(57)【要約】【課題】円筒体の周壁に棒状突起物を溶接により取り付ける場合に、溶接からこの溶接に続く熱処理を通じて円筒体に対する棒状突起物の姿勢を正規に保つことができる溶接用治具及びこれを用いた溶接方法を提供する。【解決手段】外胴Ａの周壁Ａｗの内側に接触状態で嵌め込まれて外胴Ａを真円に保つ真円保持リング２と、真円保持リング２と一体となって連結ピンＰを外胴Ａの周壁Ａｗに固定する治具本体３を備え、真円保持リング２の外周縁には、外胴Ａに向けて開口して治具本体３を支持する切欠２ａが形成され、治具本体３には、切欠２ａに支持される段階で連結ピンＰの軸心ＰＬを外胴Ａの径方向で且つ外胴Ａの軸心ＡＬに向けるべく連結ピンＰの姿勢を調整して固定すると共に、溶接の段階で熱応力を逃がしつつ連結ピンＰの外胴Ａに対する固定状態を維持する固定機構が具備されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒体の周壁にその内壁面外壁面を問わず棒状突起物を溶接により取り付ける際に、前記棒状突起物の前記円筒体に対する姿勢を保持するのに用いられる溶接用治具であって、
前記円筒体に接触状態で嵌め込まれて該円筒体の真円状態を保持する真円保持体と、
前記真円保持体と一体となって前記棒状突起物を前記円筒体の周壁に固定する治具本体を備え、
前記真円保持体の前記円筒体と接触する周縁には、前記治具本体を支持する本体支持部が配置され、
前記治具本体には、前記真円保持体の前記本体支持部に支持される段階で前記棒状突起物の軸心を前記円筒体の径方向で且つ該円筒体の軸心に向けるべく該棒状突起物の姿勢を調整して固定すると共に、溶接の段階で熱応力を逃がしつつ前記棒状突起物の前記円筒体に対する固定状態を維持する固定機構が具備されている溶接用治具。
【請求項２】
前記本体支持部は、前記真円保持体の前記円筒体と接触する周縁の複数箇所に配置され、複数の前記本体支持部のそれぞれに前記治具本体が配置される請求項１に記載の溶接用治具。
【請求項３】
前記本体支持部は、前記真円保持体の前記円筒体と接触する周縁において該円筒体に向けて開口する切欠である請求項１又は２に記載の溶接用治具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の溶接用治具を用いて、前記円筒体の周壁に前記棒状突起物を溶接により取り付けるに際して、
前記円筒体に前記真円保持体を互いに接触状態で嵌め込んで該円筒体の真円状態を保持すると共に、前記真円保持体の前記本体支持部に前記治具本体を配置し、
前記治具本体を前記真円保持体の前記本体支持部に支持させる段階において、前記治具本体の固定機構により、前記棒状突起物の軸心を前記円筒体の径方向で且つ該円筒体の軸心に向けるべく該棒状突起物の姿勢を調整して固定した後、
溶接を行う溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒体の周壁にその内壁面外壁面を問わず棒状突起物（管状突起物を含む）を溶接により取り付ける際に、棒状突起物を定められた姿勢に保持するのに用いられる溶接用治具及びこれを用いた溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記したように、円筒体の周壁に棒状突起物を溶接により取り付ける場合には、例えば、原子炉の圧力容器における周壁に放射方向に突出するノズルを溶接により取り付ける場合には、ノズルを定められた姿勢で保持する必要があり、従来にあっては、ノズルを定められた姿勢に保つべく専用工具や治具を用いて圧力容器の周壁に固定しながら溶接を行うようにしている。
【０００３】
