JP2001259831A - Rpvノズル取合部材の取替え工法 - Google Patents

Rpvノズル取合部材の取替え工法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 取合部材の取り替えに要する溶接作業を容易
かつ確実に実施することができる新規なRPVノズル取
合部材の取替え工法の提供。 【解決手段】 RPVノズル1の取合部材3を取合部材
3側で切断除去した後、RPVノズル1側の切断面Sの
内周縁に形成された座ぐり部6に新たな肉盛りを施し、
その後、その切断面Sを削り取って開先Kを形成した
後、その開先Kに新たな取合部材3の端面を突き合わせ
て両者を突合わせ溶接する。これによって、溶接熱等が
ノズル1側に伝わり難くなって微細な割れを抑制できる
と共に、突合わせ初層部のなじみが良くなって良好で高
品質な突合わせ溶接を容易に行える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所の圧
力容器(RPV)側に設けられた各種ノズルと配管系を
接続するためのセーフエンド等の取合部材の取替工法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4に示すように、原子力圧力容器に設
けられているノズル1の先端には、各種配管2を取合接
続するための管状の取合部材3(セーフエンドやティ又
はシールボディ等)が一体的に溶接されている。
【0003】この取合部材3は、ステンレス鋼やインコ
ネル鋼等の腐食性金属材料で形成されており、図5に示
すようにSCC(応力腐食割れ)対策や配管2,炉内配
管等の改造工事等においてその突き合わせ溶接部分から
適宜切断除去されて新たなものに取り替えられるように
なっている。
【0004】そして、この取合部材3の従来の取替え工
法としては、例えば図6(1), (2)に示すように、
ノズル1と取合部材3との溶接部の中心から切断した
後、図6(3), (4)に示すようにそのノズル1の切
断面Sを削り取って所定形状の開先Kの一方を形成す
る。その後、図7(1)に示すように、このノズル1の
切断面Sに対して、同じくその端面に予め開先の他方が
加工された新たな取合部材3を突き合わせた状態とした
後、図7(2), (3)に示すように、その開先K内に
同じく耐食性金属を肉盛りして両者を溶接することで取
合部材3の取り替え作業が行われるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図7(3)
に示すように、このノズル1の母材は原子力圧力容器と
同じ低合金鋼からなっていると共に、その内面にステン
レス鋼やインコネル鋼等耐食性金属からなるクラッド4
が一体的に貼り付けられ、さらにその先端に同じく耐食
性金属を肉盛りした耐食層5が形成された構造となって
おり、この耐食層5を介して上記取合部材3が突き合わ
せ溶接されるようになっている。
【0006】そのため、上述したように取合部材3の取
り替え工事においてその開先Kを溶接するに際して雑に
作業を行うと、その溶接による残留応力や熱の影響によ
ってノズル1側の耐食層5と母材(低合金鋼)6との境
界部Pに微細な割れが発生するおそれがある。
【0007】また、この開先K内に肉盛りを施すに際し
て、その突き合わせ初層部に旧い溶接金属が残っている
と、突き合わせ初層部と開先Kとのなじみが悪くなって
良好な溶接が行えない場合がある。すなわち、従来のノ
ズル1と取合部材3との突き合わせ溶接部を構成する溶
接金属は、両部材3,5とのなじみが良くなるように原
則として両部材3,5を構成する耐食性金属と同じ金属
が用いられているが、従来、この肉盛り溶接部はその殆
どが被覆アーク溶接によって肉盛りされていたため、そ
の被覆材の一部がその溶接金属中に不純物として混入し
ており、両部材3,5の耐食性金属とはその成分が微妙
に異なっている。そのため、この取合部材3を取り替え
るに際して、近年主流となりつつあるTIG溶接等の高
品質な溶接技術を用いた場合に特に突き合わせ溶接のポ
イントとなる開先Kの初層部付近に、成分の異なる旧い
溶接金属が残っているとこの旧い溶接金属と新たな溶接
金属とのなじみが悪くなって良好な突き合わせ溶接を行
うことが極めて困難になってしまうことがある。
【0008】従って、このような取合部材3の取り替え
工事に際しては、極めて慎重かつ高度な溶接技術が要求
されるため、一部の熟練溶接工でしか行うことができな
いといった不都合がある。
【0009】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、取
合部材の取り替えに要する溶接作業を容易かつ確実に実
施することができる新規なRPVノズル取合部材の取替
え工法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、RPVノズル先端の耐食層側に溶接される
