. For this reason, when a water jet is injected to the almen strip, the inflow of the water jet between the almen strip and the support surface is suppressed. As a result, it is possible to suppress the plastic deformation of the almen strip due to an action other than the water jet peening, and to perform a more accurate evaluation of the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • a water jet peening compressive residual stress test device is the test for residual stress measurement according to any one of the third to sixth aspects, wherein the test is provided in parallel with the almen strip holding part to generate a residual stress.
  • a test piece holding part for holding the piece is provided.
  • the degree and size of the result of applying compressive residual stress to be applied in water jet peening can be compared by using an almen strip and a test piece for measuring residual stress. .
  • the water jet peening compressive residual stress test device is the water jet peening compressive residual stress test device according to any one of the third to seventh aspects, wherein the shielding part shields between the almen strip holding part and the injection port mounting part. And an opening / closing mechanism that opens and closes the shielding portion so as to open and close between the almen strip holding portion and the injection port mounting portion.
  • the water jet injected from the injection port is stabilized between the almen strip holding unit and the injection port mounting unit until the water jet peening is stabilized at the injection conditions for performing the water jet peening.
  • the water jet to the almen strip is restricted and the water jet is injected to the almen strip by opening the space between the almen strip holding part and the injection port mounting part after the injection condition is stabilized.
  • a water jet peening compressive residual stress test apparatus is the apparatus according to any one of the third to eighth aspects, wherein the water jet peening compressive residual stress test apparatus is perpendicular to the direction of the injection port mounted on the injection port mounting portion. And a slide moving mechanism that slides both the spray port mounting portion and the high-pressure water tube mounting portion.
  • the water jet injected from the injection port is kept on the almen strip holding part (almen strip) until the water jet is stabilized at the injection conditions for performing water jet peening.
  • the injection port is moved onto the almen strip holding portion (almen strip) to inject the water jet onto the almen strip.
  • a water jet peening compressive residual stress test facility includes a water tank that forms a predetermined underwater environment, and high-pressure water that sends high-pressure water to a high-pressure water supply pipe that supplies high-pressure water.
  • a water jet peening compressive residual stress test apparatus according to any one of 3 to 9 is disposed in an underwater environment of the water tank, and the high-pressure water pump is connected to the apparatus and the high-pressure water pump. The water jet peening compressive residual stress test is performed by connecting a supply pipe.
  • the water jet peening compressive residual stress test facility includes the sealing means for sealing the inside of the water tank and the pressurizing means for pressurizing the inside of the water tank. It is characterized by that.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a nuclear power plant.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a pressurized water reactor.
  • FIG. 3 is a sectional view of the instrumentation nozzle of the reactor vessel.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an installation state of the water jet peening apparatus.
  • FIG. 5 is a front view of the water jet peening apparatus.
  • FIG. 6 is a schematic view of a water jet peening compressive residual stress test facility according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side view of a water jet peening compressive residual stress test apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a water jet peening compressive residual stress test apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a nuclear power plant.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a pressurized water reactor.
  • FIG. 3 is a section
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a water jet peening compressive residual stress test apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a water jet peening compressive residual stress test apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing an almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • 12 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • FIG. 13 is a top view which shows the other example of the almen strip holding
  • 14 is a longitudinal sectional view in FIG. FIG.
  • FIG. 15 is a plan view showing another example of the almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • 16 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • FIG. 17 is a plan view showing another example of the almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • 18 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • FIG. 19 is a plan view showing another example of the almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • 20 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a nuclear power plant
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a pressurized water reactor
  • FIG. 3 is a sectional view of an instrumentation nozzle of a reactor vessel.
  • the nuclear power plant shown in FIG. 1 has a pressurized water reactor (PWR: Pressurized Water Reactor).
  • PWR Pressurized Water Reactor
  • a reactor vessel 101 of a pressurized water reactor in a reactor containment vessel 100, a reactor vessel 101 of a pressurized water reactor, a pressurizer 102, a steam generator 103 and a primary cooling water pump 104 are sequentially connected by a primary cooling water pipe 105, A circulation path of primary cooling water is configured.
  • the reactor vessel 101 stores the fuel assembly 120 in a sealed state.
  • the reactor vessel 101 includes a reactor vessel main body 101a and a reactor vessel lid 101b mounted on the upper portion thereof so that the fuel assembly 120 can be inserted and removed. It is configured.
  • the reactor vessel main body 101a is provided with an inlet-side nozzle 101c and an outlet-side nozzle 101d for supplying and discharging light water as primary cooling water in the upper part.
  • a primary cooling water pipe 105 is connected to the outlet side nozzle 101 d so as to communicate with the inlet side water chamber 103 a of the steam generator 103.
  • the inlet side nozzle 101c is connected to the primary cooling water pipe 105 so as to communicate with the outlet side water chamber 103b of the steam generator 103.
  • the steam generator 103 is provided with an inlet-side water chamber 103a and an outlet-side water chamber 103b partitioned by a partition plate 103c in a lower part formed in a hemispherical shape.
  • the inlet side water chamber 103a and the outlet side water chamber 103b are separated from the upper side of the steam generator 103 by a tube plate 103d provided on the ceiling portion.
  • a tube plate 103d provided on the upper side of the steam generator 103.
  • an inverted U-shaped heat transfer tube 103e is provided on the upper side of the steam generator 103.
  • the end portion of the heat transfer tube 103e is supported by the tube plate 103d so as to connect the inlet side water chamber 103a and the outlet side water chamber 103b.
  • the inlet-side water chamber 103a is connected to the inlet-side primary cooling water pipe 105, and the outlet-side water chamber 103b is connected to the outlet-side primary cooling water pipe 105.
  • the steam generator 103 is connected to the upper side upper end partitioned by the tube plate 103d, the outlet side secondary cooling water pipe 106a, and the upper side part is connected to the inlet side secondary cooling water pipe 106b. Has been.
  • the steam generator 103 is connected to the steam turbine 107 via the secondary cooling water pipes 106a and 106b outside the reactor containment vessel 100, and the circulation path of the secondary cooling water is configured. .
  • the steam turbine 107 includes a high-pressure turbine 108 and a low-pressure turbine 109, and a generator 110 is connected to the steam turbine 107.
  • the high-pressure turbine 108 and the low-pressure turbine 109 are connected to a moisture separation heater 111 that is branched from the secondary cooling water pipe 106a.
  • the low pressure turbine 109 is connected to the condenser 112.
  • the condenser 112 is connected to the secondary cooling water pipe 106b.
  • the secondary cooling water pipe 106b is connected to the steam generator 103 as described above, and reaches from the condenser 112 to the steam generator 103, and the condensate pump 113, the low-pressure feed water heater 114, the deaerator 115, and the main feed water pump. 116, and a high-pressure feed water heater 117 are provided.
  • the primary cooling water is heated in the reactor vessel 101 to become a high temperature and high pressure, and is pressurized by the pressurizer 102 to keep the pressure constant, and the steam is passed through the primary cooling water pipe 105. It is supplied to the generator 103.
  • the steam generator 103 heat exchange between the primary cooling water and the secondary cooling water is performed, whereby the secondary cooling water evaporates and becomes steam.
  • the cooled primary cooling water after heat exchange is recovered to the primary cooling water pump 104 side via the primary cooling water pipe 105 and returned to the reactor vessel 101.
  • the secondary cooling water converted into steam by heat exchange is supplied to the steam turbine 107.
  • the moisture separator / heater 111 removes moisture from the exhaust from the high-pressure turbine 108, further heats it to an overheated state, and then sends it to the low-pressure turbine 109.
  • the steam turbine 107 is driven by the steam of the secondary cooling water, and the power is transmitted to the generator 110 to generate power.
  • Steam used for driving the turbine is discharged to the condenser 112.
  • the condenser 112 exchanges heat between the cooling water (for example, seawater) taken by the pump 112b through the intake pipe 112a and the steam discharged from the low-pressure turbine 109, and condenses the steam to produce a low-pressure saturated liquid.
  • the cooling water used for heat exchange is discharged from the drain pipe 112c.
  • the condensed saturated liquid becomes secondary cooling water, and is sent out of the condenser 112 by the condensate pump 113 through the secondary cooling water pipe 106b.
  • the secondary cooling water passing through the secondary cooling water pipe 106b is heated by the low-pressure feed water heater 114, for example, by the low-pressure steam extracted from the low-pressure turbine 109, and dissolved oxygen and non-condensed gas (ammonia gas) in the deaerator 115.
  • the water is fed by the main feed pump 116 and heated by the high-pressure steam extracted from the high-pressure turbine 108 by the high-pressure feed water heater 117 and then returned to the steam generator 103.
  • the reactor vessel 101 has a nuclear reactor in which a reactor internal structure including the fuel assembly 120 can be inserted.
  • a reactor vessel lid 101b is fixed to the vessel body 101a by a plurality of stud bolts 121 and nuts 122 so as to be opened and closed.
  • the reactor vessel main body 101a has a cylindrical shape in which the upper portion can be opened by removing the reactor vessel lid 101b and the lower portion is closed by a lower mirror 101e having a hemispherical shape.
  • the upper core support plate 123 is fixed above the inlet side nozzle 101c and the outlet side nozzle 101d, while the lower core support is located near the lower mirror 101e.
  • the plate 124 is fixed.
  • the upper core support plate 123 and the lower core support plate 124 have a disc shape and are formed with a number of communication holes (not shown).
  • the upper core support plate 123 is connected to an upper core plate 126 having a plurality of communication holes (not shown) formed below through a plurality of core support rods 125.
  • a cylindrical reactor core 127 having a cylindrical shape is disposed with a predetermined gap from an inner wall surface.
  • the reactor tank 127 is connected to an upper core plate 126 at an upper portion and a disk shape at a lower portion.
  • the lower core plate 128 in which a large number of communication holes (not shown) are formed is connected.
  • the lower core plate 128 is supported by the lower core support plate 124. That is, the core tank 127 is supported by the lower core support plate 124 of the reactor vessel main body 101a.
  • a core 129 is formed by the upper core plate 126, the core tank 127, and the lower core plate 128.
  • a large number of fuel assemblies 120 are disposed inside the core 129.
  • the fuel assembly 120 is configured by bundling a large number of fuel rods in a lattice pattern with a support lattice, and an upper nozzle is fixed to the upper end portion and a lower nozzle is fixed to the lower end portion.
  • the core 129 has a large number of control rods 130 disposed therein. The large number of control rods 130 are combined at the upper end portion into a control rod cluster 131 that can be inserted into the fuel assembly 120.
  • control rod cluster guide tubes 132 are fixed to the upper core support plate 123 so as to pass through the upper core support plate 123, and the lower end portion of each control rod cluster guide tube 132 is controlled in the fuel assembly 120. It extends to the bar cluster 131.
  • a reactor vessel lid 101b constituting the reactor vessel 101 has a hemispherical upper portion and is provided with a control rod drive device 133 of a magnetic jack, and is housed in a housing 134 that is integrated with the reactor vessel lid 101b.
  • the control rod cluster guide tube 132 has an upper end extending to the control rod drive device 133, and the control rod cluster drive shaft 135 extends from the control rod drive device 133.
  • the control rod cluster 131 can be gripped by extending to the fuel assembly 120.
  • the control rod drive device 133 extends in the vertical direction and is connected to the control rod cluster 131, and a control rod cluster drive shaft 135 having a plurality of circumferential grooves arranged on the surface thereof at equal pitches in the longitudinal direction.
  • the power of the reactor is controlled by moving up and down with a magnetic jack.
  • the reactor vessel body 101a is provided with a number of instrumentation nozzles 136 penetrating the lower mirror 101e.
  • Each instrumentation nozzle 136 has an in-reactor instrumentation guide pipe 137 connected to the upper end of the inside of the reactor.
  • a conduit tube 138 is connected to a lower end portion outside the furnace.
