(57)【要約】【課題】熱交換器１０１内等の多数の熱交換フィンにより狭隘となる空間内でメンテナンス等の作業を行う場合に、端栓５を外部から一つの部材によって遠隔操作で熱交換器等の内部に挿入し、この端栓によって狭隘空間内の所要個所に設けられた孔１１２を簡便な操作によって閉塞する。【解決手段】円筒状周壁１０２の外側から円筒状周壁に開けた孔１１１を介して遠隔操作により端板１０７の中心位置の孔に挿入し得る１本の細長な溶接ヘッド支持部材３と、溶接ヘッド支持部材に保持させた溶接ヘッド４に装着されドレン配管１０８の端板１０７に開けられた孔１１１に挿入される端栓５と、この端栓に溶接ヘッドを介して溶接電流を供給して端栓を溶融させ、端板の中心位置の孔を閉塞する溶接ヘッド４とを備える。【選択図】  図１
2010167476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器の点検に際し、前記熱交換器を構成する円筒状周壁内の中心位置に配置されているドレン配管の端板の中心位置に孔を開け、この孔から水を噴出して検査を行った後に、前記ドレン配管の端板の中心位置の孔を溶接によって塞ぐ溶接方法であって、前記円筒状周壁の外側から前記円筒状周壁に開けた孔を介して１本の細長な溶接ヘッド支持部材を遠隔操作により前記端板の中心位置の孔に挿入し、前記溶接ヘッド支持部材に保持させた溶接ヘッドにより端栓を装着した状態で前記ドレン配管の端板に開けられた孔に前記端栓を挿入し、この端栓に前記溶接ヘッドを介して溶接電流を供給することにより前記端栓を溶融させて前記端板の中心位置の孔を閉塞することを特徴とする熱交換器用端栓の遠隔溶接施工方法。
【請求項２】
円筒状周壁の外側から前記円筒状周壁に開けた孔を介して遠隔操作により前記端板の中心位置の孔に挿入し得る１本の細長な溶接ヘッド支持部材と、前記溶接ヘッド支持部材に保持させた溶接ヘッドに装着され前記ドレン配管の端板に開けられた孔に挿入される端栓と、この端栓に前記溶接ヘッドを介して溶接電流を供給して前記端栓を溶融させ、前記端板の中心位置の孔を閉塞する溶接ヘッドとを備えたことを特徴とする熱交換器用端栓の遠隔溶接施工装置。
【請求項３】
前記端栓保持部材は、前記シール溶接時の溶接熱で溶融する材料によって構成されている請求項２記載の熱交換器用端栓の遠隔溶接施工装置。
【請求項４】
前記アームには、前記溶接ヘッドに代えて遠隔操作用の計測部材または磨き部材が装着可能とされている請求項２記載の熱交換器用端栓の遠隔溶接施工装置。
【請求項５】
前記端栓は、部品締結用ボルトの頭部周辺位置に挿入され、前記ボルトの締管理用廻り止め部材として構成されている請求項２記載の熱交換器用端栓の遠隔溶接施工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電プラント等の熱交換器の保守・点検等を行う際に、狭隘空間内の所要個所に設けられた孔を簡便な操作によって閉塞する熱交換器用端栓の遠隔溶接施工方法および同溶接施工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントが一定期間運転された後には、プラント運転が停止され、保守・点検が行われる。この保守・点検時においては機器の冷却水系統の健全性確認等が行われ、必要な個所については補修等が施される。
【０００３】
復水器等の熱交換器の点検に際しては、水漏れ等の検査を行うためにドレン配管の端板の中心位置に孔を開け、この孔から水を機器内部等に噴出し、必要個所の検査、補修等を行っている（特許文献１等参照）。
【０００４】
検査、補修等の終了後においては、ドレン配管の端板に開けた孔に大径な頭部付きピン状の端栓を適用し、この端栓の小径なピン部分を端板の孔に遠隔操作により挿入し、大径な頭部を端板に溶接して穿ぐことにより、ドレン配管を元の形状に復旧させる作業が行われる。
【０００５】
しかしながら、熱交換器内のドレン配管の周囲には、多数の熱交換用フィンが配設されているため、熱交換器内のドレン配管周囲の空間は狭隘な空間となっている。
【０００６】
このため、復旧工事としてドレン配管の端板に開けた孔を溶接によって穿ぐ施工を行う場合には、狭隘な空間内において端栓を遠隔操作によって保持，移動および溶接する必要がある。
【０００７】
そこで従来では、端栓を保持するための端栓保持具と、この端栓保持具を遠隔で操作する端栓保持具操作器具との２以上の器具が用いられていた。
【０００８】
