蒸気発生器用管板及び蒸気発生器用管板の製造方法
【課題】蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制すること。
【解決手段】管板面に肉盛溶接を施して蒸気発生器の構成部材として用いられ、肉盛溶接が施される面の端縁から離れた中心部分が隆起している。
【解決手段】管板面に肉盛溶接を施して蒸気発生器の構成部材として用いられ、肉盛溶接が施される面の端縁から離れた中心部分が隆起している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生器用管板及び蒸気発生器用管板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多くの蒸気発生器に関する提案がなされている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの文献中には、蒸気発生器の構成部材として管板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４７１３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１４７１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
管板は、円柱形状の構造体である。管板は、蒸気発生器の胴部に取り付けられる前に、水室鏡側の表面に肉盛溶接がされる。肉盛溶接をすると、管板の肉盛溶接をした面は、外縁から中心に向かって凹み、当該面と反対側の面（反溶接面）は突出することがある。肉盛溶接をした面及び反溶接面を平坦にするため、肉盛溶接をした面は中央部分に追加の溶接を実施した後、表面に盛られた溶加材及び反溶接面の表面は切削加工される。管板の肉盛溶接をした面は上述したように中央部分を余分に溶接しているため肉盛された溶加材の厚みは中心よりも外縁の方が小さくなる。このように、管板の肉盛溶接をした面においては、切削後の溶加材の厚みにばらつきが発生することがある。溶加材の厚みのばらつきによって、管板の水室鏡側において一次冷却水と接する面の耐食性がばらつくおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の蒸気発生器用管板は、管板面に肉盛溶接を施して蒸気発生器の構成部材として用いられ、肉盛溶接が施される面の中心部分を隆起させたことを特徴とする。
【０００７】
蒸気発生器用管板の肉盛溶接された面は、耐食性の観点から、溶加材の厚みが一定となっていることが好ましい。また、溶加材の厚みを一定とするには、肉盛溶接が施された後における蒸気発生器用管板の面は平坦である方が好ましい。上述したように、蒸気発生器用管板の肉盛溶接がされた面の凹みは、外縁から中心に向かうにしたがって大きくなる。本発明は、肉盛溶接前に、蒸気発生器用管板の肉盛溶接が施される面（溶接面）の中心部分を、予め隆起させている。このような構造により、本発明に係る蒸気発生器用管板は、肉盛溶接時に溶接面が凹むことにより、肉盛溶接後における溶接面は、全体が略平坦になる。このため、溶接面の表面に溶着した溶加材の厚みは、溶接面全体で略一定になる。その結果、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【０００８】
本発明の蒸気発生器用管板においては、前記肉盛溶接が施される面の中心部分から外縁へ向かって傾斜を設けることが望ましい。このように、溶接面の外縁から中心に向かうにしたがって隆起の程度を漸増させることにより、肉盛溶接時には、蒸気発生器用管板の溶接面は、全体がより平坦になる。その結果、本発明は、溶接面に溶着した溶加材の厚みをより一定にすることができるので、蒸気発生器用管板の水室鏡側における面の耐食性のばらつきをより抑制することができる。
【０００９】
本発明の蒸気発生器用管板においては、肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（１）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（２）で表されることが望ましい。
［数１］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （１）
［数２］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （２）
【００１０】
管板の外径、板厚、及び肉盛高さ等の寸法は、管板を使用する蒸気発生器の型式により異なる。このため、管板の隆起高さＡは、容易に設定できない。しかしながら、上記式（１）及び上記式（２）を用いれば、隆起高さＡを容易に設定できる。従って、本発明の蒸気発生器用管板によれば、外径等の上記各寸法が異なる、いかなる型式の蒸気発生器用管板についても、隆起高さＡを算出でき、溶接面の表面に溶着した溶加材の厚みを容易に略一定とし、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の蒸気発生器用管板の製造方法は、蒸気発生器用管板の管板材料を鍛造することにより、肉盛溶接が施される面の外縁から離れた中心部分を隆起させる工程と、管板材料の寸法を調整する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
この製造方法によって得られた蒸気発生器用管板に肉盛溶接を施した場合には、溶接面は、予め隆起させた中心部分が凹んで略平坦になる。このため、溶接面の表面に溶着した溶加材の厚みは、溶接面全体で略一定になる。その結果、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の蒸気発生器用管板の製造方法においては、前記肉盛溶接が施される面の外縁からの距離が大きいほど、前記面を隆起させることが望ましい。この製造方法を用いることにより、溶接面の外縁から中心に向かうにしたがって隆起の程度を漸増させた蒸気発生器用管板を製造することができる。このような蒸気発生器用管板は、肉盛溶接時において、溶接面の全体がより平坦になる。その結果、この製造方法によって得られた蒸気発生器用管板は、溶接面に溶着した溶加材の厚みをより一定にすることができるので、蒸気発生器用管板の水室鏡側における面の耐食性のばらつきをより抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の蒸気発生器用管板の製造方法においては、肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（３）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（４）で表されることが望ましい。
［数３］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （３）
［数４］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （４）
【００１５】
管板の外径、板厚、及び肉盛高さ等の寸法は、管板を使用する蒸気発生器の型式により異なる。このため、管板の隆起高さＡは、容易に設定できない。しかしながら、上記式（１）及び上記式（２）を用いれば、隆起高さＡを容易に設定できる。従って、本発明の蒸気発生器用管板の製造方法によれば、外径等の上記各寸法が異なる、いかなる型式の蒸気発生器用管板についても、隆起高さＡを算出でき、溶接面の表面に溶着した溶加材の厚みを容易に略一定とし、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、蒸気発生器の一例を示す概略構成図である。