  • Each in-core instrumentation guide tube 137 has an upper end connected to the lower core support plate 124, and upper and lower connecting plates 139 and 140 for suppressing vibration are attached.
  • a thimble tube 141 equipped with a neutron flux detector (not shown) capable of measuring the neutron flux passes through the instrument tube base 136 and the in-core instrumentation guide tube 137 from the conduit tube 138 and penetrates the lower core plate 128.
  • the fuel assembly 120 can be inserted.
  • the control rod drive device 133 moves the control rod cluster drive shaft 135 to extract a predetermined amount of the control rod 130 from the fuel assembly 120, thereby controlling the nuclear fission in the core 129 and generating the nuclear reactor by the generated thermal energy.
  • the light water filled in the container 101 is heated, and high-temperature light water is discharged from the outlet side nozzle 101d and sent to the steam generator 103 as described above. That is, the nuclear fuel constituting the fuel assembly 120 is fissioned to release neutrons, and the light water as the moderator and the primary cooling water reduces the kinetic energy of the released fast neutrons to become thermal neutrons. It makes it easy to cause nuclear fission and takes away the generated heat to cool it.
  • the control rod 130 into the fuel assembly 120 the number of neutrons generated in the core 129 is adjusted, and by inserting all the control rod 130 into the fuel assembly 120, the nuclear reactor is emergency Can be stopped.
  • the reactor vessel 101 has an upper plenum 142 communicating with the outlet side nozzle 101d above the core 129 and a lower plenum 143 formed below.
  • a downcomer portion 144 communicating with the inlet side nozzle 101 c and the lower plenum 143 is formed between the reactor vessel 101 and the core tank 127. Therefore, the light water flows into the reactor vessel body 101a from the inlet side nozzle 101c, flows down the downcomer portion 144 and reaches the lower plenum 143, and is guided upward by the spherical inner surface of the lower plenum 143. And then flows into the core 129 after passing through the lower core support plate 124 and the lower core plate 128.
  • the light water that has flowed into the core 129 absorbs heat energy generated from the fuel assemblies 120 that constitute the core 129, thereby cooling the fuel assemblies 120 while passing through the upper core plate 126 at a high temperature. Ascend to the upper plenum 142 and are discharged through the outlet-side nozzle 101d.
  • the instrumentation nozzle 136 has a mounting hole 146 in which an in-core instrument tube 145 is formed in the lower mirror 101e of the reactor vessel body 101a. And fixed to the inner surface of the lower mirror 101e by welding (groove welded portion 147).
  • the reactor vessel main body 101a is constructed by overlaying stainless steel on the inner surface of a low alloy steel serving as a base material, and an in-core instrument tube 145 made of a nickel base alloy is attached to the mounting hole 146 of the reactor vessel main body 101a. And welded to the reactor vessel body 101a (groove welded portion 147) with a nickel-based alloy material.
  • the water jet peening apparatus When the water jet peening apparatus is used to improve the tensile residual stress on the surface of the in-core instrument tube 145 and the surface of the lower mirror 101e to the compressive residual stress, the water jet peening apparatus is connected to the instrumentation nozzle 136 (in-core instrumentation). The cylinder 145) is attached to perform the work.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an installation state of the water jet peening apparatus
  • FIG. 5 is a front view of the water jet peening apparatus.
  • the water jet peening apparatus 160 is installed in an instrumentation nozzle 136 (in-core instrumentation cylinder 145) provided in a lower mirror 101e of the reactor vessel 101 (reactor vessel body 101a).
  • a reactor building (not shown) is provided with a work floor 151, a cavity 152 is provided below the work floor 151, and cooling water is stored in the cavity 152.
  • the cavity 152 has the reactor vessel 101 disposed therein and is supported by being suspended.
  • a pair of parallel guide rails 155 are laid on both sides of the cavity 152, and a mobile crane 156 is movably supported.
  • the movable crane 156 is movable in one direction in the horizontal direction (left and right in FIG. 4), and in the other direction intersecting (orthogonal) in one direction in the horizontal direction (in FIG. 4, the direction orthogonal to the paper surface).
  • a movable electric hoist 157 is provided. And this electric hoist 157 has the hook 158 which can be raised-lowered along a perpendicular direction.
  • An installation pole 159 is suspended through the hook 158.
  • the installation pole 159 is a long member, has a predetermined length, and the water jet peening device 160 can be connected to the lower end portion.
  • the installation pole 159 is composed of a plurality of divided poles, and the flange portions at the upper and lower ends thereof are brought into close contact with each other, and both can be fastened by a plurality of swing bolts.
  • the water jet peening apparatus 160 includes an apparatus main body 161, a positioning member 162, and an injection nozzle 163.
  • the positioning member 162 protrudes downward from the lower part of the apparatus main body 161 and is fitted and clamped to the upper end of the instrumentation nozzle 136 (in-core instrumentation cylinder 145), whereby the apparatus main body 161 is instrumented. This is fixed to the nozzle 136.
  • the injection nozzle 163 is provided in the apparatus main body 161, and injects high-pressure water to the outer surface of the instrumentation nozzle 136 (in-core instrumentation cylinder 145), the inner surface of the lower mirror 101e, and the groove welding part 147. is there. As shown in FIG. 4, the injection nozzle 163 is connected to a high-pressure water supply pipe 163a to which high-pressure water is supplied. As shown in FIG. 4, the high-pressure water supply pipe 163a is connected to a high-pressure water pump 164 that is installed on the work floor 151 and sends high-pressure water. Moreover, the injection nozzle 163 is provided with an injection port 163b for injecting a water jet at the lower end thereof.
  • the injection nozzle 163 is configured so that the positioning member 162 is fitted to and clamped on the upper end of the instrumentation nozzle 136 (in-core instrumentation cylinder 145), and the instrumentation nozzle 136 (in-core instrumentation cylinder 145). It is provided so as to turn around the central axis C and to move up and down along the central axis C.
  • the water jet peening apparatus 160 suspends the water jet peening apparatus 160 via the installation pole 159 by the mobile crane 156 in a state where cooling water is stored in the cavity 152. From here, the water jet peening apparatus 160 is moved in the horizontal direction using the mobile crane 156, and the water jet peening apparatus 160 is lowered using the electric hoist 157 while positioning the instrument jet nozzle 136. Then, as shown in FIG. 5, the positioning member 162 is positioned at the upper end of the instrumentation nozzle 136 so that the water jet peening apparatus 160 is fixed to the instrumentation nozzle 136.
  • the injection nozzle 163 When the water jet peening device 160 is fixed to the instrumentation nozzle 136, the injection nozzle 163 is swung or moved up and down while injecting high-pressure water from the injection nozzle 163b of the injection nozzle 163. High pressure water containing cavitation bubbles is jetted onto the outer surface of the instrument tube 145) or the inner surface of the lower mirror 101e. For this reason, the tensile residual stress of the outer surface of the instrumentation nozzle 136 (in-core instrumentation cylinder 145) and the inner surface of the lower mirror 101e is improved to the compressive residual stress.
  • the installation pole 159 is used as an installation jig used for installation of the water jet peening apparatus 160.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • a wire, a cable, a rope, or the like is used. May be.
  • FIG. 6 is a schematic view of a water jet peening compressive residual stress test facility according to the present embodiment.
  • the water jet peening compressive residual stress test facility 1 is for performing a water jet peening compressive residual stress test, and includes a water tank 2, a high-pressure water pump 3, and a water jet peening compressive residual stress test apparatus. 4.
  • Water tank 2 forms an underwater environment.
  • the underwater environment includes the reactor vessel 101 for performing the water jet peening as described above, and the underwater environment simulating the construction environment for performing the water jet peening, and water is stored inside.
  • the water tank 2 may have a depth equivalent to the reactor vessel 101 described above in order to form an underwater environment.
  • the inside of the water tank 2 is sealed by a water tank lid (sealing means) 2a that closes the upper opening thereof, and the inside is pressurized by the pressurizing means 5, thereby simulating the depth equivalent to the reactor vessel 101.
  • the high-pressure water pump 3 is equivalent to the high-pressure water pump 164 described above, and is connected to the high-pressure water supply pipe 6.
  • the water jet peening compressive residual stress test facility 1 includes a water jet peening compressive residual stress test apparatus 4 and a high pressure water pump 3 connected to a high pressure water supply pipe 6, and the water jet peening compression equipment 1 through the high pressure water supply pipe 6.
  • a water jet is jetted from the jet port 163b to the almen strip. Then, by measuring the plastic deformation of the almen strip, it is possible to confirm the degree and magnitude of the application result of the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • the water jet peening compressive residual stress test facility 1 of this embodiment includes a water tank 2 that forms a predetermined underwater environment, and a high-pressure water pump 3 that sends high-pressure water to a high-pressure water supply pipe 6 that supplies high-pressure water.
  • the water jet peening compressive residual stress test device 4 is arranged in the underwater environment of the water tank 2, the high pressure water supply pipe 6 is connected to the device 4 and the high pressure water pump 3, and the water jet peening compressive residual stress is Perform the test.
  • the injection port 163b and the high-pressure water supply pipe 6 are a water jet peening compressive residual stress test device before the water jet peening device 160 is actually constructed with the water jet peening and after the water jet peening is performed and replaced. 4 and a water jet peening compressive residual stress test is performed. By doing in this way, it is possible to confirm the extent and size of the application result of the compressive residual stress in the water jet peening actually constructed by the injection port 163b and the high-pressure water supply pipe 6 used in the construction of the water jet peening. it can.
  • the water jet peening compressive residual stress test facility 1 of the present embodiment includes a water tank lid 2 a that seals the inside of the water tank 2 and a pressurizing means 5 that pressurizes the inside of the sealed water tank 2.
  • the water jet peening compressive residual stress test method of the present embodiment holds an almen strip that can be plastically deformed in a predetermined underwater environment where water jet peening is applied, and injects the water jet onto the almen strip. .
  • the water jet peening compressive residual stress test method of the present embodiment provides an underwater environment by putting water into a sealed water tank 2 and pressurizing it, and holding the almen strip in the underwater environment, A water jet is jetted against.
  • FIG. 7 is a side view of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to this embodiment.
  • the water jet peening compressive residual stress test apparatus 4 of the present embodiment includes an apparatus main body 40, an injection port mounting part 41, a high-pressure water pipe mounting part 42, a slide moving mechanism 43, And an almen strip holding part 44.
  • the apparatus main body 40 has a flat support plate 40a. Since the support plate 40a is disposed on the bottom surface 2b of the water tank 2, the substrate 40b and the bottom plate 40c are fixed to the bottom surface. A spacer 40d is disposed between the substrate 40b and the bottom plate 40c as necessary.
  • a side plate 40e is fixed to the upper surface of the support plate 40a. As shown in FIGS. 9 and 10, the side plate 40 e is disposed so as to be opposed to both sides of the support plate 40 a.
  • a top plate 40f is installed on the upper end of each side plate 40e in parallel with the support plate 40a. As shown in FIGS.
  • the top plate 40 f is formed with a through hole 40 g facing the support plate 40 a from above at the center. Further, the top plate 40f is provided with locking members 40h at the four corners of the upper surface thereof, to which a hanging wire or the like is locked when the water jet peening compression residual stress test apparatus 4 is suspended.
  • the injection port mounting portion 41 has a female screw hole in which the injection port 163 b that injects the water jet in the injection nozzle 163 is mounted.
  • the ejection port 163b mounted on the ejection port mounting part 41 faces the upper surface of the support plate 40a through the through hole 40g.
  • the high-pressure water pipe mounting part 42 has a connection pipe to which the end of the high-pressure water supply pipe 6 connected to the high-pressure water pump 3 in the water jet peening compressive residual stress test facility 1 is connected. Is.
  • the injection port mounting part 41 and the high-pressure water pipe mounting part 42 are provided on the mounting base 45 as shown in FIG.
