(57)【要約】【課題】管の内面全周にショット材を均一に衝突させ、かつ衝突後のショット材を管内に残留させることなく回収すること。【解決手段】管１０２の端部の開口から管１０２の内部に挿入される送管２と、送管２の先端部にて送管２の周の外方に向く少なくとも１つの噴出孔２１と、送管２を軸心Ｒの回りに回転させる回転手段３と、送管２を軸心Ｒに沿って移動させる移動手段４と、ショット材を送管２の内部に供給して噴出孔２１から噴出させるショット材供給手段５と、送管２の外周に螺旋状に設けられて噴出されたショット材を送管２の回転に伴って送管２の基端側に移送させる移送手段６と、管１０２の開口部分に配置されて移送手段６により移送されたショット材を回収する回収手段７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管板に端部が溶接された管の横向きに配置された内面にショット材を衝突させて圧縮応力を与えるショットピーニング装置であって、
前記管の端部の開口から前記管の内部に挿入される送管と、
前記送管の先端部にて前記送管の周の外方に向く少なくとも１つの噴出孔と、
前記送管を軸心回りに回転させる回転手段と、
前記送管を軸心に沿って移動させる移動手段と、
前記ショット材を前記送管の内部に供給して前記噴出孔から噴出させるショット材供給手段と、
前記送管の外周に螺旋状に設けられて噴出された前記ショット材を前記送管の回転に伴って前記送管の基端側に移送させる移送手段と、
前記管の開口部分に配置されて前記移送手段により移送された前記ショット材を回収する回収手段と、
を備えたことを特徴とするショットピーニング装置。
【請求項２】
前記送管の軸心に対して前記送管の先端向きに斜めに向けて前記噴出孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載のショットピーニング装置。
【請求項３】
管板に端部が溶接された管の横向きに配置された内面にショット材を衝突させて圧縮応力を与えるショットピーニング方法であって、
送管の先端を前記管の端部の開口から挿入する工程と、
前記送管を軸心回りに回転させると共にショット材を前記送管の内部に供給して前記送管の先端部にて前記送管の周の外方に向く噴出孔から前記ショット材を噴出させる工程と、
噴出された前記ショット材を前記送管の外周に螺旋状に設けられた移送手段により前記送管の回転に伴って前記送管の基端側に移送させる工程と、
前記移送手段により移送された前記ショット材を回収する工程と、
を含むことを特徴とするショットピーニング方法。
【請求項４】
前記噴出孔が前記送管の軸心に対して前記送管の先端向きに斜めに向けて設けられており、前記送管の先端を前記管の開口から挿入する以前に、前記送管を軸心回りに回転させると共にショット材を前記送管の内部に供給して前記噴出孔から噴出させることを特徴とする請求項３に記載のショットピーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットピーニング装置およびショットピーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショットピーニングとは、冷間加工の一種であり、鉄あるいは非鉄金属の球体であるショット材を高速度で金属表面に衝突させることにより、金属表面に圧縮応力を発生させ、繰返し荷重に対する疲労強度を向上させる。例えば、溶接接合などによって管に引張残留応力が加わると、管の内面に応力腐食割れ（ＳＣＣ：Stress  Corrosion  Cracking）を生じるおそれがあるため、引張残留応力の加わった管の内面にショットピーニングを施工する。また、接合部の疲労強度を向上させるためにも、溶接部にショットピーニングを施工する。
【０００３】
従来、例えば、特許文献１には、管の内面に均一にショットピーニングを施すため、管の内部に挿入される送りパイプと、送りパイプの先端側に設けられたノズルと、送りパイプの基端に連結されて送りパイプを介してノズルからビーズ（ショット材）を噴出させるビーズ送給手段と、送りパイプを軸心方向に沿って移動させる移動手段と、送りパイプを周方向に回転させる回転手段と、管と同軸をなすようにノズルを位置決めするノズル位置決め手段とを備えたショットピーニング装置が開示されている。また、このショットピーニング装置では、噴出後のビーズを回収アダプタからバキュームして回収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７１５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、原子力発電設備における既設の蒸気発生器には、水室の上部の管板に、伝熱管が拡管されつつ、その縁部が溶接接合されている。このような拡管部分や溶接部分にショットピーニングを施工する場合、既設で縦置きの蒸気発生器の水室側から上向きにノズルを配置し、当該ノズルを伝熱管内に挿入して行う。一方、新設や取り替えの蒸気発生器の場合、工場での製作段階でショットピーニングを施工するにあたり、伝熱管が横向きであるほうが段取りを含めて施工しやすい。
【０００６】