【図２−１】図２−１は、本実施形態の管板の一例を示す断面図である。
【図２−２】図２−２は、図２−１に示す管板の平面図である。
【図３−１】図３−１は、管板及び溶加材を示す断面図であって、縮み量Ｓ［ｍｍ］を算出するために用いる、各寸法（肉盛範囲Ｗ［ｍｍ］、肉盛高さＨ［ｍｍ］、及び板厚Ｔ［ｍｍ］）について示す図である。
【図３−２】図３−２は、管板及び溶加材を示す断面図であって、隆起高さＡを算出するために用いる図である。
【図４−１】図４−１は、本実施形態の変形例に係る管板を示す断面図である。
【図４−２】図４−２は、図４−１に示す管板の平面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る蒸気発生器用管板の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、及びいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に開示する構成は、適宜組み合わせることができる。
【００１９】
［蒸気発生器用管板］
図１は、蒸気発生器の一例を示す概略構成図である。同図に示す蒸気発生器３０は、その胴部３２と水室鏡３６との間に蒸気発生器用管板（以下、必要に応じて管板という）１０が接合されている。すなわち、管板１０は、一方の面が水室鏡３６と対向し、他方の面が胴部３２の内部と対向する。このような構造により、蒸気発生器３０は、管板１０によって水室鏡３６と複数の伝熱管３８が配置される領域とが区画される。水室鏡３６は、加圧水型原子炉からの一次冷却水が流入する入口側水室鏡３６Ａと、伝熱管３８を通過した一次冷却材が流入する出口側水室鏡３６Ｂとを有する。
【００２０】
蒸気発生器３０は、入口側水室鏡３６Ａに流入した一次冷却材が複数の伝熱管３８内を通過し、その後出口側水室３６Ｂへ流入する。伝熱管３８内を通過する一次冷却材は、給水管４２から胴部３２内の給水路４４を通って胴部３２の内部に送られる二次冷却材と熱交換する。この熱交換により二次冷却材は蒸発して、二次冷却材の蒸気が発生する。この蒸気は、気水分離器４６で水分が分離された後、湿分分離器４８で湿分を除去されて、蒸気タービンに供給される。前記熱交換により温度が低下した一次冷却材は、再び前記加圧水型原子炉に戻る。
【００２１】
図２−１は、本実施形態の管板の一例を示す断面図である。図２−２は図２−１に示す管板の平面図である。図２−１に示す管板１０は、円柱形状の構造体である。管板１０は、平面視、すなわち、管板１０の中心軸（以下、管板中心軸という）ＣＬが延在する方向から見た形状が円形である。管板１０は、外周面１２とつながり、その両端部に配置される端面１４、１６とを有する。
【００２２】
上述したように、管板１０は、蒸気発生器３０の胴部３２と水室鏡３６との間に配置され、これらに接合される。管板１０の一方の端面であって、水室鏡３６側の端面１４は、蒸気発生器３０の稼働中において、加圧水型原子炉から送られる一次冷却材が接する。端面１４の耐食性を向上させるため、端面１４は、耐食性の高い材料を溶加材とした肉盛溶接が施される。前記溶加材としては、例えば、Ｎｉ基合金が用いられる。以下において、端面１４は溶接面１４といい、溶接面１４と対向する管板１０の端面１６は反溶接面１６という。反溶接面１６は、蒸気発生器３０の稼働中において、二次冷却材と接することになる。肉盛溶接前において、反溶接面１６は、管板中心軸ＣＬと直交している。管板１０の溶接面１４に肉盛溶接が施された後、溶接面１４に水室鏡３６が溶接され、反溶接面１６に胴部３２が溶接される。
【００２３】
溶接面１４は、中心部分１４ａと外側部分１４ｂとを有する。中心部分１４ａは、管板中心軸ＣＬを中心とした所定領域である。中心部分１４ａの半径は、溶接面１４の半径よりも小さい。外側部分１４ｂは、中心部分１４ａの径方向外側の領域である。すなわち、外側部分１４ｂは、中心部分１４ａと外側部分１４ｂとの境界１７から溶接面１４の外縁１５までの領域である。中心部分１４ａと外側部分１４ｂとは、境界１７で連続している。
【００２４】
本実施形態において、溶接面１４は、中心部分１４ａが隆起している。すなわち、中心部分１４ａは、溶接面１４の外縁１５を含む平面から突出している。本実施形態において、前記平面は、管板中心軸ＣＬと直交しており、外側部分１４ｂを含む平面となる。中心部分１４ａが突出する方向は、反溶接面１６から溶接面１４に向かう方向と平行な方向である。本実施形態において、中心部分１４ａが隆起する寸法は、境界１７から管板中心軸ＣＬに向かうにしたがって、徐々に大きくなっている。本実施形態において、溶接面１４は、略円錐形状に隆起しているが、なお、溶接面１４の隆起の形状はこれに限定されるものではない。溶接面１４を略円錐形状に隆起させることにより、溶接面１４を比較的容易に形成することができる。例えば、溶接面１４は、略半球形状に隆起していてもよい。溶接面１４を略半球形状に隆起させることにより、肉盛溶接において溶接面１４が凹んだときの凹んだ部分の形状に、溶接面１４の隆起を近づけることができる。その結果、肉盛溶接後における溶接面１４をより平坦にすることができる。
【００２５】
管板１０は、蒸気発生器３０の胴部３２及び水室鏡３６が接合される前に溶接面１４に肉盛溶接が施される。その後、溶接面１４に溶着した溶加材及び反溶接面１６は平面となるように切削加工される。また、管板１０の外周面１２は、管板中心軸ＣＬと平行になるように切削加工される。さらに、管板１０は、伝熱管３８を取り付ける複数の孔が穿孔される。これらの加工が終了した管板１０は、反溶接面１６側が胴部３２に溶接される。そして、複数の伝熱管３８が管板１０に取り付けられ、伝熱管３８のシール溶接が終了した後、管板１０の溶接面１４側に水室鏡３６が溶接される。
【００２６】
肉盛溶接は、溶接面１４を上側とした状態で溶接面１４に施される。この際、溶接面１４は凹み、反溶接面１６は盛り上がる（突出する）傾向がある。このとき、溶接面１４が凹む大きさは、外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かって大きくなる。また、反溶接面１６が盛り上がる大きさは、反溶接面１６の外縁１９から管板中心軸ＣＬに向かって大きくなる。
【００２７】
本実施形態において、管板１０は、上述したように、溶接面１４の中心部分１４ａが隆起している。肉盛溶接時に溶接面１４が凹むと、中心部分１４ａも凹む。中心部分１４ａは、溶接面１４の凹む大きさに対応させて予め隆起させてあるため、肉盛溶接時に溶接面１４が凹むと、肉盛溶接後に溶接面１４は略平坦になる。管板１０の外側部分１４ｂと中心部分１４ａとの境界１７は、中心部分１４ａの隆起形状が外側部分１４ｂの形状と滑らかにつながるようにすることで、肉盛溶接後には、管板１０の中心部分１４ａと外側部分１４ｂとの間を滑らかにすることができる。このように、管板１０の溶接面１４に肉盛溶接を施した後において、溶接面１４は略平坦になるので、溶接面１４の表面に溶着した溶加材の厚みは、溶接面全体で略一定になる。その結果、管板１０の水室鏡側の面、すなわち、溶接面１４側の面は、耐食性のばらつきが抑制される。
【００２８】
管板１０は、肉盛溶接をした後においては、溶接面１４に溶着した溶加材料の厚みが溶接面１４全体にわたって略一定になる。このため、前記溶加材料の表面を平坦にする加工は少なくて済む。すなわち、溶接面１４の切削加工に要する時間は短くなる。このため、管板１０の生産性が向上する。
【００２９】