  • the mounting base 45 is provided with a communication hole 45 a that communicates the female screw hole of the injection port mounting part 41 and the connection pipe of the high-pressure water pipe mounting part 42. That is, the injection port 163b mounted on the injection port mounting unit 41 and the high pressure water supply pipe 6 mounted on the high pressure water pipe mounting unit 42 are communicated via the communication hole 45a of the mounting base 45, and the high pressure water pump 3 High-pressure water sent through the water supply pipe 6 is jetted as a water jet from the jet port 163b.
  • the slide moving mechanism 43 slides the mounting base 45 provided with the injection port mounting portion 41 and the high-pressure water pipe mounting portion 42.
  • the slide moving mechanism 43 is provided on the top plate 40f of the apparatus main body 40, and includes a slide rail 43a, a slider 43b, a slide mount 43c, a ball screw 43d, a rotation support portion 43e, a slide motor 43f, It has a moving member 43g and a mounting member 43h.
  • the slide rail 43a is fixed to the upper surface of the top plate 40f, and is provided to extend in parallel on both sides of the through hole 40g.
  • the extending direction of the slide rail 43a is a direction orthogonal to the direction of the injection port 163b attached to the injection port mounting part 41.
  • the slider 43b is supported so as to be movable in the extending direction of the slide rail 43a.
  • the slide base 43c is supported by the slider 43b, and is provided so as to be movable in the extending direction of the slide rail 43a.
  • the ball screw 43d is provided in parallel with the slide rail 43a, and is supported at both ends so as to be rotatable with respect to a pair of rotation support portions 43e fixed to the upper surface of the top plate 40f.
  • the slide motor 43f is fixed to the upper surface of the top plate 40f, and its output shaft is connected to one end of the ball screw 43d.
  • the moving member 43g is composed of a nut screwed to the ball screw 43d, and is fixed to the slide mount 43c.
  • the attachment member 43h is fixed to the slide base 43c, and the attachment base 45 provided with the injection port attachment portion 41 and the high-pressure water pipe attachment portion 42 is attached. Further, the attachment member 43h has an insertion hole 43i through which the ball screw 43d is inserted so as not to contact the ball screw 43d. Then, the slide moving mechanism 43 slides with the slide base 43c in the extending direction of the ball screw 43d (the extending direction of the slide rail 43a) by rotating the ball screw 43d by driving the slide motor 43f. To do. That is, the mounting base 45 is slid by the sliding movement of the slide base 43c.
  • the jet port 163b mounted on the jet port mounting portion 41 and the high pressure water supply pipe 6 mounted on the high pressure water pipe mounting portion 42 are extended in the direction in which the ball screw 43d extends (the direction in which the slide rail 43a extends). ) And is slid along a movement locus indicated by a two-dot chain line in FIG. 8 orthogonal to the direction of the injection port 163b mounted on the injection port mounting portion 41.
  • the almen strip holding part 44 is for attaching the almen strip 50 to the support plate 40a, and as shown in FIGS. .
  • the almen strip 50 is a test piece which is formed in a plate shape and can be plastically deformed.
  • the almen strip holding part 44 is attached by bringing the plate surface of the almen strip 50 into contact with the support surface 44a by the attaching parts 44b and 44d. For this reason, the plate surface of the almen strip 50 is held in a form facing the injection port 163b mounted on the injection port mounting part 41. Details of the almen strip holding portion 44 will be described later.
  • the injection port 163 b is mounted on the injection port mounting portion 41, and the end of the high-pressure water supply pipe 6 connected to the high-pressure water pump 3 is connected to the high-pressure water pipe mounting portion 42. It is mounted and placed in the underwater environment of the water tank 2 in the water jet peening compressive residual stress test facility 1 in a form in which the almen strip 50 is held by the almen strip holding portion 44 as described above. And under this underwater environment, water jet peening is performed by injecting a water jet to the almen strip 50 from the injection port 163b, and the almen strip 50 is plastically deformed. Then, by measuring the plastic deformation of the almen strip 50, the degree and size of the result of applying the compressive residual stress applied in the water jet peening can be confirmed.
  • FIG. 11 is a plan view showing an almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the present embodiment.
  • 12 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • FIG. 13 is a plan view showing another example of the almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the present embodiment.
  • 14 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • FIG. 15 is a plan view showing another example of the almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to this embodiment.
  • 16 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • FIG. 17 is a plan view showing another example of the almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 18 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • FIG. 19 is a plan view showing another example of the almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to this embodiment.
  • 20 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • FIG. 21 is a plan view showing another example of the almen strip holding part of the water jet peening compressive residual stress test apparatus according to the present embodiment.
  • 22 is a longitudinal sectional view in FIG.
  • the almen strip holding portion 44 is attached by bringing the plate surface of the almen strip 50 into contact with the support surface 44a, and includes a pressing member 44b and a fixing member 44d as attachment portions.
  • the pressing member 44 b is provided with a through hole 44 c that exposes the plate surface on which the water jet of the almen strip 50 is ejected, and has a pressing surface 44 e that comes into contact with the outer edge of the almen strip 50.
  • the fixing member 44d is configured as a bolt, and at least four corners (eight locations in FIG.
  • the almen strip 50 shown in FIGS. 11 and 12 is a strip-shaped plate material formed to have a plate thickness of 1 mm to 2 mm.
  • the through holes 44c are formed to be smaller than the length in the longitudinal direction of the almen strip 50 and slightly larger than the length in the short direction of the almen strip 50. Is configured to be pressed by the pressing surface 44e.
  • the almen strip holding portion 44 shown in FIGS. 11 and 12 is disposed such that the through hole 44c of the pressing member 44b is located immediately below the injection port mounting portion 41 in the water jet peening compression residual stress test apparatus 4. . Further, the almen strip holding portion 44 shown in FIGS. 11 and 12 is formed with a through hole 44c so as to be within an effective range 163c where water jet peening acts.
  • the effective range 163c on which the water jet peening acts changes depending on the water depth (water pressure), but in this embodiment, the diameter is 50 mm as an example.
  • a water jet peening is given to the said part by injecting a water jet from the injection port 163b with which the injection port mounting part 41 was mounted
  • the almen strip 50 subjected to water jet peening is plastically deformed so that both ends in the longitudinal direction approach each other. Therefore, by measuring the plastic deformation of the almen strip 50, it is possible to confirm the degree and magnitude of the result of applying the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • the mounting portion exposes the portion of the almen strip 50 on which the water jet is injected and the almen strip 50c.
  • a pressing member 44b having a pressing surface 44e that contacts the outer edge of the strip 50; a fixing member 44d that fixes the pressing member 44b so as to sandwich the almen strip 50 between the pressing surface 44e and the support surface 44a of the pressing member 44b; Is provided. For this reason, water jet peening is applied to the portion of the almen strip 50 exposed from the through hole 44c.
  • the water jet When the water jet is sprayed onto the almen strip 50, the water jet flows into the portion that is not exposed from the through hole 44c by the through hole 44c and between the almen strip 50 and the support surface 44a. It is suppressed. As a result, it is possible to suppress the plastic deformation of the almen strip 50 due to an action other than the water jet peening, and perform a more accurate evaluation of the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • the almen strip holding portion 44 has a concave portion 44f formed so as to surround the almen strip 50 on at least one of the support surface 44a and the pressing surface 44e.
  • the recess 44f is formed by providing the support surface 44a or the pressing surface 44e so that the almen strip 50 is inserted. Moreover, you may form the recessed part 44f by providing the protruding surface surrounding the circumference
  • the almen strip holding part 44 shown in FIG. 11 and FIG. 12 is configured such that a recess 44f is provided on the support surface 44a and the pressing surface 44e.
  • the recess 44f that inserts the almen strip 50 and surrounds it around at least one of the support surface 44a or the pressing surface 44e, the outer periphery of the recess 44f when the water jet is injected into the almen strip 50. Due to this step, the inflow of the water jet between the almen strip 50 and the support surface 44a is further suppressed. Therefore, the deformation of the almen strip 50 due to the inflow of the water jet between the almen strip 50 and the support surface 44a is further suppressed. As a result, it is possible to suppress the plastic deformation of the almen strip 50 due to an action other than the water jet peening, and perform a more accurate evaluation of the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • the almen strip holding portion 44 shown in FIGS. 13 and 14 is mounted by bringing the plate surface of the almen strip 50 into contact with the support surface 44a.
  • the pressing member 44b and the fixing member 44d are used as mounting portions. Is provided.
  • the almen strip holding part 44 has an area where the support surface 44a is wider than the effective range in which the water jet acts.
  • the pressing member 44 b is provided with a rectangular through hole 44 c that exposes the plate surface on which the water jet of the almen strip 50 is ejected, and has a pressing surface 44 e that comes into contact with the outer edge of the almen strip 50.
  • the fixing member 44d is configured as a bolt, and fixes at least four corners of the pressing member 44b formed in a rectangular plate shape to the support surface 44a (the upper surface of the support plate 40a in the water jet peening compression residual stress test apparatus 4). It is.
  • the almen strip 50 shown in FIGS. 13 and 14 is a rectangular plate member having a plate thickness of about 1 mm to 2 mm and a larger area than the effective range 163c on which the water jet acts.
  • the holding member 44b is formed so that the through hole 44c is wider than the effective range 163c where the water jet acts. For this reason, the pressing member 44b is configured to press the periphery of the almen strip 50 by the pressing surface 44e with a wider area than the effective range 163c.
  • the almen strip holding part 44 shown in FIGS. 13 and 14 is arranged such that the through hole 44c of the pressing member 44b is located immediately below the injection port mounting part 41 in the water jet peening compression residual stress test apparatus 4. . Then, the water jet is peened from the jet port 163b mounted on the jet port mounting portion 41 to the portion of the effective range 163c of the almen strip 50 exposed from the through hole 44c. Is given.
  • the effective range 163c on which the water jet acts is plastically deformed in the almen strip 50 subjected to water jet peening. Therefore, by measuring the plastic deformation of the almen strip 50, it is possible to confirm the degree and magnitude of the result of applying the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • the water jet peening compressive residual stress test apparatus 4 of the present embodiment has a support surface 44a having a larger area than the effective range 163c on which the water jet acts in the almen strip holding portion 44, and a mounting portion (presser).
  • the member 44b and the fixing member 44d) are attached to the almen strip 50 with a larger area than the effective range 163c, and water jet peening is applied to the portion of the effective range 163c of the almen strip 50 exposed from the through hole 44c.
  • the water jet is sprayed onto the almen strip 50, the water jet is prevented from flowing into the portion that is not exposed from the through hole 44c and between the almen strip 50 and the support surface 44a.
  • the almen strip holding part 44 shown in FIGS. 15 and 16 is obtained by making the through hole 44c circular with respect to the almen strip holding part 44 shown in FIGS. Even in such a configuration, the water jet peening is performed on the portion of the effective range 163c of the almen strip 50 exposed from the through hole 44c. And when a water jet is injected to the almen strip 50, it is a part which is not exposed from the through-hole 44c, Comprising: The inflow of the water jet between the almen strip 50 and the support surface 44a is suppressed. As a result, it is possible to suppress the plastic deformation of the almen strip 50 due to an action other than the water jet peening, and perform a more accurate evaluation of the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • the almen strip 50 is provided with a recess 44f that is inserted into at least one of the support surface 44a and the pressing surface 44e and surrounds the periphery thereof.
  • the inflow of the water jet between the almen strip 50 and the support surface 44a is further suppressed by the step on the outer periphery of the recess 44f. Therefore, the deformation of the almen strip 50 due to the inflow of the water jet between the almen strip 50 and the support surface 44a is further suppressed.
  • the almen strip holding portion 44 is attached by bringing the plate surface of the almen strip 50 into contact with the support surface 44a as described above, and includes a fixing member 44d as an attachment portion.
  • the almen strip holding part 44 has an area where the support surface 44a is wider than the effective range in which the water jet acts.