しかし、既設の縦置きの蒸気発生器であれば、上述した従来のショットピーニング装置で十分な施工を行うことができるが、横置きの場合、伝熱管の内面が横向きであることから重力によりショット材が管内の下側に溜まってしまい、吸引によりショット材を回収することが難しい。伝熱管内に残留したショット材は異物となるので回収する必要がある。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、管の内面全周にショット材を均一に衝突させ、かつ衝突後のショット材を管内に残留させることなく回収することのできるショットピーニング装置およびショットピーニング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明のショットピーニング装置は、管板に端部が溶接された管の横向きに配置された内面にショット材を衝突させて圧縮応力を与えるショットピーニング装置であって、前記管の端部の開口から前記管の内部に挿入される送管と、前記送管の先端部にて前記送管の周の外方に向く少なくとも１つの噴出孔と、前記送管を軸心回りに回転させる回転手段と、前記送管を軸心に沿って移動させる移動手段と、前記ショット材を前記送管の内部に供給して前記噴出孔から噴出させるショット材供給手段と、前記送管の外周に螺旋状に設けられて噴出された前記ショット材を前記送管の回転に伴って前記送管の基端側に移送させる移送手段と、前記管の開口部分に配置されて前記移送手段により移送された前記ショット材を回収する回収手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このショットピーニング装置によれば、管板に端部が溶接された管の内面が横向きに配置されていても、噴出孔を有する送管を軸心回りに回転させることで、管の内面全周にショット材を均一に衝突させて圧縮応力を与えられる。また、送管を軸心回りに回転させるので、噴出孔を１つとしてショット材を一点に集中させることで、送り出す空気圧を低くしても十分な圧縮応力が与えられるので、ショット材供給手段の小型化を図れる。しかも、移送手段により、噴出されたショット材を送管の回転に伴って送管の基端側に移送させることで、管の内部にショット材を残留させずに回収できる。
【００１０】
また、本発明のショットピーニング装置では、前記送管の軸心に対して前記送管の先端向きに斜めに向けて前記噴出孔を設けたことを特徴とする。
【００１１】
このショットピーニング装置によれば、管に送管を挿入する以前に、管の開口部分の溶接部にショット材を衝突させるので、管の内面に圧縮応力を与えるときに、溶接部にも圧縮応力を与えられる。
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明のショットピーニング方法は、管板に端部が溶接された管の横向きに配置された内面にショット材を衝突させて圧縮応力を与えるショットピーニング方法であって、送管の先端を前記管の端部の開口から挿入する工程と、前記送管を軸心回りに回転させると共にショット材を前記送管の内部に供給して前記送管の先端部にて前記送管の周の外方に向く噴出孔から前記ショット材を噴出させる工程と、噴出された前記ショット材を前記送管の外周に螺旋状に設けられた移送手段により前記送管の回転に伴って前記送管の基端側に移送させる工程と、前記移送手段により移送された前記ショット材を回収する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
このショットピーニング方法によれば、管板に端部が溶接された管の内面が横向きに配置されていても、噴出孔を有する送管を軸心回りに回転させることで、管の内面全周にショット材を均一に衝突させて圧縮応力を与えられる。しかも、移送手段により、噴出されたショット材を送管の回転に伴って送管の基端側に移送させることで、管の内部にショット材を残留させずに回収できる。
【００１４】
また、本発明のショットピーニング方法では、前記噴出孔が前記送管の軸心に対して前記送管の先端向きに斜めに向けて設けられており、前記送管の先端を前記管の開口から挿入する以前に、前記送管を軸心回りに回転させると共にショット材を前記送管の内部に供給して前記噴出孔から噴出させることを特徴とする。
【００１５】
このショットピーニング方法によれば、管に送管を挿入する以前に、管の開口部分の溶接部にショット材を衝突させるので、管の内面に圧縮応力を与えるときに、溶接部にも圧縮応力を与えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、管の内面全周にショット材を均一に衝突させることができ、かつ衝突後のショット材を管内に残留させることなく回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るショットピーニング装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るショットピーニング装置の動作を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るショットピーニング装置の動作を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係るショットピーニング装置の動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１９】
