伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法
【課題】伝熱管シール溶接部を内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修溶接することができる補修用具および補修方法を提供すること。
【解決手段】蒸気発生器を構成する管板２と、この管板２の管穴９内に装着された伝熱管７とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具１３であって、前記伝熱管９の内径よりも小さい外径を有する中空円筒状の筒状部１４と、この筒状部１４の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管７の外径よりも大きい外径を有するつば部１５とを備えている。
【解決手段】蒸気発生器を構成する管板２と、この管板２の管穴９内に装着された伝熱管７とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具１３であって、前記伝熱管９の内径よりも小さい外径を有する中空円筒状の筒状部１４と、この筒状部１４の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管７の外径よりも大きい外径を有するつば部１５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸気発生器としては、例えば、特許文献１に開示された原子炉用蒸気発生器が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、図１３にも示すように、特許文献１に開示された原子炉用蒸気発生器では、管板２と、この管板２の管穴９内に装着された伝熱管７とが、伝熱管シール溶接部１９を介して接合され、１次系と２次系との間のバウンダリーを構成している。
１次系と２次系との間のバウンダリーを構成する伝熱管シール溶接部１９に応力腐食割れ等によるき裂等の欠陥が万一生じてしまった場合には、補修溶接を実施する必要が生じる。補修の方法の１つとして、欠陥を除去した後に部分的な肉盛溶接を施して補修する方法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、部分的な肉盛溶接を行った場合、伝熱管と管板の小さなすき間が密閉された状態で加熱するため、内圧が上昇して溶接中に噴出しが発生する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、伝熱管シール溶接部を内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修溶接することができる補修用具および補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修用具は、蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具であって、前記伝熱管の内径よりも小さい外径を有する中空円筒状の筒状部と、この筒状部の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管の外径よりも大きい外径を有するつば部とを備えている。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修用具によれば、例えば、図２または図３に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部１４の外周面２８は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが密着するように拡管することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修用具は、蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具であって、前記伝熱管の内径よりも小さい外径を有するとともに、一端部が閉塞部により閉塞された筒状部と、この筒状部の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管の外径よりも大きい外径を有するつば部とを備えている。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修用具によれば、例えば、図６または図７に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するように拡管する。
さらに、図８に示すように、この補修用具（閉塞プラグ）により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１１】
上記伝熱管シール溶接部の補修用具において、前記筒状部の内径および前記つば部の外径が、前記伝熱管シール溶接部の補修を必要とする前記伝熱管に取り付けられた際に、欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部を覆い隠すことができる寸法に設定されているとさらに好適である。
【００１２】
このような伝熱管シール溶接部の補修用具によれば、例えば、図４または図９に示すように、欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を除去することなく、そのままにした状態で補修作業が進められることになるので、作業効率を向上させることができ、作業時間を短縮させることができる。
【００１３】
上記伝熱管シール溶接部の補修用具において、前記筒状部の他端部に、半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成されたメカニカルシール部が設けられているとさらに好適である。
【００１４】
このような伝熱管シール溶接部の補修用具によれば、例えば、図３または図５に示すように、メカニカルシール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで密着することになるので、シール性を向上させることができ、１次系と２次系との間のバウンダリーをより確実なものとすることができる。
【００１５】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法は、請求項１に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であって、
欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部を除去して、請求項１または２に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を伝熱管の内側に挿入し、前記伝熱管の内周面と前記筒状部の外周面との間にすき間が空いた状態で、前記つば部と前記管板とを溶接にて接合した後、前記伝熱管の内側に挿入された前記伝熱管シール溶接部の補修用具を、一端から他端に向かって拡管してバウンダリーを形成させる。
請求項２の伝熱管シール溶接部の補修用具（閉塞プラグ）を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であっては、この補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１６】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、例えば、図２または図３に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部１４の外周面２８は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが密着することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１７】
また、本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、例えば、図６または図７に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するように拡管する。
