JPH07266230A - Method and device for reforming structural material - Google Patents
Method and device for reforming structural materialInfo
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- JPH07266230A JPH07266230A JP6058834A JP5883494A JPH07266230A JP H07266230 A JPH07266230 A JP H07266230A JP 6058834 A JP6058834 A JP 6058834A JP 5883494 A JP5883494 A JP 5883494A JP H07266230 A JPH07266230 A JP H07266230A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は例えば原子炉炉内構造物
を構成するオーステナイト系ステンレス鋼またはニッケ
ル基合金の残留応力改善を行うための構造材の改質方法
およびその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structural material reforming method and apparatus for improving residual stress of austenitic stainless steel or nickel-base alloy constituting a nuclear reactor internal structure, for example.
【０００２】[0002]
【従来の技術】軽水炉炉内構造物はオーステナイト系ス
テンレス鋼またはニッケル基合金などの高温高圧水環境
下において十分な耐食性と高温強度を有する材料で構成
されている。しかしながら、交換不可能な構造材に対し
てはプラントの長期に亘る運転により長期間高温高圧環
境中に曝され、しかも炉心材料は中性子照射を受ける。2. Description of the Related Art The internal structure of a light water reactor is made of a material such as austenitic stainless steel or nickel base alloy, which has sufficient corrosion resistance and high temperature strength under high temperature and high pressure water environment. However, non-exchangeable structural materials are exposed to a high temperature and high pressure environment for a long period of time due to long-term operation of the plant, and the core material is subjected to neutron irradiation.
【０００３】そのため、それらが原因となって起こる材
料劣化の問題が懸念されている。特に炉内構造物溶接部
近傍は溶接入熱による材料の鋭敏化および引張り残留応
力が形成されているため潜在的な応力腐食割れ発生の可
能性を有している。Therefore, there is a concern about the problem of material deterioration caused by them. Particularly in the vicinity of the welded portion of the in-core structure, there is a possibility of potential stress corrosion cracking because the material becomes sensitized by welding heat input and tensile residual stress is formed.
【０００４】最近、プラントの運転期間の長期化に対応
して予防保全技術対策として種々の材料方面改質技術の
開発が行われている。その一環として表面残留応力を積
極的に引張りから圧縮に変えることによって応力腐食割
れを未然に防止するための対策工法の開発が望まれてい
る。Recently, various material-direction modifying techniques have been developed as countermeasures for preventive maintenance techniques in response to the extension of the operating period of the plant. As part of this, it is desired to develop a countermeasure method for preventing stress corrosion cracking by positively changing the surface residual stress from tensile to compression.
【０００５】特に、炉心に近いオーステナイト系ステン
レス鋼は長期間の中性子照射によって材料強度が上昇す
ることが知られており、このような照射硬化した材料あ
るいはニッケル基合金に対して確実に表面の残留応力を
圧縮状態に変換する技術が求められている。In particular, it is known that the material strength of austenitic stainless steel near the core is increased by neutron irradiation for a long period of time, and the surface of the austenitic stainless steel is reliably hardened against such radiation hardened material or nickel-based alloy. There is a need for a technique that converts stress into a compressed state.
【０００６】ところで、ショットピーニングは高圧空気
あるいは遠心力によって、ショットと呼ばれる金属ある
いはセラミックスなどの小球を高速に加速し、その運動
エネルギーによって構造材料表面を塑性加工する技術で
ある。その効果として疲労強度が飛躍的に改善され、自
動車、航空機等種々の産業分野で広く応用されている技
術である。Incidentally, shot peening is a technique in which high-pressure air or centrifugal force accelerates small balls of metal or ceramics called shots at high speed, and the kinetic energy thereof is used to plastically process the surface of the structural material. As a result, the fatigue strength is dramatically improved, and the technique is widely applied in various industrial fields such as automobiles and aircraft.
【０００７】また、疲労強度改善と同時に表面の応力状
態を圧縮応力にする効果も知られており、その効果を積
極的に表面の引張り残留応力が原因となって起こる応力
腐食割れ対策として応するための技術開発も行われてい
る。Further, it is also known that the fatigue strength is improved and the stress state of the surface is changed to the compressive stress. This effect is positively taken as a countermeasure against the stress corrosion cracking caused by the tensile residual stress of the surface. Technology development for
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、軽水炉
の炉内構造物にショットピーニングを適用する場合、遠
隔で施工を行いさらにショットの回収を行う必要がある
ため、そのような装置開発が待たれている。特に、原子
炉底部およびアニュラス部などの狭隘な場所で遠隔走査
で精密な表面応力状態を変える作業を行う自動機を開発
する必要がある。本発明は上記課題を解決するためにな
されたもの、例えば軽水炉炉内構造物の構成材料である
オーステナイト系ステンレス鋼またはニッケル基合金、
さらに中性子照射により強度が上昇した照射硬化材に対
して、表面の残留応力を圧縮に変換し応力腐食割れを未
然に防止できる構造材の改質方法およびその装置を提供
することにある。However, in the case of applying shot peening to the internal structure of a light water reactor, it is necessary to carry out construction remotely and further to collect shots, so the development of such equipment is awaited. There is. In particular, it is necessary to develop an automatic machine that performs a work to change the precise surface stress state by remote scanning in a narrow space such as the bottom of the reactor and the annulus. The present invention has been made to solve the above problems, for example, austenitic stainless steel or nickel-based alloy which is a constituent material of the light water reactor internal structure,
Further, it is an object of the present invention to provide a method for modifying a structural material and an apparatus therefor capable of converting the residual stress on the surface into a compression and preventing stress corrosion cracking in advance for a radiation-cured material whose strength is increased by neutron irradiation.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は構造材の改質方
法において、構造材に高圧空気の圧力が吹き出し口にお
ける圧力と周囲環境との圧力差の値で、２kgf/cm2 以下
の高圧空気により加速された多数の金属製またはセラミ
ックス製ショットを衝突させて前記構造材面の残留応力
を引張りから圧縮に変換することを特徴とする。According to the present invention, in the method for reforming a structural material, the pressure of the high pressure air in the structural material is a value of the pressure difference between the pressure at the outlet and the surrounding environment, and the high pressure is 2 kgf / cm 2 or less. It is characterized in that a large number of metal or ceramic shots accelerated by air collide with each other to convert the residual stress on the surface of the structural material from tensile to compression.
【００１０】また、同じく構造材に高圧水の圧力が吹き
出し口における圧力と周囲環境との圧力差の値で、５kg
f/cm2 から40kgf/cm2 で、かつ施工面と吹き出し口の距
離が50mmから 200mmの高圧水により加速された多数の金
属製またはセラミックス製ショットを衝突させて前記構
造材面の残留応力を引張りから圧縮に変換することを特
徴とする。Similarly, the pressure of the high-pressure water on the structural material is 5 kg in terms of the pressure difference between the pressure at the outlet and the surrounding environment.
f / cm 2 to 40 kgf / cm 2 , and the distance between the construction surface and the outlet is 50 mm to 200 mm. It is characterized by conversion from tension to compression.
【００１１】さらに、同じく構造材に超音波により加速
された多数の金属製またはセラミックス製ショットを衝
突させて前記構造材面の残留応力を引張りから圧縮に変
換することを特徴とする。Further, the present invention is also characterized in that a large number of metal or ceramic shots accelerated by ultrasonic waves are made to collide with the structural material to convert the residual stress on the surface of the structural material from tensile to compression.
【００１２】また、本発明は原子炉内構造物の溶接部お
よびその近傍を高圧空気または高圧水あるいは超音波に
より加速された多数の金属製またはセラミックス製ショ
ットをその表面に衝突させて表面残留応力を引張りから
圧縮に変換することを特徴とする。In the present invention, the surface residual stress is caused by colliding the welded portion of the reactor internals and its vicinity with a large number of metal or ceramic shots accelerated by high pressure air or high pressure water or ultrasonic waves. Is converted from tension to compression.