以下に説明するショットピーニング装置は、特に、原子力設備において管を溶接した箇所に対し、管の内面および溶接部にショット材を衝突させて圧縮応力を与えることに適しているが、対象となる施工箇所は、原子力設備に限らない。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態のショットピーニング装置１は、原子力設備の蒸気発生器を新設や取り替えする場合、工場での製作段階において、管板１０１に端部が溶接された管（伝熱管）１０２を横置きとして管１０２の内面が横向きに配置された状態で、管１０２の内面や溶接部１０３にショットピーニングを施工するために好適である。管１０２は、拡管されて管板１０１に嵌挿され、端部が管板１０１に溶接されている。
【００２１】
ショットピーニング装置１は、送管２と、回転手段３と、移動手段４と、ショット材供給手段５と、移送手段６と、回収手段７とを備えている。
【００２２】
送管２は、管板１０１に溶接された管１０２の端部の開口から管１０２の内部に挿入されるものである。送管２における管１０２の内部に挿入される先端部には、ショット材を噴出する噴出孔２１が設けられている。噴出孔２１は少なくとも１つ設けられていればよい。さらに、噴出孔２１は、送管の周の外方に向けて開口して設けられ、好ましくは、送管２の軸心に対して送管２の先端向きに斜めに向けて開口して設けられている。なお、送管２は、硬質な直管であっても、軟質で湾曲可能な管であってもよい。
【００２３】
また、送管２は、その先端にシール部材２２が設けられている。シール部材２２は、ゴムやフェルトや繊維などからなり、管１０２に送管２を挿入した状態で、管１０２の内面に接触して、送管２の先端よりも先の管１０２の奥側を塞ぐとともに、送管２の先端部を管１０２の中心に位置させるためのものである。なお、送管２とシール部材２２との間にベアリング（図示せず）を設けてもよい。
【００２４】
回転手段３は、送管２を軸心Ｒの回りに回転させるものである。回転手段３は、図には明示しないが、例えば、モータと、モータの回転を送管２に伝達する伝達機構とで構成されている。
【００２５】
移動手段４は、送管２を軸心Ｒに沿う方向に移動させるものである。移動手段４は、図には明示しないが、例えば、送管２の軸心Ｒに沿ってレールを配置し、当該レールに沿って回転手段３と共に送管２をスライドさせる構成がある。
【００２６】
ショット材供給手段５は、ショット材を送管２の内部に供給して噴出孔２１から送管２の先端部の外方に噴出させるものである。ショット材供給手段５は、図には明示しないが、例えば、ショット材を貯留する貯留部と、貯留部に貯留されたショット材を所定量供給するホッパと、ホッパから供給されたショット材を空気圧により送り出す送出部とで構成されている。また、符号５１は、送管２の回転を阻害せずに送管２の内部にショット材を供給する継手である。
【００２７】
移送手段６は、送管２の外周に螺旋状に設けられており、噴出孔２１から噴出されたショット材を送管２の回転に伴って送管２の基端側に移送させるものである。移送手段６は、繊維などで形成されていることが好ましい。
【００２８】
回収手段７は、チャンバ７１を有している。チャンバ７１は、送管２を挿通させると共に、送管２を含み送管２が挿通される管１０２の開口近傍を包囲するものである。チャンバ７１は、真空ポンプ（図示せず）によりチャンバ７１の内部および管１０２内のショット材を吸引する吸引部７２に、吸引管７３を介して接続されている。図１では、吸引管７３が送管２の外周を包囲することで、送管２と共に二重管を構成した形態を示している。このように、二重管とすることで、ショット材が放射線を帯びた場合に、放射線を漏らさずにショット材を回収することが可能になる。また、符号７４は、送管２の回転を阻害せずに吸引管７３にショット材を通す継手である。なお、図には明示しないが、吸引管７３が、二重管を構成せずにチャンバ７１から吸引部７２に直接接続されていてもよい。この場合、継手７４は不要となる。
【００２９】
以下、上述したショットピーニング装置１の動作（ショットピーニング方法）について説明する。
【００３０】
まず、図２に示すように、ショットピーニングを施す管１０２の開口部分にチャンバ７１を配置し、当該管１０２の開口および当該管１０２の溶接部１０３を包囲する。
【００３１】
次に、図３に示すように、回転手段３により送管２を回転させ、ショット材供給手段５によりショット材Ｓを噴出孔２１から噴出させ、移動手段４により送管２を管１０２の開口近傍に移動させる。これにより、噴出孔２１から噴出されたショット材Ｓが管１０２の溶接部１０３に衝突し、当該溶接部１０３に圧縮応力を与える。この際、噴出されたショット材Ｓは、シール部材２２により管１０２の内部に至らず、チャンバ７１から吸引管７３を経て吸引部７２に至る。なお、送管２と吸引管７３とで二重管を構成する場合、移送手段６により吸引管７３の内部のショット材Ｓが移送される。
【００３２】
次に、図４に示すように、移動手段４により送管２を管１０２の内部に挿入する。これにより、噴出孔２１から噴出されたショット材Ｓが管１０２の内面に衝突し、当該管１０２に圧縮応力を与える。この際、噴出されたショット材Ｓは、シール部材２２により管１０２の奥に至らず、移送手段６により管１０２の外部のチャンバ７１に至り、チャンバ７１から吸引管７３を経て吸引部７２に至る。