さらに、図８に示すように、この補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１８】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法は、請求項１に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であって、欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部をそのままにして、請求項１に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を伝熱管の内側に挿入し、前記伝熱管の内周面と前記筒状部の外周面との間にすき間が空いた状態で、前記つば部と前記管板とを溶接にて接合した後、前記伝熱管の内側に挿入された前記伝熱管シール溶接部の補修用具を、一端から他端に向かって拡管する。
本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法は、請求項２の伝熱管シール溶接部の補修用具（閉塞プラグ）を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であっては、この補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１９】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、例えば、図４または図５に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９をそのままにして、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部１４の外周面２８は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが密着することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００２０】
また、本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、例えば、図９または図１０に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９をそのままにして、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するように拡管する。
さらに、図１１に示すように、この補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００２１】
上記伝熱管シール溶接部の補修方法において、前記筒状部の一端部が閉塞部により閉塞された伝熱管シール溶接部の補修用具を用いる場合、当該伝熱管シール溶接部の補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグで施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００２２】
このような伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、伝熱管の両端部（入口部および出口部）双方において、１次系と２次系との間のバウンダリーを形成させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、伝熱管シール溶接部を内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修溶接することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る伝熱管シール溶接部の補修用具を具備した原子炉用蒸気発生器の全体を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法を説明するための図であって、図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法を説明するための図であって、図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、逆Ｕ字形伝熱管の反対側の施栓状態を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、逆Ｕ字形伝熱管の反対側の施栓状態を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図である。
【図１３】従来の補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法について、図１から図３を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る伝熱管シール溶接部の補修用具を具備した原子炉用蒸気発生器１の全体を示す断面図、図２および図３は本実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法を説明するための図であって、図１の要部を拡大して示す断面図である。
【００２６】
原子炉用蒸気発生器１の下部側には、管板２が設けられており、この管板２の下端には、原子炉冷却材の入口水室３および出口水室４が形成されている。また、この原子炉用蒸気発生器１の上部側には、周りを取り囲むように胴５が設けられており、この胴５の内部には、包囲管６および複数の逆Ｕ字形伝熱管（以下、「伝熱管」という。）７が配設されている。各伝熱管７内を高温の原子炉冷却材が貫流し、胴側流体である給水８を加熱し、蒸気を発生するように構成されている。
一方、各伝熱管７の両端部は、対応する管板２の管穴９（図２参照）内にそれぞれ挿着されている。そして、各伝熱管７は、鉛直方向に間隔を置いた複数の支持板１０により伝熱管７は横方向に支持されている。
【００２７】
このような構成を有する原子炉用蒸気発生器１において、原子炉から供給された高温の冷却材は、入口水室３を介して伝熱管７内に流入して貫流し、熱交換により熱を失って低温になり出口水室４まで流れたのち、原子炉に戻るようになっている。
一方、給水リング１１から原子炉用蒸気発生器１内に流入した給水８は、包囲管６と胴５との間を下向きに流れ、管板２の上を流れたのち、伝熱管７に沿って上向きに流れる。このとき、給水８は上述した原子炉冷却材と熱交換をし、一部は蒸気となる。そして、加熱される給水８が上向きに流れるに際し、支持板１０を貫通し、気水分離ベーン１２を通って分離された蒸気が流出するようになっている。
なお、管板２は、例えば、ＳＡ５０８等の低合金鋼で作られており、その表面にＮｉ基合金肉盛２０が施工されている。また、伝熱管７は、例えば、インコネル６００あるいはインコネル６９０で作られている。
【００２８】
さて、本実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具（以下、「補修用具」という。）１３は、筒状部（スリーブ部）１４と、つば部１５とを備えている。
筒状部（スリーブ部）１４は、一端部（図２において上側の端部）にメカニカルシール部１６を備えるとともに、伝熱管シール溶接部１９（図４または図９参照）の補修を必要とする伝熱管７の内側（内周側）に挿入されて、伝熱管７の内側に新たな流路を形成する中空円筒状の部材である。
【００２９】
メカニカルシール部１６は、筒状部（スリーブ部）１４の外周面から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成された、平面視環形状、断面視（略）正三角形状を呈する複数本（本実施形態では３本）の突起からなり、筒状部（スリーブ部）１４の長手方向（図２において上下方向）に沿って設けられている。
【００３０】
つぎに、本実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修方法（以下、「補修方法」という。）を説明する。
まず、図２に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を除去し（取り除き）、筒状部（スリーブ部）１４の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように設定され、かつ、メカニカルシール部１６の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように設定された補修用具１３を、当該伝熱管７の内側に挿入していく。
