(57)【要約】      （修正有）【課題】亀裂数値が正確で、管内壁亀裂の評価と計測に役立つ応力腐食割れ試験に用いるシステム。【解決手段】原子力発電における配管類の応力腐食割れ評価試験に用いるシステムであって、試験対称とする管材３１０及び加熱装置３４０を具え、管材内部は端栓３１１、３１２により密封された封止空間３１５とし、強アルカリ応溶液３１６を収容する。管材を筺体３３０内に収容して、加熱装置により管材を操作温度に維持すると、管材内部は密封されているため操作圧力に維持される。更に、管材の固定装置３２０に設けたかしめ装置３２１、３２２により、管材に軸方向の応力を負荷させる。管材は、操業条件に模した上記内圧と軸方向の応力により、応力腐食条件に晒されて腐食割れを発生し、加速試験による評価ができる。【選択図】図３
2007256123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
応力腐食割れ試験に用いるシステムであって、
加熱装置を具えた装置内に、試験対象となる管材を収容してその両端を封止し、該封止空間内に操業条件を模した第一反応溶液を収容し、該加熱装置により加熱して管外壁温度を第一操作温度として該管材内の封止空間を第一操作圧力に維持することにより、実際の操業条件に模した雰囲気、温度及び圧力を形成する、
ことを特徴とする応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項２】
上記管材内の第一封止空間は、その一端を封止する封止手段を貫通する第一通気管を介して外部に通じるよう構成してなることを特徴とする請求項１記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項３】
上記管材と該加熱装置との間に保護部材で該管材の外側を覆うようにして成る請求項１記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項４】
上記加熱装置は、更に、温度制御装置及び温度感知装置を具え、該温度制御装置は該管材の管外壁温度を制御して該第一操作温度に維持するのに用い、該温度感知装置は該管材の管外壁温度を測定するのに用いるようにして成ることを特徴とする請求項１記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項５】
該第一反応溶液は、強アルカリ溶液とし、該強アルカリ溶液は重量濃度４０％のＮａＯＨ溶液とし、且つＮａＯＨ溶液の体積に応じて更に３００グラム／リットル相当のＣｕ2Ｏを添加することを特徴とする請求項１記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項６】
該第一操作温度は、３５０℃とし、該第一操作圧力は８．４ＭＰａ(１２００ｐｓｉ)であるようにして成ることを特徴とする請求項１記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項７】
応力腐食割れ試験に用いるシステムであって、
加熱装置を具えた装置内に、試験対象となる管材を収容してその両端を封止して該封止空間内に操業条件を模した第一反応溶液を収容し、
該管材を固定すると共にその軸方向に応力を印加する固定装置を設け、
筺体内に該管材を収容すると共に該管材外壁との間に第二封止空間を形成して第二反応溶液を収容し、
該筺体に加熱装置を配して加熱することにより、管外壁温度を第一操作温度に維持してその温度下において、該管材及び該筐体の内部をそれぞれ対応して第一操作圧力及び第二操作圧力に維持することにより、実際の操業条件に模した雰囲気、温度及び圧力を形成する、
ことを特徴とする応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項８】
上記管材内の第一封止空間は、その一端を封止する封止手段を貫通する第一通気管を介して外部に通じるよう構成し、該筐体内の該第二封止空間は、第二通気管を介して外部と通じるよう構成して成ることを特徴とする請求項７記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項９】
上記加熱装置は、更に、温度制御装置及び温度感知装置を具え、該温度制御装置は該管材の管外壁温度を制御し該第一操作温度に維持するのに用い、該温度感知装置は該第二反応溶液の温度を測定するようにして成ることを特徴とする請求項７記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項１０】
該固定装置は、更に、固定フレーム及びかしめ部材を具えて、該固定フレームは該管材を固定するのに用い、該かしめ部材は該管材を押圧して該管材に対して軸方向の応力を印加するのに用いるようにして成ることを特徴とする請求項７記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項１１】
