(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電プラントに用いられる蒸気弁の弁座に施工された耐摩耗部材の補修装置において、前記蒸気弁の弁ケーシング内部に挿入設置される本体ケーシングと、この本体ケーシングに設けられ前記本体ケーシングと前記弁ケーシングとの間の筒状領域を含む補修部分周辺を不活性雰囲気にする不活性ガス導入口と、前記本体ケーシングに接続され前記不活性ガス導入口と連通する不活性ガス供給手段と、前記本体ケーシングに先端部に設けられ補修部分近傍を加熱し補修材を溶融する加熱装置とを備えたことを特徴とする耐摩耗部材の補修装置。
【請求項２】
前記本体ケーシングが回転機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の耐摩耗部材の補修装置。
【請求項３】
前記補修部分近傍を加熱する加熱装置は本体ケーシングの回転と連動して、耐摩耗部材表面に沿って移動自在に設けられたことを特徴とする請求項２記載の耐摩耗部材の補修装置。
【請求項４】
発電プラントに用いられる蒸気弁の弁座に施工された耐摩耗部材の補修装置において、前記蒸気弁の弁ケーシング内部に挿入設置される本体ケーシングと、この本体ケーシングに設けられ前記本体ケーシングと前記弁ケーシングとの間の筒状領域を含む補修部分周辺を負圧にする排気口と、前記本体ケーシングに接続され前記排気口と連通する排気装置と、前記本体ケーシングに先端部に設けられ補修部分近傍を加熱し補修材を溶融する加熱装置とを備えたことを特徴とする耐摩耗部材の補修装置。
【請求項５】
請求項１に記載の耐摩耗部材の補修装置を用いた耐摩耗部材の補修方法であって、耐摩耗部材の補修部分を周囲から仕切って密閉し、前記耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分周辺領域に、不活性ガスを導入して不活性雰囲気にし、前記本体ケーシングの回転位置の基準を、耐摩耗部材の補修位置の回転位置の基準と同一に取ることにより、本体ケーシングの回転位置から耐摩耗部材の補修位置を求め、前記不活性雰囲気下で耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分を加熱し、耐摩耗部材の補修部分に被着した補修材を加熱溶融させて補修部分に浸透・充填させる
ことを特徴とする耐摩耗部材の補修方法。
【請求項６】
請求項４に記載の耐摩耗部材の補修装置を用いた耐摩耗部材の補修方法であって、耐摩耗部材の補修部分を周囲から仕切って密閉し、前記耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分周辺領域を排気装置で負圧にし、前記本体ケーシングの回転位置の基準を、耐摩耗部材の補修位置の回転位置の基準と同一に取ることにより、本体ケーシングの回転位置から耐摩耗部材の補修位置を求め、前記負圧下で耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分を加熱し、耐摩耗部材の補修部分に被着した補修材を加熱溶融させて補修部分に浸透・充填させる
ことを特徴とする耐摩耗部材の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐摩耗部材の補修装置および補修方法に係り、特に摩耗や欠陥部分に効果的な補修を施工し、高品質に維持させる補修を施工する耐摩耗部材の補修装置および補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電プラントや原子力発電プラントの一次冷却系統において、蒸気配管に使用される主蒸気隔離弁は、図１に示すように、弁ケーシング２に収容された弁体３を、弁棒４を介して、弁駆動部７を操作することにより進退させ、弁座５に対し接離自在（開閉自在）に操作できる構成になっている。
【０００３】
この主蒸気隔離弁１は、弁座５に耐摩耗部材を用いて溶接による肉盛り施工を行っており、これにより、閉弁時、弁体３を弁座５に水密的に当接させ、シール効果を高めている。主蒸気隔離弁１は、長年の使用の結果、肉盛り施工部分に摩耗が発生したり、あるいは、何らかの事情で割れが発生したりすることがあった。
【０００４】
従来の耐摩耗部材の補修装置では、主蒸気隔離弁１の不具合部分に当初の耐摩耗部材と同質材を用いて溶接補修施工し、弁体３と弁座５との水密性を再び維持させることが多かった。
【０００５】
また、従来は主蒸気隔離弁の弁座である肉盛り施工部分を全面補修することも行われていた。
【０００６】
さらに、従来は、基材より融点の低いろう材を肉盛り施工部分の欠陥部に浸透・充填させ補修する方法（例えば特開平１１−１２３６１７号公報）も知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の溶接補修では、元の基材に部分的な溶融が生じるため、非溶融部分との境界面に残留応力が残ることが要因になって、補修部近傍に再度摩耗や割れ等の欠陥が発生することがあり、長期間シール効果を維持することができないという問題点があった。