【００３１】
つづいて、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する。なお、図２中の符号２７は、新たに溶接した部分（新たなシール溶接部）を示している。
つぎに、図３に示すように、伝熱管７内に挿入された補修用具１３を、一端（図３における下端）から他端（図３における上端）に向かって、例えば、ローラ式の拡管工具（図示せず）を用いて拡管する。ローラ式の拡管工具は、先細軸をなすマンドレルの周囲に衛星ローラを自転および公転可能に取り付けたものを補修用具１３内に挿入し、マンドレルにスラストを与えつつ回転トルクを与えて回転させることにより衛星ローラが自転および公転しつつ拡管力が伝わり拡管を行なうものである。これにより、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と、伝熱管７の内周面２９とが密着し、シール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで、補修用具１３が伝熱管７に固定されることになる。
【００３２】
本実施形態に係る補修用具１３および補修方法によれば、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなるメカニカルシール部１６は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）１４のメカニカルシール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで密着することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００３３】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る補修用具および補修方法について、図４および図５を参照しながら説明する。
図４は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図、図５は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【００３４】
本実施形態に係る補修用具１３は、欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９をそのままにして、補修するという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３５】
図４に示すように、本実施形態に係るつば部１５は、伝熱管シール溶接部１９の補修を必要とする伝熱管７に取り付けられた際に、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を覆う（取り囲む）ようにして設置される。
【００３６】
つぎに、本実施形態に係る補修方法を説明する。
まず、図４に示すように、筒状部（スリーブ部）１４の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように形成され、かつ、メカニカルシール部１６の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように形成（設定）された補修用具１３を、当該伝熱管７の内側に挿入していく。
【００３７】
つづいて、つば部１５と管板２とを溶接にて接合する。
つぎに、図５に示すように、伝熱管７内に挿入された補修用具１３を、一端（図５における下端）から他端（図５における上端）に向かって、例えば、ローラ式の拡管工具（図示せず）を用いて拡管する。ローラ式の拡管工具は、先細軸をなすマンドレルの周囲に衛星ローラを自転および公転可能に取り付けたものを補修用具１３内に挿入し、マンドレルにスラストを与えつつ回転トルクを与えて回転させることにより衛星ローラが自転および公転しつつ拡管力が伝わり拡管を行なうものである。これにより、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と、伝熱管７の内周面２９とが密着し、シール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで、補修用具１３が伝熱管７に固定されることになる。
【００３８】
本実施形態に係る補修用具１３および補修方法によれば、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９がつば部１５によって完全に覆い隠され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなるメカニカルシール部１６は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）１４のメカニカルシール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで密着することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００３９】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る補修用具および補修方法について、図６から図８を参照しながら説明する。
図６は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図、図７は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図、図８は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、逆Ｕ字形伝熱管の反対側の施栓状態を示す図である。
【００４０】
本実施形態に係る補修用具４３は、筒状部（スリーブ部）１４の代わりに筒状部（スリーブ部）４５および閉塞部４６を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００４１】
図６に示すように、本実施形態に係る筒状部（スリーブ部）４５の一端部（図４において上側の端部）には、閉塞部４６が連続するようにして設けられている。また、この補修用具４３は、伝熱管シール溶接部１９の補修を必要とする伝熱管７の内側（内周側）に挿入されて、伝熱管７の内側に形成されていた流路を閉塞する中空円筒状のプラグ（栓）として機能する。
【００４２】
つぎに、本実施形態に係る補修方法を説明する。
まず、図６に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を除去し（取り除き）、筒状部（スリーブ部）４５の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように形成（設定）された補修用具４３を、当該伝熱管７の内側に挿入していく。
【００４３】
つづいて、つば部１５と管板２とを溶接にて接合する。
つぎに、図７に示すように、伝熱管７内に挿入された補修用具４３を、一端（図７における下端）から他端（図７における上端）に向かって、例えば、ローラ式の拡管工具（図示せず）を用いて拡管する。ローラ式の拡管工具は、先細軸をなすマンドレルの周囲に衛星ローラを自転および公転可能に取り付けたものを補修用具４３内に挿入し、マンドレルにスラストを与えつつ回転トルクを与えて回転させることにより衛星ローラが自転および公転しつつ拡管力が伝わり拡管を行なうものである。これにより、筒状部（スリーブ部）４５と、伝熱管７とが密着し、補修用具４３が伝熱管７に固定されることになる。
【００４４】
ここで、補修用具４３は、シール溶接部１９をバイパスさせて伝熱管７を供用状態にできる補修用具１３と異なり、供用状態から外す必要がある。そのため、図８に示すように、伝熱管７の反対側に位置する低温側の伝熱管７内は、メカニカルプラグ７２で施栓されることになる。
【００４５】
本実施形態に係る補修用具４３および補修方法によれば、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するとともに、伝熱管７の反対側に位置する低温側の伝熱管７内が、メカニカルプラグ７２で施栓されることにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００４６】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係る補修用具および補修方法について、図９から図１１を参照しながら説明する。