  • the fixing member 44d is configured as a bolt and has a pressing surface 44e that contacts the outer edge of the almen strip 50, and the almen strip 50 is supported on the support surface 44a (the upper surface of the support plate 40a in the water jet peening compression residual stress test apparatus 4). It is to be fixed.
  • the fixing member 44d contacts the outer edge of the almen strip 50, the fixing member 44d presses the periphery of the almen strip 50 with a wider area than the effective range 163c.
  • the almen strip holding part 44 is located immediately below the injection port mounting part 41 in the water jet peening compressive residual stress test apparatus 4. Then, the water jet is injected from the injection port 163b mounted on the injection port mounting unit 41 onto the portion of the effective range 163c of the almen strip 50, so that water jet peening is performed on the portion.
  • the effective range 163c on which the water jet acts is plastically deformed in the almen strip 50 subjected to water jet peening. Therefore, by measuring the plastic deformation of the almen strip 50, it is possible to confirm the degree and magnitude of the result of applying the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • the support surface 44a has an area larger than the effective range 163c on which the water jet acts, and the mounting portion (fixed) The almen strip 50 is attached so that the member 44d) has a wider area than the effective range 163c. For this reason, water jet peening is applied to the portion of the effective range 163c of the almen strip 50. And when a water jet is injected to the almen strip 50, it is a part which is not exposed from the through-hole 44c, Comprising: The inflow of the water jet between the almen strip 50 and the support surface 44a is suppressed. As a result, it is possible to suppress the plastic deformation of the almen strip 50 due to an action other than the water jet peening, and perform a more accurate evaluation of the compressive residual stress applied in the water jet peening.
  • FIGS. 19 and FIG. 20 show a form provided with a shielding part 46A that shields between the almen strip holding part 44 and the injection port mounting part 41.
  • FIG. The shielding part 46A is formed in a plate shape, for example, and is sized to cover the almen strip holding part 44.
  • the shielding portion 46 ⁇ / b> A has a position where the space between the almen strip holding portion 44 and the injection port mounting portion 41 is opened, and the almen strip holding portion 44 and the injection port mounting portion 41. It is preferable to be provided so as to be movable to a position where the gap is shielded.
  • the opening / closing mechanism 46B that opens and closes the shielding portion 46A is provided, for example, such that the shielding portion 46A is slidable via a slider 46Bb that slides relative to a fixed slide rail 46Ba, and is moved by an actuator (pneumatic cylinder or the like) 46Bc.
  • an actuator pneumatic cylinder or the like
  • the water jet peening compressive residual stress test apparatus 4 includes the shielding portion 46A that shields between the almen strip holding portion 44 and the injection port mounting portion 41, the almen strip holding portion 44, and the injection port mounting.
  • An opening / closing mechanism 46B that opens and closes the shielding portion 46A so as to open and close the portion 41, until the water jet injected from the injection port 163b is stabilized in the injection conditions for performing water jet peening.
  • the shielding part 46A moved by the opening / closing mechanism 46B the injection of the water jet to the almen strip 50 is restricted, and the injection condition is stabilized.
  • the opening / closing mechanism 46B moves between the almen strip holding portion 44 and the injection port mounting portion 41. Opened by the shield portion 46A that is to inject water jets Almen strip 50.
  • the almen strip 50 is plastically deformed under stable injection conditions, it is possible to perform a more accurate evaluation of the compressive residual stress applied in water jet peening.
  • the water jet peening compressive residual stress test apparatus 4 of the present embodiment is configured so that the slide moving mechanism 43 causes the injection port mounting unit 41 and the direction orthogonal to the direction of the injection port 163b mounted on the injection port mounting unit 41 to The high pressure water pipe mounting part 42 is slid. For this reason, the injection port 163b is retracted from the almen strip holding portion 44 (almen strip 50) until the water jet injected from the injection port 163b is stabilized at the injection conditions for performing the water jet peening. Is stabilized, the injection port 163b is moved onto the almen strip holding portion 44 (almen strip 50) to inject the water jet onto the almen strip 50. As a result, since the almen strip 50 is plastically deformed under stable injection conditions, it is possible to perform a more accurate evaluation of the compressive residual stress applied in water jet peening.
  • test piece holder 47 that holds a test piece 51 for measuring residual stress that generates residual stress is provided.
  • the test piece 51 for residual stress measurement is a rectangular plate having a plate thickness of about 10 mm that is not plastically deformed by the action of the water jet and having an area larger than the effective range 163c on which the water jet acts.
  • the test piece holding part 47 is provided side by side with the almen strip holding part 44, and includes a support surface 44a and attachment parts (pressing member 44b and fixing member 44d) in the same manner as the almen strip holding part 44. Similarly to the almen strip holding part 44, the test piece holding part 47 has a recess 44f.
  • maintenance part 47 may be the form comprised by 44 d of fixing members similarly to the almen strip holding
  • the residual stress measurement test piece 51 subjected to water jet peening causes compressive residual stress in the effective range 163c where the water jet acts. Therefore, by measuring the compressive residual stress of the test piece 51 for measuring residual stress, the compressive residual stress applied in the water jet peening can be directly confirmed.
  • the water jet peening compressive residual stress test apparatus 4 of the present embodiment includes the test piece holding portion 47 that is provided in parallel with the almen strip holding portion 44 and holds the test piece 51 for residual stress measurement that generates residual stress. By providing, the compressive residual stress given in water jet peening can be confirmed by comparing with the almen strip 50 and the test piece 51 for residual stress measurement.

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Abstract

　ウォータジェットピーニングを施工する所定の水中環境下にて塑性変形可能なアルメンストリップを保持し、当該アルメンストリップに対してウォータジェットを噴射することで、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果を確認する。

Description

ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法、試験装置および試験設備
　本発明は、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力を試験する試験方法、試験装置および試験設備に関するものである。
　例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized　Water　Reactor）を備える原子力発電プラントは、一次冷却水としての軽水を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。
　このような原子力発電プラントにて、加圧水型原子炉は、十分な安全性や信頼性を確保するために各種の構造物などを定期的に検査する必要がある。そして、各検査を施工して不具合を発見した場合は、その不具合に関係する必要箇所を補修している。例えば、加圧水型原子炉にて、原子炉容器本体は、下鏡を貫通する多数の計装管台が設けられ、この各計装管台は、炉内側の上端部に炉内計装案内管が固定される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブが連結されている。そして、中性子束を計測可能な中性子束検出器は、コンジットチューブにより計装管台から炉内計装案内管を通して炉心（燃料集合体）まで挿入可能となっている。また、原子炉容器本体は、一次冷却水を蒸気発生器へ供給するための出口側管台と、蒸気発生器で熱交換された一次冷却水を取り込むための入口側管台とが設けられている。これらの管台は、蒸気発生器に連通する一次冷却水管が溶接により接続されている。そして、管台と一次冷却水管とは材質が異なるため、その間にセーフエンド管が溶接により接続される。