【００１３】本発明は構造材の改質装置において、構造
材の施工面に設置された第１のチャンバと、この第１の
チャンバを包囲して設置された第２のチャンバと、前記
第１のチャンバ壁を貫通した先端部に噴射口を有するシ
ョットノズルと、前記第１のチャンバに接続したショッ
ト回収用ポンプおよびダストトラップ用フィルタと、前
記第２のチャンバに接続した給水ポンプとを具備したこ
とを特徴とする。In the structural material reforming apparatus of the present invention, there is provided a first chamber installed on a construction surface of the structural material, a second chamber surrounding the first chamber, and the first chamber. A shot nozzle having an injection port at the tip end that penetrates the chamber wall, a shot recovery pump and a dust trap filter connected to the first chamber, and a water supply pump connected to the second chamber. It is characterized by
【００１４】また、同じく改質装置において、構造材の
施工面に設置された第１のチャンバと、この第１のチャ
ンバを包囲して設置された第２のチャンバと、この第２
のチャンバを包囲して設置された第３のチャンバと、前
記第１のチャンバ壁を貫通した先端部に噴射口を有する
ショットノズルと、前記第１のチャンバに接続したショ
ット回収用ポンプと、前記第２のチャンバおよび前記第
３のチャンバにそれぞれ接続した給水ポンプとを具備し
たことを特徴とする。Also in the reforming apparatus, a first chamber installed on the construction surface of the structural member, a second chamber surrounding the first chamber, and a second chamber installed around the first chamber.
A third chamber installed surrounding the chamber, a shot nozzle having an injection port at a tip end that penetrates the first chamber wall, a shot recovery pump connected to the first chamber, A water supply pump connected to each of the second chamber and the third chamber is provided.
【００１５】[0015]
【作用】構造材の施工面にショットを圧空式，水圧式ま
たは超音波式ショットピーニング装置により加速して吹
き出し、ショットピーニングを行う。このショットピー
ニングにより構造材の表面の残留応力を引張りから圧縮
に変換して応力腐食割れを未然に防止できる。[Operation] Shots are shot and peened by accelerating the shots on the construction surface of the structural material by a pneumatic, hydraulic or ultrasonic shot peening apparatus. By this shot peening, the residual stress on the surface of the structural material can be converted from tensile to compression and stress corrosion cracking can be prevented in advance.
【００１６】構造材としてはオーステナイト系ステンレ
ス鋼またはニッケル基合金、また中性子照射により強度
が上昇した照射硬化材などである。ショットは材質が金
属またはセラミックスで、小径球状体である。As the structural material, austenitic stainless steel or nickel-based alloy, and irradiation hardening material whose strength is increased by neutron irradiation are used. The shot is made of metal or ceramics and has a small diameter spherical body.
【００１７】圧空式の高圧空気の圧力はノズルの吹き出
し口における圧力と周囲環境との圧力差の値で２kgf/cm
2 に選定する。水圧式の高圧水の圧力はノズルの吹き出
し口における圧力と周囲環境との圧力差の値で施工面と
吹き出し口の距離が50から 200mmの範囲に選定する。The pressure of the high-pressure air of the pneumatic type is 2 kgf / cm as the value of the pressure difference between the pressure at the nozzle outlet and the surrounding environment.
Select 2 . The pressure of hydraulic high-pressure water is selected based on the pressure difference between the nozzle outlet and the surrounding environment, and the distance between the construction surface and the outlet is 50 to 200 mm.
【００１８】圧空式および水圧式において、ショットピ
ーニングチャンバが２重以上の構造からなり、第ｎチャ
ンバと第ｎ＋１チャンバとの間に形成される空間にポン
プにより給水し、先端の間隔（スリット）から高速の水
ジェットを噴出させることにより水中カーテンができ、
ショットのチャンバ外部への流出を防止する。In the compressed air type and hydraulic type, the shot peening chamber has a double or more structure, and water is pumped into the space formed between the nth chamber and the (n + 1) th chamber, and the space between the tips (slits) An underwater curtain is created by ejecting a high-speed water jet,
Prevent shots from flowing out of the chamber.
【００１９】また、ショットノズルの周囲にデフューザ
を設けることにより、投射されたショット流速が回収用
ポンプの影響を抑えることが可能となり、より低圧領域
での投射および回収ポンプの大容量化が計れる。Further, by providing a diffuser around the shot nozzle, it is possible to suppress the influence of the projected shot flow velocity on the recovery pump, and it is possible to increase the capacity of the projection and recovery pump in a lower pressure region.
【００２０】超音波式においては施工面に設置したチャ
ンバ内にショットおよび媒体となる液体を注入し、超音
波振動子によりショットを加速して対象部位の表面改質
を行う。In the ultrasonic method, a shot and a liquid serving as a medium are injected into a chamber installed on a construction surface, and the shot is accelerated by an ultrasonic vibrator to modify the surface of a target site.
【００２１】[0021]
【実施例】図面を参照しながら本発明に係る構造材の改
質方法およびその装置の各々の実施例を説明する。Embodiments of the method for modifying a structural material and the apparatus therefor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２２】（方法の実施例１）本実施例１は構造材の
改質方法に関して改質装置、つまり圧空式ショットピー
ニング装置により実施した方法で、図１および図２につ
いて説明する。(Embodiment 1 of Method) This embodiment 1 relates to a method of reforming a structural material, which is carried out by a reforming apparatus, that is, a compressed air type shot peening apparatus, and FIG. 1 and FIG. 2 will be described.
【００２３】ニッケル基合金または照射硬化したオース
テナイト系ステンレス鋼のような高強度材料に対して残
留応力改善を行うには、構造材の表面を塑性変形させる
に十分な加工能力の有する手法であることが必要であ
る。ショットピーニング方法はその目的のためには好適
な技術である。In order to improve the residual stress in a high strength material such as a nickel base alloy or an austenitic stainless steel hardened by irradiation, a method having sufficient working ability to plastically deform the surface of the structural material is required. is necessary. The shot peening method is a suitable technique for that purpose.
【００２４】ショットと呼ばれる金属またはセラミック
スなどの通常 0.3〜２mm直径の小球を高圧空気などによ
って加速し構造材の施工面に対して投射する。この場
合、高圧空気は数kgf/cm2 の圧縮空気が用いられるが、
従来の投射圧力に対して極めて低い圧力で投射しても十
分残留応力改善効果が得られることを実験的に明らかに
した。A small ball of 0.3 to 2 mm diameter, which is usually called a shot, such as metal or ceramics, is accelerated by high pressure air or the like and projected onto the construction surface of the structural material. In this case, compressed air of several kgf / cm 2 is used as high-pressure air,
It was experimentally clarified that the residual stress improvement effect can be sufficiently obtained even by projecting with an extremely low pressure as compared with the conventional projecting pressure.
【００２５】図１に照射硬化したSUS304鋼を模擬した20
％冷間加工材に水圧の影響が無視できる水深30cmの水中
で投射圧力 0.5〜５kgf/cm2 まで変化させて施工した場
合の表面残留応力の投射圧力依存性を示す。ノズル径は
７mmである。FIG. 1 shows a model of irradiation-hardened SUS304 steel.
% The projected residual pressure dependence of the surface residual stress is shown when the cold-worked material is constructed by changing the projected pressure from 0.5 to 5 kgf / cm 2 in water with a water depth of 30 cm where the effect of water pressure can be ignored. The nozzle diameter is 7 mm.
【００２６】また、投射圧力とは吹き出し口で測定した
圧力であり、以下の説明においても投射圧力とは吹き出
し口圧力とする。照射硬化模擬材に対して 2.0kgf/cm2
以下の圧力でも高圧側と同等な表面圧力残留応力が形成
されていることがわかる。Further, the projection pressure is the pressure measured at the outlet, and the projection pressure is the outlet pressure in the following description. 2.0 kgf / cm 2 for irradiation curing simulated material
It can be seen that the surface pressure residual stress equivalent to that on the high pressure side is formed even at the following pressures.
【００２７】ところで、オーステナイト系ステンレス鋼
のオーステナイト相は常温で準安定相であり、冷間加工
によりマルテンサイト相に変態することが知られてい
る。図２は溶体化SUS304鋼のショットピーニング後の表
面残留オーステナイト相の投射圧力依存性を示してい
る。By the way, it is known that the austenitic phase of austenitic stainless steel is a metastable phase at room temperature and is transformed into a martensitic phase by cold working. FIG. 2 shows the projected pressure dependence of the surface retained austenite phase after shot peening of solution annealed SUS304 steel.
【００２８】図２中、たて軸は残留オーステナイト量
で、よこ軸は投射圧力である。図２から低圧ほどオース
テナイト相の比率が高い傾向があることがわかる。In FIG. 2, the vertical axis is the amount of retained austenite, and the horizontal axis is the projection pressure. It can be seen from FIG. 2 that the lower the pressure, the higher the ratio of the austenite phase.
【００２９】一般にマルテンサイト相はステンレス鋼の
全面腐食性を劣化させることが知られており、高圧でシ
ョットピーニングした場合は耐応力腐食割れ性は改善さ
れても、全面腐食を加速する懸念がある。It is generally known that the martensitic phase deteriorates the general corrosion resistance of stainless steel, and when shot peening at high pressure, the stress corrosion cracking resistance is improved, but there is a concern of accelerating the general corrosion. .