図９は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図、図１０は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図、図１１は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、逆Ｕ字形伝熱管の反対側の施栓状態を示す図である。
【００４７】
本実施形態に係る補修用具４３は、欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９をそのままにして、補修するという点で上述した第３実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第３実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００４８】
図９に示すように、本実施形態に係るつば部１５は、伝熱管シール溶接部１９の補修を必要とする伝熱管７に取り付けられた際に、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を覆う（取り囲む）ようにして設置される。
【００４９】
つぎに、本実施形態に係る補修方法を説明する。
まず、図９に示すように、筒状部（スリーブ部）１４の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように形成（設定）された補修用具４３を、当該伝熱管７の内側に挿入していく。
【００５０】
つづいて、つば部１５と、管板２を溶接にて接合する。
つぎに、図１０に示すように、伝熱管７内に挿入された補修用具４３を、一端（図１０における下端）から他端（図１０における上端）に向かって、例えば、ローラ式の拡管工具（図示せず）を用いて拡管する。ローラ式の拡管工具は、先細軸をなすマンドレルの周囲に衛星ローラを自転および公転可能に取り付けたものを補修用具４３内に挿入し、マンドレルにスラストを与えつつ回転トルクを与えて回転させることにより衛星ローラが自転および公転しつつ拡管力が伝わり拡管を行なうものである。これにより、筒状部（スリーブ部）４５と、伝熱管７とが密着し、補修用具４３が伝熱管７に固定されることになる。
ここで、補修用具４３は、シール溶接部１９をバイパスさせて伝熱管７を供用状態にできる補修用具１３と異なり、供用状態から外す必要がある。そのため、図１１に示すように、伝熱管７の反対側に位置する低温側の伝熱管７内は、メカニカルプラグ７２で施栓されることになる。
【００５１】
本実施形態に係る補修用具４３および補修方法によれば、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９がつば部１５によって完全に覆い隠され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するとともに、伝熱管７の反対側に位置する低温側の伝熱管７内が、メカニカルプラグ７２で施栓されることにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００５２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
例えば、上述した実施形態では、つば部１５が、管板２の表面２３から（下方に）突き出すようになっているが、図１２に示すように、つば部１５が、管板２の表面２３から（下方に）突き出さないように、管板２の表面２３に、つば部１５を受け入れる（つば部１５が嵌り込む）凹所を加工し、管板２の表面２３と、つば部１５の表面（下端面）が、同一平面をなすようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ 蒸気発生器
２ 管板
３ 入口水室
４ 出口水室
５ 胴
６ 包囲管
７ 逆Ｕ字形伝熱管（伝熱管）
８ 給水
９ 管穴
１０ 支持板
１１ 給水リング
１２ 気水分離ベーン
１３ 補修用具（伝熱管シール溶接部の補修用具）
１４ 筒状部（スリーブ部）
１５ つば部
１６ メカニカルシール部
１９ 欠陥を生じた伝熱管シール溶接部
２３ 表面
２７ 新たなシール溶接部
２８ 外周面
２９ 内周面
４３ 補修用具（プラグ）
４５ 筒状部（スリーブ部）
４６ 閉塞部
７２ メカニカルプラグ
Ａ すき間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸気発生器としては、例えば、特許文献１に開示された原子炉用蒸気発生器が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、図１３にも示すように、特許文献１に開示された原子炉用蒸気発生器では、管板２と、この管板２の管穴９内に装着された伝熱管７とが、伝熱管シール溶接部１９を介して接合され、１次系と２次系との間のバウンダリーを構成している。
１次系と２次系との間のバウンダリーを構成する伝熱管シール溶接部１９に応力腐食割れ等によるき裂等の欠陥が万一生じてしまった場合には、補修溶接を実施する必要が生じる。補修の方法の１つとして、欠陥を除去した後に部分的な肉盛溶接を施して補修する方法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、部分的な肉盛溶接を行った場合、伝熱管と管板の小さなすき間が密閉された状態で加熱するため、内圧が上昇して溶接中に噴出しが発生する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、伝熱管シール溶接部を内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修溶接することができる補修用具および補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修用具は、蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具であって、前記伝熱管の内径よりも小さい外径を有する中空円筒状の筒状部と、この筒状部の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管の外径よりも大きい外径を有するつば部とを備えている。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修用具によれば、例えば、図２または図３に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部１４の外周面２８は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが密着するように拡管することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修用具は、蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具であって、前記伝熱管の内径よりも小さい外径を有するとともに、一端部が閉塞部により閉塞された筒状部と、この筒状部の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管の外径よりも大きい外径を有するつば部とを備えている。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修用具によれば、例えば、図６または図７に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するように拡管する。
さらに、図８に示すように、この補修用具（閉塞プラグ）により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１１】
上記伝熱管シール溶接部の補修用具において、前記筒状部の内径および前記つば部の外径が、前記伝熱管シール溶接部の補修を必要とする前記伝熱管に取り付けられた際に、欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部を覆い隠すことができる寸法に設定されているとさらに好適である。
【００１２】