【０００８】
また、従来の主蒸気隔離弁の全面補修では、残留応力が局部的に残らないものの、一旦肉盛り施工部分を機械加工により除去した後、再び肉盛り施工をしなければならず、限られた作業空間内での補修作業に困難性を有し、きわめて多くの労力、時間を費やすなどの問題点があった。
【０００９】
さらに、基材より融点の低いろう材を欠陥部に浸透・充填させて補修する従来の補修方法では、大気中で施工するため、フラックスを用いても酸化作用の影響を避けられず、補修部の品質が劣化するという問題点があった。
【００１０】
この場合、補修を不活性ガスや負圧下で加熱することにより行うと酸化作用の影響は低減できるが、そのためには、真空炉などを用いる必要があり、コストアップの要因となっている。
【００１１】
また、補修部品が大型部品であるときは、真空炉内に補修部品を設置できない場合がある。そのような場合、補修部品の一部を部分的に囲う小型真空炉を用いる方法も考えられるが、補修部品の形状が複雑で凹凸が激しい場合は特に真空炉内の気密性を保つことが困難であるという問題点があった。
【００１２】
さらに、火力発電プラントや原子力発電プラントに使用される、例えば主蒸気隔離弁の弁座の肉盛り施工部分に発生した摩耗や割れ等の欠陥を補修する場合、限られた作業空間での補修作業であり、またしばしば作業員が防護面や防護眼鏡等の防護具を装備しての作業となるため、耐摩耗部材の補修部位の見極めや補修部位の詳細な形態を肉眼で明瞭に観察できないという問題点があった。
【００１３】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、耐摩耗部材の摩耗や割れ等の欠陥に対して補修を施工する場合、耐摩耗部材の補修を効果的にかつ高品質に施工できる耐摩耗部材の補修装置および補修方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る耐摩耗部材の補修装置は、上述した課題を解決するために、本体ケーシングと、補修部分周辺を不活性雰囲気にする装置と、補修部分近傍を加熱し補修材を溶融する装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明に係る耐摩耗部材の補修装置は、請求項１記載の耐摩耗部材の補修装置において、前記本体ケーシングが回転機構を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明に係る耐摩耗部材の補修装置は、請求項２記載の耐摩耗部材の補修装置において、補修部分近傍を加熱する装置が本体ケーシングの回転と連動して、耐摩耗部材表面に沿って移動自在に設けられたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明に係る耐摩耗部材の補修装置は、本体ケーシングと、補修部分周辺を負圧にする排気装置と、補修部分近傍を加熱し補修材を溶融する装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係る耐摩耗部材の補修方法は、耐摩耗部材の補修部分を周囲から仕切って密閉し、前記耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分周辺領域に、不活性ガスを導入して不活性雰囲気にし、前記本体ケーシングの回転位置の基準を、耐摩耗部材の補修位置の回転位置の基準と同一に取ることにより、本体ケーシングの回転位置から耐摩耗部材の補修位置を求め、前記不活性雰囲気下で耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分を加熱し、耐摩耗部材の補修部分に被着した補修材を加熱溶融させて補修部分に浸透・充填させることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明に係る耐摩耗部材の補修方法は、耐摩耗部材の補修部分を周囲から仕切って密閉し、前記耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分周辺領域を排気装置で負圧にし、前記本体ケーシングの回転位置の基準を、耐摩耗部材の補修位置の回転位置の基準と同一に取ることにより、本体ケーシングの回転位置から耐摩耗部材の補修位置を求め、前記負圧下で耐摩耗部材の補修を必要とする補修部分を加熱し、耐摩耗部材の補修部分に被着した補修材を加熱溶融させて補修部分に浸透・充填させることを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る耐摩耗部材の補修装置および補修方法を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２２】