【００３０】以上の理由から、投射圧力２kgf/cm2 以下
で施工することにより耐全面腐食性を劣化させることな
く残留応力改善処理ができるため有利である。また、投
射圧力を下げることにより高圧空気の流量を低減するこ
とになり改質装置のチャンバを小型化できる利点があ
り、施工上からも有利である。For the above reasons, it is advantageous to carry out the projecting with a projection pressure of 2 kgf / cm 2 or less because residual stress can be improved without deteriorating the general corrosion resistance. Further, since the flow rate of high-pressure air is reduced by lowering the projection pressure, there is an advantage that the chamber of the reforming apparatus can be downsized, which is also advantageous in terms of construction.
【００３１】インコネル600 などのニッケル基合金に対
しても２kgf/cm2 以下の投射圧力で十分応力改善効果が
確認されており、照射硬化材も含めて炉内構造物に対し
て高圧空気を使ってショットピーニングする際には２kg
f/cm2 以下の投射圧力で施工する必要がある。Even with nickel-based alloys such as Inconel 600, a sufficient stress improving effect has been confirmed at a projection pressure of 2 kgf / cm 2 or less, and high-pressure air is used for the internal structures of the reactor including the radiation hardened material. 2kg for shot peening
It is necessary to work with a projection pressure of f / cm 2 or less.
【００３２】（装置の実施例１）本実施例は構造材の改
質装置に関する圧空式ショットピーニング装置で、装置
としての第１の実施例を図３により説明する。(Embodiment 1 of Apparatus) This embodiment is a compressed air type shot peening apparatus relating to an apparatus for reforming a structural material, and a first embodiment as an apparatus will be described with reference to FIG.
【００３３】図３において、原子炉炉内構造物の構造材
の施工面１に対向して先端部に第１のくちばし部２を有
する水平部と垂直部を備えた第１のチャンバ３が設けら
れ、この第１のチャンバ３の水平部を包囲して先端部に
第２のスリット４を有する第２のチャンバ５を設けてい
る。In FIG. 3, there is provided a first chamber 3 having a horizontal portion and a vertical portion having a first beak portion 2 at the tip end thereof, which faces the construction surface 1 of the structural material of the reactor internal structure. A second chamber 5 surrounding the horizontal portion of the first chamber 3 and having a second slit 4 at the tip is provided.
【００３４】第１のチャンバ３は垂直部壁を貫通して先
端部に吹き出し口６を有するショットノズル７が設けら
れ、上部にダストトラップ用フィルタ８に接続するフィ
ルタ接続管９が設けられ、下部にショット回収用ポンプ
10に接続するショット回収管11が設けられている。ま
た、第２のチャンバ５の上部には給水ポンプ12に接続す
る給水管13が設けられている。The first chamber 3 is provided with a shot nozzle 7 penetrating the vertical wall and having a blow-out port 6 at the tip, a filter connecting pipe 9 for connecting to a dust trap filter 8 is provided on the upper portion, and a lower portion is provided. Shot recovery pump
A shot recovery pipe 11 connected to 10 is provided. Further, a water supply pipe 13 connected to the water supply pump 12 is provided above the second chamber 5.
【００３５】ここで、第１のくちばし部２と第２のくち
ばし部４との間隙をｄ1 とし、第１のチャンバ３と第２
のチャンバ５の水平部の間隙をｄ2 とする。また、施工
面１と第１のくちばし部２および第２のくちばし部４と
の角度をαとする。この角度αは施工面１に対して効果
上から45度以下が望ましい。Here, the gap between the first beak portion 2 and the second beak portion 4 is d 1, and the first chamber 3 and the second beak portion 2 are
The gap in the horizontal part of the chamber 5 is d 2 . Further, the angle between the construction surface 1 and the first beak portion 2 and the second beak portion 4 is α. This angle α is preferably 45 degrees or less from the viewpoint of the effect on the construction surface 1.
【００３６】本実施例では第１のチャンバ３と第２のチ
ャンバ５との２重構造によりショット14の炉水環境中へ
の漏洩を防止している。第１のチャンバ３と第２のチャ
ンバ５との間隙ｄ2 からｄ1 を通して給水ポンプ12から
供給された炉水が高速で吹き出し水カーテンを形成し、
ショット14の流出を防ぐ。In this embodiment, the double structure of the first chamber 3 and the second chamber 5 prevents the shot 14 from leaking into the reactor water environment. The reactor water supplied from the water supply pump 12 through the gap d 2 to d 1 between the first chamber 3 and the second chamber 5 blows out at high speed to form a water curtain,
Prevent the outflow of shot 14.
【００３７】間隙ｄ1 は水ジェットの高速化を計るため
ｄ1 ＜ｄ2 の関係を満たしている。また、くちばし部
２，４はチャンバ３，５の内側に向けて折れ曲り開口し
ており、水ジェットが内側に向けて吹き出されるため、
ショット14の漏洩防止の信頼性を高めている。The gap d 1 satisfies the relationship of d 1 <d 2 in order to speed up the water jet. Further, the beaks 2 and 4 are bent and opened toward the inside of the chambers 3 and 5, and the water jet is blown out toward the inside.
Improves the reliability of Shot 14 leakage prevention.
【００３８】第１のチャンバ３内で発生する大量の空気
は第１のチャンバ３の上部からダストトラップ用フィル
タ８により回収される。A large amount of air generated in the first chamber 3 is collected from the upper part of the first chamber 3 by the dust trap filter 8.
【００３９】（第１の実施例の装置による構造材の改質
方法の第１例）図３に示すような２重チャンバ３，５の
ショットピーニング装置において、α角が30度、ｄ1 ＝
２mm，ｄ2 ＝７mm，ノズル７の吹き出し口７と施工面１
との距離 100mmのチャンバを一方向駆動が可能な遠隔駆
動装置アームに取付けた。(First Example of Method for Modifying Structural Material by Apparatus of First Embodiment) In a shot peening apparatus of dual chambers 3 and 5 as shown in FIG. 3, α angle is 30 degrees, d 1 =
2 mm, d 2 = 7 mm, outlet 7 of nozzle 7 and construction surface 1
A chamber with a distance of 100 mm was attached to a remote drive arm that can be driven in one direction.
【００４０】そして、水深１mmの水中で投射圧力 1.5kg
f/cm2 、ショットノズル７の内径７mm，ショット14の径
0.3mmの条件でSUS304鋼平板に対してショットピーニン
グ施工を行った。施工後、Ｘ線残留応力測定により表面
残留応力を測定したところ、約−650MPaの圧縮残留応力
が形成されていた。The projection pressure is 1.5 kg in water with a depth of 1 mm.
f / cm 2 , shot nozzle 7 inner diameter 7 mm, shot 14 diameter
Shot peening was performed on a SUS304 steel plate under the condition of 0.3 mm. After the construction, when the surface residual stress was measured by X-ray residual stress measurement, a compressive residual stress of about -650 MPa was formed.
【００４１】また、 300ｌ／分の能力を持つショット回
収用ポンプ10，20ｌ／分の給水ポンプ12を用いてショッ
トピーニング施工を行った。その結果、チャンバ３，５
外へのショット14の漏洩はなく信頼性の高い回収が行わ
れていることが確認された。（第１の実施例の装置によ
る構造材の改質方法の第２例）図３に示すような２重チ
ャンバ構造のショットピーニング装置において、α角が
45度、ｄ1 ＝ 1.5mm，ｄ2 ＝７mm，ノズル施工面間距離
100mmのチャンバを一方向駆動が可能な遠隔駆動装置ア
ームに取付けた。Shot peening was carried out using a shot collecting pump 10 having a capacity of 300 l / min and a water supply pump 12 of 20 l / min. As a result, chambers 3 and 5
It was confirmed that there was no leakage of Shot 14 to the outside and highly reliable recovery was performed. (Second Example of Method for Modifying Structural Material by Apparatus of First Example) In a shot peening apparatus having a dual chamber structure as shown in FIG.
45 degrees, d 1 = 1.5mm, d 2 = 7mm, distance between nozzles
The 100 mm chamber was attached to a remote drive arm capable of one-way drive.
【００４２】そして、水深１mmの水中で投射圧力 1.0kg
f/cm2 、ショットノズル７の内径７mm，ショット14の径
0.3mmの条件でインコネル600 平板に対してショットピ
ーニング施工を行った。施工後、Ｘ線残留応力測定によ
り表面残留応力を測定したところ約−600MPaの圧縮残留
応力が形成されていた。Then, the projection pressure is 1.0 kg in water having a depth of 1 mm.
f / cm 2 , shot nozzle 7 inner diameter 7 mm, shot 14 diameter
Shot peening was performed on Inconel 600 flat plate under the condition of 0.3 mm. After the construction, when the surface residual stress was measured by X-ray residual stress measurement, a compressive residual stress of about -600 MPa was formed.