このような伝熱管シール溶接部の補修用具によれば、例えば、図４または図９に示すように、欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を除去することなく、そのままにした状態で補修作業が進められることになるので、作業効率を向上させることができ、作業時間を短縮させることができる。
【００１３】
上記伝熱管シール溶接部の補修用具において、前記筒状部の他端部に、半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成されたメカニカルシール部が設けられているとさらに好適である。
【００１４】
このような伝熱管シール溶接部の補修用具によれば、例えば、図３または図５に示すように、メカニカルシール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで密着することになるので、シール性を向上させることができ、１次系と２次系との間のバウンダリーをより確実なものとすることができる。
【００１５】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法は、請求項１に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であって、
欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部を除去して、請求項１または２に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を伝熱管の内側に挿入し、前記伝熱管の内周面と前記筒状部の外周面との間にすき間が空いた状態で、前記つば部と前記管板とを溶接にて接合した後、前記伝熱管の内側に挿入された前記伝熱管シール溶接部の補修用具を、一端から他端に向かって拡管してバウンダリーを形成させる。
請求項２の伝熱管シール溶接部の補修用具（閉塞プラグ）を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であっては、この補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１６】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、例えば、図２または図３に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部１４の外周面２８は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが密着することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１７】
また、本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、例えば、図６または図７に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するように拡管する。
さらに、図８に示すように、この補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１８】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法は、請求項１に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であって、欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部をそのままにして、請求項１に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を伝熱管の内側に挿入し、前記伝熱管の内周面と前記筒状部の外周面との間にすき間が空いた状態で、前記つば部と前記管板とを溶接にて接合した後、前記伝熱管の内側に挿入された前記伝熱管シール溶接部の補修用具を、一端から他端に向かって拡管する。
本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法は、請求項２の伝熱管シール溶接部の補修用具（閉塞プラグ）を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であっては、この補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００１９】
本発明の第１の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、例えば、図４または図５に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９をそのままにして、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部１４の外周面２８は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが密着することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００２０】
また、本発明の第２の態様に係る伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、例えば、図９または図１０に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９をそのままにして、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するように拡管する。
さらに、図１１に示すように、この補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグ７２で施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００２１】
上記伝熱管シール溶接部の補修方法において、前記筒状部の一端部が閉塞部により閉塞された伝熱管シール溶接部の補修用具を用いる場合、当該伝熱管シール溶接部の補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグで施栓することにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００２２】
このような伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、伝熱管の両端部（入口部および出口部）双方において、１次系と２次系との間のバウンダリーを形成させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法によれば、伝熱管シール溶接部を内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修溶接することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る伝熱管シール溶接部の補修用具を具備した原子炉用蒸気発生器の全体を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法を説明するための図であって、図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法を説明するための図であって、図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、逆Ｕ字形伝熱管の反対側の施栓状態を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、逆Ｕ字形伝熱管の反対側の施栓状態を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図である。
【図１３】従来の補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法について、図１から図３を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る伝熱管シール溶接部の補修用具を具備した原子炉用蒸気発生器１の全体を示す断面図、図２および図３は本実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具および伝熱管シール溶接部の補修方法を説明するための図であって、図１の要部を拡大して示す断面図である。