このため、２以上の操作器具を使用して狭隘空間内で保守・点検を行う必要があり、作業が複雑となって保守・点検作業には極めて多くの手間および時間を要していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１６０１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
沸騰水型原子炉等の炉水循環系においては、原子炉圧力容器に循環水を還流させる還流配管が設けられており、この還流配管には高圧給水加熱器が設置されている。この高圧給水加熱器の中心部にはドレン配管が設けられており、このドレン配管の端板には点検時に遠隔操作によって通水用孔が穿設される。そして、点検後にはこの通水孔に遠隔操作によって端栓を挿入し、溶接固着する作業を行っている。
【００１１】
この場合、通水孔を塞ぐ端栓の遠隔操作用の治具として、端栓を所定位置に位置決めして支持するための支持用部材と、端栓を通水孔内に溶接するための溶接トーチと二つの部材が必要となる。しかしながら、熱交換器内には多くの熱交換用フィンが干渉物として配置されており、狭隘な場所で遠隔操作によって端栓を溶接するため端栓材料と溶接トーチの二つの部材を同時に設置することは困難な場合がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、熱交換器内等の多数の熱交換フィンにより狭隘となる空間内でメンテナンス等の作業を行う場合に、端栓を外部から一つの部材によって遠隔操作で熱交換器等の内部に挿入し、この端栓によって狭隘空間内の所要個所に設けられた孔を簡便な操作によって閉塞することができる熱交換器用端栓の遠隔溶接施工方法および同溶接施工装置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】
【００１３】
本発明は上記の目的を達成するため、原子力プラントの熱交換器の点検に際し、前記熱交換器を構成する円筒状周壁内の中心位置に配置されているドレン配管の端板の中心位置に孔を開け、この孔から水を噴出して検査を行った後に、前記ドレン配管の端板の中心位置の孔を溶接によって塞ぐ溶接方法であって、前記円筒状周壁の外側から前記円筒状周壁に開けた孔を介して１本の細長な溶接ヘッド支持部材を遠隔操作により前記端板の中心位置の孔に挿入し、前記溶接ヘッド支持部材に保持させた溶接ヘッドにより端栓を装着した状態で前記ドレン配管の端板に開けられた孔に前記端栓を挿入し、この端栓に前記溶接ヘッドを介して溶接電流を供給することにより前記端栓を溶融させて前記端板の中心位置の孔を閉塞することを特徴とする熱交換器用端栓の遠隔溶接施工方法を提供する。
【００１４】
また、本発明は、円筒状周壁の外側から前記円筒状周壁に開けた孔を介して遠隔操作により前記端板の中心位置の孔に挿入し得る１本の細長な溶接ヘッド支持部材と、前記溶接ヘッド支持部材に保持させた溶接ヘッドに装着され前記ドレン配管の端板に開けられた孔に挿入される端栓と、この端栓に前記溶接ヘッドを介して溶接電流を供給して前記端栓を溶融させ、前記端板の中心位置の孔を閉塞する溶接ヘッドとを備えたことを特徴とする熱交換器用端栓の遠隔溶接施工装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、円筒状周壁の外側から端栓を保持したアームをドレン配管の貫通孔に遠隔操作で挿入し、端栓をドレン配管の仮設孔に挿入して端栓保持部材に通電することにより、端栓とドレン配管とのシール溶接および弁と管の仮設孔とを閉塞する二つの作業を、ひとつの治具構成によって行うことができ、従来では二つ以上の装置を必要としていた煩雑な作業を回避し、簡便な構成部材の利用によって容易かつ迅速に実施することが可能となり、干渉物が多い狭隘部で端栓シール溶接を行う際の利便性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る遠隔溶接施工装置の一実施形態を一部断面として示す斜視図。
【図２】図１の要部である端栓による施工部を示す拡大図。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は前記実施形態の施工過程を示す説明図。
【図４】前記実施形態で適用する計測ヘッドを示す拡大図。
【図５】前記実施形態で適用する磨きヘッドを示す拡大図。
【図６】本発明の応用例を示す拡大断面図。
【図７】図６の左側面図。
【図８】熱交換器の全体構成を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図８は、本実施形態を適用する熱交換器（高圧給水加熱器）１０１の全体構成を示す概略断面図である。