【００４３】また、 300ｌ／分の能力を持つショット回
収用ポンプ10，15ｌ／分の給水ポンプ12を用いてショッ
トピーニング施工を行ったが、チャンバ外へのショット
の漏洩はなく信頼性の高い回収が行われていることが確
認された。Shot peening was performed using the shot recovery pump 10 having a capacity of 300 l / min and the water supply pump 12 having a capacity of 15 l / min, but there was no leakage of shots to the outside of the chamber and highly reliable recovery. Was confirmed to have been carried out.
【００４４】（装置の実施例２）本実施例は構造材の改
質装置に関する圧空式ショットピーニング装置で、装置
としての第２の実施例を図４により説明する。なお、図
４中、図３と同一部分には同一符号を付して重複する部
分の説明は省略する。(Embodiment 2 of Apparatus) This embodiment is a compressed air type shot peening apparatus relating to a reforming apparatus for a structural material, and a second embodiment as an apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description of the overlapping parts will be omitted.
【００４５】図４に示す第２の実施例が図３に示す第１
の実施例と異なる部分はショットノズル７を包囲するデ
フューザ15を第１のチャンバ３内の垂直部にショットノ
ズル７と同心円的に設け、かつデフューザ15をショット
ノズル７との間の第１のチャンバ３の壁面にフィルタ16
を設けたことにある。The second embodiment shown in FIG. 4 corresponds to the first embodiment shown in FIG.
The part different from that of the first embodiment is that a diffuser 15 that surrounds the shot nozzle 7 is provided concentrically with the shot nozzle 7 in a vertical portion in the first chamber 3, and the diffuser 15 is located between the shot nozzle 7 and the first chamber. Filter 16 on the wall of 3
Has been established.
【００４６】第２の実施例によればノズル７の周囲にデ
フューザ15を設け投射されたショット流束がショット回
収用ポンプ10の影響を抑えることが可能となり、より低
圧領域での投射および回収用ポンプ10の大容量化が計れ
るため、回収の信頼性を向上できる。According to the second embodiment, the diffuser 15 is provided around the nozzle 7 so that the shot flux projected can suppress the influence of the shot collection pump 10, and the projection and collection in a lower pressure region can be performed. Since the capacity of the pump 10 can be increased, the reliability of collection can be improved.
【００４７】デフューザ15とノズル７の空間にショット
14の滞留を防ぐためにデフューザ15の内部に圧力差を利
用して炉水を取り込む構造となっている。Shot in the space between the diffuser 15 and the nozzle 7.
In order to prevent the 14 from staying, the structure of the diffuser 15 takes in the reactor water by utilizing the pressure difference.
【００４８】実機施工の際には遠隔駆動装置、施工用ガ
イドを炉内に設置しチャンバ３，５を壁面に沿って平行
移動させることにより溶接線およびその近傍の施工を行
うことになるが、チャンバ３，５と壁面が一定の間隔を
有しているため、スムーズな移動が可能である。When the actual machine is installed, a remote drive device and a construction guide are installed in the furnace and the chambers 3 and 5 are moved in parallel along the wall surface, so that the welding line and its vicinity are constructed. Since the chambers 3 and 5 and the wall surface have a constant distance, smooth movement is possible.
【００４９】ショット14を加速する手段としては高圧空
気の他に高圧水を用いてもよい。As means for accelerating the shot 14, high pressure water may be used in addition to high pressure air.
【００５０】また、図４に示す２重チャンバ構造のショ
ットピーニング装置において、α角が30度、ｄ1 ＝２m
m，ｄ2 ＝７mm，ノズル７の吹き出し口６と施工面１と
の間の距離 100mmのチャンバ３，５を一方向の駆動が可
能な遠隔駆動装置アームに取付ける。In the double-chamber structure shot peening apparatus shown in FIG. 4, the α angle is 30 degrees and d 1 = 2 m.
The chambers 3 and 5 having m, d 2 = 7 mm and the distance between the outlet 6 of the nozzle 7 and the construction surface 1 of 100 mm are attached to a remote drive arm capable of driving in one direction.
【００５１】そして、水深１mmの水中で投射圧力 0.5kg
f/cm2 、ショットノズル７の内径７mm，ショット14の径
0.3mmの条件でSUS304鋼平板に対してショットピーニン
グ施工を行った。デフューザ15の内径50mm，デフューザ
15の先端がノズル７の吹き出し口６から20mmでるように
第１のチャンバ３内に設置した。Then, the projection pressure is 0.5 kg in water having a depth of 1 mm.
f / cm 2 , shot nozzle 7 inner diameter 7 mm, shot 14 diameter
Shot peening was performed on a SUS304 steel plate under the condition of 0.3 mm. Diffuser 15 inner diameter 50 mm, diffuser
It was installed in the first chamber 3 so that the tip of 15 was 20 mm from the outlet 6 of the nozzle 7.
【００５２】施工後、Ｘ線残留応力測定により表面残留
応力を測定したところ約−630MPaの圧縮残留応力が形成
されており、 0.5kgf/cm2 の投射圧力でも十分応力改善
効果を得ることができた。After the construction, when the surface residual stress was measured by X-ray residual stress measurement, a compressive residual stress of about -630 MPa was formed, and a sufficient stress improving effect could be obtained even with a projection pressure of 0.5 kgf / cm 2. It was
【００５３】また、 350ｌ／分の能力を持つショット回
収用ポンプ10，10ｌ／分の給水ポンプ12を用いてショッ
トピーニング施工を行ったが、チャンバ３，５外へのシ
ョット14の漏洩はなく信頼性の高い回収が行われている
ことが確認された。Shot peening was performed using the shot recovery pump 10 having a capacity of 350 l / min and the water supply pump 12 having a capacity of 10 l / min, but the shot 14 was not leaked outside the chambers 3 and 5 and was reliable. It was confirmed that highly efficient recovery was performed.
【００５４】（装置の実施例３）図６により本発明に係
る構造材の改質装置の第３の実施例を説明する。(Embodiment 3 of Apparatus) A third embodiment of the apparatus for modifying a structural material according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００５５】この第３の実施例が図３に示した第１の実
施例と異なる点は第２のチャンバ５を包囲して第３のチ
ャンバ17を設けて、３重チャンバ構造とし、この第３の
チャンバ17に給水ポンプ12に接続する給水管13を設けた
ことにある。また、第３のチャンバ17の先端部には第３
のくちばし部18が形成し、図３におけるフィルタ接続管
９およびダストトラップ用フィルタ８を削除している。The third embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 3 in that the third chamber 17 is provided by surrounding the second chamber 5 to form a triple chamber structure. The third chamber 17 is provided with the water supply pipe 13 connected to the water supply pump 12. The tip of the third chamber 17 has a third
A beak portion 18 is formed, and the filter connecting pipe 9 and the dust trap filter 8 in FIG. 3 are removed.
【００５６】この第３の実施例では３重チャンバ構造
で、水圧加速式のショットピーニング装置を構成してい
る。そのため、第１のチャンバ３内側に向けて２重の水
ジェットが形成されるため、ショットの漏洩防止の信頼
性を確保している。In the third embodiment, the hydraulic chamber type shot peening apparatus has a triple chamber structure. Therefore, since a double water jet is formed toward the inside of the first chamber 3, reliability of shot leakage prevention is ensured.
【００５７】ショット回収用ポンプ10の容量はショット
供給用ポンプ（図示せず）の容量より数倍以上あり、し
かも水圧加速式の場合、圧空式に比べて第１のチャンバ
３内に送り込まれる水の容量が低いため、ショット回収
用ポンプ10で使用済みショットおよび供給水を回収する
ことが可能である。The capacity of the shot recovery pump 10 is several times or more than the capacity of the shot supply pump (not shown), and in the case of the hydraulic acceleration type, the water fed into the first chamber 3 is larger than that in the compressed air type. Because of its low capacity, the shot recovery pump 10 can recover used shots and supply water.
【００５８】図６に示すような水圧方式の３重チャンバ
構造ショットピーニング装置において、α角が30度、ｄ
1 ＝ 1.5mm，ｄ2 ＝７mm，ノズル施工面間距離 100mmの
チャンバを一方向駆動が可能な遠隔駆動装置アームに取
付ける。In a water pressure type triple chamber structure shot peening apparatus as shown in FIG. 6, the α angle is 30 degrees, and d
Attach a chamber with 1 = 1.5 mm, d 2 = 7 mm, and a distance between nozzle surfaces of 100 mm to a remote drive arm that can drive in one direction.