【００２６】
原子炉用蒸気発生器１の下部側には、管板２が設けられており、この管板２の下端には、原子炉冷却材の入口水室３および出口水室４が形成されている。また、この原子炉用蒸気発生器１の上部側には、周りを取り囲むように胴５が設けられており、この胴５の内部には、包囲管６および複数の逆Ｕ字形伝熱管（以下、「伝熱管」という。）７が配設されている。各伝熱管７内を高温の原子炉冷却材が貫流し、胴側流体である給水８を加熱し、蒸気を発生するように構成されている。
一方、各伝熱管７の両端部は、対応する管板２の管穴９（図２参照）内にそれぞれ挿着されている。そして、各伝熱管７は、鉛直方向に間隔を置いた複数の支持板１０により伝熱管７は横方向に支持されている。
【００２７】
このような構成を有する原子炉用蒸気発生器１において、原子炉から供給された高温の冷却材は、入口水室３を介して伝熱管７内に流入して貫流し、熱交換により熱を失って低温になり出口水室４まで流れたのち、原子炉に戻るようになっている。
一方、給水リング１１から原子炉用蒸気発生器１内に流入した給水８は、包囲管６と胴５との間を下向きに流れ、管板２の上を流れたのち、伝熱管７に沿って上向きに流れる。このとき、給水８は上述した原子炉冷却材と熱交換をし、一部は蒸気となる。そして、加熱される給水８が上向きに流れるに際し、支持板１０を貫通し、気水分離ベーン１２を通って分離された蒸気が流出するようになっている。
なお、管板２は、例えば、ＳＡ５０８等の低合金鋼で作られており、その表面にＮｉ基合金肉盛２０が施工されている。また、伝熱管７は、例えば、インコネル６００あるいはインコネル６９０で作られている。
【００２８】
さて、本実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修用具（以下、「補修用具」という。）１３は、筒状部（スリーブ部）１４と、つば部１５とを備えている。
筒状部（スリーブ部）１４は、一端部（図２において上側の端部）にメカニカルシール部１６を備えるとともに、伝熱管シール溶接部１９（図４または図９参照）の補修を必要とする伝熱管７の内側（内周側）に挿入されて、伝熱管７の内側に新たな流路を形成する中空円筒状の部材である。
【００２９】
メカニカルシール部１６は、筒状部（スリーブ部）１４の外周面から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成された、平面視環形状、断面視（略）正三角形状を呈する複数本（本実施形態では３本）の突起からなり、筒状部（スリーブ部）１４の長手方向（図２において上下方向）に沿って設けられている。
【００３０】
つぎに、本実施形態に係る伝熱管シール溶接部の補修方法（以下、「補修方法」という。）を説明する。
まず、図２に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を除去し（取り除き）、筒状部（スリーブ部）１４の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように設定され、かつ、メカニカルシール部１６の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように設定された補修用具１３を、当該伝熱管７の内側に挿入していく。
【００３１】
つづいて、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する。なお、図２中の符号２７は、新たに溶接した部分（新たなシール溶接部）を示している。
つぎに、図３に示すように、伝熱管７内に挿入された補修用具１３を、一端（図３における下端）から他端（図３における上端）に向かって、例えば、ローラ式の拡管工具（図示せず）を用いて拡管する。ローラ式の拡管工具は、先細軸をなすマンドレルの周囲に衛星ローラを自転および公転可能に取り付けたものを補修用具１３内に挿入し、マンドレルにスラストを与えつつ回転トルクを与えて回転させることにより衛星ローラが自転および公転しつつ拡管力が伝わり拡管を行なうものである。これにより、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と、伝熱管７の内周面２９とが密着し、シール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで、補修用具１３が伝熱管７に固定されることになる。
【００３２】
本実施形態に係る補修用具１３および補修方法によれば、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなるメカニカルシール部１６は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）１４のメカニカルシール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで密着することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００３３】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る補修用具および補修方法について、図４および図５を参照しながら説明する。
図４は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図、図５は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図である。
【００３４】
本実施形態に係る補修用具１３は、欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９をそのままにして、補修するという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３５】
図４に示すように、本実施形態に係るつば部１５は、伝熱管シール溶接部１９の補修を必要とする伝熱管７に取り付けられた際に、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を覆う（取り囲む）ようにして設置される。
【００３６】
つぎに、本実施形態に係る補修方法を説明する。
まず、図４に示すように、筒状部（スリーブ部）１４の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように形成され、かつ、メカニカルシール部１６の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように形成（設定）された補修用具１３を、当該伝熱管７の内側に挿入していく。
【００３７】
つづいて、つば部１５と管板２とを溶接にて接合する。
つぎに、図５に示すように、伝熱管７内に挿入された補修用具１３を、一端（図５における下端）から他端（図５における上端）に向かって、例えば、ローラ式の拡管工具（図示せず）を用いて拡管する。ローラ式の拡管工具は、先細軸をなすマンドレルの周囲に衛星ローラを自転および公転可能に取り付けたものを補修用具１３内に挿入し、マンドレルにスラストを与えつつ回転トルクを与えて回転させることにより衛星ローラが自転および公転しつつ拡管力が伝わり拡管を行なうものである。これにより、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と、伝熱管７の内周面２９とが密着し、シール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで、補修用具１３が伝熱管７に固定されることになる。
【００３８】
本実施形態に係る補修用具１３および補修方法によれば、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９がつば部１５によって完全に覆い隠され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなるメカニカルシール部１６は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）１４のメカニカルシール部１６が伝熱管７の内周面２９に食い込んで密着することにより、メカニカルシール部を有効にして１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００３９】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る補修用具および補修方法について、図６から図８を参照しながら説明する。