【００１９】
図８に示すように、この熱交換器１０１は横長な円筒状周壁１０２を備えており、この円筒状周壁１０２にプラントの給水系統を構成する原子炉給水用の給水配管１０３が設けられている。
【００２０】
熱交換器１０１の上部には、原子炉給水の湿分分離器で生じたドレンを回収するためのベント管１０４と、逃し弁用配管１０５とが設けられている。また、熱交換器１０１の側方端部には、復水器用配管１０６等が設けられている。そして、通常の冷却水供給時においては、図８に矢印ｗで示したように、給水ポンプ（図示省略）によって水源側から冷却水が原子炉側に向って給水される。
【００２１】
円筒状周壁１０２の軸方向一端側（図示左端側）の内部には、端板１０７が固定設置してある。この端板１０７は、円筒状周壁１０２の軸心に対して垂直に配置されており、円筒状周壁１０２内の空間を軸方向（横方向）に仕切る構成となっている。
【００２２】
また、端板１０７の中心位置Ａには開口孔１０７ａが形成されており、この開口孔１０７ａにドレン配管１０８の一端が接続されている。ドレン配管１０８の他端側は円筒状周壁１０２の軸方向他端側（図示右端側）から外部に突出し、復水器用配管１０６に接続されている。
【００２３】
次に、図１〜図３を参照して、本実施形態による熱交換器用端栓の遠隔溶接方法および装置について説明する。
【００２４】
図１は、遠隔溶接施工装置１の全体構成を示す斜視図である。図１に示すように、熱交換器１０１は横長な円筒状周壁１０２を備えており、この円筒状周壁１０２内には、図示省略の多数の熱交換フィンが設けられるとともに、多重配置で熱交換パイプ１１０が配置されている。
【００２５】
すなわち、円筒状周壁１０２の内部には多数の熱交換フィンと多数の熱交換パイプ１１０とが配置されており、これにより円筒状周壁１０２の内部は狭隘で、かつ複雑形状の空間となっている。
【００２６】
このような狭隘かつ複雑な空間となっている円筒状周壁１０２内において、その軸方向に沿ってドレン配管１０８が設けられおり、これにより、ドレン配管１０８は多数の熱交換パイプ１１０で囲まれた狭隘な空間内に配置されている。
【００２７】
ドレン配管１０８の端部には、このドレン配管１０８の端部を塞ぐ端板１０７が設けられており、このドレン配管１０８の端部の中心位置には、このドレン配管１０８の定期検査時に放水用検査孔として形成した小径な円形状の孔（貫通孔）２が、開口状態のままで残存している。
【００２８】
この小径な円形状の孔２は、点検後のプラント運転を開始する際には閉塞する必要がある。そこで、点検後においては、ドレン配管１０８の端部の中心位置に形成した小径な円形状の孔２を、遠隔操作によって端栓５を用いて閉塞する。
【００２９】
具体的には、定期点検等の後に、熱交換器１０１におけるドレン配管１０８の端部の中心位置に開けた孔２を閉塞する手段として、大径頭部付きピン状の端栓５を遠隔操作により端板１０７の孔２に挿入し、かつ溶接によって一体化することで完全に孔２を閉じる作業を行う。
【００３０】
この遠隔操作による孔２の閉塞作業は、熱交換器１０１の円筒状周壁１０２内が閉鎖空間となっているため、その外部から行う必要がある。しかし、小形の端栓８を円筒状周壁１０２の外側から、ドレン配管１０８の端部の中心位置に開けた孔２に挿入し、この端栓８を溶接により固着させることは容易ではない。
【００３１】
これに対し、本実施形態では図１に示すように、まず円筒状周壁１０２の中心部を臨む位置に、遠隔溶接施工装置１を挿入するための装置挿入孔１１１と、この遠隔溶接施工装置１をカメラ等によって観察するための観察用孔１１２とを形成し、円筒状周壁１０２の外部からの遠隔操作により溶接施工を実施する。
【００３２】
なお図１には、円筒状周壁１０２の孔１１１、１１２をこの円筒状周壁１０２の横向きとなる側方位置に形成してあるが、孔の向きはこれに限らず、円筒状周壁１０２の上方に形成する場合もある。その場合には、以下に説明する装置および操作方法の向きを、水平軸に対して９０度傾倒した上下方向に沿う施工となる。
【００３３】
本実施形態においては、上述の施工として円筒状周壁１０２の孔１１１、１１２をこの円筒状周壁１０２の横向きとなる側方位置に形成するものである。そして、孔１１１、１１２の形成後においては、円筒状周壁１０２の外側から、この円筒状周壁１０２に穿設した装置挿入孔１１１を介して、溶接ヘッド支持部材３を遠隔操作によって円筒状周壁１０２内に挿入する施工を行う。
【００３４】