　上記の計装管台は、炉内計装筒が原子炉容器本体の取付孔に嵌入して溶接されることで構成されている。そのため、炉内計装筒やこの炉内計装筒の溶接部およびその周辺部に引張応力が残留している可能性があり、長期の使用により応力腐食割れが発生する確率が高くなる。また、上記の入口側管台および出口側管台も、溶接部およびその周辺部に生じる引張残留応力が応力腐食割れの要因となり得る。そこで、従来から、表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善することで、応力腐食割れを防止するようにしたウォータジェットピーニング技術がある。このウォータジェットピーニングは、水中で金属部材表面にキャビテーション気泡を含む高圧水を噴射し、金属部材表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善するものである。例えば、下記特許文献１は、上記の計装管台についてウォータジェットピーニングを行う技術が示されている。
特開２００６－２０１１４１号公報
　ところで、上述したウォータジェットピーニングにおいて、圧縮残留応力を付与した結果を確認することが望まれている。ショットピーニングにおいては、ＪＩＳ　Ｂ　２７１１にてアルメンストリップおよびアルメンストリップを保持する保持具が示されているが、ウォータジェットピーニングについては規定されていない。
　本発明は、上述した課題を解決するものであり、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認することのできるウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法、試験装置および試験設備を提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、第１の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法は、所定の水中環境下にて塑性変形可能なアルメンストリップを保持し、当該アルメンストリップに対してウォータジェットを噴射することを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法によれば、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認することができる。
　また、第２の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法は、第１の発明において、密閉された水槽に水を入れて加圧することで前記水中環境を設け、当該水中環境下にて前記アルメンストリップを保持し、当該アルメンストリップに対してウォータジェットを噴射することを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法によれば、ウォータジェットピーニングが施工される実際の水中環境を模擬することができ、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさの確認精度を向上することができる。
　上述の目的を達成するために、第３の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置は、ウォータジェットを噴射する噴射口が装着される噴射口装着部と、前記噴射口装着部に連通して設けられ高圧水を供給する高圧水供給管が装着される高圧水管装着部と、前記噴射口装着部に対向する支持面および当該支持面に対して塑性変形可能な板状のアルメンストリップの板面を接触させて取り付ける取付部を有するアルメンストリップ保持部と、を備えることを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置によれば、この水中環境下においてアルメンストリップ保持部で保持するアルメンストリップに対して噴射口からウォータジェットを噴射することでウォータジェットピーニングが施され、アルメンストリップが塑性変形する。そして、アルメンストリップの塑性変形を計測することで、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認できる。
　また、第４の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置は、第３の発明において、前記取付部は、ウォータジェットが噴射される前記アルメンストリップの部分を表出させる貫通穴および前記アルメンストリップの外縁に当接する押え面を有する押え部材と、前記押え部材の押え面と前記支持面との間で前記アルメンストリップを挟むように前記押え部材を固定する固定部材と、を備えることを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置によれば、貫通穴から表出されたアルメンストリップの部分にウォータジェットピーニングが施される。そして、アルメンストリップにウォータジェットが噴射された際、貫通穴により、当該貫通穴から表出されていないアルメンストリップと支持面との間へのウォータジェットの流入が抑制される。この結果、ウォータジェットピーニング以外の作用によるアルメンストリップの塑性変形を抑え、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことができる。
　また、第５の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置は、第４の発明において、前記支持面または前記押え面の少なくとも一方に、アルメンストリップを挿入しその周りを囲む凹部を有することを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置によれば、アルメンストリップにウォータジェットが噴射された際、凹部の外周の段差によりアルメンストリップと支持面との間へのウォータジェットの流入がより抑制される。このため、アルメンストリップと支持面との間へのウォータジェットの流入によりアルメンストリップが変形することがより抑制される。この結果、ウォータジェットピーニング以外の作用によるアルメンストリップの塑性変形を抑え、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことができる。
　また、第６の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置は、第３～第５のいずれか１つの発明において、前記支持面がウォータジェットの作用する有効範囲よりも広い面積を有し、前記取付部が前記有効範囲よりも広い面積を空けて前記アルメンストリップを取り付けることを特徴する。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置によれば、有効範囲よりも広い面積のアルメンストリップを保持することができ、このアルメンストリップの有効範囲の部分にウォータジェットピーニングが施される。このため、アルメンストリップにウォータジェットが噴射された際、アルメンストリップと支持面との間へのウォータジェットの流入が抑制される。この結果、ウォータジェットピーニング以外の作用によるアルメンストリップの塑性変形を抑え、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことができる。
　また、第７の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置は、第３～第６のいずれか１つの発明において、前記アルメンストリップ保持部に並設されて、残留応力を生じる残留応力測定用試験片を保持する試験片保持部を備えることを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置によれば、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを、アルメンストリップおよび残留応力測定用試験片により比較して確認することができる。
　また、第８の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置は、第３～第７のいずれか１つの発明において、前記アルメンストリップ保持部と前記噴射口装着部との間を遮蔽する遮蔽部と、前記アルメンストリップ保持部と前記噴射口装着部との間を開閉するように前記遮蔽部を開閉移動させる開閉機構と、を備えることを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置によれば、噴射口から噴射されたウォータジェットが、ウォータジェットピーニングを施工する噴射条件に安定するまでの間、アルメンストリップ保持部と噴射口装着部との間を遮蔽してアルメンストリップへのウォータジェットの噴射を規制し、噴射条件が安定した後にアルメンストリップ保持部と噴射口装着部との間を開放してアルメンストリップにウォータジェットを噴射させる。この結果、安定した噴射条件において、アルメンストリップを塑性変形させるため、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことができる。
　また、第９の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置は、第３～第８のいずれか１つの発明において、前記噴射口装着部に装着される前記噴射口の向く方向と直交する方向に、前記噴射口装着部および前記高圧水管装着部をともにスライド移動させるスライド移動機構を備えることを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置によれば、噴射口から噴射されたウォータジェットが、ウォータジェットピーニングを施工する噴射条件に安定するまでの間、噴射口をアルメンストリップ保持部（アルメンストリップ）上から退避させ、噴射条件が安定した後に噴射口をアルメンストリップ保持部（アルメンストリップ）上に移動させてアルメンストリップにウォータジェットを噴射させる。この結果、安定した噴射条件において、アルメンストリップを塑性変形させるため、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことができる。
　上述の目的を達成するために、第１０の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備は、所定の水中環境を形成する水槽と、高圧水を供給する高圧水供給管に高圧水を送る高圧水ポンプと、を備え、前記水槽の水中環境下に第３～第９のいずれか１つに記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置を配置し、当該装置と前記高圧水ポンプとに前記高圧水供給管を接続して、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験を行うことを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備によれば、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認することができる。
　また、第１１の発明のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備は、第１０の発明において、前記水槽の内部を密閉する密閉手段と、密閉された前記水槽の内部を加圧する加圧手段とを備えることを特徴とする。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備によれば、ウォータジェットピーニングが施工される実際の水中環境を模擬することができ、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさの確認精度を向上することができる。
　本発明によれば、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認することができる。
図１は、原子力発電プラントの一例の概略構成図である。 図２は、加圧水型原子炉の縦断面図である。 図３は、原子炉容器の計装管台の断面図である。 図４は、ウォータジェットピーニング装置の据付状態を表す概略図である。 図５は、ウォータジェットピーニング装置の正面図である。 図６は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備の概略図である。 図７は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置の側面図である。 図８は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置の平面図である。 図９は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置の縦断面図である。 図１０は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置の横断面図である。 図１１は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部を示す平面図である。 図１２は、図１１における縦断面図である。 図１３は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。 図１４は、図１３における縦断面図である。 図１５は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。 図１６は、図１５における縦断面図である。 図１７は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。 図１８は、図１７における縦断面図である。 図１９は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。 図２０は、図１９における縦断面図である。 図２１は、本発明の実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。 図２２は、図２１における縦断面図である。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
　図１は、原子力発電プラントの一例の概略構成図であり、図２は、加圧水型原子炉の縦断面図であり、図３は、原子炉容器の計装管台の断面図である。
　図１に示す原子力発電プラントは、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized　Water　Reactor）を有する。この原子力発電プラントは、原子炉格納容器１００内において、加圧水型原子炉の原子炉容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３および一次冷却水ポンプ１０４が、一次冷却水管１０５により順次接続されて、一次冷却水の循環経路が構成されている。
　原子炉容器１０１は、内部に燃料集合体１２０を密閉状態で格納するもので、燃料集合体１２０が挿抜できるように、原子炉容器本体１０１ａとその上部に装着される原子炉容器蓋１０１ｂとにより構成されている。原子炉容器本体１０１ａは、上部に一次冷却水としての軽水を給排する入口側管台１０１ｃおよび出口側管台１０１ｄが設けられている。出口側管台１０１ｄは、蒸気発生器１０３の入口側水室１０３ａに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、入口側管台１０１ｃは、蒸気発生器１０３の出口側水室１０３ｂに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。
　蒸気発生器１０３は、半球形状に形成された下部において、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとが仕切板１０３ｃによって区画されて設けられている。入口側水室１０３ａおよび出口側水室１０３ｂは、その天井部に設けられた管板１０３ｄによって蒸気発生器１０３の上部側と区画されている。蒸気発生器１０３の上部側には、逆Ｕ字形状の伝熱管１０３ｅが設けられている。伝熱管１０３ｅは、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとを繋ぐように端部が管板１０３ｄに支持されている。そして、入口側水室１０３ａは、入口側の一次冷却水管１０５が接続され、出口側水室１０３ｂは、出口側の一次冷却水管１０５が接続されている。また、蒸気発生器１０３は、管板１０３ｄによって区画された上部側の上端に、出口側の二次冷却水管１０６ａが接続され、上部側の側部に、入口側の二次冷却水管１０６ｂが接続されている。
　また、原子力発電プラントは、蒸気発生器１０３が、原子炉格納容器１００外で二次冷却水管１０６ａ，１０６ｂを介して蒸気タービン１０７に接続されて、二次冷却水の循環経路が構成されている。
　蒸気タービン１０７は、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９を有するとともに、発電機１１０が接続されている。また、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９は、湿分分離加熱器１１１が、二次冷却水管１０６ａから分岐して接続されている。また、低圧タービン１０９は、復水器１１２に接続されている。この復水器１１２は、二次冷却水管１０６ｂに接続されている。二次冷却水管１０６ｂは、上述したように蒸気発生器１０３に接続され、復水器１１２から蒸気発生器１０３に至り、復水ポンプ１１３、低圧給水加熱器１１４、脱気器１１５、主給水ポンプ１１６、および高圧給水加熱器１１７が設けられている。