図６は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図、図７は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図、図８は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、逆Ｕ字形伝熱管の反対側の施栓状態を示す図である。
【００４０】
本実施形態に係る補修用具４３は、筒状部（スリーブ部）１４の代わりに筒状部（スリーブ部）４５および閉塞部４６を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００４１】
図６に示すように、本実施形態に係る筒状部（スリーブ部）４５の一端部（図４において上側の端部）には、閉塞部４６が連続するようにして設けられている。また、この補修用具４３は、伝熱管シール溶接部１９の補修を必要とする伝熱管７の内側（内周側）に挿入されて、伝熱管７の内側に形成されていた流路を閉塞する中空円筒状のプラグ（栓）として機能する。
【００４２】
つぎに、本実施形態に係る補修方法を説明する。
まず、図６に示すように、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を除去し（取り除き）、筒状部（スリーブ部）４５の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように形成（設定）された補修用具４３を、当該伝熱管７の内側に挿入していく。
【００４３】
つづいて、つば部１５と管板２とを溶接にて接合する。
つぎに、図７に示すように、伝熱管７内に挿入された補修用具４３を、一端（図７における下端）から他端（図７における上端）に向かって、例えば、ローラ式の拡管工具（図示せず）を用いて拡管する。ローラ式の拡管工具は、先細軸をなすマンドレルの周囲に衛星ローラを自転および公転可能に取り付けたものを補修用具４３内に挿入し、マンドレルにスラストを与えつつ回転トルクを与えて回転させることにより衛星ローラが自転および公転しつつ拡管力が伝わり拡管を行なうものである。これにより、筒状部（スリーブ部）４５と、伝熱管７とが密着し、補修用具４３が伝熱管７に固定されることになる。
【００４４】
ここで、補修用具４３は、シール溶接部１９をバイパスさせて伝熱管７を供用状態にできる補修用具１３と異なり、供用状態から外す必要がある。そのため、図８に示すように、伝熱管７の反対側に位置する低温側の伝熱管７内は、メカニカルプラグ７２で施栓されることになる。
【００４５】
本実施形態に係る補修用具４３および補修方法によれば、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９が完全に除去され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するとともに、伝熱管７の反対側に位置する低温側の伝熱管７内が、メカニカルプラグ７２で施栓されることにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００４６】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係る補修用具および補修方法について、図９から図１１を参照しながら説明する。
図９は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図２と同様の図、図１０は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、図３と同様の図、図１１は本実施形態に係る補修用具および補修方法を説明するための図であって、逆Ｕ字形伝熱管の反対側の施栓状態を示す図である。
【００４７】
本実施形態に係る補修用具４３は、欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９をそのままにして、補修するという点で上述した第３実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第３実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００４８】
図９に示すように、本実施形態に係るつば部１５は、伝熱管シール溶接部１９の補修を必要とする伝熱管７に取り付けられた際に、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９を覆う（取り囲む）ようにして設置される。
【００４９】
つぎに、本実施形態に係る補修方法を説明する。
まず、図９に示すように、筒状部（スリーブ部）１４の外径が、伝熱管７の内径よりもわずかに（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）小さくなるように形成（設定）された補修用具４３を、当該伝熱管７の内側に挿入していく。
【００５０】
つづいて、つば部１５と、管板２を溶接にて接合する。
つぎに、図１０に示すように、伝熱管７内に挿入された補修用具４３を、一端（図１０における下端）から他端（図１０における上端）に向かって、例えば、ローラ式の拡管工具（図示せず）を用いて拡管する。ローラ式の拡管工具は、先細軸をなすマンドレルの周囲に衛星ローラを自転および公転可能に取り付けたものを補修用具４３内に挿入し、マンドレルにスラストを与えつつ回転トルクを与えて回転させることにより衛星ローラが自転および公転しつつ拡管力が伝わり拡管を行なうものである。これにより、筒状部（スリーブ部）４５と、伝熱管７とが密着し、補修用具４３が伝熱管７に固定されることになる。
ここで、補修用具４３は、シール溶接部１９をバイパスさせて伝熱管７を供用状態にできる補修用具１３と異なり、供用状態から外す必要がある。そのため、図１１に示すように、伝熱管７の反対側に位置する低温側の伝熱管７内は、メカニカルプラグ７２で施栓されることになる。
【００５１】
本実施形態に係る補修用具４３および補修方法によれば、き裂等の欠陥を生じた伝熱管シール溶接部１９がつば部１５によって完全に覆い隠され、新たなシール溶接部２７が、管穴９よりも半径方向外側に位置する管板２の表面２３に形成されることで、１次系と２次系との間の一方（一側）のバウンダリーとして形成される。
つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合する際、他方（他側）のバウンダリーとなる筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７は、伝熱管７との間にすき間Ａを有した状態であり密閉していないため、溶接により加熱されても内圧の上昇がなく噴出しを発生させずに補修することができる。
そして、つば部１５と、管板２の表面２３とを溶接にて接合した後、筒状部（スリーブ部）１４の外周面２８と伝熱管７の内周面２９とが接し、筒状部（スリーブ部）４５の外周面４７が伝熱管７の内周面２９に密着するとともに、伝熱管７の反対側に位置する低温側の伝熱管７内が、メカニカルプラグ７２で施栓されることにより、１次系と２次系との間のバウンダリーが完成する。
【００５２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
例えば、上述した実施形態では、つば部１５が、管板２の表面２３から（下方に）突き出すようになっているが、図１２に示すように、つば部１５が、管板２の表面２３から（下方に）突き出さないように、管板２の表面２３に、つば部１５を受け入れる（つば部１５が嵌り込む）凹所を加工し、管板２の表面２３と、つば部１５の表面（下端面）が、同一平面をなすようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ 蒸気発生器
２ 管板
３ 入口水室
４ 出口水室
５ 胴
６ 包囲管
７ 逆Ｕ字形伝熱管（伝熱管）
８ 給水
９ 管穴
１０ 支持板
１１ 給水リング
１２ 気水分離ベーン
１３ 補修用具（伝熱管シール溶接部の補修用具）
１４ 筒状部（スリーブ部）
１５ つば部
１６ メカニカルシール部
１９ 欠陥を生じた伝熱管シール溶接部
２３ 表面