【００３３】
上述したように本実施の形態のショットピーニング装置１は、管１０２の端部の開口から管１０２の内部に挿入される送管２と、送管２の先端部にて送管２の周の外方に向く少なくとも１つの噴出孔２１と、送管２を軸心Ｒの回りに回転させる回転手段３と、送管２を軸心Ｒに沿って移動させる移動手段４と、ショット材を送管２の内部に供給して噴出孔２１から噴出させるショット材供給手段５と、送管２の外周に螺旋状に設けられて噴出されたショット材を送管２の回転に伴って送管２の基端側に移送させる移送手段６と、管１０２の開口部分に配置されて移送手段６により移送されたショット材を回収する回収手段７とを備える。
【００３４】
このショットピーニング装置１によれば、管板１０１に端部が溶接された管１０２を横置きとして、管１０２の内面が横向きに配置された状態でも、噴出孔２１を有する送管２を軸心Ｒの回りに回転させることで、管１０２の内面全周にショット材を均一に衝突させて圧縮応力を与えることが可能になる。また、送管２を軸心Ｒの回りに回転させるので、噴出孔２１を１つとしてショット材を一点に集中させることで、送り出す空気圧を低くしても十分な圧縮応力を与えられるので、ショット材供給手段５の小型化を図ることが可能になる。しかも、移送手段６により、噴出されたショット材を送管２の回転に伴って送管２の基端側に移送させることで、管１０２の内部にショット材を残留させずに回収することが可能になる。
【００３５】
また、本実施の形態のショットピーニング装置１は、送管２の軸心Ｒに対して送管２の先端向きに斜めに向けて噴出孔２１を設けている。
【００３６】
このショットピーニング装置１によれば、管１０２に送管２を挿入する以前に、管１０２の開口部分の溶接部１０３にショット材を衝突させるので、管１０２の内面に圧縮応力を与えるときに、溶接部１０３にも圧縮応力を与えることが可能になる。
【００３７】
また、本実施の形態のショットピーニング装置１は、送管２の先端に管１０２を塞ぐシール部材２２を設けている。
【００３８】
このショットピーニング装置１によれば、シール部材２２により、送管２の先端よりも先の管１０２の奥側を塞ぐことができ、管１０２の奥側へのショット材の侵入を防ぐことが可能になる。しかも、シール部材２２により、送管２の先端部を管１０２の中心に位置させることができ、送管２の回転を支持することが可能になる。
【００３９】
また、本実施の形態のショットピーニング装置１は、送管２とシール部材２２との間にベアリングが設けられている。
【００４０】
このショットピーニング装置１によれば、送管２の回転が円滑となるように支持することが可能になる。
【００４１】
上述したように本実施の形態のショットピーニング方法は、送管２の先端を管１０２の端部の開口から挿入する工程と、送管２を軸心Ｒの回りに回転させると共にショット材を送管２の内部に供給して送管２の先端部にて送管２の周の外方に向く噴出孔２１からショット材を噴出させる工程と、噴出されたショット材を送管２の外周に螺旋状に設けられた移送手段６により送管２の回転に伴って送管２の基端側に移送させる工程と、移送手段６により移送されたショット材を回収する工程とを含む。
【００４２】
このショットピーニング方法によれば、管板１０１に端部が溶接された管１０２を横置きとしても、噴出孔２１を有する送管２を軸心Ｒの回りに回転させることで、管１０２の内面にショット材を均一に衝突させて圧縮応力を与えることが可能になる。しかも、移送手段６により、噴出されたショット材を送管２の回転に伴って送管２の基端側に移送させることで、管１０２の内部にショット材を残留させずに回収することが可能になる。
【００４３】
また、本実施の形態のショットピーニング方法は、噴出孔２１が送管２の軸心に対して送管２の先端向きに斜めに向けて設けられており、送管２の先端を管１０２の開口から挿入する以前に、送管２を軸心Ｒの回りに回転させると共にショット材を送管２の内部に供給して噴出孔２１から噴出させる。
【００４４】
このショットピーニング方法によれば、管１０２に送管２を挿入する以前に、管１０２の開口部分の溶接部１０３にショット材を衝突させることができ、管１０２の内面に圧縮応力を与えるときに、溶接部１０３にも圧縮応力を与えることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明に係るショットピーニング装置およびショットピーニング方法は、管の内面全周にショット材を均一に衝突させ、かつ衝突後のショット材を管内に残留させることなく回収することに適している。
【符号の説明】
【００４６】
１  ショットピーニング装置
２  送管
２１  噴出孔
２２  シール部材
３  回転手段
４  移動手段
５  ショット材供給手段
５１  継手
６  移送手段
７  回収手段
７１  チャンバ
７２  吸引部
７３  吸引管
７４  継手
１０１  管板
１０２  管
１０３  溶接部
Ｒ  軸心
Ｓ  ショット材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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