　従って、原子力発電プラントでは、一次冷却水が原子炉容器１０１にて加熱されて高温・高圧となり、加圧器１０２にて加圧されて圧力を一定に維持されつつ、一次冷却水管１０５を介して蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３では、一次冷却水と二次冷却水との熱交換が行われることにより、二次冷却水が蒸発して蒸気となる。熱交換後の冷却した一次冷却水は、一次冷却水管１０５を介して一次冷却水ポンプ１０４側に回収され、原子炉容器１０１に戻される。一方、熱交換により蒸気となった二次冷却水は、蒸気タービン１０７に供給される。蒸気タービン１０７に係り、湿分分離加熱器１１１は、高圧タービン１０８からの排気から湿分を除去し、さらに加熱して過熱状態とした後に低圧タービン１０９に送る。蒸気タービン１０７は、二次冷却水の蒸気により駆動され、その動力が発電機１１０に伝達されて発電される。タービンの駆動に供された蒸気は、復水器１１２に排出される。復水器１１２は、取水管１１２ａを介してポンプ１１２ｂにより取水した冷却水（例えば、海水）と、低圧タービン１０９から排出された蒸気とを熱交換し、当該蒸気を凝縮させて低圧の飽和液に戻す。熱交換に用いられた冷却水は、排水管１１２ｃから排出される。また、凝縮された飽和液は、二次冷却水となり、復水ポンプ１１３によって二次冷却水管１０６ｂを介して復水器１１２の外部に送り出される。さらに、二次冷却水管１０６ｂを経る二次冷却水は、低圧給水加熱器１１４で、例えば、低圧タービン１０９から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器１１５で溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去された後、主給水ポンプ１１６により送水され、高圧給水加熱器１１７で、例えば、高圧タービン１０８から抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器１０３に戻される。
　このように構成された原子力発電プラントの加圧水型原子炉において、図２に示すように、原子炉容器１０１は、その内部に燃料集合体１２０を含む炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体１０１ａに対して原子炉容器蓋１０１ｂが複数のスタッドボルト１２１およびナット１２２により開閉可能に固定されている。
　原子炉容器本体１０１ａは、原子炉容器蓋１０１ｂを取り外すことで上部が開口可能であり、下部が半球形状をなす下鏡１０１ｅにより閉塞された円筒形状をなしている。原子炉容器本体１０１ａは、内部にて、入口側管台１０１ｃおよび出口側管台１０１ｄより上方に上部炉心支持板１２３が固定される一方、下方の下鏡１０１ｅの近傍に位置して下部炉心支持板１２４が固定されている。この上部炉心支持板１２３および下部炉心支持板１２４は、円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成されている。そして、上部炉心支持板１２３は、複数の炉心支持ロッド１２５を介して下方に図示しない多数の連通孔が形成された上部炉心板１２６が連結されている。
　原子炉容器本体１０１ａは、内部に円筒形状をなす炉心槽１２７が内壁面と所定の隙間をもって配置されており、この炉心槽１２７は、上部が上部炉心板１２６に連結され、下部に円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された下部炉心板１２８が連結されている。そして、下部炉心板１２８は、下部炉心支持板１２４に支持されている。即ち、炉心槽１２７は、原子炉容器本体１０１ａの下部炉心支持板１２４に支持されることとなる。
　上部炉心板１２６と炉心槽１２７と下部炉心板１２８とにより炉心１２９が形成されている。炉心１２９は、内部に多数の燃料集合体１２０が配置されている。燃料集合体１２０は、図示しないが、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成され、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されている。また、炉心１２９は、内部に多数の制御棒１３０が配置されている。この多数の制御棒１３０は、上端部がまとめられて制御棒クラスタ１３１となり、燃料集合体１２０内に挿入可能となっている。上部炉心支持板１２３は、この上部炉心支持板１２３を貫通して多数の制御棒クラスタ案内管１３２が固定されており、各制御棒クラスタ案内管１３２は、下端部が燃料集合体１２０内の制御棒クラスタ１３１まで延出されている。
　原子炉容器１０１を構成する原子炉容器蓋１０１ｂは、上部が半球形状をなして磁気式ジャッキの制御棒駆動装置１３３が設けられており、原子炉容器蓋１０１ｂと一体をなすハウジング１３４内に収容されている。多数の制御棒クラスタ案内管１３２は、上端部が制御棒駆動装置１３３まで延出され、この制御棒駆動装置１３３から延出されて制御棒クラスタ駆動軸１３５が、制御棒クラスタ案内管１３２内を通って燃料集合体１２０まで延出され、制御棒クラスタ１３１を把持可能となっている。
　この制御棒駆動装置１３３は、上下方向に延設されて制御棒クラスタ１３１に連結されるとともに、その表面に複数の周溝を長手方向に等ピッチで配設してなる制御棒クラスタ駆動軸１３５を磁気式ジャッキで上下動させることで、原子炉の出力を制御している。
　また、原子炉容器本体１０１ａは、下鏡１０１ｅを貫通する多数の計装管台１３６が設けられ、この各計装管台１３６は、炉内側の上端部に炉内計装案内管１３７が連結される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブ１３８が連結されている。各炉内計装案内管１３７は、上端部が下部炉心支持板１２４に連結されており、振動を抑制するための上下の連接板１３９，１４０が取付けられている。中性子束を計測可能な中性子束検出器（図示略）が装着されたシンブルチューブ１４１は、コンジットチューブ１３８から計装管台１３６および炉内計装案内管１３７を通り、下部炉心板１２８を貫通して燃料集合体１２０まで挿入可能となっている。
　従って、制御棒駆動装置１３３により制御棒クラスタ駆動軸１３５を移動して燃料集合体１２０から制御棒１３０を所定量引き抜くことで、炉心１２９内での核分裂を制御し、発生した熱エネルギにより原子炉容器１０１内に充填された軽水が加熱され、高温の軽水が出口側管台１０１ｄから排出され、上述したように、蒸気発生器１０３に送られる。即ち、燃料集合体１２０を構成する原子燃料が核分裂することで中性子を放出し、減速材および一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくするとともに、発生した熱を奪って冷却する。一方、制御棒１３０を燃料集合体１２０に挿入することで、炉心１２９内で生成される中性子数を調整し、また、制御棒１３０を燃料集合体１２０に全て挿入することで、原子炉を緊急に停止することができる。
　また、原子炉容器１０１は、炉心１２９に対して、その上方に出口側管台１０１ｄに連通する上部プレナム１４２が形成されるとともに、下方に下部プレナム１４３が形成されている。そして、原子炉容器１０１と炉心槽１２７との間に入口側管台１０１ｃおよび下部プレナム１４３に連通するダウンカマー部１４４が形成されている。従って、軽水は、入口側管台１０１ｃから原子炉容器本体１０１ａ内に流入し、ダウンカマー部１４４を下向きに流れ落ちて下部プレナム１４３に至り、この下部プレナム１４３の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心支持板１２４および下部炉心板１２８を通過した後、炉心１２９に流入する。この炉心１２９に流入した軽水は、炉心１２９を構成する燃料集合体１２０から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体１２０を冷却する一方、高温となって上部炉心板１２６を通過して上部プレナム１４２まで上昇し、出口側管台１０１ｄを通って排出される。
　このように構成された原子炉容器１０１にて、図３に示すように、計装管台１３６は、炉内計装筒１４５が原子炉容器本体１０１ａの下鏡１０１ｅに形成された取付孔１４６に嵌入し、下鏡１０１ｅの内面に溶接（開先溶接部１４７）により固定されて構成されている。原子炉容器本体１０１ａは、母材となる低合金鋼の内面にステンレス鋼が肉盛溶接されて構成され、ニッケル基合金製の炉内計装筒１４５がこの原子炉容器本体１０１ａの取付孔１４６に嵌入した状態で、ニッケル基合金製の材料により原子炉容器本体１０１ａに溶接（開先溶接部１４７）されている。
　そのため、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）、開先溶接部１４７およびその周辺部に引張応力が残留している可能性があり、長期の使用により応力腐食割れが発生する確率が高くなる。そこで、原子炉補修装置としてのウォータジェットピーニング装置により対象となる計装管台１３６（炉内計装筒１４５）の表面や、開先溶接部１４７およびその周辺部である下鏡１０１ｅの表面（内面）の引張残留応力を圧縮残留応力に改善することで、応力腐食割れを防止するようにしている。このウォータジェットピーニング装置は、水中で金属部材表面にキャビテーション気泡を含む高圧水を噴射し、金属部材表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善するものである。
　そして、ウォータジェットピーニング装置により炉内計装筒１４５の表面や下鏡１０１ｅの表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善する場合、このウォータジェットピーニング装置を計装管台１３６（炉内計装筒１４５）に装着して作業を行う。
　図４は、ウォータジェットピーニング装置の据付状態を表す概略図であり、図５は、ウォータジェットピーニング装置の正面図である。
　図４に示すように、ウォータジェットピーニング装置１６０は、原子炉容器１０１（原子炉容器本体１０１ａ）の下鏡１０１ｅに設けられた計装管台１３６（炉内計装筒１４５）に据え付けられる。
　また、原子力発電プラントにおいて、原子炉建屋（図示略）は、作業フロア１５１が設けられており、この作業フロア１５１より下方にキャビティ１５２が設けられ、このキャビティ１５２に冷却水が貯留されている。キャビティ１５２は、内部に原子炉容器１０１が配置され、吊下げ支持されている。原子炉建屋は、キャビティ１５２の両側に並行な一対のガイドレール１５５が敷設され、移動式クレーン１５６が移動自在に支持されている。この移動式クレーン１５６は、水平方向における一方向（図４にて、左右方向）に移動自在であるとともに、水平方向における一方向に交差（直交）する他方向（図４にて、紙面直交方向）に移動自在な電動ホイスト１５７が設けられている。そして、この電動ホイスト１５７は、鉛直方向に沿って昇降可能なフック１５８を有している。このフック１５８を介し、据付用ポール１５９が吊り下げられる。
　据付用ポール１５９は、長尺部材であって、所定の長さを有しており、下端部にウォータジェットピーニング装置１６０が連結可能となっている。この据付用ポール１５９は、複数の分割ポールから構成され、その上下端のフランジ部同士を密着させ、複数のスイングボルトにより両者を締結することができる。
　図５に示すように、ウォータジェットピーニング装置１６０は、装置本体１６１と、位置決部材１６２と、噴射ノズル１６３とを有している。位置決部材１６２は、装置本体１６１の下部から下方に突出して配置され、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）の上端に嵌合してクランプすることで、装置本体１６１を計装管台１３６に固定するものである。
　噴射ノズル１６３は、装置本体１６１に設けられており、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）の外面や、下鏡１０１ｅの内面および開先溶接部１４７に高圧水を噴射するものである。噴射ノズル１６３は、図４に示すように、高圧水が供給される高圧水供給管１６３ａが接続されている。この高圧水供給管１６３ａは、図４に示すように、作業フロア１５１に設置されて高圧水を送る高圧水ポンプ１６４に接続されている。また、噴射ノズル１６３は、その下端部にウォータジェットを噴射するための噴射口１６３ｂが設けられている。この噴射ノズル１６３は、位置決部材１６２が計装管台１３６（炉内計装筒１４５）の上端に嵌合してクランプした状態で、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）の中心軸Ｃの廻りに旋回したり、中心軸Ｃに沿って昇降したりするように設けられている。
　このウォータジェットピーニング装置１６０は、図４に示すように、キャビティ１５２に冷却水が貯留されている状態で、移動式クレーン１５６により据付用ポール１５９を介してウォータジェットピーニング装置１６０を吊下げる。ここからこの移動式クレーン１５６を用いてウォータジェットピーニング装置１６０を水平方向に移動し、計装管台１３６に対する位置決めをしながら、電動ホイスト１５７を用いてウォータジェットピーニング装置１６０を下降する。そして、図５に示すように、位置決部材１６２が計装管台１３６の上端に位置決めされることで、ウォータジェットピーニング装置１６０は、計装管台１３６に固定される。
　ウォータジェットピーニング装置１６０が計装管台１３６に固定されると、噴射ノズル１６３の噴射口１６３ｂから高圧水を噴射させつつ噴射ノズル１６３を旋回や昇降させることで、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）の外面、または下鏡１０１ｅの内面にキャビテーション気泡を含む高圧水が噴射される。このため、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）の外面や、下鏡１０１ｅの内面の引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。
　なお、本実施例では、ウォータジェットピーニング装置１６０の据え付けに用いる据付用治具として据付用ポール１５９を用いたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、ワイヤやケーブル、ロープなどを用いてもよい。
　ところで、本実施形態では、上述したウォータジェットピーニングにおいて、圧縮残留応力を付与した結果の程度・大きさを確認するためのウォータジェットピーニング圧縮残留応力設備を備える。図６は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備の概略図である。
　図６に示すように、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備１は、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験を行うためのもので、水槽２と、高圧水ポンプ３と、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４とを備える。
　水槽２は、水中環境を形成するものである。水中環境とは、上述したようなウォータジェットピーニングを施工する原子炉容器１０１や、ウォータジェットピーニングを施工する施工環境を模擬した水中環境を含むもので、内部に水が溜められる。この水槽２は、水中環境を形成するため、上述した原子炉容器１０１同等の深さを有したものであってもよい。また、水槽２は、その上部開口を塞ぐ水槽蓋（密閉手段）２ａにより内部が密閉され、加圧手段５により内部が加圧されることで、原子炉容器１０１同等の深さを模擬してもよい。高圧水ポンプ３は、上述した高圧水ポンプ１６４と同等のもので、高圧水供給管６が接続される。また、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４は、詳細を後述するが、塑性変形可能なアルメンストリップが保持され、上述したウォータジェットピーニング装置１６０における噴射ノズル１６３の噴射口１６３ｂが装着されて、高圧水供給管６が接続される。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備１は、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４と高圧水ポンプ３とに高圧水供給管６を接続して、高圧水供給管６を介してウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４に高圧水を供給することで、アルメンストリップに対して噴射口１６３ｂからウォータジェットが噴射される。そして、アルメンストリップの塑性変形を計測することで、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認することが可能である。
　このように、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備１は、所定の水中環境を形成する水槽２と、高圧水を供給する高圧水供給管６に高圧水を送る高圧水ポンプ３と、を備え、水槽２の水中環境下にウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４を配置し、当該装置４と高圧水ポンプ３とに高圧水供給管６を接続して、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験を行う。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備１によれば、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認することができる。