また、管板１０の溶接面１４を予め隆起させない場合、溶接面１４が凹むため、溶接面１４に溶着した溶加材の表面を平坦にするためには、溶接面１４が最も凹んだ部分に追加の溶接をする必要がある。このようにすると、溶接面１４の中心部分１４ａにおける溶加材の厚みは、溶接面１４の外縁１５での厚みよりも大きくなる。その結果、溶接面１４全体において溶加材の厚みにばらつきが発生し、溶接面１４、すなわち水室鏡側の面における耐食性にばらつきが発生する。これより、肉盛溶接に要する時間が増加するとともに、多くの溶加材が必要になる。
【００３０】
本実施形態においては、上述したように、管板１０の溶接面１４に溶着した溶加材料の厚みは、溶接面１４全体にわたって略一定になるとともに、前記溶加材の表面は、略平坦になった溶接面１４と略平行になる。すなわち、前記溶加材の表面も、略平坦になる。このため、肉盛溶接においては、多くの溶加材を溶接面１４に溶着させなくても、溶接面１４に溶着した溶加材の厚みを溶接面１４の全体にわたって略一定にでき、かつ溶加材の表面を略平坦にすることができる。その結果、本実施形態は、肉盛溶接に要する時間の増加を抑制させることができるとともに、溶加材の使用量も抑制することができるので、管板１０の生産性を向上させ、かつ製造コストも低減させることができる。
【００３１】
管板１０は、肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（５）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（６）で表されることが好ましい。
［数５］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （５）
［数６］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （６）
【００３２】
図３−１は、管板及び溶加材を示す断面図であって、縮み量Ｓ［ｍｍ］を算出するために用いる、各寸法（肉盛範囲Ｗ［ｍｍ］、肉盛高さＨ［ｍｍ］、及び板厚Ｔ［ｍｍ］）について示す図である。また、図３−２は、管板及び溶加材を示す断面図であって、隆起高さＡを算出するために用いる図である。
【００３３】
まず、上記式（５）を用いて縮み量Ｓ［ｍｍ］を算出する。このとき、図３−１に示す各寸法（肉盛範囲Ｗ［ｍｍ］、肉盛高さＨ［ｍｍ］、及び板厚Ｔ［ｍｍ］）を用いる。上記式（５）は、溶接部が溶接長に対して０．２％縮むこと、及び、管板の拘束による変形抵抗を（Ｈ／Ｔ）２とすることに基づく。
【００３４】
次に、上記式（６）を用いて隆起高さＡを算出する。隆起高さＡは、図３−２に示すように、溶接時に管板の溶接面側の中心部分が凹む際の落ち込み量に等しくなるように設定される寸法である。隆起高さＡの算出には、同図に示すように、「（肉盛範囲Ｗ）／２−縮み量Ｓ」、「隆起高さ（落ち込み量）Ａ」、及び「（肉盛範囲Ｗ）／２」を、直角三角形の３辺とみなして、三平方の定理を用いて算出する。
【００３５】
隆起高さ（落ち込み量）Ａは、以上のように求めることができ、特に、肉盛高さＨの最小値及び最大値から隆起高さＡの最小値及び最大値が定まる。このようにして求めた隆起高さＡは、管板の隆起部分の頂点における高さである。
【００３６】
隆起高さＡを上記範囲とすることで、肉盛溶接後における溶接面１４（図２−１）は略平坦になるので、溶接面１４に溶着した溶加材の厚みをより一定にすることができる。その結果、溶接面１４、すなわち、管板１０の水室鏡側における面の耐食性のばらつきを抑制できる。
【００３７】
図２−１に示す管板１０においては、反溶接面１６の外縁１９から離れた中心部分が凹んでいることが好ましい。上述したように、肉盛溶接をすると、反溶接面１６は、外縁１９から管板中心軸ＣＬに向かって隆起する傾向がある。肉盛溶接後においては、前記隆起を除去して反溶接面１６を平坦にするために反溶接面１６に切削加工が施される。反溶接面１６の中心部分を凹ませると、肉盛溶接時に凹ませた部分が隆起することで、反溶接面１６は略平坦になる。反溶接面１６の中心部分を凹ませることにより、肉盛溶接後における反溶接面１６の切削加工が少なくて済む。すなわち、反溶接面１６の切削加工に要する時間は短くなり、また、反溶接面１６を切削する量も少なくて済む。このため、管板１０の生産性が向上する。
【００３８】
反溶接面１６の中心部分を凹ませる場合、反溶接面１６の外縁１９から管板中心軸ＣＬに向かって凹ませる大きさを徐々に大きく、すなわち漸増させてもよい。このようにすれば、肉盛溶接後において、反溶接面１６はより平坦になる。その結果、肉盛溶接後における反溶接面１６の切削加工はさらに少なくて済むので、管板１０の生産性がさらに向上する。
【００３９】
肉盛溶接の際には溶接面１４が凹み、反溶接面１６が隆起するため、肉盛溶接後においては、反溶接面１６の直径に対して溶接面１４の直径が小さくなる傾向にある。このため、管板１０は、反溶接面１６の直径に対して溶接面１４の直径を大きくすることが好ましい。このようにすると、管板１０の外周面１２は、管板中心軸ＣＬに対して、溶接面１４から反溶接面１６へ向かうにしたがって管板中心軸ＣＬに近づくように傾斜する。このようにすれば、肉盛溶接後には、溶接面１４の直径と反溶接面１６の直径とが略等しくなるので、外周面１２は管板中心軸ＣＬと略平行になる。その結果、外周面１２を管板中心軸ＣＬと平行にするための切削加工は少なくて済む。すなわち、外周面１２の切削加工に要する時間は短くなり、また、外周面１２を切削する量も少なくて済む。このため、管板１０の生産性が向上する。以上、本実施形態の構成は、以下においても適宜適用することができる。
【００４０】
［変形例］
図４−１は、本実施形態の変形例に係る管板を示す断面図である。図４−２は、図４−１に示す管板の平面図である。次の説明においては、上述した説明において同じ符号を付した要素は、図２−１及び図２−２に示す要素と同じ要素を意味する。本変形例は、管板２０の、溶接面２４の外縁１５からの距離が大きいほど、溶接面２４は隆起する大きさが大きくなる点に特徴がある。すなわち、溶接面２４は、外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かうにしたがって、隆起する大きさが大きくなっている。
【００４１】
上述した管板１０は、図２−１、図２−２に示すように、外縁１５を含む平面から隆起する中心部分１４ａと、外縁１５を含む平面となる外側部分１４ｂとを有する。これに対して、本変形例において、管板２０は、外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かって、外縁１５を含む平面から隆起し、かつ、当該隆起の大きさは外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かって徐々に大きくなる（漸増する）溶接面２４を有する。すなわち、管板２０の溶接面２４は、外縁１５からの距離が大きくなるにしたがって、隆起する大きさが徐々に大きくなる。
【００４２】
このように、水室鏡側の面である溶接面２４が隆起する大きさを、外縁１５から管板中心軸ＣＬまで漸増させることにより、肉盛溶接が終了した後において、管板２０の溶接面２４は、全体がより平坦になる。このため、肉盛溶接が終了した後において、溶接面２４に溶着した溶加材の厚みは、溶接面２４の全体にわたってより一定になる。その結果、本変形例は、管板２０の水室鏡側における面、すなわち溶接面２４の耐食性のばらつきをより抑制することができる。次に、蒸気発生器用管板の製造方法について詳述する。
【００４３】
［蒸気発生器用管板の製造方法］