【００５９】そして、水深１mmの水中で投射圧力15kgf/
cm2 、ノズル内径９mm，ショットの径 0.3mmの条件でSU
S304鋼平板に対してショットピーニング施工を行った。
施工後、Ｘ線残留応力測定により表面残留応力を測定し
た。その結果、約−700MPaの圧縮残留応力が形成されて
おり、水圧方式によっても応力改善効果を得ることが確
認された。The projection pressure is 15 kgf / in the water of 1 mm depth.
SU under the condition of cm 2 , nozzle inner diameter 9mm, shot diameter 0.3mm
Shot peening was performed on S304 steel plate.
After the construction, surface residual stress was measured by X-ray residual stress measurement. As a result, a compressive residual stress of about -700 MPa was formed, and it was confirmed that the stress improving effect was obtained even by the hydraulic method.
【００６０】また、 450ｌ／分の能力を持つ回収ポン
プ，２基の給水ポンプはいずれも15ｌ／分の給水ポンプ
を用いてショットピーニング施工を行ったがチャンバ外
へのショットの漏洩はなく信頼性の高い回収が行われて
いることを確認した。Shot peening was carried out using a water recovery pump having a capacity of 450 l / min and two water supply pumps each having a water supply rate of 15 l / min. However, there was no leakage of shots to the outside of the chamber and the reliability was high. It was confirmed that the high recovery rate was high.
【００６１】図５は照射硬化模擬材（20％冷間加工材）
に対して水中での自動施工した場合を想定し、−500MPa
の応力改善幅（ショットピーニング後の表面残留応力−
初期表面残留応力）が得られる投射圧力と投射距離の関
係を図示したものである。投射圧力はノズル吹き出し口
での圧力値で表わしている。FIG. 5 is a radiation hardening simulated material (20% cold worked material)
However, assuming automatic construction in water, −500MPa
Width of stress improvement (surface residual stress after shot peening −
It is a diagram illustrating the relationship between the projection pressure and the projection distance at which the initial surface residual stress) is obtained. The projection pressure is represented by the pressure value at the nozzle outlet.
【００６２】直径７mmのノズルを用いて水圧の影響を無
視できる水深30cmの水中でショットピーニング施工して
いる。投射距離を離すと共に一走行あたりの施工幅は広
がるが、水の抵抗によりショット速度が減衰し応力改善
効果が小さくなり、投射圧力を上げる必要がある。Shot peening is carried out in water having a depth of 30 cm where the influence of water pressure can be ignored using a nozzle having a diameter of 7 mm. Although the construction width per run widens as the projection distance increases, the shot speed is attenuated due to the resistance of water and the stress improving effect becomes smaller, so it is necessary to increase the projection pressure.
【００６３】投射圧力はノズル径とポンプ流量により決
まるが、直径７mmのノズルを使った場合には50kgf/cm2
の圧力を得ようとすると大型のポンプが必要になり、炉
内構造物に適用しようとした場合現実的でない。The projection pressure is determined by the nozzle diameter and pump flow rate, but when using a nozzle with a diameter of 7 mm, 50 kgf / cm 2
In order to obtain the above pressure, a large pump is required, which is not realistic when it is applied to the internal structure of the reactor.
【００６４】投射距離を小さくすると一走行当たりの施
工幅が小さくなり施工効率が低下し長時間施工が必要と
なる。一方、投射距離を大きくするとポンプ容量が大き
くなるばかりでなく、施工チャンバが大きくなるため特
に狭隘部の施工には不適当である。When the projection distance is reduced, the construction width per run is reduced, the construction efficiency is lowered, and long construction is required. On the other hand, if the projection distance is increased, not only the pump capacity is increased but also the construction chamber is enlarged, which is not suitable for the construction of a narrow portion.
【００６５】以上の理由から炉内構造物の高圧水を用い
たショットピーニング施工の場合投射圧力が、10kgf/cm
2 以上40kgf/cm2 以下、投射距離50mm以上 200mm以下の
範囲が効果的である。For the above reasons, in the case of shot peening construction using high pressure water for the reactor internal structure, the projection pressure is 10 kgf / cm.
A range of 2 to 40 kgf / cm 2 and a projection distance of 50 mm to 200 mm is effective.
【００６６】（装置の実施例４）図７により本発明に係
る構造材の改質装置の第４の実施例を説明する。(Fourth Embodiment of Apparatus) A fourth embodiment of the reforming apparatus for a structural material according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００６７】この第４の実施例は前記第４の実施例と図
４に示す第２の実施例とを組み合わせて水圧式ショット
ピーニング装置を構成している。The fourth embodiment is a combination of the fourth embodiment and the second embodiment shown in FIG. 4 to form a hydraulic shot peening apparatus.
【００６８】すなわち、本実施例では第２の実施例にお
いて第３のチャンバ17を設け、第４の実施例において第
１のチャンバ３内のショットノズル７の周囲にデフュー
ザ15を設けるとともに、ショットノズル７とデフューザ
15との間の第１のチャンバ３の壁面にフィルタ16を設け
たものである。That is, in this embodiment, the third chamber 17 is provided in the second embodiment, the diffuser 15 is provided around the shot nozzle 7 in the first chamber 3 in the fourth embodiment, and the shot nozzle is also provided. 7 and diffuser
A filter 16 is provided on the wall surface of the first chamber 3 between the filter 16 and the first chamber 15.
【００６９】この第４の実施例によれば、ショット投射
の確実性、ショット回収の信頼性の向上を計ることがで
きる。According to the fourth embodiment, the reliability of shot projection and the reliability of shot collection can be improved.
【００７０】すなわち、図７に示すような第１から第３
のチャンバ３，５，17で構成する水圧方式３重チャンバ
構造のショットピーニング装置において、α角が45度、
ｄ1＝３mm，ｄ2 ＝７mm，ショットノズル７の吹き出し
口６と施工１との面の間距離50mmのチャンバを一方向駆
動が可能な遠隔駆動装置アームに取付ける。That is, the first to the third as shown in FIG.
In a shot peening machine with a hydraulic triple-chamber structure consisting of chambers 3, 5 and 17, the α angle is 45 degrees,
A chamber with d 1 = 3 mm, d 2 = 7 mm, and a distance between the outlet 6 of the shot nozzle 7 and the surface of the construction 1 of 50 mm is attached to a remote drive arm capable of unidirectional driving.
【００７１】内径50mmのデフューザ15をデフューザ15の
先端がノズル７の吹き出し口６から10mm出るように第１
のチャンバ３内に設置した。First, the diffuser 15 having an inner diameter of 50 mm is placed so that the tip of the diffuser 15 extends 10 mm from the outlet 6 of the nozzle 7.
It was installed in chamber 3 of.
【００７２】そして、水深１mmの水中で投射圧力５kgf/
cm2 、ショットノズル７の内径７mm，ショット14の径
0.3mmの条件でSUS304鋼平板に対してショットピーニン
グ施工を行った。Then, a projection pressure of 5 kgf /
cm 2 , shot nozzle 7 inner diameter 7 mm, shot 14 diameter
Shot peening was performed on a SUS304 steel plate under the condition of 0.3 mm.
【００７３】施工後、Ｘ線残留応力測定により表面残留
応力を測定した。その結果、約−580MPaの圧縮残留応力
が形成されていた。また、 450ｌ／分の能力を持つショ
ット回収用ポンプ10，20ｌ／分の給水ポンプ12を用いて
ショットピーニング施工を行ったが、チャンバ３，５，
17外へのショット14の漏洩はなく、信頼性の高い回収が
行われていることが認められた。After the construction, the surface residual stress was measured by X-ray residual stress measurement. As a result, a compressive residual stress of about -580 MPa was formed. In addition, shot peening was performed using a shot collection pump 10 having a capacity of 450 l / min and a water supply pump 12 of 20 l / min.
17 There was no leakage of shot 14 to the outside, and it was confirmed that reliable recovery was performed.
【００７４】（装置の実施例５）図８により本発明に係
る構造材の改質装置の第５の実施例を説明する。(Fifth Embodiment of Apparatus) A fifth embodiment of the structural material reforming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００７５】この第５の実施例は改質装置として配管内
面施工用超音波式ショットピーニング装置を構成してい
る。なお、図８においては図３に付した部分と同様な作
用を有する部分については同一符号を付している。The fifth embodiment constitutes an ultrasonic type shot peening apparatus for pipe inner surface construction as a reforming apparatus. Note that, in FIG. 8, portions having the same operations as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.