　なお、噴射口１６３ｂや高圧水供給管６は、ウォータジェットピーニング装置１６０により実際にウォータジェットピーニングを施工する前、およびウォータジェットピーニングを施工して交換された後でウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４に装着され、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験を行う。このようにすることで、実際にウォータジェットピーニングの施工に用いられる噴射口１６３ｂや高圧水供給管６により施工されたウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認することができる。
　また、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備１は、水槽２の内部を密閉する水槽蓋２ａと、密閉された水槽２の内部を加圧する加圧手段５とを備える。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備１によれば、ウォータジェットピーニングが施工される実際の水中環境を模擬することができ、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさの確認精度を向上することができる。
　また、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法は、ウォータジェットピーニングを施工する所定の水中環境下にて塑性変形可能なアルメンストリップを保持し、当該アルメンストリップに対してウォータジェットを噴射する。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法によれば、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認することができる。
　また、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法は、密閉された水槽２に水を入れて加圧することで水中環境を設け、当該水中環境下にてアルメンストリップを保持し、当該アルメンストリップに対してウォータジェットを噴射する。
　このウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法によれば、ウォータジェットピーニングが施工される実際の水中環境を模擬することができ、ウォータジェットピーニングにおける圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさの確認精度を向上することができる。
　以下、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４について説明する。図７は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置の側面図である。図８は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置の平面図である。図９は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置の縦断面図である。図１０は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置の横断面図である。
　図７～図１０に示すように、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４は、装置本体４０と、噴射口装着部４１と、高圧水管装着部４２と、スライド移動機構４３と、アルメンストリップ保持部４４とを備える。
　装置本体４０は、平板状の支持板４０ａを有している。支持板４０ａは、水槽２の底面２ｂに配置されるため、その底面に基板４０ｂと底板４０ｃとが固定されている。基板４０ｂと底板４０ｃとの間には、必要に応じてスペーサ４０ｄが配置される。また、装置本体４０は、支持板４０ａの上面に、側板４０ｅが固定されている。側板４０ｅは、図９および図１０に示すように、支持板４０ａの両側部に立設して対向配置されている。各側板４０ｅの上端には、天板４０ｆが支持板４０ａと平行に架設されている。天板４０ｆは、図８および図９に示すように、その中央部において上方から支持板４０ａを臨む貫通穴４０ｇが形成されている。また、天板４０ｆは、その上面の４隅に、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４の吊り下げ時において吊下ワイヤなどが係止される係止部材４０ｈが設けられている。
　噴射口装着部４１は、図９に示すように、噴射ノズル１６３においてウォータジェットを噴射する噴射口１６３ｂが装着される雌ネジ穴を有するものである。噴射口装着部４１に装着された噴射口１６３ｂは、貫通穴４０ｇを介して支持板４０ａの上面に対向する。
　高圧水管装着部４２は、図９に示すように、上述したウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備１において高圧水ポンプ３に接続される高圧水供給管６の端部が接続される接続管を有するものである。
　噴射口装着部４１および高圧水管装着部４２は、図９に示すように、装着基部４５に設けられている。装着基部４５は、噴射口装着部４１の雌ネジ穴および高圧水管装着部４２の接続管を連通する連通穴４５ａが設けられている。即ち、噴射口装着部４１に装着された噴射口１６３ｂおよび高圧水管装着部４２に装着された高圧水供給管６は、装着基部４５の連通穴４５ａを介して連通され、高圧水ポンプ３から高圧水供給管６を経て送られる高圧水が、噴射口１６３ｂからウォータジェットとして噴射される。
　スライド移動機構４３は、噴射口装着部４１および高圧水管装着部４２が設けられた装着基部４５をスライド移動させるものである。スライド移動機構４３は、図７および図８に示すように、装置本体４０の天板４０ｆに設けられ、スライドレール４３ａ、スライダ４３ｂ、スライド架台４３ｃ、ボールネジ４３ｄ、回転支持部４３ｅ、スライドモータ４３ｆ、移動部材４３ｇ、および取付部材４３ｈを有する。スライドレール４３ａは、天板４０ｆの上面に固定されており、貫通穴４０ｇの両側部で平行に延在して設けられている。スライドレール４３ａの延在方向は、噴射口装着部４１に装着される噴射口１６３ｂの向く方向と直交する方向である。スライダ４３ｂは、スライドレール４３ａの延在方向に移動可能に支持されている。スライド架台４３ｃは、スライダ４３ｂに支持されており、スライドレール４３ａの延在方向に移動可能に設けられている。ボールネジ４３ｄは、スライドレール４３ａと平行に設けられ、天板４０ｆの上面に固定された一対の回転支持部４３ｅに対して回転可能に両端が支持されている。スライドモータ４３ｆは、天板４０ｆの上面に固定されており、その出力軸がボールネジ４３ｄの一端に連結されている。移動部材４３ｇは、ボールネジ４３ｄに螺着されたナットからなり、スライド架台４３ｃに固定されている。取付部材４３ｈは、スライド架台４３ｃに固定されており、噴射口装着部４１および高圧水管装着部４２が設けられた装着基部４５が取り付けられている。また、取付部材４３ｈは、ボールネジ４３ｄに接触しないようにボールネジ４３ｄを挿通させる挿通穴４３ｉを有している。そして、スライド移動機構４３は、スライドモータ４３ｆの駆動によりボールネジ４３ｄが回転することで、移動部材４３ｇがボールネジ４３ｄの延在方向（スライドレール４３ａの延在方向）にスライド架台４３ｃを伴ってスライド移動する。即ち、スライド架台４３ｃのスライド移動により装着基部４５がスライド移動する。この結果、装着基部４５において噴射口装着部４１に装着される噴射口１６３ｂおよび高圧水管装着部４２に装着される高圧水供給管６が、ボールネジ４３ｄの延在方向（スライドレール４３ａの延在方向）であって、噴射口装着部４１に装着される噴射口１６３ｂの向く方向と直交する図８に二点鎖線で示す移動軌跡に沿ってスライド移動する。
　アルメンストリップ保持部４４は、アルメンストリップ５０を支持板４０ａに取り付けるためのもので、図９および図１０に示すように、支持板４０ａの上面である支持面４４ａ、および取付部４４ｂ，４４ｄを有する。ここで、アルメンストリップ５０は、板状に形成されており塑性変形可能な試験片である。アルメンストリップ保持部４４は、取付部４４ｂ，４４ｄにより、支持面４４ａに対してアルメンストリップ５０の板面を接触させて取り付ける。このため、アルメンストリップ５０の板面が噴射口装着部４１に装着される噴射口１６３ｂに対向した形態で保持される。このアルメンストリップ保持部４４の詳細は後述する。
　このようなウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４は、噴射口装着部４１に噴射口１６３ｂが装着され、高圧水管装着部４２に高圧水ポンプ３に接続された高圧水供給管６の端部が装着され、アルメンストリップ保持部４４にアルメンストリップ５０が保持された形態で、上述したように、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備１における水槽２の水中環境下に配置される。そして、この水中環境下においてアルメンストリップ５０に対して噴射口１６３ｂからウォータジェットを噴射することでウォータジェットピーニングが施され、アルメンストリップ５０が塑性変形する。そして、アルメンストリップ５０の塑性変形を計測することで、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認できる。
　以下、アルメンストリップ保持部４４について説明する。図１１は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部を示す平面図である。図１２は、図１１における縦断面図である。図１３は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。図１４は、図１３における縦断面図である。図１５は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。図１６は、図１５における縦断面図である。図１７は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。図１８は、図１７における縦断面図である。図１９は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。図２０は、図１９における縦断面図である。図２１は、本実施形態に係るウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置のアルメンストリップ保持部の他の例を示す平面図である。図２２は、図２１における縦断面図である。
　図１１および図１２に示すアルメンストリップ保持部４４は、図９および図１０に示すアルメンストリップ保持部４４と同様のものである。このアルメンストリップ保持部４４は、上述したように、支持面４４ａに対してアルメンストリップ５０の板面を接触させて取り付けるもので、取付部として押え部材４４ｂと固定部材４４ｄとを備える。押え部材４４ｂは、アルメンストリップ５０のウォータジェットが噴射される板面を表出させる貫通穴４４ｃが設けられているとともに、アルメンストリップ５０の外縁に当接する押え面４４ｅを有する。固定部材４４ｄは、ボルトとして構成され、矩形板状に形成された押え部材４４ｂの少なくとも４隅（図１０では８箇所）を、支持面４４ａ（ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４における支持板４０ａの上面）に固定するものである。図１１および図１２に示すアルメンストリップ５０は、板厚１ｍｍ～２ｍｍに形成された短冊形状の板材である。押え部材４４ｂは、貫通穴４４ｃが、アルメンストリップ５０の長手方向の寸法よりも小さく、アルメンストリップ５０の短手方向の寸法より若干大きく形成されていることで、アルメンストリップ５０の長手方向の両端部を押え面４４ｅにより押えるように構成されている。
　この図１１および図１２に示すアルメンストリップ保持部４４は、押え部材４４ｂの貫通穴４４ｃが、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４における噴射口装着部４１の直下の位置となるように配置される。また、図１１および図１２に示すアルメンストリップ保持部４４は、ウォータジェットピーニングの作用する有効範囲１６３ｃ内となるように貫通穴４４ｃが形成されている。ウォータジェットピーニングの作用する有効範囲１６３ｃは、水深（水圧）により変化するが、本実施形態では一例として直径５０ｍｍとする。そして、噴射口装着部４１に装着された噴射口１６３ｂからウォータジェットが、貫通穴４４ｃから表出されているアルメンストリップ５０の部分に噴射されることで、当該部分にウォータジェットピーニングが施される。ウォータジェットピーニングが施されたアルメンストリップ５０は、長手方向の両端部が近づくように塑性変形する。よって、このアルメンストリップ５０の塑性変形を計測することで、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認できる。
　このように、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４は、アルメンストリップ保持部４４において、取付部が、ウォータジェットが噴射されるアルメンストリップ５０の部分を表出させる貫通穴４４ｃおよびアルメンストリップ５０の外縁に当接する押え面４４ｅを有する押え部材４４ｂと、押え部材４４ｂの押え面４４ｅと支持面４４ａとの間でアルメンストリップ５０を挟むように押え部材４４ｂを固定する固定部材４４ｄと、を備える。このため、貫通穴４４ｃから表出されたアルメンストリップ５０の部分にウォータジェットピーニングが施される。そして、アルメンストリップ５０にウォータジェットが噴射された際、貫通穴４４ｃにより当該貫通穴４４ｃから表出されていない部分であって、アルメンストリップ５０と支持面４４ａとの間へのウォータジェットの流入が抑制される。この結果、ウォータジェットピーニング以外の作用によるアルメンストリップ５０の塑性変形を抑え、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことが可能になる。
　また、図１１および図１２に示すように、アルメンストリップ保持部４４は、支持面４４ａまたは押え面４４ｅの少なくとも一方に、アルメンストリップ５０の周りを囲むように形成された凹部４４ｆを有する。凹部４４ｆは、支持面４４ａまたは押え面４４ｅに、アルメンストリップ５０が挿入されるように設けることで形成する。また、凹部４４ｆは、支持面４４ａまたは押え面４４ｅに、アルメンストリップ５０の周りを囲む凸条を設けることで形成してもよい。図１１および図１２に示すアルメンストリップ保持部４４は、支持面４４ａおよび押え面４４ｅに凹部４４ｆを設けた形態としている。
　このように、支持面４４ａまたは押え面４４ｅの少なくとも一方に、アルメンストリップ５０を挿入してその周りを囲む凹部４４ｆを設けることで、アルメンストリップ５０にウォータジェットが噴射された際、凹部４４ｆの外周の段差によりアルメンストリップ５０と支持面４４ａとの間へのウォータジェットの流入がより抑制される。このため、アルメンストリップ５０と支持面４４ａとの間へのウォータジェットの流入によりアルメンストリップ５０が変形することがより抑制される。この結果、ウォータジェットピーニング以外の作用によるアルメンストリップ５０の塑性変形を抑え、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことが可能になる。
　図１３および図１４に示すアルメンストリップ保持部４４は、上述したように、支持面４４ａに対してアルメンストリップ５０の板面を接触させて取り付けるもので、取付部として押え部材４４ｂと固定部材４４ｄとを備える。このアルメンストリップ保持部４４は、支持面４４ａがウォータジェットの作用する有効範囲よりも広い面積を有している。押え部材４４ｂは、アルメンストリップ５０のウォータジェットが噴射される板面を表出させる矩形状の貫通穴４４ｃが設けられているとともに、アルメンストリップ５０の外縁に当接する押え面４４ｅを有する。固定部材４４ｄは、ボルトとして構成され、矩形板状に形成された押え部材４４ｂの少なくとも４隅を、支持面４４ａ（ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４における支持板４０ａの上面）に固定するものである。図１３および図１４に示すアルメンストリップ５０は、板厚約１ｍｍ～２ｍｍに形成され、ウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃよりも広い面積を有した矩形状の板材である。押え部材４４ｂは、貫通穴４４ｃが、ウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃよりも広く開口して形成されている。このため、押え部材４４ｂは、有効範囲１６３ｃよりも広い面積を空けてアルメンストリップ５０の周囲を押え面４４ｅにより押えるように構成されている。
　この図１３および図１４に示すアルメンストリップ保持部４４は、押え部材４４ｂの貫通穴４４ｃが、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４における噴射口装着部４１の直下の位置となるように配置される。そして、噴射口装着部４１に装着された噴射口１６３ｂからウォータジェットが、貫通穴４４ｃから表出されているアルメンストリップ５０の有効範囲１６３ｃの部分に噴射されることで、当該部分にウォータジェットピーニングが施される。ウォータジェットピーニングが施されたアルメンストリップ５０は、ウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃが塑性変形する。よって、このアルメンストリップ５０の塑性変形を計測することで、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認できる。