このような圧力容器及びこの圧力容器に取り付けられるノズルに関しては、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-139593号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来において、溶接開始時までは、圧力容器に対するノズルの姿勢を正規に保つことができるものの、溶接時及びこの溶接に続く熱処理時には、圧力容器そのものが熱により歪むことで、ノズルが圧力容器に対して定められた姿勢で固定されない事態が生じ得るという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００６】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、円筒体の周壁に棒状突起物を溶接により取り付ける場合において、溶接からこの溶接に続く熱処理を通じて円筒体に対する棒状突起物の姿勢を正規に保つことができる溶接用治具及びこれを用いた溶接方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、円筒体の周壁にその内壁面外壁面を問わず棒状突起物（管状突起物を含む）を溶接により取り付ける際に、前記棒状突起物の前記円筒体に対する姿勢を保持するのに用いられる溶接用治具であって、前記円筒体に接触状態で嵌め込まれて該円筒体の真円状態を保持する真円保持体と、前記真円保持体と一体となって前記棒状突起物を前記円筒体の周壁に固定する治具本体を備え、前記真円保持体の前記円筒体と接触する周縁には、前記治具本体を支持する本体支持部が配置され、前記治具本体には、前記真円保持体の前記本体支持部に支持される段階で前記棒状突起物の軸心を前記円筒体の径方向で且つ該円筒体の軸心に向けるべく該棒状突起物の姿勢を調整して固定すると共に、溶接の段階で熱応力を逃がしつつ前記棒状突起物の前記円筒体に対する固定状態を維持する固定機構が具備されている構成としている。
【０００８】
また、本発明の第２の態様において、前記本体支持部は、前記真円保持体の前記円筒体と接触する周縁の複数箇所に配置され、複数の前記本体支持部のそれぞれに前記治具本体が配置される構成としている。
【０００９】
さらに、本発明の第３の態様において、前記本体支持部は、前記真円保持体の前記円筒体と接触する周縁において該円筒体に向けて開口する切欠である構成としている。
【００１０】
一方、本発明に係る溶接方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の溶接用治具を用いて、前記円筒体の周壁に前記棒状突起物を溶接により取り付けるに際して、前記円筒体に前記真円保持体を互いに接触状態で嵌め込んで該円筒体の真円状態を保持すると共に、前記真円保持体の前記本体支持部に前記治具本体を配置して、前記治具本体を前記真円保持体の前記本体支持部に支持させる段階において、前記治具本体の固定機構により、前記棒状突起物の軸心を前記円筒体の径方向で且つ該円筒体の軸心に向けるべく該棒状突起物の姿勢を調整して固定した後、溶接を行う構成としている。
【００１１】
本発明に係る溶接用治具及びこれを用いた溶接方法では、円筒体に真円保持体を互いに接触状態で嵌め込んで円筒体の真円状態を保持したうえで、真円保持体の本体支持部に治具本体を支持させる段階において、治具本体の固定機構によって、棒状突起物の軸心が円筒体の径方向で且つ円筒体の軸心に向かうようにして棒状突起物の姿勢を調整して固定する。
【００１２】
この状態で溶接を開始すると、治具本体の固定機構により熱応力を逃がしつつ棒状突起物の円筒体に対する固定状態が維持されるうえ、真円保持体により円筒体の真円状態が保持されるので、円筒体そのものが熱により歪むことがほとんどなく、したがって、溶接からこの溶接に続く熱処理を通じて円筒体に対する棒状突起物の姿勢を正規に保ち得ることとなる。
【００１３】
この際、真円保持体の円筒体と接触する周縁の複数箇所に本体支持部を配置して、これらの本体支持部のそれぞれに治具本体を配置するように成すと、溶接からこの溶接に続く熱処理を通じて円筒体に対する複数の棒状突起物の姿勢をいずれも正規に保ち得ることとなる。
【００１４】
また、真円保持体の円筒体と接触する周縁において円筒体に向けて開口する切欠を本体支持部とすると、真円保持体の本体支持部に対する治具本体のセッティングが容易なものとなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る溶接用治具では、円筒体の周壁に棒状突起物を溶接により取り付ける場合に、溶接からこの溶接に続く熱処理を通じて円筒体に対する棒状突起物の姿勢を正規に保つことが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例による溶接用治具を外胴の内壁面側に配置した状態を示す外胴の断面説明図である。