図５は、本実施形態に係る蒸気発生器用管板の製造方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る蒸気発生器用管板の製造方法（以下、管板製造方法という）を用いて管板１０、２０（図２−１、図４−１等参照）を製造するにあたり、まず、ステップＳ１において、管板材料を鍛造する。この工程が、肉盛溶接が施される面、すなわち、水室鏡側の面である溶接面１４、２４の外縁１５から離れた中心部分を隆起させる工程である。管板材料としては、圧力容器用調質型合金鋼鍛鋼品等を用いる。
【００４４】
鍛造の種類は、特に限定されない。すなわち、管板製造方法における鍛造には、自由鍛造、型鍛造等のいずれを用いてもよい。これらのうち、管板１０、２０を一対の金型によって形成する型鍛造を選択することが好ましい。型鍛造を用いれば、鍛造によって管板材料を管板１０、２０の形状に近い状態まで加工することができるからである。したがって、型鍛造を用いた場合には、鍛造後の管板材料の加工が少なくて済むので、管板１０、２０の生産性が向上する。
【００４５】
また、管板材料を鍛造するにあたっては、熱間鍛造、冷間鍛造のいずれを用いてもよい。これらのうち、冷間鍛造を用いると、管板１０、２０の寸法精度を向上させることができるので好ましい。管板材料を鍛造し、溶接面１４、２４の外縁１５から離れた中心部分を隆起させたら、ステップＳ２へ進む。
【００４６】
ステップＳ２は、管板材料の寸法を調整する工程である。ステップＳ２において、ステップＳ１で鍛造した管板材料を切削したり研磨したりすることによって所定の寸法及び形状に加工する。
【００４７】
上述した本実施形態に係る管板製造方法によって得られた管板１０、２０の溶接面１４、２４は、溶接面１４、２４が凹む大きさに対応して予め隆起している。この管板１０、２０の溶接面１４、２４に肉盛溶接を施すと、溶接面１４、２４が凹んで略平坦になる。このため、本実施形態に係る管板製造方法は、溶接面１４の表面に溶着した溶加材の厚みを、溶接面全体で略一定にすることができる。その結果、管板１０、２０の水室鏡側の面、すなわち、溶接面１４、２４側の面は、耐食性のばらつきが抑制される。
【００４８】
本実施形態に係る管板製造方法は、図４−１に示すように、上記ステップＳ１において、溶接面２４の外縁１５から溶接面２４を隆起させるとともに、外縁１５からの距離が大きくなるほど、溶接面２４が隆起する大きさを大きくすることが好ましい。このような管板の製造方法によれば、溶接面２４の外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かうにしたがって、隆起の大きさが漸増する。このため、肉盛溶接時には、管板２０の溶接面２４は全体がより略平坦になる。このため、肉盛溶接が終了した後において、溶接面２４に溶着した溶加材の厚みは、溶接面２４の全体にわたってより一定になる。その結果、本実施形態に係る管板の製造方法は、管板２０の水室鏡側における面、すなわち溶接面２４の耐食性のばらつきをより抑制することができる。
【００４９】
本実施形態に係る管板の製造方法は、肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（７）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（８）で表されることが好ましい。
［数７］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （７）
［数８］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （８）
【００５０】
隆起高さＡを上記範囲とすることで、肉盛溶接後における溶接面１４、２４（図２−１、図４−１）は略平坦になるので、溶接面１４、２４に溶着した溶加材の厚みをより一定にすることができる。その結果、溶接面１４、２４、すなわち、管板１０、２０の水室鏡側における面の耐食性のばらつきを抑制できる。
【００５１】
本実施形態に係る管板製造方法は、肉盛溶接が施されない面、すなわち、蒸気発生器３０の胴部３２の内部側における面である反溶接面１６の外縁１９から離れた中心部分を凹ませることが好ましい。反溶接面１６の中心部分を凹ませる場合、反溶接面１６の外縁１９から管板中心軸ＣＬに向かって凹ませる大きさを徐々に大きく、すなわち漸増させてもよい。このようにすれば、肉盛溶接後において、反溶接面１６はより平坦になる。これらの理由は上述した通りである。
【００５２】
本実施形態に係る管板製造方法は、反溶接面１６の直径に対して溶接面１４、２４の直径を大きくすることが好ましい。このようにすると、管板１０、２０の外周面１２は、管板中心軸ＣＬに対して、溶接面１４、２４から反溶接面１６へ向かうにしたがって管板中心軸ＣＬに近づくように傾斜することになる。この理由は上述した通りである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る蒸気発生器用管板及び蒸気発生器用管板の製造方法は、水室鏡側の面に肉盛溶接した後において、耐食性のばらつきを抑制することに有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１０、２０ 蒸気発生器用管板（管板）
１２ 外周面
１４ 溶接面
１４ａ 中心部分
１４ｂ 外側部分
１５、１９ 外縁
１６ 反溶接面
１７ 境界
３０ 蒸気発生器
３２ 胴部
３６ 水室鏡
３６Ａ 入口側水室
３６Ｂ 出口側水室
３８ 伝熱管
４２ 給水管
４４ 給水路
４６ 気水分離器
４８ 湿分分離器
Ａ 隆起高さ（落ち込み量）
ＣＬ 管板中心軸
Ｈ 肉盛高さ
Ｓ 縮み量
Ｔ 板厚
Ｗ 肉盛範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生器用管板及び蒸気発生器用管板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多くの蒸気発生器に関する提案がなされている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの文献中には、蒸気発生器の構成部材として管板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４７１３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１４７１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
管板は、円柱形状の構造体である。管板は、蒸気発生器の胴部に取り付けられる前に、水室鏡側の表面に肉盛溶接がされる。肉盛溶接をすると、管板の肉盛溶接をした面は、外縁から中心に向かって凹み、当該面と反対側の面（反溶接面）は突出することがある。肉盛溶接をした面及び反溶接面を平坦にするため、肉盛溶接をした面は中央部分に追加の溶接を実施した後、表面に盛られた溶加材及び反溶接面の表面は切削加工される。管板の肉盛溶接をした面は上述したように中央部分を余分に溶接しているため肉盛された溶加材の厚みは中心よりも外縁の方が小さくなる。このように、管板の肉盛溶接をした面においては、切削後の溶加材の厚みにばらつきが発生することがある。溶加材の厚みのばらつきによって、管板の水室鏡側において一次冷却水と接する面の耐食性がばらつくおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の蒸気発生器用管板は、管板面に肉盛溶接を施して蒸気発生器の構成部材として用いられ、肉盛溶接が施される面の中心部分を隆起させたことを特徴とする。
【０００７】