該第一反応溶液は、強アルカリ溶液とし、該強アルカリ溶液は重量濃度４０％のＮａＯＨ溶液とし、且つＮａＯＨ溶液の体積に応じて更に３００グラム／リットル相当のＣｕ2Ｏを添加することを特徴とする請求項７記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項１２】
該第二反応溶液はイオン除去水であるようにして成ることを特徴とする請求項７記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【請求項１３】
該第一操作温度は３００℃とし、該第一操作圧力は２．８ＭＰａ（４００ｐｓｉ）とし、該第二操作圧力は８．８ＭＰａ（１２５０ｐｓｉ）とするようにしてなることを特徴とする請求項７記載の応力腐食割れ試験に用いるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応力腐食割れの試験に適用するシステムに関し、特に、管材試料内外両側の温度差及び圧力差を利用して管材試料の管内壁表面に亀裂を作るシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在原子力発電所は、蒸気発生器運転の安全性を維持するために、蒸気発生器の配管老化、劣化監視計測、シール（施栓）と補修及び寿命評価を実施している。そこで亀裂の形態と深さを正確に測定し、さまざまな亀裂の深さにおけるその成長速度を得ることが、構成部材劣化管理が成功するか否かに重要な要素である。応力腐食割れ（Ｓｔｒｅｓｓ  ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ，  ＳＣＣ）の管材試料が提供する実験数値を通じて亀裂の評価と測定を行うことができる。
【０００３】
公知の放電加工技術によって作った傷は、亀裂寸法評価時に精密度が不十分なことが多く、この非破壊性計測で算出された亀裂校正曲線に基づくと評価や測定に誤りを招きやすい。そのため人工的模擬の方法で応力腐食割れを具えた管材試料を作成する必要があり、これにより正確な校正曲線を作る。
【特許文献１】特開平５−１７２９８５号公報
【特許文献２】特再ＷＯ０３／  ０９１７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、応力腐食割れを形成させて評価する試験システムを提案し、本発明で作成した管材試料は蒸気発生器系で、管材の二次側の応力腐食割れの成長過程をテスト・評価して、観察と分析に使用し、亀裂の各段階における長さと深さの成長率を測定、記録、計算するのにも用いることができるようにすることを課題とする。
【０００５】
本発明は、管材試料の管内壁上に応力腐食割れを形成させて、蒸気発生器の管束の内壁に発生した亀裂を模擬することを課題とする。
【０００６】
本発明は、また、管材試料に形成された異なる長さ、異なる深さ、異なる数量の亀裂分布を利用して、応力腐食割れの校正曲線を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を達成するために、本発明は応力腐食割れを形成させるシステムを提案し、このシステムは、管材及び加熱装置を具え、管材は第一封止空間を具えて第一反応溶液を収容し、加熱装置は管材に対して加熱を行い、管材の管外壁温度を第一操作温度に維持し、第一操作温度で管材の内部は第一操作温度に維持されるようにする。
加熱装置は、更に温度制御装置及び温度感知装置を具え、温度制御装置は管材の管外壁温度を第一操作温度に制御するのに用い、温度感知装置は管材の管外壁温度を測定するのに用いる。
更に、管材は第一通気管と組み立ててから第一封止空間を構成し、第一通気管に減圧装置及び圧力計を設置し、管材の両端開口部はそれぞれ端栓を溶接し、上端開口部に位置する端栓に通孔を設けて第一通気管を管材に接続できるようにするとよい。このほか、管材と加熱装置の間に別途保護部材を設けて管材の外側を覆い、保護部材はステンレス管とする。
更に、管材の材質はインコネル６００ニッケル合金、第一操作温度は約３５０℃、第一操作圧力は８．４ＭＰａ（１２００ｐｓｉ）、第一反応溶液は強アルカリ溶液とし、且つ強アルカリ溶液は重量濃度４０％のＮａＯＨ溶液とし、ＮａＯＨ溶液体積に依って３００グラム／リットルに相当するＣｕ2Ｏを添加する。
【０００８】
本発明はまた、応力腐食割れを作成するシステムを提出し、このシステムは管材、筐体、固定装置及び加熱装置を具え、管材は第一封止空間を具えて第一反応溶液を収容し、筐体は第二封止空間を具えて管材及び第二反応溶液を収容し、固定装置は管材を固定し管材に対し軸方向の応力を印加し、加熱装置は筐体を加熱して管外壁温度を第一操作温度に維持し、第一操作温度において管材及び筐体の内部はそれぞれ第一操作圧力と第二操作圧力に維持する。