【００７６】すなわち、図８においては配管19内面の溶
接部20にショットピーニングを適用した例で、配管19内
に第１のチャンバ３と第２のチャンバ５とを設置してい
る。第１のチャンバ３と第２のチャンバ５の上下両端部
にはシール用ラバー21が設けられて配管19の内面と気密
性を保っている。That is, in FIG. 8, shot peening is applied to the weld 20 on the inner surface of the pipe 19, and the first chamber 3 and the second chamber 5 are installed in the pipe 19. Sealing rubbers 21 are provided at both upper and lower ends of the first chamber 3 and the second chamber 5 to maintain airtightness with the inner surface of the pipe 19.
【００７７】第１のチャンバ３の左側にはショットをノ
ズル７に供給するショット供給管22とショット供給弁23
が接続されており、また、右側にショット回収管11と第
１チャンバ回収用バルブ24が接続されている。On the left side of the first chamber 3, a shot supply pipe 22 and a shot supply valve 23 for supplying shots to the nozzle 7.
Is connected, and the shot recovery pipe 11 and the first chamber recovery valve 24 are connected on the right side.
【００７８】また、第１のチャンバ３内には超音波振動
子25が取り付けられており、この超音波振動子25はケー
ブル26により高圧発生装置27に接続している。一方、第
２のチャンバ５の左右両側にはショット回収管11と第２
のチャンバ回収用バルブ28が接続している。第１および
第２チャンバ回収用バルブ24，28はショット回収用ポン
プ10に接続している。An ultrasonic oscillator 25 is attached in the first chamber 3, and the ultrasonic oscillator 25 is connected to a high voltage generator 27 by a cable 26. On the other hand, on both the left and right sides of the second chamber 5, the shot recovery pipe 11 and the second
The chamber recovery valve 28 is connected. The first and second chamber recovery valves 24, 28 are connected to the shot recovery pump 10.
【００７９】上記図８に示すような超音波振動方式のシ
ョットピーニング装置において、内径240mm ，板厚10m
m，長さ500mm のSUS304配管模擬溶接継ぎ手材を水深１m
mの水中に設置し、内面溶接部に２重チャンバ方式のシ
ョットピーニング装置を設置した。流量30l/分のポンプ
によりチャンバ内の水を排水した後、約150gの 0.3mmシ
ョットと媒体として水をチャンバ内に満たした。In an ultrasonic vibration type shot peening apparatus as shown in FIG. 8, an inner diameter of 240 mm and a plate thickness of 10 m
m, 500 mm long SUS304 piping simulated welding joint material at a water depth of 1 m
It was installed in m water and a double chamber type shot peening machine was installed in the inner weld. After draining the water in the chamber by a pump with a flow rate of 30 l / min, about 150 g of 0.3 mm shot and water as a medium were filled in the chamber.
【００８０】振動子周波数 30kHz，出力10W/cm2 で、直
径５cmの円盤型磁歪振動子を用いて30秒間超音波ショッ
トピーニング施工した後、ショットおよび水を回収し
た。施工後Ｘ線残留応力測定により表面残留応力を測定
した。その結果、約−620MPaの圧縮残留応力が形成され
ていた。Ultrasonic shot peening was performed for 30 seconds using a disk type magnetostrictive vibrator having a vibrator frequency of 30 kHz and an output of 10 W / cm 2 , and the shot and water were collected. After the construction, surface residual stress was measured by X-ray residual stress measurement. As a result, a compressive residual stress of about -620 MPa was formed.
【００８１】圧空式および水圧式は連続施工であるのに
対して上記実施例の超音波振動式は間欠施工である。主
に配管19の内外面溶接部20あるいはＣＲＤハウジング、
ＩＣＭハウジングなどの炉底部の溶接部の残留応力改善
に適した施工方法である。The pneumatic type and the hydraulic type are continuous construction, while the ultrasonic vibration type of the above embodiment is intermittent construction. Mainly the inner and outer surface welds 20 of the pipe 19 or the CRD housing,
This is a construction method suitable for improving the residual stress in the welded portion of the furnace bottom such as the ICM housing.
【００８２】溶接部20を囲むようにシール構造の第１の
チャンバ３を設置し、第１のチャンバ３内を排水した
後、超音波の媒体となる液体（水）と一定量のショット
を第１のチャンバ３内に注入し、チャンバ３の容量に合
わせた出力および振動数で一定時間加振する。この実施
例によれば、第１のチャンバ３を溶接部20を包囲するよ
うに設置することにより、比較的短時間で溶接部20全体
を同時に均一に施工し、応力改善できる効果がある。The first chamber 3 having a sealing structure is installed so as to surround the welded portion 20, the inside of the first chamber 3 is drained, and then a liquid (water) serving as an ultrasonic medium and a fixed amount of shot are taken. It is injected into the chamber 3 of No. 1 and is vibrated for a certain period of time with an output and a vibration frequency according to the capacity of the chamber 3. According to this embodiment, by installing the first chamber 3 so as to surround the welded portion 20, there is an effect that the entire welded portion 20 can be simultaneously and uniformly applied in a relatively short time and stress can be improved.
【００８３】振動子25は磁歪型，電歪型，圧電型がある
が施工対象部の形状、大きさによって適当な周波数を得
られる振動子を選択する必要がある。加振中のショット
の漏洩を考慮し２重のチャンバ構造になっている。振動
子25は一基のみであるが、二基以上を高周波発生装置に
並列に繋ぎチャンバ内に設置してもよい。The vibrator 25 may be a magnetostrictive type, an electrostrictive type, or a piezoelectric type, but it is necessary to select a vibrator capable of obtaining an appropriate frequency depending on the shape and size of the portion to be processed. The chamber structure is doubled in consideration of shot leakage during vibration. Although only one oscillator 25 is provided, two or more oscillators 25 may be connected in parallel to the high frequency generator and installed in the chamber.
【００８４】（装置の実施例６）図９により本発明に係
る構造材の改質装置の第６の実施例を説明する。(Sixth Embodiment of Apparatus) A sixth embodiment of the apparatus for reforming a structural material according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００８５】この第６の実施例は改質装置として配管外
面施工用超音波式ショットピーニング装置を構成してい
る。なお、図９中、図８と同一部分には同一符号を付し
て重複する部分の説明は省略する。The sixth embodiment constitutes an ultrasonic shot peening apparatus for constructing the outer surface of the pipe as a reforming apparatus. In FIG. 9, the same parts as those in FIG. 8 are designated by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
【００８６】この第６の実施例が第５の実施例と異なる
点は配管19の外面に溶接部20を取り囲んでシール用ラバ
ー21を介して第１のチャンバ３と第２のチャンバ５を設
けたことにある。The sixth embodiment is different from the fifth embodiment in that the first chamber 3 and the second chamber 5 are provided on the outer surface of the pipe 19 so as to surround the welded portion 20 and via the sealing rubber 21. There is something.
【００８７】図９に示すような超音波振動方式のショッ
トピーニング装置において、外径260mm ，板厚10mm，長
さ500mm のSUS304配管模擬溶接継ぎ手材を水深１mmの水
中に設置し、外面溶接部に２重チャンバ方式のショット
ピーニング装置を設置した。流量30l/分のポンプにより
チャンバ内の水を排水した後、約150gの 0.3mmショット
と媒体として水をチャンバ内に満たした。振動子周波数
30kHz磁歪振動子を用いて30秒間超音波ショットピーニ
ングした後、ショットおよび水を回収した。施工後Ｘ線
残留応力測定により表面残留応力を測定した。その結
果、約−700MPaの圧縮残留応力が形成されていた。In an ultrasonic vibration type shot peening apparatus as shown in FIG. 9, a SUS304 pipe simulated welding joint material having an outer diameter of 260 mm, a plate thickness of 10 mm and a length of 500 mm was installed in water having a water depth of 1 mm, and the outer surface was welded. A double chamber type shot peening machine was installed. After draining the water in the chamber by a pump with a flow rate of 30 l / min, about 150 g of 0.3 mm shot and water as a medium were filled in the chamber. Oscillator frequency
Shots and water were collected after ultrasonic shot peening for 30 seconds using a 30 kHz magnetostrictive oscillator. After the construction, surface residual stress was measured by X-ray residual stress measurement. As a result, a compressive residual stress of about -700 MPa was formed.
【００８８】超音波振動式の場合、加速されたショット
が施工面に衝突し応力改善を行う効果と共に、キャビテ
ーション現象も付随して発生する。一般にキャビテーシ
ョンが破壊することにより、高圧が発生するため、それ
による表面加工の効果も期待できる。In the case of the ultrasonic vibration type, the cavitation phenomenon is accompanied with the effect that the accelerated shot collides with the work surface to improve the stress. In general, high pressure is generated by the destruction of cavitation, and the surface processing effect can be expected.