図３は、本発明に係る耐摩耗部材の補修装置の一実施形態を示すものであり、この補修装置は、弁座（耐摩耗部材）５表面に生じた欠陥を補修する装置に適用される。
【００２３】
補修装置は、原子力発電所や火力発電所の発電プラントに設置される、例えば主蒸気隔離弁１の弁ケーシング２に形成される弁座５の欠陥を補修するものである。補修時には主蒸気管８から主蒸気隔離弁１を切り離すことにより行われる。主蒸気隔離弁１の弁ケーシング２は図２に示すように形成され、弁ケーシング２には両側に主蒸気管８への接続ポート９が形成される一方、途中に弁座５が形成される。この弁座５に対し接離自在に進退せしめられる弁体３は、弁ふた６を貫いて延びる弁棒４を介して弁駆動部７により動作制御される。
【００２４】
耐摩耗部材の補修装置は、図３に符号１２で示される。この補修装置１２は、主蒸気隔離弁１の弁ふた載置部１０から弁ケーシング２に挿入設置可能な本体ケーシング１３と、この本体ケーシング１３と弁ケーシング２とに挟まれた筒状領域を不活性雰囲気にする不活性ガス導入口１４とを備える。本体ケーシング１３は有底筒状をなして取付フランジ１３ａを有し、この取付フランジ１３ａが弁ケーシング２の弁ふた載置部１０に密に装着される。
【００２５】
本体ケーシング１３の先端には加熱装置１５が設けられる。この補修装置１２により、まず補修部分を含む領域を不活性雰囲気に保つことができる。
【００２６】
この本体ケーシング１３は、弁ふた載置部１０への取り付け状態において、円筒部廻りに回転自在となるように回転機構１６が備えられる。回転機構１６は弁ふた載置部１０と取付フランジ１３ａとの間に設置する。
【００２７】
また、本体ケーシング１３と弁ケーシング２とに挟まれた筒状領域を不活性雰囲気にする不活性ガス導入口１４に代えて、この筒状領域を、補修部分の溶接を酸化作用から保護できる程度の負圧にする排気口とすることも可能である。
【００２８】
本体ケーシング１３の先端に設けられた加熱装置１５は、本体ケーシング１３の回転運動および上下運動と連動して、弁座（耐摩耗部材）５に沿って旋回し、弁ケーシング２の内面円周に設けられた弁座５表面と対峙している。
【００２９】
また、補修装置１２の本体ケーシング１３は、図４に示すように、弁ふた載置部１０上で回転する回転機構１６を介して設けられるため、所定の位置まで本体ケーシング１３を回転駆動することにより、加熱装置１５を所定の位置まで弁座５に沿って移動させることができる。本体ケーシング１３は、手動またはモータ駆動により回転駆動するようになっている。すなわち、加熱装置１５の位置は、弁座５の補修に適した位置に置く必要があるが、予め、加熱装置１５の位置と本体ケーシング１３の回転位置の基準を同一に取ることで補修位置を本体ケーシング１３の回転位置から求めることが容易に行える。
【００３０】
加熱装置１５は、耐摩耗部材である弁座５の補修部分を高温に加熱できる装置であれば、特に種類は問わないが、高周波加熱装置は、局部加熱に向いた装置であり、短時間で加熱も出来るため、局部的に高温加熱する方法に適している。また、加熱装置１５の加熱コイルの形状を弁座５の補修部分の形状に合わせて設計することで、効率的加熱も可能である。
【００３１】
加熱装置１５が便座５上の補修部分１１と対峙する位置にきたところで本体ケーシング１３の回転を停止し、加熱装置１５を稼働して補修部分１１に予め被着した補修材２０を加熱させる。その時、補修部分１１は不活性雰囲気に保たれている。
【００３２】
所要の箇所での加熱装置１５による便座５の補修部分１１の加熱作業が終了したのち、次の補修部分に加熱装置１５が移動するように本体ケーシング１３を回転させて次の補修位置に移動させ、次の補修位置で同様に予め被着させた補修材を加熱する。加熱装置１５の加熱作業と本体ケーシング１３の回転および上下移動との繰り返しにより、補修部分１１の場所が変わっても不活性雰囲気を保ったまま、本体ケーシング１３の回転あるいは上下運動だけで、また本体ケーシング１３の位置を確認するだけで補修場所に効率よく加熱装置１５を近づけて対峙させることが可能である。
【００３３】
補修位置は、本体ケーシング１３の位置で容易に認識できるが、さらに図５に示したように、本体ケーシング１３の先端部に弁座５の補修位置目視用モニター１７やのぞき窓を設けることで、より一層補修作業の信頼性が高くなる。さらに、補修位置目視用モニター１７やのぞき窓で補修材の加熱状態を観察することも可能である。補修部が狭隘部で外部から観察しにくい場合は、特にこれら補修位置目視用モニター１７やのぞき窓を設けることで、補修位置や補修状況を目視することが容易となる。
【００３４】
弁座５を加熱する際、基材、例えば弁ケーシング２の特性を変化させない温度にすることが必要である。基材の特性を変化させない温度にするためには、耐摩耗部材の温度や加熱領域を見極める必要があるが、温度測定には、図５に示すように、温度計１８、例えば放射温度計などを本体ケーシング１３の先端部に取り付けることで正確に測温できる。