取合部材の取替え工法において、上記RPVノズルと取
合部材との溶接部より取合部材側を境にしてその取合部
材を切断除去した後、上記RPVノズル側の切断面内周
側をその周方向に亘って円環状に削り取って座ぐり加工
を施してからその座ぐり部に新たな肉盛りを施し、その
後、そのRPVノズル側の切断面を削り取って開先を形
成し、しかる後、その開先に新たな取合部材の端面を突
き合わせてからその開先内に肉盛りして両者を溶接する
ようにしたものである。
【0011】すなわち、RPVノズルから旧い取合部材
を切断除去するに際して、その切断位置をRPVノズル
と取合部材との溶接部より取合部材側とし、その切断面
に新たな開先を形成することにより、RPVノズル側の
耐食層の厚さが実質的に厚くなって開先とRPVノズル
母材との距離を長くとることができる。この結果、溶接
時の熱や残留応力がRPVノズル母材側に伝わり難くな
るため、RPVノズル母材と耐食層の境界部で発生しや
すい微細な割れを効果的に防止することができる。
【0012】また、この開先を形成するに際してRPV
ノズルの切断面内側を座ぐり加工し、その座ぐり部に良
質な耐食性金属を肉盛りを施しておくことでその後に行
われる開先の突き合わせ溶接金属とのなじみが良くな
り、初層部溶接の品質がより安定して良好な突き合わせ
溶接を容易に実施することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を添付図面を参照しながら説明する。
【0014】図1は、本発明工法によって形成されたR
PVノズル1と取合部材3の突き合わせ溶接部付近を示
した拡大断面図である。
【0015】図示するように、本発明工法による肉盛り
溶接部にあっては、開先K端とノズル1の境界部(母材
(低合金鋼)と耐食層(ステンレス鋼等)5との境界
部)Aとの距離L1が、従来工法による距離L2よりも
L3(L1−L2)の分だけ長くなっているため、その
肉盛り溶接時の残留応力や熱が境界部Aにまで到達し難
くなり、その結果、その境界部Aでの微細な割れが発生
することがなくなって良好な突き合わせ溶接が行われ
る。
【0016】ここで、この境界部Aに発生する微細割れ
は、溶接応力の大きさや溶接熱の温度のみならず使用す
る金属材料や溶接条件等によって様々に異なってくるも
のであることから個々のノズル1毎に具体的な条件を求
めるためには今後詳細なデータが必要となってくるが、
本発明者らの経験及び実際のモックアップ試験を行った
結果では、すくなくとも肉盛り溶接による境界部Aの最
高温度をプラント運転温度(280℃)以下に抑制すれ
ばその境界部Aに発生する微細割れを確実に防止できる
ことが分かった。
【0017】従って、例えば、炉心スプレイノズルにお
ける従来工法による距離L2の長さが12mmであった
のに対し、L1の長さを21mmとすれば、境界部Aの
最高温度をプラント運転温度以下に抑えることができる
ため、炉心スプレイノズルにおける境界部Aの微細割れ
を確実に防止することができる。
【0018】また、この開先Kを形成するに際してRP
Vノズル1の切断面S内側には座ぐり6が加工され、そ
の座ぐり部6に耐食性金属からなる肉盛り部7が施され
ていることから、その後に行われる開先Kの肉盛り初層
部をこの肉盛り部7上に施すことにより、突き合わせ初
層部と溶接金属とのなじみが良好となって高品質な突き
合わせ溶接が施されることになる。
【0019】そして、このような安定した高品質の突き
合わせ溶接を行うためには、先ず、図2(1)に示すよ
うに、RPVノズル1と取合部材3との溶接部より取合
部材3側を境にしてその取合部材3をバイトやローラに
よって切断除去する。尚、この切断作業にあたっては、
従来と同様に周囲の干渉物を撤去したり、RPVの水抜
き作業や切粉,異物混入防止対策等の付帯作業を予め行
うようにすることはいうまでもない。
【0020】次に、図2(2), (3)に示すように、
そのRPVノズル1の切断面Sの内周側をその周方向に
亘って円環状に削り取って座ぐり加工を施してからその
座ぐり部6にTIG溶接によって溶接金属を肉盛りして
新たな肉盛り部7を形成する。ここで、この肉盛り部7
を形成する金属としては、RPVノズル1の耐食層5及
び取合部材3と同じ耐食性金属、例えば、ステンレス鋼
やインコネル鋼を用いる。尚、この座ぐり位置や座ぐり
量(幅,高さ)等は、その肉盛り部7がその後、新たに
形成される開先Kの先端部に位置するようになっていれ
ば、特に限定するものではない。
【0021】そして、図3(2)に示すように、そのR
PVノズル1の切断面Sを削り取って上記肉盛り部7が
取合部材3側にリング状に突出するように加工した後、
図3(3)に示すように、その端面に予め開先の一方が
形成された新たな取合部材3を突き合わせる。これによ