図２は、この施工を実施するための溶接ヘッドの構成を示す要部拡大図である。この図２においては、溶接ヘッド支持部材３の先端を端板１０７の中心位置の孔２に対向する位置まで挿入した状態を示している。
【００３５】
図２に示すように、溶接ヘッド支持部材３は長尺で、かつ小幅・小厚な角棒（小径円柱または管状等でも良い）として構成されており、少なくとも図１に示した円筒状周壁１０２から、この円筒状周壁１０２内の中心部までに達する長さを有している。
【００３６】
施工に際しては、まず溶接ヘッド支持部材３を、ドレン配管１０８内の端板１０７の中心位置の孔２に対向する位置まで挿入する。溶接ヘッド支持部材３の挿入側先端部には、端栓保持部材６が設けられており、この端栓保持部材６は、この端栓保持部材６の長手方向に対して直交する方向に向く柱状または筒状のものである。そして、これらの構造物自体が通電部として構成されており、または内部挿入部材として導電部を備えた構成とされている。
【００３７】
本実施形態で適用する施工部材としては、１本の細長な溶接ヘッド支持部材３と、この溶接ヘッド支持部材３に保持させた溶接ヘッド４に装着されドレン配管１０８の端板１０７に開けられた孔２に挿入される端栓５と、この端栓５に溶接ヘッド４を介して溶接電流を供給して端栓５を溶融させ、端板１０７の中心位置の孔２を閉塞する溶接ヘッド４とが備えられる。
【００３８】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、端板１０７の孔２を閉塞する作用を示す説明図である。
【００３９】
図３（Ａ）に示すように、溶接ヘッド４の先端の鍔部１１には中心電極１２が突設しており、この中心電極１２を囲む配置でタングステン電極からなる複数本（例えば４本）の周辺電極１３が設けられている。周辺電極１３の先端中心位置には大径頭部５ａ付きの端栓５が中心電極１３と同軸配置で設けてある。
【００４０】
溶接時には先ず、この図３（Ａ）に示すように、端栓５を端板１０７の中心に穿設された孔２と同軸位置に対向配置する。そして、この状態から端栓保持部材６の移動によって端栓５を端板１０７の孔２に向けて前進させる。
【００４１】
次に、図３（Ｂ）に示すように、端栓５を端板１０７の孔２に嵌合装着し、端栓５と端板１０７とを一体的に接合して両者を導電可能な状態とした後、中心電極１２に通電を行う。この通電により中心電極１２と端栓５との接触部にアーク１４が発生し、このアーク１４による熱で端栓５の大径頭部５ａが溶融するとともに、端栓保持部材６の周辺電極１３の先端も溶融する。
【００４２】
この結果、図３（Ｃ）に示すように、端栓５の大径頭部５ａの溶融部１６によって端板１０７の孔２が塞がれる。同時に、周辺電極１３の先端部も溶融して消失する。すなわち、この消失した周辺電極１３の先端部が、通常溶接における溶接棒等の溶材としての機能を果す。以上の工程により図３（Ａ）に示した端板１０７の孔２が完全に閉塞される。
【００４３】
図４は、以上の溶接施工に先立って円筒状周壁１０２の端板１０７の孔２の径を計測する計測ヘッド２１の構成を示している。なお、この図４は、図２に示した端板１０７を９０度傾倒した状態で示してある。
【００４４】
この計測ヘッド２１は、図２に示した溶接ヘッド支持部材３と同様の長尺なアーム２２の先端に、円錐形状の計測部２３を設けた鉤状の構成を有するものである。この計測部２３の外周面には、円錐軸方向に区分した計測用の目盛２４が表示してあり、円錐形状の計測部２３の側方（矢印Ｄ方向）から図示省略のカメラ等によって目盛表示を読取ることができる。
【００４５】
この目盛２４の表示を読取ることにより、図２に示した溶接施工に先立って、円筒状周壁１０２の端板１０７の孔２の径を計測し、上述の端栓５の径径寸法等を設定することができる。すなわち、アーム２２に、溶接ヘッドに代えて遠隔操作用の計測部材を装着可能とする利便性を得ることができる。
【００４６】
図５は、上述の遠隔溶接施工装置１によって溶接施工を終了した後に、溶接部の表面の磨きを行うための磨きヘッド３１の構成を示している。
【００４７】
この磨きヘッド３１は、計測ヘッド２１と同様の長尺なアーム３２の先端に例えば回転式のグラインダ３３を設けたものである。このグラインダ３３は、アーム３２の先端に組み込まれた支持ケース３４にエアモータ等の回転駆動用モータ３５を設置し、このモータ３５の軸３６の先端に回転用ディスク３７を設けるとともに、このディスク３７の外側面に磨き治具３８を設けたものである。この磨き治具３８としては、例えば回転用ディスク３７に直接磨き面を形成したディスクグラインダ、あるいは回転用ディスク３７に着脱可能な付属品として研磨紙等を装着する構成のものとして実施することができる。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、溶接ヘッドを交換することにより、遠隔での磨きを実施することが可能となる。