　このように、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４は、アルメンストリップ保持部４４において、支持面４４ａがウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃよりも広い面積を有し、取付部（押え部材４４ｂおよび固定部材４４ｄ）が有効範囲１６３ｃよりも広い面積を空けてアルメンストリップ５０を取り付け、貫通穴４４ｃから表出されたアルメンストリップ５０の有効範囲１６３ｃの部分にウォータジェットピーニングが施される。このため、アルメンストリップ５０にウォータジェットが噴射された際、貫通穴４４ｃから表出されていない部分であって、アルメンストリップ５０と支持面４４ａとの間へのウォータジェットの流入が抑制される。この結果、ウォータジェットピーニング以外の作用によるアルメンストリップ５０の塑性変形を抑え、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことが可能になる。
　図１５および図１６に示すアルメンストリップ保持部４４は、図１３および図１４に示すアルメンストリップ保持部４４に対し、貫通穴４４ｃを円形にしたものである。このような構成においても、貫通穴４４ｃから表出されたアルメンストリップ５０の有効範囲１６３ｃの部分にウォータジェットピーニングが施される。そして、アルメンストリップ５０にウォータジェットが噴射された際、貫通穴４４ｃから表出されていない部分であって、アルメンストリップ５０と支持面４４ａとの間へのウォータジェットの流入が抑制される。この結果、ウォータジェットピーニング以外の作用によるアルメンストリップ５０の塑性変形を抑え、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことが可能になる。
　また、図１３～図１６に示すアルメンストリップ保持部４４において、支持面４４ａまたは押え面４４ｅの少なくとも一方に、アルメンストリップ５０を挿入しその周りを囲む凹部４４ｆを設けることで、アルメンストリップ５０にウォータジェットが噴射された際、凹部４４ｆの外周の段差によりアルメンストリップ５０と支持面４４ａとの間へのウォータジェットの流入がより抑制される。このため、アルメンストリップ５０と支持面４４ａとの間へのウォータジェットの流入によりアルメンストリップ５０が変形することがより抑制される。この結果、ウォータジェットピーニング以外の作用によるアルメンストリップ５０の塑性変形を抑え、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことが可能になる。
　図１７および図１８に示すアルメンストリップ保持部４４は、上述したように、支持面４４ａに対してアルメンストリップ５０の板面を接触させて取り付けるもので、取付部として固定部材４４ｄを備える。このアルメンストリップ保持部４４は、支持面４４ａがウォータジェットの作用する有効範囲よりも広い面積を有している。固定部材４４ｄは、ボルトとして構成され、アルメンストリップ５０の外縁に当接する押え面４４ｅを有し、アルメンストリップ５０を支持面４４ａ（ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４における支持板４０ａの上面）に固定するものである。図１７および図１８に示すアルメンストリップ５０は、板厚約１ｍｍ～２ｍｍに形成され、ウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃよりも広い面積を有した矩形状の板材である。固定部材４４ｄは、アルメンストリップ５０の外縁に当接するため、有効範囲１６３ｃよりも広い面積を空けてアルメンストリップ５０の周囲を押える。
　この図１７および図１８に示すアルメンストリップ保持部４４は、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４における噴射口装着部４１の直下の位置となるように配置される。そして、噴射口装着部４１に装着された噴射口１６３ｂからウォータジェットが、アルメンストリップ５０の有効範囲１６３ｃの部分に噴射されることで、当該部分にウォータジェットピーニングが施される。ウォータジェットピーニングが施されたアルメンストリップ５０は、ウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃが塑性変形する。よって、このアルメンストリップ５０の塑性変形を計測することで、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認できる。
　このように、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４は、アルメンストリップ保持部４４において、支持面４４ａがウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃよりも広い面積を有し、取付部（固定部材４４ｄ）が有効範囲１６３ｃよりも広い面積を空けてアルメンストリップ５０を取り付ける。このため、アルメンストリップ５０の有効範囲１６３ｃの部分にウォータジェットピーニングが施される。そして、アルメンストリップ５０にウォータジェットが噴射された際、貫通穴４４ｃから表出されていない部分であって、アルメンストリップ５０と支持面４４ａとの間へのウォータジェットの流入が抑制される。この結果、ウォータジェットピーニング以外の作用によるアルメンストリップ５０の塑性変形を抑え、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことが可能になる。
　図１９および図２０では、アルメンストリップ保持部４４と噴射口装着部４１との間を遮蔽する遮蔽部４６Ａを備えた形態を示している。遮蔽部４６Ａは、例えば板状に形成され、アルメンストリップ保持部４４を覆う大きさとされている。また、遮蔽部４６Ａは、図１９および図２０に実線で示すようにアルメンストリップ保持部４４と噴射口装着部４１との間を開放する位置と、アルメンストリップ保持部４４と噴射口装着部４１との間を遮蔽する位置とに移動可能に設けられていることが好ましい。遮蔽部４６Ａを開閉移動させる開閉機構４６Ｂは、例えば、固定のスライドレール４６Ｂａに対してスライド移動するスライダ４６Ｂｂを介して遮蔽部４６Ａをスライド移動可能に設け、アクチュエータ（空圧シリンダなど）４６Ｂｃで移動させる。なお、図１９および図２０では、アルメンストリップ保持部４４は、図１３および図１４に示す形態であるが、これに限定されない。
　このように、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４は、アルメンストリップ保持部４４と噴射口装着部４１との間を遮蔽する遮蔽部４６Ａと、アルメンストリップ保持部４４と噴射口装着部４１との間を開閉するように遮蔽部４６Ａを開閉移動させる開閉機構４６Ｂと、を備えることで、噴射口１６３ｂから噴射されたウォータジェットが、ウォータジェットピーニングを施工する噴射条件に安定するまでの間、アルメンストリップ保持部４４と噴射口装着部４１との間を開閉機構４６Ｂにより移動される遮蔽部４６Ａにより遮蔽してアルメンストリップ５０へのウォータジェットの噴射を規制し、噴射条件が安定した後にアルメンストリップ保持部４４と噴射口装着部４１との間を開閉機構４６Ｂにより移動される遮蔽部４６Ａにより開放してアルメンストリップ５０にウォータジェットを噴射させる。この結果、安定した噴射条件において、アルメンストリップ５０を塑性変形させるため、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことが可能になる。
　また、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４は、スライド移動機構４３により、噴射口装着部４１に装着される噴射口１６３ｂの向く方向と直交する方向に、噴射口装着部４１および高圧水管装着部４２をスライド移動させる。このため、噴射口１６３ｂから噴射されたウォータジェットが、ウォータジェットピーニングを施工する噴射条件に安定するまでの間、噴射口１６３ｂをアルメンストリップ保持部４４（アルメンストリップ５０）上から退避させ、噴射条件が安定した後に噴射口１６３ｂをアルメンストリップ保持部４４（アルメンストリップ５０）上に移動させてアルメンストリップ５０にウォータジェットを噴射させる。この結果、安定した噴射条件において、アルメンストリップ５０を塑性変形させるため、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力のより精度の高い評価を行うことが可能になる。
　図２１および図２２では、残留応力を生じる残留応力測定用試験片５１を保持する試験片保持部４７を備える。残留応力測定用試験片５１は、ウォータジェットの作用により塑性変形しない板厚約１０ｍｍに形成され、ウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃよりも広い面積を有した矩形状の板材である。試験片保持部４７は、アルメンストリップ保持部４４に並設され、アルメンストリップ保持部４４と同様に、支持面４４ａと、取付部（押え部材４４ｂおよび固定部材４４ｄ）とを備える。また、試験片保持部４７は、アルメンストリップ保持部４４と同様に、凹部４４ｆを有する。また、試験片保持部４７は、図１７および図１８に示すアルメンストリップ保持部４４と同様に、取付部が固定部材４４ｄで構成される形態であってもよい。また、試験片保持部４７は、図２１および図２２では、アルメンストリップ保持部４４と一体に構成されているが、アルメンストリップ保持部４４と別体で構成されていてもよい。なお、図２１および図２２では、アルメンストリップ保持部４４は、図１３および図１４に示す形態であるが、これに限定されない。
　この図２１および図２２に示すアルメンストリップ保持部４４は、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４における噴射口装着部４１の直下の位置となるように配置される。そして、噴射口装着部４１に装着された噴射口１６３ｂからウォータジェットが、貫通穴４４ｃから表出されているアルメンストリップ５０の部分に噴射されることで、当該部分にウォータジェットピーニングが施される。ウォータジェットピーニングが施されたアルメンストリップ５０は、ウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃが塑性変形する。よって、このアルメンストリップ５０の塑性変形を計測することで、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力の付与結果の程度・大きさを確認できる。また、図２１および図２２に示す試験片保持部４７は、スライド移動機構４３により噴射口１６３ｂをスライド移動させたりすることで、噴射口装着部４１の直下の位置となるように配置される。そして、噴射口装着部４１に装着された噴射口１６３ｂからウォータジェットが、残留応力測定用試験片５１に噴射されることで、当該部分にウォータジェットピーニングが施される。ウォータジェットピーニングが施された残留応力測定用試験片５１は、ウォータジェットの作用する有効範囲１６３ｃに圧縮残留応力が生じる。よって、この残留応力測定用試験片５１の圧縮残留応力を計測することで、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力を直接的に確認できる。
　このように、本実施形態のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置４は、アルメンストリップ保持部４４に並設されて、残留応力を生じる残留応力測定用試験片５１を保持する試験片保持部４７を備えることで、ウォータジェットピーニングにおいて付与する圧縮残留応力を、アルメンストリップ５０および残留応力測定用試験片５１により比較して確認することができる。
　１　ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備
　２　水槽
　２ａ　水槽蓋
　２ｂ　底面
　３　高圧水ポンプ
　４　ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置
　４０　装置本体
　４１　噴射口装着部
　４２　高圧水管装着部
　４３　スライド移動機構
　４４　アルメンストリップ保持部
　４４ａ　支持面
　４４ｂ　押え部材（取付部）
　４４ｃ　貫通穴
　４４ｄ　固定部材（取付部）
　４４ｅ　押え面
　４４ｆ　凹部
　４５　装着基部
　４５ａ　連通穴
　４６　遮蔽部
　４７　試験片保持部
　５　加圧手段
　６　高圧水供給管
　５０　アルメンストリップ
　５１　残留応力測定用試験片
　１６３　噴射ノズル
　１６３ｂ　噴射口
　１６３ｃ　有効範囲

Claims (11)

  1. 　所定の水中環境下にて塑性変形可能なアルメンストリップを保持し、当該アルメンストリップに対してウォータジェットを噴射することを特徴とするウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法。
  2. 　密閉された水槽に水を入れて加圧することで前記水中環境を設け、当該水中環境下にて前記アルメンストリップを保持し、当該アルメンストリップに対してウォータジェットを噴射することを特徴とする請求項１に記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法。
  3. 　ウォータジェットを噴射する噴射口が装着される噴射口装着部と、
    　前記噴射口装着部に連通して設けられ高圧水を供給する高圧水供給管が装着される高圧水管装着部と、
    　前記噴射口装着部に対向する支持面および当該支持面に対して塑性変形可能な板状のアルメンストリップの板面を接触させて取り付ける取付部を有するアルメンストリップ保持部と、
    　を備えることを特徴とするウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置。
  4. 　前記取付部は、
    　ウォータジェットが噴射される前記アルメンストリップの部分を表出させる貫通穴および前記アルメンストリップの外縁に当接する押え面を有する押え部材と、
    　前記押え部材の押え面と前記支持面との間で前記アルメンストリップを挟むように前記押え部材を固定する固定部材と、
    　を備えることを特徴とする請求項３に記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置。
  5. 　前記支持面または前記押え面の少なくとも一方に、アルメンストリップを挿入しその周りを囲む凹部を有することを特徴とする請求項４に記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置。
  6. 　前記支持面がウォータジェットの作用する有効範囲よりも広い面積を有し、前記取付部が前記有効範囲よりも広い面積を空けて前記アルメンストリップを取り付けることを特徴する請求項３～５のいずれか１つに記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置。
  7. 　前記アルメンストリップ保持部に並設されて、残留応力を生じる残留応力測定用試験片を保持する試験片保持部を備えることを特徴とする請求項３～６のいずれか１つに記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置。
  8. 　前記アルメンストリップ保持部と前記噴射口装着部との間を遮蔽する遮蔽部と、前記アルメンストリップ保持部と前記噴射口装着部との間を開閉するように前記遮蔽部を開閉移動させる開閉機構と、を備えることを特徴とする請求項３～７のいずれか１つに記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置。
  9. 　前記噴射口装着部に装着される前記噴射口の向く方向と直交する方向に、前記噴射口装着部および前記高圧水管装着部をともにスライド移動させるスライド移動機構を備えることを特徴とする請求項３～８のいずれか１つに記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置。
  10. 　所定の水中環境を形成する水槽と、
    　高圧水を供給する高圧水供給管に高圧水を送る高圧水ポンプと、
    　を備え、前記水槽の水中環境下に請求項３～９のいずれか１つに記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験装置を配置し、当該装置と前記高圧水ポンプとに前記高圧水供給管を接続して、ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験を行うことを特徴とするウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備。
  11. 　前記水槽の内部を密閉する密閉手段と、密閉された前記水槽の内部を加圧する加圧手段とを備えることを特徴とする請求項１０に記載のウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験設備。
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