ってそれらの突き合わせ部に、内周側が閉じると共に外
周側が開いた状態の開先Kが形成される。その後、この
状態を維持したまま同じくTIG溶接によってその開先
K内にその肉盛り部7を構成する耐食性金属と同じ金属
を用いてその内周に突き合わせ初層部を施す。このと
き、初層肉盛り付近は、同じくTIG溶接によって形成
された高品質な肉盛り部7で形成されていることから、
開先Kの肉盛り金属とのなじみが良好となり、突き合わ
せ溶接作業で最も困難な初層部の溶接を容易かつ確実に
行うことができる。そのため、上述したように、この新
たな開先Kの突き合わせ溶接に際しては、特に高度な溶
接技術が不要となり、自動TIG溶接機等による自動溶
接が可能となる。
【0022】その後、このようにして初層部の突き合わ
せ溶接が終了したならば、その初層部の検査を行った
後、その上に残層を順次肉盛りすることで開先K全体を
突き合わせ溶接する。このとき、残層付近、特にノズル
1側には、耐食層5と一体となった旧い溶接金属の一部
が残った状態となっているが、突き合わせ溶接に際して
最も困難な初層部の肉盛りが良好に行われれば、この部
分のなじみ状態は溶接強度等に殆ど影響をあたえるおそ
れはない。尚、座ぐり部6の径方向を大きくすることに
より、肉盛り厚さを大きくすることができる。
【0023】その後、このようにして開先K全体の突き
合わせ溶接が終了したならば、その溶接部からはみ出し
た余分な溶接金属や裏波等をグラインダー等で除去し、
滑らかに加工した後、放射線による溶接部全体の検査、
耐圧試験等の従来の溶接後工程を経ることで本発明に係
る取合部材3の取替え作業が終了する。
【0024】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、新しい開
先中心をノズル母材から離すことにより、ノズル母材と
耐食層の境界部に伝わる溶接熱や残留応力が低下するた
め、その境界部での微細な割れを確実に防止することが
できる。また、新しい開先中心の先端部に新たに高品質
な肉盛り部を形成することにより、その後にその開先内
に突き合わせ溶接される肉盛り初層部のなじみが良くな
るため、良好で高品質な突き合わせ溶接を容易に行うこ
とができる。この結果、高度な溶接技術が不要となるた
め、溶接の自動化が可能となって作業効率を大幅に向上
することができる等といった優れた効果を発揮すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明工法によって得られた肉盛り溶接部付近
の実施の一形態を示す拡大断面図である。
【図2】本発明工法の前段階の実施の一形態を示す工程
図である。
【図3】本発明工法の後段階の実施の一形態を示す工程
図である。
【図4】従来のRPVノズルと取合部材の接合状態を示
す断面図である。
【図5】RPVノズルから取合部材を切断除去した状態
を示す断面図である。
【図6】従来工法の前段階の実施の一形態を示す工程図
である。
【図7】従来工法の後段階の実施の一形態を示す工程図
である。
【符号の説明】
1 ノズル 3 取合部材(セーフエンド等) 5 耐食層 6 座ぐり部 7 肉盛り部 K 開先 S 切断面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21C 19/02 B23K 101:12 // B23K 101:12 103:04 103:04 G21C 13/00 A Fターム(参考) 4E001 AA03 BB07 CB03 CC04 DA06 DF05 4E081 YM00 YX02 YX05 YX08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RPVノズル先端の耐食層側に溶接され
    る取合部材の取替え工法において、上記RPVノズルと
    取合部材との溶接部より取合部材側を境にしてその取合
    部材を切断除去した後、上記RPVノズル側の切断面内
    周縁をその周方向に亘って円環状に削り取って座ぐり加
    工を施してからその座ぐり部に新たな肉盛りを施し、そ
    の後、そのRPVノズル側の切断面を削り取って開先を
    形成し、しかる後、その開先に新たな取合部材の端面を
    突き合わせてからその開先内に肉盛りして両者を溶接す
    るようにしたことを特徴とするRPVノズル取合部材の
    取替え工法。
  2. 【請求項2】 上記RPVノズルが低合金鋼からなると
    共に、その先端の耐食層と上記取合部材がステンレス鋼
    又はインコネル鋼のいずれかからなり、かつ上記肉盛り
    金属として上記耐食層及び取合部材と同じ金属を用いる
    ようにしたことを特徴とする請求項1に記載のRPVノ
    ズル取合部材の取替え工法。
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