蒸気発生器用管板の肉盛溶接された面は、耐食性の観点から、溶加材の厚みが一定となっていることが好ましい。また、溶加材の厚みを一定とするには、肉盛溶接が施された後における蒸気発生器用管板の面は平坦である方が好ましい。上述したように、蒸気発生器用管板の肉盛溶接がされた面の凹みは、外縁から中心に向かうにしたがって大きくなる。本発明は、肉盛溶接前に、蒸気発生器用管板の肉盛溶接が施される面（溶接面）の中心部分を、予め隆起させている。このような構造により、本発明に係る蒸気発生器用管板は、肉盛溶接時に溶接面が凹むことにより、肉盛溶接後における溶接面は、全体が略平坦になる。このため、溶接面の表面に溶着した溶加材の厚みは、溶接面全体で略一定になる。その結果、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【０００８】
本発明の蒸気発生器用管板においては、前記肉盛溶接が施される面の中心部分から外縁へ向かって傾斜を設けることが望ましい。このように、溶接面の外縁から中心に向かうにしたがって隆起の程度を漸増させることにより、肉盛溶接時には、蒸気発生器用管板の溶接面は、全体がより平坦になる。その結果、本発明は、溶接面に溶着した溶加材の厚みをより一定にすることができるので、蒸気発生器用管板の水室鏡側における面の耐食性のばらつきをより抑制することができる。
【０００９】
本発明の蒸気発生器用管板においては、肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（１）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（２）で表されることが望ましい。
［数１］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （１）
［数２］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （２）
【００１０】
管板の外径、板厚、及び肉盛高さ等の寸法は、管板を使用する蒸気発生器の型式により異なる。このため、管板の隆起高さＡは、容易に設定できない。しかしながら、上記式（１）及び上記式（２）を用いれば、隆起高さＡを容易に設定できる。従って、本発明の蒸気発生器用管板によれば、外径等の上記各寸法が異なる、いかなる型式の蒸気発生器用管板についても、隆起高さＡを算出でき、溶接面の表面に溶着した溶加材の厚みを容易に略一定とし、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の蒸気発生器用管板の製造方法は、蒸気発生器用管板の管板材料を鍛造することにより、肉盛溶接が施される面の外縁から離れた中心部分を隆起させる工程と、管板材料の寸法を調整する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
この製造方法によって得られた蒸気発生器用管板に肉盛溶接を施した場合には、溶接面は、予め隆起させた中心部分が凹んで略平坦になる。このため、溶接面の表面に溶着した溶加材の厚みは、溶接面全体で略一定になる。その結果、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の蒸気発生器用管板の製造方法においては、前記肉盛溶接が施される面の外縁からの距離が大きいほど、前記面を隆起させることが望ましい。この製造方法を用いることにより、溶接面の外縁から中心に向かうにしたがって隆起の程度を漸増させた蒸気発生器用管板を製造することができる。このような蒸気発生器用管板は、肉盛溶接時において、溶接面の全体がより平坦になる。その結果、この製造方法によって得られた蒸気発生器用管板は、溶接面に溶着した溶加材の厚みをより一定にすることができるので、蒸気発生器用管板の水室鏡側における面の耐食性のばらつきをより抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の蒸気発生器用管板の製造方法においては、肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（３）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（４）で表されることが望ましい。
［数３］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （３）
［数４］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （４）
【００１５】
管板の外径、板厚、及び肉盛高さ等の寸法は、管板を使用する蒸気発生器の型式により異なる。このため、管板の隆起高さＡは、容易に設定できない。しかしながら、上記式（１）及び上記式（２）を用いれば、隆起高さＡを容易に設定できる。従って、本発明の蒸気発生器用管板の製造方法によれば、外径等の上記各寸法が異なる、いかなる型式の蒸気発生器用管板についても、隆起高さＡを算出でき、溶接面の表面に溶着した溶加材の厚みを容易に略一定とし、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、蒸気発生器用管板の水室鏡側の面について、耐食性のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、蒸気発生器の一例を示す概略構成図である。
【図２−１】図２−１は、本実施形態の管板の一例を示す断面図である。
【図２−２】図２−２は、図２−１に示す管板の平面図である。
【図３−１】図３−１は、管板及び溶加材を示す断面図であって、縮み量Ｓ［ｍｍ］を算出するために用いる、各寸法（肉盛範囲Ｗ［ｍｍ］、肉盛高さＨ［ｍｍ］、及び板厚Ｔ［ｍｍ］）について示す図である。
【図３−２】図３−２は、管板及び溶加材を示す断面図であって、隆起高さＡを算出するために用いる図である。
【図４−１】図４−１は、本実施形態の変形例に係る管板を示す断面図である。
【図４−２】図４−２は、図４−１に示す管板の平面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る蒸気発生器用管板の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、及びいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に開示する構成は、適宜組み合わせることができる。
【００１９】
［蒸気発生器用管板］
図１は、蒸気発生器の一例を示す概略構成図である。同図に示す蒸気発生器３０は、その胴部３２と水室鏡３６との間に蒸気発生器用管板（以下、必要に応じて管板という）１０が接合されている。すなわち、管板１０は、一方の面が水室鏡３６と対向し、他方の面が胴部３２の内部と対向する。このような構造により、蒸気発生器３０は、管板１０によって水室鏡３６と複数の伝熱管３８が配置される領域とが区画される。水室鏡３６は、加圧水型原子炉からの一次冷却水が流入する入口側水室鏡３６Ａと、伝熱管３８を通過した一次冷却材が流入する出口側水室鏡３６Ｂとを有する。
【００２０】
蒸気発生器３０は、入口側水室鏡３６Ａに流入した一次冷却材が複数の伝熱管３８内を通過し、その後出口側水室３６Ｂへ流入する。伝熱管３８内を通過する一次冷却材は、給水管４２から胴部３２内の給水路４４を通って胴部３２の内部に送られる二次冷却材と熱交換する。この熱交換により二次冷却材は蒸発して、二次冷却材の蒸気が発生する。この蒸気は、気水分離器４６で水分が分離された後、湿分分離器４８で湿分を除去されて、蒸気タービンに供給される。前記熱交換により温度が低下した一次冷却材は、再び前記加圧水型原子炉に戻る。
【００２１】