【００３５】
耐摩耗部材の補修作業は、次のように行われる。
【００３６】
まず、図６に示すように弁ケーシング２の主蒸気管８への接続ポート９を密閉装置１９で仕切ったのち、耐摩耗部材である弁座５の欠陥部を補修する作業を開始する。弁ケーシング２内部に本体ケーシング１３を設置し、本体ケーシング１３と弁ケーシング２とに挟まれた筒状領域に不活性ガスを導入するかまたは真空ポンプを用いて負圧にする。
【００３７】
次いで、本体ケーシング１３を回転させ、加熱装置１５を弁座５の補修位置に対峙する対応位置まで移動させる。弁座５の補修位置に対応する位置で、加熱装置１５により弁座５の補修部分１１に被着した補修材２０を所定温度に加熱して補修材２０を加熱溶融し、補修部分に浸透・充填させる。
【００３８】
補修作業工程は、図７に示したように耐摩耗部材である弁座５の欠陥部の脱脂洗浄、グラインダなどを用いた研削、研磨によるろう溜まりの形成、ろう材被着、そして筒状領域の負圧下や不活性ガス中での補修箇所の加熱、そして、ろう材の加熱溶融による浸透・充填、加熱溶融された補修箇所の冷却後の仕上げ加工、ＰＴ（浸透探傷試験）の作業手順で実施される。
【００３９】
補修材として、耐摩耗部材より融点の低いろう材が用いられる。また、補修材が耐摩耗部材より融点の低いろう材と耐摩耗性に富む材料を組み合わせた複合材料を用いてもよい。ろう材の種類は、表１に示した材料が挙げられる。
【００４０】
ろう材としては、耐摩耗部材の融点より低い材料から選択される。主成分に副成分を加えることで、主成分の融点をさらに低減できる。
【００４１】
【表１】
0004262925.tif 000002
【００４２】
この耐摩耗部材の補修装置による補修作業は、あらかじめプログラミングすることにより自動施工することが可能である。
【００４３】
なお、本発明は上述の実施の形態で説明した主蒸気隔離弁に限らず、他の電動弁のように、耐摩耗部材が用いられている補修に適用される。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、蒸気弁の弁ケーシング内部に挿入設置される本体ケーシングと、本体ケーシングに設けられ前記本体ケーシングと前記弁ケーシングとの間の筒状領域を含む補修部分周辺を不活性雰囲気にする不活性ガス導入口と、本体ケーシングに接続され前記不活性ガス導入口と連通する不活性ガス供給手段と、本体ケーシングに先端部に設けられ補修部分近傍を加熱し補修材を溶融する加熱装置とを備えることにより、効果的で高い品質を維持させる耐摩耗部材の補修方法を提供するという効果がある。
【００４５】
また、被補修耐摩耗部材が大型で真空炉に装填できない場合でも現地に装置を運んで、従来不可能であった現地での不活性雰囲気中あるいは負圧下での補修作業を容易に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】主蒸気隔離弁の基本的構成を示す図。
【図２】図１に示された主蒸気隔離弁の弁ケーシング内の補修部分の位置関係を示す図。
【図３】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置の一実施形態を示す図。
【図４】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置の実施形態を示すもので、補修部分近傍の加熱装置を備えた耐摩耗部材の補修装置を示す図。
【図５】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置の実施形態を示すもので、本体ケーシングに補修位置目視用モニターやのぞき窓または温度計を備えた耐摩耗部材の補修装置を示す図。
【図６】本発明に係る耐摩耗部材の補修装置の実施形態を示すもので、弁ケーシング内の補修箇所を密閉装置で仕切った状態を示す図。
【図７】補修作業工程を示す図。
【符号の説明】
１…主蒸気隔離弁、２…弁ケーシング、３…弁体、４…弁棒、５…弁座、６…弁ふた、７…弁駆動部、８…主蒸気管、９…接続ポート、１０…弁ふた載置部、１１…補修部分、１２…補修装置、１３…本体ケーシング、１３ａ…取付フランジ、１４…不活性ガス導入口、１４ａ…不活性ガス供給手段、１５…加熱装置、１６…回転機構、１７…補修位置目視モニター、１８…温度計、１９…密閉装置、２０…補修材。
【図１】
0004262925.tif 000003
【図２】
0004262925.tif 000004
【図３】
0004262925.tif 000005
【図４】
0004262925.tif 000006
【図５】
0004262925.tif 000007
【図６】
0004262925.tif 000008
【図７】
0004262925.tif 000009