加熱装置は更に、温度制御装置及び温度感知装置を具え、温度制御装置は管材の管外壁の温度を第一操作温度に制御するのに用い、温度感知装置は第二反応溶液の温度を測定するのに用い、第二反応溶液の温度は管材の管外壁温度と同じとする。
固定装置は更に、固定フレームとかしめ部材を具え、固定フレームは管材を固定するのに用い、かしめ部材は管材を押圧して管材に軸方向の応力を印加する。
更に、管材と第一通気管を組み立てた後、第一封止空間を形成し、筐体は第二通気管と組み立てた後第二封止空間を形成し、第一通気管上に第一減圧装置を設置し、第二通気管上に第二減圧装置及び圧力計を設置し、管材の両端開口部はそれぞれ端栓を溶接し、上端開口部に位置する端栓に通孔を設けて第一通気管が管材に接続できるようにする。
更に、管材の材質をインコネル６００ニッケル合金、第一操作温度を３００℃、第一操作圧力を２．８ＭＰａ（４００ｐｓｉ）、第二操作圧力を８．８ＭＰａ（１２５０ｐｓｉ）、筐体は耐高熱及び耐高圧のステンレス槽、第二反応溶液はイオン除去水、第一反応溶液を強アルカリ溶液とし、且つ強アルカリ溶液は重量濃度４０％のＮａＯＨ溶液としＮａＯＨ溶液体積に依って３００グラム／リットルに相当するＣｕ2Ｏを添加する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明が提出する応力腐食割れを形成させて評価するシステムは、人工的に実際の管束の亀裂を模擬する方法で応力腐食割れを有する管材試料を加速して形成させ、本発明によって得られる亀裂の数値の正確性が高く、管内壁亀裂の評価と計測に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に示すように、本発明によって応力腐食割れを形成させて評価する方法の実施ステップでは、先ず、第一反応溶液を管材の内部に入れ、ステップＳ１０１とする。続いて管材を密封して管材の内部を第一封止空間とし、ステップＳ１０２とする。最後に管材を加熱して管材の管外壁温度を第一操作温度に維持し、ステップＳ１０３とする。ここで第一操作温度において、管材の内部は対応する第一操作圧力に維持する。
【００１１】
ステップＳ１０３では、更に管材に軸方向の応力を印加する。管材を筐体の内部に入れ、筐体を加熱して筐体の内部温度を第二操作温度に維持する。筐体の内部には第二反応溶液を入れるため、筐体を加熱すると同時に、管材は第二反応溶液を通じて熱量を吸収し温度上昇させることができる。第二操作温度において、筐体の内部は対応する第二操作圧力に維持する。
【００１２】
図２に示すように、本発明の応力腐食割れを形成させるシステムに使用する第一の好適な実施例では、管材２１０の材質をインコネル６００ニッケル合金とし、管材２１０の底端開口部及び上端開口部にそれぞれ端栓２１１と２１２を溶接し、端栓２１１と端栓２１２の材質は管材２１０の材質と同じとする。端栓２１２に通孔２１３を設けて通気管２１４を貫通させて端栓２１３と緊密に結合させる。このとき管材２１０と通気管２１４は組み立てた後に封止空間２１５を形成する。管材２１０内に反応溶液２１６を入れ、管材２１０の管内壁上に応力腐食割れを作成できるようにし、反応溶液２１６は強アルカリ溶液とする。強アルカリ溶液は、重量パーセント濃度４０％のＮａＯＨ溶液及び３００グラム／リットルのＣｕ2Ｏで組成し、Ｃｕ2ＯはＮａＯＨ溶液の体積に比例して添加する。
【００１３】
通気管２１４に圧力計２１７及び減圧装置２１８を設置する。圧力計２１７は管材２１０の内部圧力を測定するのに用いる。減圧装置２１８は２１０の内部圧力を急速に開放するのに用い、管材２１０内部圧力が高すぎて管材２１０が爆裂するのを防ぐ。減圧装置２１８は破裂板とすることができ、圧力が高すぎると破裂板は耐えられずに自動的に破裂し、これにより管材２１０の内部圧力を下げる。
【００１４】
加熱装置２２０は、管材２１０を加熱して管材２１０の管外壁温度を第一操作温度（約３５０℃）に維持すると、管材２１０の内部容積は変わらないから、管材２１０の内部圧力は管内温度の上昇に伴い増大する。第一操作温度において、管材２１０の内部圧力は第一操作圧力（８．４ＭＰａ、約１２００ｐｓｉ）に維持する。管材２１０の管外壁温度は管内壁温度よりやや高いこと、また管材２１０の内部圧力は外部圧力（常圧１００ＫＰａ、１４．７ｐｓｉ）より高いことから、管材２１０の管内壁は圧力を受けて軸方向の亀裂が発生する。
【００１５】
このほか、加熱装置２２０と管材１１０の間に別途保護部材２１９を設置して管材を覆い、保護部材２１９はステンレス管とすると、ネルギーの浪費を減少できる。加熱装置２２０は、円柱状外形で管材２１０を収容する。加熱装置２２０は温度制御装置（図中未表示）及び温度感知装置２２２を具える。温度制御装置は、管材２１０の管外壁温度を第一操作温度に維持するのに用いる。温度感知装置２２２は、管材２１０の管外壁温度を測定するのに用いる。温度感知装置２２２は、熱電対とすることができる。最後にシステム全体を適当な隔離保護装置２３０内に入れ、反応溶液２１６が操作時に噴出して操作者に危害が及ぶのを防ぐ。