図２−１は、本実施形態の管板の一例を示す断面図である。図２−２は図２−１に示す管板の平面図である。図２−１に示す管板１０は、円柱形状の構造体である。管板１０は、平面視、すなわち、管板１０の中心軸（以下、管板中心軸という）ＣＬが延在する方向から見た形状が円形である。管板１０は、外周面１２とつながり、その両端部に配置される端面１４、１６とを有する。
【００２２】
上述したように、管板１０は、蒸気発生器３０の胴部３２と水室鏡３６との間に配置され、これらに接合される。管板１０の一方の端面であって、水室鏡３６側の端面１４は、蒸気発生器３０の稼働中において、加圧水型原子炉から送られる一次冷却材が接する。端面１４の耐食性を向上させるため、端面１４は、耐食性の高い材料を溶加材とした肉盛溶接が施される。前記溶加材としては、例えば、Ｎｉ基合金が用いられる。以下において、端面１４は溶接面１４といい、溶接面１４と対向する管板１０の端面１６は反溶接面１６という。反溶接面１６は、蒸気発生器３０の稼働中において、二次冷却材と接することになる。肉盛溶接前において、反溶接面１６は、管板中心軸ＣＬと直交している。管板１０の溶接面１４に肉盛溶接が施された後、溶接面１４に水室鏡３６が溶接され、反溶接面１６に胴部３２が溶接される。
【００２３】
溶接面１４は、中心部分１４ａと外側部分１４ｂとを有する。中心部分１４ａは、管板中心軸ＣＬを中心とした所定領域である。中心部分１４ａの半径は、溶接面１４の半径よりも小さい。外側部分１４ｂは、中心部分１４ａの径方向外側の領域である。すなわち、外側部分１４ｂは、中心部分１４ａと外側部分１４ｂとの境界１７から溶接面１４の外縁１５までの領域である。中心部分１４ａと外側部分１４ｂとは、境界１７で連続している。
【００２４】
本実施形態において、溶接面１４は、中心部分１４ａが隆起している。すなわち、中心部分１４ａは、溶接面１４の外縁１５を含む平面から突出している。本実施形態において、前記平面は、管板中心軸ＣＬと直交しており、外側部分１４ｂを含む平面となる。中心部分１４ａが突出する方向は、反溶接面１６から溶接面１４に向かう方向と平行な方向である。本実施形態において、中心部分１４ａが隆起する寸法は、境界１７から管板中心軸ＣＬに向かうにしたがって、徐々に大きくなっている。本実施形態において、溶接面１４は、略円錐形状に隆起しているが、なお、溶接面１４の隆起の形状はこれに限定されるものではない。溶接面１４を略円錐形状に隆起させることにより、溶接面１４を比較的容易に形成することができる。例えば、溶接面１４は、略半球形状に隆起していてもよい。溶接面１４を略半球形状に隆起させることにより、肉盛溶接において溶接面１４が凹んだときの凹んだ部分の形状に、溶接面１４の隆起を近づけることができる。その結果、肉盛溶接後における溶接面１４をより平坦にすることができる。
【００２５】
管板１０は、蒸気発生器３０の胴部３２及び水室鏡３６が接合される前に溶接面１４に肉盛溶接が施される。その後、溶接面１４に溶着した溶加材及び反溶接面１６は平面となるように切削加工される。また、管板１０の外周面１２は、管板中心軸ＣＬと平行になるように切削加工される。さらに、管板１０は、伝熱管３８を取り付ける複数の孔が穿孔される。これらの加工が終了した管板１０は、反溶接面１６側が胴部３２に溶接される。そして、複数の伝熱管３８が管板１０に取り付けられ、伝熱管３８のシール溶接が終了した後、管板１０の溶接面１４側に水室鏡３６が溶接される。
【００２６】
肉盛溶接は、溶接面１４を上側とした状態で溶接面１４に施される。この際、溶接面１４は凹み、反溶接面１６は盛り上がる（突出する）傾向がある。このとき、溶接面１４が凹む大きさは、外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かって大きくなる。また、反溶接面１６が盛り上がる大きさは、反溶接面１６の外縁１９から管板中心軸ＣＬに向かって大きくなる。
【００２７】
本実施形態において、管板１０は、上述したように、溶接面１４の中心部分１４ａが隆起している。肉盛溶接時に溶接面１４が凹むと、中心部分１４ａも凹む。中心部分１４ａは、溶接面１４の凹む大きさに対応させて予め隆起させてあるため、肉盛溶接時に溶接面１４が凹むと、肉盛溶接後に溶接面１４は略平坦になる。管板１０の外側部分１４ｂと中心部分１４ａとの境界１７は、中心部分１４ａの隆起形状が外側部分１４ｂの形状と滑らかにつながるようにすることで、肉盛溶接後には、管板１０の中心部分１４ａと外側部分１４ｂとの間を滑らかにすることができる。このように、管板１０の溶接面１４に肉盛溶接を施した後において、溶接面１４は略平坦になるので、溶接面１４の表面に溶着した溶加材の厚みは、溶接面全体で略一定になる。その結果、管板１０の水室鏡側の面、すなわち、溶接面１４側の面は、耐食性のばらつきが抑制される。
【００２８】
管板１０は、肉盛溶接をした後においては、溶接面１４に溶着した溶加材料の厚みが溶接面１４全体にわたって略一定になる。このため、前記溶加材料の表面を平坦にする加工は少なくて済む。すなわち、溶接面１４の切削加工に要する時間は短くなる。このため、管板１０の生産性が向上する。
【００２９】
また、管板１０の溶接面１４を予め隆起させない場合、溶接面１４が凹むため、溶接面１４に溶着した溶加材の表面を平坦にするためには、溶接面１４が最も凹んだ部分に追加の溶接をする必要がある。このようにすると、溶接面１４の中心部分１４ａにおける溶加材の厚みは、溶接面１４の外縁１５での厚みよりも大きくなる。その結果、溶接面１４全体において溶加材の厚みにばらつきが発生し、溶接面１４、すなわち水室鏡側の面における耐食性にばらつきが発生する。これより、肉盛溶接に要する時間が増加するとともに、多くの溶加材が必要になる。
【００３０】
本実施形態においては、上述したように、管板１０の溶接面１４に溶着した溶加材料の厚みは、溶接面１４全体にわたって略一定になるとともに、前記溶加材の表面は、略平坦になった溶接面１４と略平行になる。すなわち、前記溶加材の表面も、略平坦になる。このため、肉盛溶接においては、多くの溶加材を溶接面１４に溶着させなくても、溶接面１４に溶着した溶加材の厚みを溶接面１４の全体にわたって略一定にでき、かつ溶加材の表面を略平坦にすることができる。その結果、本実施形態は、肉盛溶接に要する時間の増加を抑制させることができるとともに、溶加材の使用量も抑制することができるので、管板１０の生産性を向上させ、かつ製造コストも低減させることができる。
【００３１】
管板１０は、肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（５）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（６）で表されることが好ましい。
［数５］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （５）
［数６］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （６）
【００３２】
図３−１は、管板及び溶加材を示す断面図であって、縮み量Ｓ［ｍｍ］を算出するために用いる、各寸法（肉盛範囲Ｗ［ｍｍ］、肉盛高さＨ［ｍｍ］、及び板厚Ｔ［ｍｍ］）について示す図である。また、図３−２は、管板及び溶加材を示す断面図であって、隆起高さＡを算出するために用いる図である。
【００３３】
まず、上記式（５）を用いて縮み量Ｓ［ｍｍ］を算出する。このとき、図３−１に示す各寸法（肉盛範囲Ｗ［ｍｍ］、肉盛高さＨ［ｍｍ］、及び板厚Ｔ［ｍｍ］）を用いる。上記式（５）は、溶接部が溶接長に対して０．２％縮むこと、及び、管板の拘束による変形抵抗を（Ｈ／Ｔ）２とすることに基づく。