２７ 新たなシール溶接部
２８ 外周面
２９ 内周面
４３ 補修用具（プラグ）
４５ 筒状部（スリーブ部）
４６ 閉塞部
７２ メカニカルプラグ
Ａ すき間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具であって、
前記伝熱管の内径よりも小さい外径を有する中空円筒状の筒状部と、この筒状部の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管の外径よりも大きい外径を有するつば部とを備えていることを特徴とする伝熱管シール溶接部の補修用具。
【請求項２】
蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具であって、
前記伝熱管の内径よりも小さい外径を有するとともに、一端部が閉塞部により閉塞された筒状部と、この筒状部の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管の外径よりも大きい外径を有するつば部とを備えていることを特徴とする伝熱管シール溶接部の補修用具。
【請求項３】
前記筒状部の内径および前記つば部の外径が、前記伝熱管シール溶接部の補修を必要とする前記伝熱管に取り付けられた際に、欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部を覆い隠すことができる寸法に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具。
【請求項４】
前記筒状部の他端部に、半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成されたメカニカルシール部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具。
【請求項５】
請求項１または２に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であって、
欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部を除去して、請求項１または２に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を伝熱管の内側に挿入し、前記伝熱管の内周面と前記筒状部の外周面との間にすき間が空いた状態で、前記つば部と前記管板とを溶接にて接合した後、前記伝熱管の内側に挿入された前記伝熱管シール溶接部の補修用具を、一端から他端に向かって拡管してバウンダリーを形成させることを特徴とする伝熱管シール溶接部の補修方法。
【請求項６】
請求項３に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であって、
欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部をそのままにして、請求項３に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を伝熱管の内側に挿入し、前記伝熱管の内周面と前記筒状部の外周面との間にすき間が空いた状態で、前記つば部と前記管板とを溶接にて接合した後、前記伝熱管の内側に挿入された前記伝熱管シール溶接部の補修用具を、一端から他端に向かって拡管してバウンダリーを形成させることを特徴とする伝熱管シール溶接部の補修方法。
【請求項７】
前記筒状部の一端部が閉塞部により閉塞された伝熱管シール溶接部の補修用具を用いる場合、当該伝熱管シール溶接部の補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグで施栓するようにしたことを特徴とする請求項５または６に記載の伝熱管シール溶接部の補修方法。
【請求項１】
蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具であって、
前記伝熱管の内径よりも小さい外径を有する中空円筒状の筒状部と、この筒状部の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管の外径よりも大きい外径を有するつば部とを備えていることを特徴とする伝熱管シール溶接部の補修用具。
【請求項２】
蒸気発生器を構成する管板と、この管板の管穴内に装着された伝熱管とを接合する伝熱管シール溶接部の補修用具であって、
前記伝熱管の内径よりも小さい外径を有するとともに、一端部が閉塞部により閉塞された筒状部と、この筒状部の一端部から半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成され、かつ、前記伝熱管の外径よりも大きい外径を有するつば部とを備えていることを特徴とする伝熱管シール溶接部の補修用具。
【請求項３】
前記筒状部の内径および前記つば部の外径が、前記伝熱管シール溶接部の補修を必要とする前記伝熱管に取り付けられた際に、欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部を覆い隠すことができる寸法に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具。
【請求項４】
前記筒状部の他端部に、半径方向外側に向かって突出するとともに、周方向に沿って形成されたメカニカルシール部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具。
【請求項５】
請求項１または２に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であって、
欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部を除去して、請求項１または２に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を伝熱管の内側に挿入し、前記伝熱管の内周面と前記筒状部の外周面との間にすき間が空いた状態で、前記つば部と前記管板とを溶接にて接合した後、前記伝熱管の内側に挿入された前記伝熱管シール溶接部の補修用具を、一端から他端に向かって拡管してバウンダリーを形成させることを特徴とする伝熱管シール溶接部の補修方法。
【請求項６】
請求項３に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を用いて行う伝熱管シール溶接部の補修方法であって、
欠陥を生じた前記伝熱管シール溶接部をそのままにして、請求項３に記載の伝熱管シール溶接部の補修用具を伝熱管の内側に挿入し、前記伝熱管の内周面と前記筒状部の外周面との間にすき間が空いた状態で、前記つば部と前記管板とを溶接にて接合した後、前記伝熱管の内側に挿入された前記伝熱管シール溶接部の補修用具を、一端から他端に向かって拡管してバウンダリーを形成させることを特徴とする伝熱管シール溶接部の補修方法。
【請求項７】
前記筒状部の一端部が閉塞部により閉塞された伝熱管シール溶接部の補修用具を用いる場合、当該伝熱管シール溶接部の補修用具により施栓される伝熱管の端部と反対側に位置する伝熱管の端部を、メカニカルプラグで施栓するようにしたことを特徴とする請求項５または６に記載の伝熱管シール溶接部の補修方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２１５３３９（Ｐ２０１２−２１５３３９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８０８０５（Ｐ２０１１−８０８０５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００２４１９５７）北海道電力株式会社 (78)
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００２３０９４０）日本原子力発電株式会社 (130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００２４１９５７）北海道電力株式会社 (78)
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００２３０９４０）日本原子力発電株式会社 (130)
【Ｆターム（参考）】
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