【００４９】
図６は、端栓５をボルト締結部の回り止め手段として適用する応用例を示す拡大断面図であり、図７は図６に示したボルト部を左方から見た状態で示す左側面図である。
【００５０】
図６および図７に示すように、重合部品４１，４２を部品締結用ボルト４３によって締結する場合、本実施形態の端栓５を部品締結用ボルト４３の頭部４３ａの周辺位置に挿入することにより、ボルト４３の締結管理用廻り止め部材として構成することができる。
【００５１】
すなわち、本実施形態によれば、端栓５をボルトの回り止め機能をもつ締結管理用手段として利用することができる。したがって、通常は二つの装置を適用して行う作業がひとつの装置で実施可能となり、そのため、干渉物が多い狭隘部における遠隔の端栓シール溶接を行うことができる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、原子力プラントの熱交換器の点検に際し、熱交換器１０１を構成する円筒状周壁１０２内の中心位置に配置されているドレン配管１０８の端板１０７の中心位置に孔２を開け、この孔２から水を噴出して検査を行った後に、ドレン配管１０８の端板１０７の中心位置の孔２を溶接によって塞ぐ場合に、円筒状周壁１０２の外側から円筒状周壁１０２に開けた孔２を介して１本の細長な溶接ヘッド支持部材３を遠隔操作により端板１０７の中心位置の孔に挿入する。
【００５３】
そして、溶接ヘッド支持部材３に保持させた溶接ヘッド４により端栓５を装着した状態でドレン配管１０８の端板１０７に開けられた孔２に端栓５を挿入し、この端栓５に溶接ヘッド４を介して溶接電流を供給することにより端栓５を溶融させて端板１０７の中心位置の孔２を閉塞する。
【００５４】
また、円筒状周壁１０２の外側から円筒状周壁１０２に開けた孔２を介して遠隔操作により端板１０７の中心位置の孔２に挿入し得る１本の細長な溶接ヘッド支持部材３と、溶接ヘッド支持部材３に保持させた溶接ヘッド４に装着されドレン配管１０８の端板１０７に開けられた孔２に挿入される端栓５と、この端栓５に溶接ヘッド４を介して溶接電流を供給して端栓５を溶融させ、端１０７板の中心位置の孔２を閉塞する溶接ヘッド４とを備える。
【００５５】
したがって、本実施形態によれば、円筒状周壁１０２の外側から端栓５を保持したアームをドレン配管１０８の孔２に遠隔操作で挿入し、端栓５をドレン配管１０８の仮設の孔２に挿入して端栓保持部材６に通電することにより、端栓５とドレン配管１０８とのシール溶接および弁と管の仮設孔とを閉塞する二つの作業を、ひとつの治具構成によって行うことができる。
【００５６】
すなわち、従来では二つ以上の装置を必要としていた煩雑な作業を回避し、簡便な構成部材の利用によって容易かつ迅速に実施することを可能とし、干渉物が多い狭隘部で端栓シール溶接を行う際に極めて高い利便性を得ることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１‥遠隔溶接施工装置、２‥孔（貫通孔）、３‥溶接ヘッド支持部材、４‥溶接ヘッド、
５‥端栓、５ａ‥大径頭部、６‥端栓保持部材、１１‥鍔部、１２‥中心電極、
１３‥周辺電極、１４‥アーク、１６‥溶融部、２１‥計測ヘッド、２２‥アーム、
２３‥計測部、２４‥目盛、３１‥磨きヘッド、３２‥アーム、３３‥グラインダ、
３４‥支持ケース、３５‥回転駆動用モータ、３６‥軸、３７‥回転用ディスク、
３８‥磨き治具、４１，４２‥重合部品、４３‥部品締結用ボルト、４３ａ‥頭部、
１０１‥熱交換器、１０２‥円筒状周壁、１０３‥給水配管、１０４‥ベント管、
１０５‥逃し弁用配管、１０６‥復水器用配管、１０７‥端板、１０８‥ドレン配管、
１１０‥熱交換パイプ、１１１‥装置挿入孔、１１２‥観察用孔。
【図１】
2010167476.tif 000003
【図２】
2010167476.tif 000004
【図３】
2010167476.tif 000005
【図４】
2010167476.tif 000006
【図５】
2010167476.tif 000007
【図６】
2010167476.tif 000008
【図７】
2010167476.tif 000009
【図８】
2010167476.tif 000010