【００３４】
次に、上記式（６）を用いて隆起高さＡを算出する。隆起高さＡは、図３−２に示すように、溶接時に管板の溶接面側の中心部分が凹む際の落ち込み量に等しくなるように設定される寸法である。隆起高さＡの算出には、同図に示すように、「（肉盛範囲Ｗ）／２−縮み量Ｓ」、「隆起高さ（落ち込み量）Ａ」、及び「（肉盛範囲Ｗ）／２」を、直角三角形の３辺とみなして、三平方の定理を用いて算出する。
【００３５】
隆起高さ（落ち込み量）Ａは、以上のように求めることができ、特に、肉盛高さＨの最小値及び最大値から隆起高さＡの最小値及び最大値が定まる。このようにして求めた隆起高さＡは、管板の隆起部分の頂点における高さである。
【００３６】
隆起高さＡを上記範囲とすることで、肉盛溶接後における溶接面１４（図２−１）は略平坦になるので、溶接面１４に溶着した溶加材の厚みをより一定にすることができる。その結果、溶接面１４、すなわち、管板１０の水室鏡側における面の耐食性のばらつきを抑制できる。
【００３７】
図２−１に示す管板１０においては、反溶接面１６の外縁１９から離れた中心部分が凹んでいることが好ましい。上述したように、肉盛溶接をすると、反溶接面１６は、外縁１９から管板中心軸ＣＬに向かって隆起する傾向がある。肉盛溶接後においては、前記隆起を除去して反溶接面１６を平坦にするために反溶接面１６に切削加工が施される。反溶接面１６の中心部分を凹ませると、肉盛溶接時に凹ませた部分が隆起することで、反溶接面１６は略平坦になる。反溶接面１６の中心部分を凹ませることにより、肉盛溶接後における反溶接面１６の切削加工が少なくて済む。すなわち、反溶接面１６の切削加工に要する時間は短くなり、また、反溶接面１６を切削する量も少なくて済む。このため、管板１０の生産性が向上する。
【００３８】
反溶接面１６の中心部分を凹ませる場合、反溶接面１６の外縁１９から管板中心軸ＣＬに向かって凹ませる大きさを徐々に大きく、すなわち漸増させてもよい。このようにすれば、肉盛溶接後において、反溶接面１６はより平坦になる。その結果、肉盛溶接後における反溶接面１６の切削加工はさらに少なくて済むので、管板１０の生産性がさらに向上する。
【００３９】
肉盛溶接の際には溶接面１４が凹み、反溶接面１６が隆起するため、肉盛溶接後においては、反溶接面１６の直径に対して溶接面１４の直径が小さくなる傾向にある。このため、管板１０は、反溶接面１６の直径に対して溶接面１４の直径を大きくすることが好ましい。このようにすると、管板１０の外周面１２は、管板中心軸ＣＬに対して、溶接面１４から反溶接面１６へ向かうにしたがって管板中心軸ＣＬに近づくように傾斜する。このようにすれば、肉盛溶接後には、溶接面１４の直径と反溶接面１６の直径とが略等しくなるので、外周面１２は管板中心軸ＣＬと略平行になる。その結果、外周面１２を管板中心軸ＣＬと平行にするための切削加工は少なくて済む。すなわち、外周面１２の切削加工に要する時間は短くなり、また、外周面１２を切削する量も少なくて済む。このため、管板１０の生産性が向上する。以上、本実施形態の構成は、以下においても適宜適用することができる。
【００４０】
［変形例］
図４−１は、本実施形態の変形例に係る管板を示す断面図である。図４−２は、図４−１に示す管板の平面図である。次の説明においては、上述した説明において同じ符号を付した要素は、図２−１及び図２−２に示す要素と同じ要素を意味する。本変形例は、管板２０の、溶接面２４の外縁１５からの距離が大きいほど、溶接面２４は隆起する大きさが大きくなる点に特徴がある。すなわち、溶接面２４は、外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かうにしたがって、隆起する大きさが大きくなっている。
【００４１】
上述した管板１０は、図２−１、図２−２に示すように、外縁１５を含む平面から隆起する中心部分１４ａと、外縁１５を含む平面となる外側部分１４ｂとを有する。これに対して、本変形例において、管板２０は、外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かって、外縁１５を含む平面から隆起し、かつ、当該隆起の大きさは外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かって徐々に大きくなる（漸増する）溶接面２４を有する。すなわち、管板２０の溶接面２４は、外縁１５からの距離が大きくなるにしたがって、隆起する大きさが徐々に大きくなる。
【００４２】
このように、水室鏡側の面である溶接面２４が隆起する大きさを、外縁１５から管板中心軸ＣＬまで漸増させることにより、肉盛溶接が終了した後において、管板２０の溶接面２４は、全体がより平坦になる。このため、肉盛溶接が終了した後において、溶接面２４に溶着した溶加材の厚みは、溶接面２４の全体にわたってより一定になる。その結果、本変形例は、管板２０の水室鏡側における面、すなわち溶接面２４の耐食性のばらつきをより抑制することができる。次に、蒸気発生器用管板の製造方法について詳述する。
【００４３】
［蒸気発生器用管板の製造方法］
図５は、本実施形態に係る蒸気発生器用管板の製造方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る蒸気発生器用管板の製造方法（以下、管板製造方法という）を用いて管板１０、２０（図２−１、図４−１等参照）を製造するにあたり、まず、ステップＳ１において、管板材料を鍛造する。この工程が、肉盛溶接が施される面、すなわち、水室鏡側の面である溶接面１４、２４の外縁１５から離れた中心部分を隆起させる工程である。管板材料としては、圧力容器用調質型合金鋼鍛鋼品等を用いる。
【００４４】
鍛造の種類は、特に限定されない。すなわち、管板製造方法における鍛造には、自由鍛造、型鍛造等のいずれを用いてもよい。これらのうち、管板１０、２０を一対の金型によって形成する型鍛造を選択することが好ましい。型鍛造を用いれば、鍛造によって管板材料を管板１０、２０の形状に近い状態まで加工することができるからである。したがって、型鍛造を用いた場合には、鍛造後の管板材料の加工が少なくて済むので、管板１０、２０の生産性が向上する。
【００４５】
また、管板材料を鍛造するにあたっては、熱間鍛造、冷間鍛造のいずれを用いてもよい。これらのうち、冷間鍛造を用いると、管板１０、２０の寸法精度を向上させることができるので好ましい。管板材料を鍛造し、溶接面１４、２４の外縁１５から離れた中心部分を隆起させたら、ステップＳ２へ進む。
【００４６】
ステップＳ２は、管板材料の寸法を調整する工程である。ステップＳ２において、ステップＳ１で鍛造した管板材料を切削したり研磨したりすることによって所定の寸法及び形状に加工する。
【００４７】
上述した本実施形態に係る管板製造方法によって得られた管板１０、２０の溶接面１４、２４は、溶接面１４、２４が凹む大きさに対応して予め隆起している。この管板１０、２０の溶接面１４、２４に肉盛溶接を施すと、溶接面１４、２４が凹んで略平坦になる。このため、本実施形態に係る管板製造方法は、溶接面１４の表面に溶着した溶加材の厚みを、溶接面全体で略一定にすることができる。その結果、管板１０、２０の水室鏡側の面、すなわち、溶接面１４、２４側の面は、耐食性のばらつきが抑制される。
【００４８】