【図２】図１の溶接用治具の治具本体を詳細に示す正面説明図である。
【図３】図１の溶接用治具の治具本体を詳細に示す斜視説明図である。
【図４】本発明の他の実施例による溶接用治具を外胴の外壁面側に配置した状態を示す部分断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施例による溶接用治具を示しており、この実施例では、加圧水型原子炉用の蒸気発生器の外胴（円筒体）に対する連結ピン（棒状突起物）の取り付けに本発明の溶接用治具を採用した場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
加圧水型原子炉用の蒸気発生器は外胴及び内胴を有する二重管構造を成しており、内胴の内部は熱交換が行われた高温水及び蒸気が通過し、外胴及び内胴間の隙間は内胴内に比して温度の低い水が流れるようになっている。そのため、外胴及び内胴間に生じる温度差による熱変形を吸収するべく、外胴の円周方向に配置した複数の連結ピンを内胴の同じく円周方向に配置した複数のスリーブに若干の余裕をもってそれぞれ嵌め込むことで、両胴を連結するようにしている。
【００１９】
したがって、外胴の円周方向に配置される高い強度が求められる複数の連結ピンは、外胴の周壁における内壁面に対して、高精度に位置決めして取り付ける必要がある。
【００２０】
図１に示すように、上記した連結ピンＰを外胴Ａの周壁Ａｗにおける内壁面に溶接により取り付けるのに用いる溶接用治具１は、外胴Ａの周壁Ａｗの内側に接触状態で嵌め込まれて溶接により仮止めされて外胴Ａを真円に保つ真円保持リング（真円保持体）２と、この真円保持リング２と一体となって連結ピンＰを外胴Ａの周壁Ａｗに固定する治具本体３を備えている。
【００２１】
真円保持リング２の外胴Ａの周壁Ａｗと接触する外周縁には、外胴Ａに向けて開口して治具本体３を支持する切欠（本体支持部）２ａが形成されており、この切欠２ａは真円保持リング２の外周縁の複数箇所に形成されている。
【００２２】
一方、治具本体３は、図２及び図３に示すように、一対の脚支持ブロック１１，１１及びホルダ２０を備えている。
【００２３】
脚支持ブロック１１には、ボルト状の脚１２と、切欠２ａの側壁に対して接近離間する円周方向調整ねじ１３と、切欠２ａの側壁を両側（図３左右）から挟み込んで固定する固定ねじ１４がそれぞれねじ込まれており、一対の脚支持ブロック１１は、互いに接近する方向に延出するアーム１１ａをそれぞれ有している。
【００２４】
ホルダ２０は、連結ピンＰの鍔Ｐａを図３Ｙ軸上で抱え込んで保持する係止爪２０ａと、図３Ｚ軸方向に移動可能に設けられたピン固定ねじ２１を具備しており、このピン固定ねじ２１でピンＰの鍔Ｐａを係止爪２０ａに押し付けることで、連結ピンＰの図３Ｘ軸（外胴Ａの軸心ＡＬに沿う軸）に対する高い並行度を保ちつつ連結ピンＰを保持するようになっている。
【００２５】
ホルダ２０の係止爪２０ａの両側には、互に相反する方向を向く延出部２０ｂ，２０ｂが形成されており、これらの延出部２０ｂ，２０ｂは、回動ピン１５を介して脚支持ブロック１１のアーム１１ａに回動可能に連結され、ホルダ固定ねじ１６によりアーム１１ａに固定されるようになっている。
【００２６】
つまり、脚１２，円周方向調整ねじ１３，固定ねじ１４，回動ピン１５，ホルダ固定ねじ１６，ホルダ２０，係止爪２０ａ及びピン固定ねじ２１で固定機構を構成しており、治具本体３を真円保持リング２の切欠２ａにセットする段階において、この固定機構を適宜操作することで、連結ピンＰの軸心ＰＬを外胴Ａの径方向で且つ外胴Ａの軸心ＡＬに向けるべく連結ピンＰの姿勢を調整して固定することができるようになっている。
【００２７】
また、この固定機構では、溶接の段階において生じる図３Ｙ軸回りの熱応力を逃がしつつ連結ピンＰの外胴Ａに対する固定状態を維持することができるようになっている。
【００２８】