【００１６】
図３に示すように、本発明を応力腐食割れ作成システムに用いる第二の好適な実施例では、管材３１０の材質をインコネル６００ニッケル合金とし、管材３１０の底端開口部及び上端開口部にそれぞれ端栓３１１と端栓３１２を溶接し、端栓３１１と端栓３１２の材質は管材３１０の材質と同じとする。端栓３１２に通孔３１３を別途設けて通気管３１４を貫通させて端栓３１３と緊密に結合させる。このとき管材３１０と通気管３１４は組み立てた後封止空間３１５を形成する。管材３１０内に反応溶液３１６を入れて管材３１０の管内壁上に応力腐食割れを作成できるようにする。反応溶液３１６は強アルカリ溶液とし、強アルカリ溶液は重量パーセント濃度４０％のＮａＯＨ溶液及び３００グラム／リットルのＣｕ2Ｏで組成し、Ｃｕ2ＯはＮａＯＨ溶液の体積に比例して添加する。このほか、通気管３１４に減圧装置３１７を設置し、管材３１０の内部圧力を急速に開放できるようにし、管材３１０内部圧力が高すぎて管材３１０が爆裂するのを防ぐ。減圧装置３１７は破裂板とすることができる。
【００１７】
固定装置３２０は、管材３１０を固定し、管材３１０に軸方向の応力を印加するのに用いる。固定装置３２０は、固定フレーム（図４に示す）とすることができ、管材３１０を固定し、更にかしめ部材３２１と３２２を組み合わせ、かしめ部材３２１と３２２はネジとすることができ、かしめ部材３２１と３２２はそれぞれ端栓３１１と３１２を通じて固定装置３２０をかしめ、軸方向の力を管材３１０に提供することができる。
【００１８】
筐体３３０は通気管３３１を組み付けた後、封止空間３３２を形成し、筐体３３０内部に反応溶液３３３を満たす。反応溶液３３３は、イオン除去水とすることができる。筐体３３０は、耐高熱及び耐高圧のステンレス槽とする。通気管３３１に圧力計３４４及び減圧装置３３５を設ける。圧力計３３４は筐体３３０の内部圧力を測定し、減圧装置３３５は筐体３３０の内分圧力を急速に開放するのに用い、筐体３３０内部圧力が高すぎて筐体３３０が爆裂するのを防ぐ。減圧装置３３５は破裂板とすることができ、圧力が高すぎると破裂板が耐え切れず自動的に開き、これによって筐体３３０の内部圧力を低下させる。
【００１９】
加熱装置３４０は、筐体３３０の外側に設置し、加熱装置３４０は温度制御装置（図中未表示）及び温度感知装置３４２を具える。温度制御装置は、管材３１０の管外壁温度の制御に用いて第一操作温度（約３００℃）に維持する。温度感知装置３４２は反応溶液３３３の温度測定に用い、温度感知装置３４２は熱電対とすることができる。
【００２０】
加熱装置２４０が加熱を開始し、反応溶液３３３の温度が第二操作温度（約３００℃）に等しくなると、筐体３３０内部容積は変わらないから、筐体３３０の内部圧力は筐体内温度の上昇に伴い高くなる。第二操作温度において筐体３３０の内部圧力は対応して第二操作圧力（約８．８ＭＰａ、１２５０ｐｓｉ）に維持され、反応溶液３３３の温度上昇に伴って、管材３１０の温度も上昇する。管材３１０の内部容積は変わらないから、第一操作温度において管材３１０の内部圧力は対応して第一操作圧力（約２．８ＭＰａ、４００ｐｓｉ）に維持される。管材３１０は軸方向の応力を受け、更に内外両側の圧力差と温度差の影響により、管材３１０の管内壁に円周方向の亀裂が発生する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を応力腐食割れの作成に用いる方法の実施ステップである。
【図２】本発明を応力腐食割れの作成システムに用いる第一の好適な実施例の略図である。
【図３】本発明を応力腐食割れの作成システムに用いる第二の好適な実施例の略図である。
【図４】図３の固定フレームの略図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｓ１０１〜Ｓ１０３   応力腐食割れ作成に用いる実施ステップ。
２１０ 管材
２１１ 端栓
２１２ 端栓
２１３ 通孔
２１４ 通気管
２１５ 封止空間
２１６ 反応溶液
２１７ 圧力計
２１８ 減圧装置
２１９ 保護部材
２２０ 加熱装置
２２２ 温度感知装置
２３０ 隔離保護装置
３１０ 管材
３１１ 端栓
３１２ 端栓
３１３ 通孔
３１４ 通気管
３１５ 封止空間
３１６ 反応溶液
３１７ 減圧装置
３２０ 固定装置
３２１、３２２       かしめ部材
３３０ 筐体
３３１ 通気管
３３２ 封止空間
３３３ 反応溶液
３３４ 圧力計
３３５ 減圧装置
３４０ 加熱装置
３４２ 温度感知装置
【図１】
2007256123.tif 000003
【図２】
2007256123.tif 000004
【図３】
2007256123.tif 000005
【図４】
2007256123.tif 000006