【００８９】しかし、その効果は、ショットによる効果
に比較して非常に小さいため、施工条件を選定する際に
は最もショットの加速効率の高い条件を選定する必要が
ある。また、施工部形状が複雑な場合、チャンバ容量が
大きくなる場合は、複数の振動子を設置してもよい。However, since the effect is very small as compared with the effect by the shot, it is necessary to select the condition having the highest shot acceleration efficiency when selecting the construction condition. Further, when the construction portion has a complicated shape or the chamber capacity is large, a plurality of vibrators may be installed.
【００９０】（装置の実施例７）図10により本発明に係
る構造材の改質装置を原子炉内炉内構造物の構造材に適
用した装置の第７の実施例を説明する。(Embodiment 7 of the Apparatus) A seventh embodiment of the apparatus in which the structural material reforming apparatus according to the present invention is applied to the structural material of the reactor internal structure will be described with reference to FIG.
【００９１】なお、本実施例では、図９と類似の構成を
有する配管外面施工用超音波式ショットピーニング装置
を適用しており、図10中、図９と同一部分は同一符号を
付している。In this embodiment, an ultrasonic type shot peening apparatus for constructing an outer surface of a pipe having a similar construction to that of FIG. 9 is applied. In FIG. 10, the same parts as those of FIG. 9 are designated by the same reference numerals. There is.
【００９２】すなわち、図10において符号29は原子炉圧
力容器の下部鏡板を部分的に示しており、この原子炉圧
力容器29を貫通してＣＲＤハウジング30が挿入され、Ｃ
ＲＤハウジング30はスタブチューブ31の上端部に溶接部
20ａで固定される。スタブチューブ31の下端部は原子炉
圧力容器29の内面に溶接部20ｂで固定される。That is, in FIG. 10, reference numeral 29 partially shows the lower end plate of the reactor pressure vessel, the CRD housing 30 is inserted through the reactor pressure vessel 29, and C
The RD housing 30 is welded to the upper end of the stub tube 31.
It is fixed at 20a. The lower end of the stub tube 31 is fixed to the inner surface of the reactor pressure vessel 29 by a welded portion 20b.
【００９３】原子炉圧力容器29内の底面とＣＲＤハウジ
ング30の外側面にシール用ラバー21を介して第１のチャ
ンバ３と第２のチャンバ５が気密に設置されている。第
１のチャンバ３の上面にはショットと媒体を第１のチャ
ンバ３内に供給するショット供給弁23がショットノズル
７を介して設けられている。The first chamber 3 and the second chamber 5 are airtightly installed on the bottom surface of the reactor pressure vessel 29 and the outer surface of the CRD housing 30 via a rubber 21 for sealing. A shot supply valve 23 for supplying shots and a medium into the first chamber 3 is provided on the upper surface of the first chamber 3 via a shot nozzle 7.
【００９４】第１のチャンバ３内には超音波振動子25が
設けられている。超音波振動子25はケーブル26により高
圧発生装置27に接続している。第１および第２のチャン
バ３，５はそれぞれ第１チャンバ回収用バルブ24および
第２チャンバ回収用バルブ28を介してショット回収用ポ
ンプ10に接続している。An ultrasonic oscillator 25 is provided in the first chamber 3. The ultrasonic transducer 25 is connected to a high voltage generator 27 by a cable 26. The first and second chambers 3 and 5 are connected to the shot recovery pump 10 via a first chamber recovery valve 24 and a second chamber recovery valve 28, respectively.
【００９５】しかして、上記実施例の超音波振動方式の
２重チャンバショットピーニング装置において、水深約
2.5mmの水中でショットピーニング施工を行った。流量
30l/分のポンプによりチャンバ内の水を排水した後、約
150ｇの 0.3mmショットと媒体として水をチャンバ内に
満たした。Therefore, in the ultrasonic vibration type dual chamber shot peening apparatus of the above embodiment, the water depth is about
Shot peening was performed in 2.5 mm water. Flow rate
After draining the water in the chamber with a 30 l / min pump,
The chamber was filled with 150 g of 0.3 mm shot and water as the medium.
【００９６】振動子周波数 30kHz，出力10W/cm2 で直径
５cmの円盤型磁歪振動子25を用いて30秒間超音波ショッ
トピーニングした後、ショットおよび水を回収した。施
工後、Ｘ線残留応力測定により表面残留応力を測定し
た。Ultrasonic shot peening was performed for 30 seconds using a disk type magnetostrictive vibrator 25 having a vibrator frequency of 30 kHz and an output of 10 W / cm 2 and a diameter of 5 cm, and then shots and water were collected. After the construction, surface residual stress was measured by X-ray residual stress measurement.
【００９７】その結果、ＣＲＤハウジング30とスタブチ
ューブ31との溶接部20ａ近傍のインコネル600 配管表面
の残留応力値は−650MPa，ＣＲＤハウジング30と原子炉
圧力容器29の溶接部20ｂ近傍のインコネル600 配管表面
の残留応力値は−580MPaでありいずれも高い圧縮残留応
力が形成されていた。As a result, the residual stress value on the surface of the Inconel 600 pipe near the weld 20a between the CRD housing 30 and the stub tube 31 is -650 MPa, and the Inconel 600 pipe near the weld 20b between the CRD housing 30 and the reactor pressure vessel 29. The surface residual stress value was -580 MPa, and high compressive residual stress was formed in all cases.
【００９８】[0098]
【発明の効果】本発明によれば、圧空式，水圧式，超音
波振動子式のショットピーニング方法およびその装置に
より例えば軽水炉炉内構造物の構造材表面の応力状態を
引張り応力から圧縮応力に変換する。これにより構造材
が応力腐食損傷を未然に防止し、機器の寿命を延ばすこ
とができる。According to the present invention, the stress state on the surface of the structural material of the internal structure of the light water reactor is changed from tensile stress to compressive stress by the pneumatic and hydraulic type, ultrasonic vibrator type shot peening method and its apparatus. Convert. As a result, the structural material can prevent stress corrosion damage and prolong the life of the device.
【図１】本発明に係る構造材の改質方法の実施例１にお
ける投射圧力と表面残留応力との関係を示す特性図。FIG. 1 is a characteristic diagram showing a relationship between a projection pressure and a surface residual stress in Example 1 of a method for modifying a structural material according to the present invention.
【図２】図１において、ショットピーニング後の表面残
留オーステナイト相の投射圧力の依存性を示す曲線図。FIG. 2 is a curve diagram showing the dependence of the projected pressure on the surface retained austenite phase after shot peening in FIG.
【図３】本発明に係る構造材の改質装置の第１の実施例
を一部ブロックで概略的に示す縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing a partial block of a first embodiment of the structural material reforming apparatus according to the present invention.
【図４】本発明に係る構造材の改質装置の第２の実施例
を一部ブロックで概略的に示す縦断面図。FIG. 4 is a vertical sectional view schematically showing a partial block of a second embodiment of the structural material reforming apparatus according to the present invention.
【図５】本発明に係る改質装置の水圧式ショットピーニ
ング装置により施工した場合に応力改善効果が得られる
投射圧力と投射距離との領域を示す比較図。FIG. 5 is a comparative diagram showing a region of a projection pressure and a projection distance where a stress improving effect is obtained when the construction is performed by the hydraulic shot peening device of the reforming apparatus according to the present invention.
【図６】本発明に係る構造材の改質装置の第３の実施例
を一部破線で概略的に示す縦断面図。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view schematically showing a part of the third embodiment of the structural material reforming apparatus according to the present invention with broken lines.
【図７】本発明に係る構造材の改質装置の第４の実施例
を一部破線で概略的に示す縦断面図。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view schematically showing a partial broken line of a fourth embodiment of the structural material reforming apparatus according to the present invention.
【図８】本発明に係る構造材の改質装置の第５の実施例
を一部ブロックで概略的に示す縦断面図。FIG. 8 is a longitudinal sectional view schematically showing a partial block of a fifth embodiment of the structural material reforming apparatus according to the present invention.
【図９】（ａ）は本発明に係る構造材の改質装置の第６
の実施例を一部ブロックで概略的に示す縦断面図。
（ｂ）は（ａ）の横断面図。FIG. 9 (a) is a sixth modification device for a structural material according to the present invention.
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view schematically showing a part of the embodiment of FIG.
(B) is a cross-sectional view of (a).
【図１０】本発明に係る構造材の改質装置の第７の実施
例を一部ブロックで概略的に示す縦断面図。FIG. 10 is a longitudinal sectional view schematically showing a partial block of a seventh embodiment of the structural material reforming apparatus according to the present invention.