なお、図２及び図３における符号３０は、脚１２の頭部１２ａと脚支持ブロック１１の上面との間に配置された補助板である。
【００２９】
このような溶接用治具１を用いて、外胴Ａの周壁Ａｗに連結ピンＰを溶接により取り付けるに際しては、まず、外胴Ａの周壁Ａｗの内側に真円保持リング２を互いに接触状態で嵌め込んで外胴Ａの真円状態を保持する。
【００３０】
次いで、外胴Ａの周壁Ａｗの内側に嵌め込んだ真円保持リング２の複数の切欠２ａに対して、治具本体３をセットする。
【００３１】
この真円保持リング２の複数の切欠２ａに対する治具本体３のセットの段階において、治具本体３の固定機構を操作して、すなわち、脚１２，円周方向調整ねじ１３，固定ねじ１４，回動ピン１５，ホルダ固定ねじ１６，ホルダ２０，係止爪２０ａ及びピン固定ねじ２１を適宜操作して、連結ピンＰの軸心ＰＬを外胴Ａの径方向で且つ外胴Ａの軸心ＡＬに向けるべく連結ピンＰの姿勢を調整して固定した後、溶接を開始する。
【００３２】
この状態で溶接を開始すると、治具本体３の固定機構により熱応力を逃がしつつ連結ピンＰの外胴Ａに対する固定状態が維持されるうえ、真円保持リング２により外胴Ａの真円状態が保持されるので、外胴Ａそのものが熱により歪むことがほとんどなく、したがって、溶接からこの溶接に続く熱処理を通じて外胴Ａに対する連結ピンＰの姿勢を正規に保ち得ることとなる。
【００３３】
この実施例では、真円保持リング２の外胴Ａと接触する外周縁の複数箇所に切欠２ａを配置して、これらの切欠２ａのそれぞれに治具本体３を配置するようにしているので、溶接からこの溶接に続く熱処理を通じて外胴Ａに対する複数の連結ピンＰの姿勢をいずれも正規に保ち得ることとなる。
【００３４】
また、この実施例では、真円保持リング２の外胴Ａと接触する外周縁において外胴Ａに向けて開口する切欠２ａを本体支持部としているので、真円保持リング２の切欠２ａに対する治具本体３のセッティングが容易なものとなる。
【００３５】
上記した実施例では、外胴Ａの周壁Ａｗの内壁面に対する連結ピンＰの取り付けに本発明の溶接用治具を採用した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に部分的に示すように、外胴Ａの周壁Ａｗの外壁面に対する連結ピンＰの取り付けに本発明の溶接用治具を採用してもよい。
【００３６】
すなわち、この実施例では、外胴Ａの周壁Ａｗの外側に真円保持リング（真円保持体）２Ａを接触状態で嵌め込んで溶接により仮止めし、この真円保持リング２Ａの周壁Ａｗと接触する内周縁に外胴Ａに向けて開口する切欠２ａを形成して、この切欠２ａで治具本体３を支持するようにしている。
【００３７】
この実施例においても、治具本体３により熱応力を逃がしつつ連結ピンＰの外胴Ａに対する固定状態が維持されるうえ、真円保持リング２Ａにより外胴Ａの真円状態が保持されるので、外胴Ａそのものが熱により歪むことがほとんどなく、したがって、溶接からこの溶接に続く熱処理を通じて外胴Ａに対する連結ピンＰの姿勢を正規に保ち得ることとなる。
【００３８】
本発明に係る溶接用治具及びこれを用いた溶接方法の構成は、上記した実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１        溶接用治具
２，２Ａ  真円リング（真円保持体）
２ａ      切欠（本体支持部）
３        治具本体
１２      脚（固定機構）
１３      円周方向調整ねじ（固定機構）
１４      固定ねじ（固定機構）
１５      回動ピン（固定機構）
１６      ホルダ固定ねじ（固定機構）
２０      ホルダ（固定機構）
２０ａ    係止爪（固定機構）
２１      ピン固定ねじ（固定機構）
Ａ        外胴（円筒体）
ＡＬ      外胴の軸心
Ａｗ      外胴の周壁（円筒体の周壁）
Ｐ        連結ピン（棒状突起物）
ＰＬ      連結ピンの軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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