本実施形態に係る管板製造方法は、図４−１に示すように、上記ステップＳ１において、溶接面２４の外縁１５から溶接面２４を隆起させるとともに、外縁１５からの距離が大きくなるほど、溶接面２４が隆起する大きさを大きくすることが好ましい。このような管板の製造方法によれば、溶接面２４の外縁１５から管板中心軸ＣＬに向かうにしたがって、隆起の大きさが漸増する。このため、肉盛溶接時には、管板２０の溶接面２４は全体がより略平坦になる。このため、肉盛溶接が終了した後において、溶接面２４に溶着した溶加材の厚みは、溶接面２４の全体にわたってより一定になる。その結果、本実施形態に係る管板の製造方法は、管板２０の水室鏡側における面、すなわち溶接面２４の耐食性のばらつきをより抑制することができる。
【００４９】
本実施形態に係る管板の製造方法は、肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（７）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（８）で表されることが好ましい。
［数７］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （７）
［数８］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （８）
【００５０】
隆起高さＡを上記範囲とすることで、肉盛溶接後における溶接面１４、２４（図２−１、図４−１）は略平坦になるので、溶接面１４、２４に溶着した溶加材の厚みをより一定にすることができる。その結果、溶接面１４、２４、すなわち、管板１０、２０の水室鏡側における面の耐食性のばらつきを抑制できる。
【００５１】
本実施形態に係る管板製造方法は、肉盛溶接が施されない面、すなわち、蒸気発生器３０の胴部３２の内部側における面である反溶接面１６の外縁１９から離れた中心部分を凹ませることが好ましい。反溶接面１６の中心部分を凹ませる場合、反溶接面１６の外縁１９から管板中心軸ＣＬに向かって凹ませる大きさを徐々に大きく、すなわち漸増させてもよい。このようにすれば、肉盛溶接後において、反溶接面１６はより平坦になる。これらの理由は上述した通りである。
【００５２】
本実施形態に係る管板製造方法は、反溶接面１６の直径に対して溶接面１４、２４の直径を大きくすることが好ましい。このようにすると、管板１０、２０の外周面１２は、管板中心軸ＣＬに対して、溶接面１４、２４から反溶接面１６へ向かうにしたがって管板中心軸ＣＬに近づくように傾斜することになる。この理由は上述した通りである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る蒸気発生器用管板及び蒸気発生器用管板の製造方法は、水室鏡側の面に肉盛溶接した後において、耐食性のばらつきを抑制することに有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１０、２０ 蒸気発生器用管板（管板）
１２ 外周面
１４ 溶接面
１４ａ 中心部分
１４ｂ 外側部分
１５、１９ 外縁
１６ 反溶接面
１７ 境界
３０ 蒸気発生器
３２ 胴部
３６ 水室鏡
３６Ａ 入口側水室
３６Ｂ 出口側水室
３８ 伝熱管
４２ 給水管
４４ 給水路
４６ 気水分離器
４８ 湿分分離器
Ａ 隆起高さ（落ち込み量）
ＣＬ 管板中心軸
Ｈ 肉盛高さ
Ｓ 縮み量
Ｔ 板厚
Ｗ 肉盛範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管板面に肉盛溶接を施して蒸気発生器の構成部材として用いられる蒸気発生器用管板において、肉盛溶接が施される面の外縁から離れた中心部分が隆起していることを特徴とする蒸気発生器用管板。
【請求項２】
前記肉盛溶接が施される面の外縁からの距離が大きいほど、前記面が隆起している請求項１に記載の蒸気発生器用管板。
【請求項３】
肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（１）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（２）で表される請求項１又は２に記載の蒸気発生器用管板。
［数１］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （１）
［数２］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （２）
【請求項４】
蒸気発生器用管板の管板材料を鍛造することにより、肉盛溶接が施される面の外縁から離れた中心部分を隆起させる工程と、
管板材料の寸法を調整する工程と、
を含むことを特徴とする蒸気発生器用管板の製造方法。
【請求項５】
前記肉盛溶接が施される面の外縁からの距離が大きいほど、前記面を隆起させる請求項４に記載の蒸気発生器用管板の製造方法。
【請求項６】
肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（３）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（４）で表される請求項４又は５に記載の蒸気発生器用管板の製造方法。
［数３］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （３）
［数４］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （４）
【請求項１】
管板面に肉盛溶接を施して蒸気発生器の構成部材として用いられる蒸気発生器用管板において、肉盛溶接が施される面の外縁から離れた中心部分が隆起していることを特徴とする蒸気発生器用管板。
【請求項２】
前記肉盛溶接が施される面の外縁からの距離が大きいほど、前記面が隆起している請求項１に記載の蒸気発生器用管板。
【請求項３】
肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（１）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（２）で表される請求項１又は２に記載の蒸気発生器用管板。
［数１］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （１）
［数２］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （２）
【請求項４】
蒸気発生器用管板の管板材料を鍛造することにより、肉盛溶接が施される面の外縁から離れた中心部分を隆起させる工程と、
管板材料の寸法を調整する工程と、
を含むことを特徴とする蒸気発生器用管板の製造方法。
【請求項５】
前記肉盛溶接が施される面の外縁からの距離が大きいほど、前記面を隆起させる請求項４に記載の蒸気発生器用管板の製造方法。
【請求項６】
肉盛範囲をＷ［ｍｍ］、肉盛高さをＨ［ｍｍ］、及び板厚をＴ［ｍｍ］として、縮み量Ｓ［ｍｍ］を下記式（３）で表した場合に、隆起高さＡ［ｍｍ］が下記式（４）で表される請求項４又は５に記載の蒸気発生器用管板の製造方法。
［数３］
Ｓ＝（Ｗ／２）×０．００２×（Ｈ／Ｔ）２ （但し、５００≦Ｔ≦８００） （３）
［数４］
Ａ＝（（Ｗ／２）２−（（Ｗ／２）−Ｓ）２）１／２ （４）
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図２−１】
【図２−２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４７４３２（Ｐ２０１２−４７４３２Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２８４６（Ｐ２０１０−１９２８４６）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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