【符号の説明】 １…構造材の施工面、２…第１のくちばし部、３…第１
のチャンバ、４…第２のくちばし部、５…第２のチャン
バ、６…吹き出し口、７…ショットノズル、８…ダスト
トラップ用フィルタ、９…フィルタ接続管、10…ショッ
ト回収用ポンプ、11…ショット回収管、12…給水ポン
プ、13…給水管、14…ショット、15…デフューザ、16…
フィルタ、17…第３のチャンバ、18…第３のくちばし
部、19…配管、20…溶接部、21…シール用ラバー、22…
ショット供給管、23…ショット供給弁、24…第１チャン
バ回収用バルブ、25…超音波振動子、26…ケーブル、27
…高圧発生装置、28…第２チャンバ回収用バルブ、29…
原子炉圧力容器、30…ＣＲＤハウジング、31…スタブチ
ューブ。[Explanation of Codes] 1 ... Construction surface of structural material, 2 ... First beak portion, 3 ... First
Chamber, 4 ... second beak part, 5 ... second chamber, 6 ... blowout port, 7 ... shot nozzle, 8 ... dust trap filter, 9 ... filter connection pipe, 10 ... shot recovery pump, 11 ... Shot recovery pipe, 12 ... Water supply pump, 13 ... Water supply pipe, 14 ... Shot, 15 ... Diffuser, 16 ...
Filter, 17 ... Third chamber, 18 ... Third beak portion, 19 ... Piping, 20 ... Welded portion, 21 ... Sealing rubber, 22 ...
Shot supply pipe, 23 ... Shot supply valve, 24 ... First chamber recovery valve, 25 ... Ultrasonic transducer, 26 ... Cable, 27
… High pressure generator, 28… Second chamber recovery valve, 29…
Reactor pressure vessel, 30 ... CRD housing, 31 ... Stub tube.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱本 良男 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 元良 裕一 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshio Hamamoto 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office (72) Inventor Yuichi Motoyoshi 2-suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa No. 4 Toshiba Corporation Keihin Office
Claims (12)
における圧力と周囲環境との圧力差の値で２kgf/cm2 以
下の高圧空気により加速された多数の金属製またはセラ
ミックス製ショットを衝突させて前記構造材面の残留応
力を引張りから圧縮に変換することを特徴とする構造材
の改質方法。1. A large number of metal or ceramic shots which are accelerated by high-pressure air having a pressure difference of 2 kgf / cm 2 or less as the pressure difference between the pressure at the outlet and the ambient environment collide with the structural material. A method of modifying a structural material, characterized in that the residual stress on the surface of the structural material is converted from tensile to compression.
おける圧力と周囲環境との圧力差の値で５kgf/cm2 から
40kgf/cm2 でかつ施工面と吹き出し口の距離が50mmから
200mmの高圧水により加速された多数の金属製またはセ
ラミックス製ショットを衝突させて前記構造材面の残留
応力を引張りから圧縮に変換することを特徴とする構造
材の改質方法。2. The high water pressure applied to the structural material is 5 kgf / cm 2 as a value of the pressure difference between the pressure at the outlet and the surrounding environment.
40kgf / cm 2 and distance between construction surface and outlet is 50mm
A method for modifying a structural material, comprising: colliding a large number of metal or ceramic shots accelerated by 200 mm high-pressure water to convert the residual stress on the surface of the structural material from tensile to compression.
金属製またはセラミックス製ショットを衝突させて前記
構造材面の残留応力を引張りから圧縮に変換することを
特徴とする構造材の改質方法。3. Modification of a structural material, characterized in that a large number of shots made of metal or ceramics accelerated by ultrasonic waves are collided with the structural material to convert the residual stress on the surface of the structural material from tensile to compression. Method.
を高圧空気または高圧水あるいは超音波により加速され
た多数の金属製またはセラミックス製ショットをその表
面に衝突させて表面残留応力を引張りから圧縮に変換す
ることを特徴とする構造材の改質方法。4. The surface residual stress is reduced by colliding the welded portion of the reactor internal structure and its vicinity with a large number of metal or ceramic shots accelerated by high pressure air or high pressure water or ultrasonic waves to the surface thereof. A method for modifying a structural material, which comprises converting into compression.
ンバと、この第１のチャンバを包囲して設置された第２
のチャンバと、前記第１のチャンバ壁を貫通した先端部
に噴射口を有するショットノズルと、前記第１のチャン
バに接続したショット回収用ポンプおよびダストトラッ
プ用フィルタと、前記第２のチャンバに接続した給水ポ
ンプとを具備したことを特徴とする構造材の改質装置。5. A first chamber installed on a construction surface of a structural material, and a second chamber installed surrounding the first chamber.
Chamber, a shot nozzle having an injection port at the tip end that penetrates the wall of the first chamber, a shot collecting pump and a dust trap filter connected to the first chamber, and a second chamber connected to the second chamber. An apparatus for modifying a structural material, comprising:
バとの水平部間隔ｄ2 に比較して先端部の間隔ｄ1 の方
が小さく（ｄ1 ＜ｄ2 ）、さらに前記先端部が前記チャ
ンバ内側方向に前記施工面に対して所定の角度で指向し
てなることを特徴とする請求項５記載の構造材の改質装
置。6. The distance d 1 between the tip portions is smaller (d 1 <d 2 ) than the distance d 2 between the horizontal portions of the first chamber and the second chamber, and the tip portion is The structural material reforming apparatus according to claim 5, wherein the apparatus is directed toward the inside of the chamber at a predetermined angle with respect to the construction surface.
１のチャンバの内壁面から突設したデフューザを具備し
たことを特徴とする請求項５ないし６記載の構造材の改
質装置。7. The structural material reforming apparatus according to claim 5, further comprising a diffuser surrounding the shot nozzle and protruding from an inner wall surface of the first chamber.
ンバと、この第１のチャンバを包囲して設置された第２
のチャンバと、この第２のチャンバを包囲して設置され
た第３のチャンバと、前記第１のチャンバ壁を貫通した
先端部に噴射口を有するショットノズルと、前記第１の
チャンバに接続したショット回収用ポンプと、前記第２
のチャンバおよび前記第３のチャンバにそれぞれ接続し
た給水ポンプとを具備したことを特徴とする構造材の改
質装置。8. A first chamber installed on a construction surface of a structural material, and a second chamber installed surrounding the first chamber.
Chamber, a third chamber surrounding the second chamber, a shot nozzle having an injection port at a tip end penetrating the wall of the first chamber, and a first chamber connected to the first chamber. Shot recovery pump, and the second
And a feed water pump connected to the third chamber and the third chamber, respectively.
バの間隔ｄ2 に比較して先端部の間隔ｄ1 の方が小さく
（ｄ1 ＜ｄ2 ）、さらに前記スリットの先端が前記チャ
ンバの内側方向に前記施工面に対して所定の角度に指向
してなることを特徴とする請求項８記載の構造材の改質
装置。9. The distance d 1 between the tip portions is smaller than the distance d 2 between the second chamber and the third chamber (d 1 <d 2 ), and the tip of the slit is the chamber. The structural material reforming device according to claim 8, wherein the structural material reforming device is oriented inward at a predetermined angle with respect to the construction surface.
第１のチャンバの内壁面から突出したデフューザを具備
したことを特徴とする請求項８ないし９記載の構造材の
改質装置。10. The structural material reforming apparatus according to claim 8, further comprising a diffuser surrounding the shot nozzle and protruding from an inner wall surface of the first chamber.
とも２重構造で構成し、かつ前記施工面対象部にショッ
トおよび媒体となる液体を注入する機構を設け、かつ前
記チャンバ内に超音波振動子を設けてなることを特徴と
する構造材の改質装置。11. A shot peening chamber having at least a double structure, a mechanism for injecting a shot and a liquid serving as a medium into the construction surface target portion, and an ultrasonic transducer provided in the chamber. A structural material reforming device characterized by the above.
る部位に対向して前記チャンバ内に設置されていること
を特徴とする請求項11記載の構造材の改質装置。12. The structural material reforming apparatus according to claim 11, wherein the ultrasonic transducer is installed in the chamber so as to face a portion for injecting shots.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6058834A JPH07266230A (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Method and device for reforming structural material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6058834A JPH07266230A (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Method and device for reforming structural material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07266230A true JPH07266230A (en) | 1995-10-17 |
Family
ID=13095689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6058834A Pending JPH07266230A (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Method and device for reforming structural material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07266230A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1994
- 1994-03-29 JP JP6058834A patent/JPH07266230A/en active Pending
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