内部ジャケ■ッ◆■ト付リアクターの溶接技術
Welding

En9irleering

inRecLCl.orInnerwithJqcke†(化)生産管理部 生産技術課
山田公夫
L(i皿io Yamada

Reactors

inner
been
designedto
壬1igberjacket haveacbievethe design
CI止oride). Althotlgb
jacket hasof thespecialvitb(Polyvinyl

togivewelding
Thereforedifficulties

several

tests

This

まbetter

operation

えがw･e

paper

heat

mainlyrevie∇edtransfer

becauseweldingtherate,fabricationmuchamountengineering

inofof theseof weldment
reactorwith

productivity
beenreactors

PVC

provedofin

imposedseveralfield

in closer joints.
innerjacket and performedby means
parametersof test modelvessel.
welding
describes
test
these
result andautomatedwelding.
on

き2.施工方法の検討

最近,塩化ビニ‑)I,の懸濁重合反応などに使用される1)

1)開先形状溶其残留応力,能率の面から開先形状はできるだけ小さ

アクターの設備更新が盛んであるが,従来タイプより少しでも生産効率を高めたいとの要望が強い｡当社が開発した｢内部ジャケッll付1)アクター+は熱伝達効率が良くこのい方が好ましいが,あまりに/トさいと閑先底部の落込みが充分得られなくなる｡試験板による予備試験の結果も踏まような要望に合致したリアククーであるが,構造上溶接箇

え,開先形状は閲先角度30oJル‑トギャップ6rrlmの狭所が非常に多く,かつ近接しており製作上の課題も多い?

開先とした｡

このようなことから内部ジャケッT.付1)アクターの溶接上の課題について検討を行った｡次牢これらの検討結果お2)溶接方法.
能率,自動化の容易さ(トーチ回りがコンパクT.)など

よび捧接の自動化VLついて紹介するoを考慮し,母材,クラッド部共にCO2l.内部ジャケット付リアクターの概要

ドアーク洛挨を採用した｡
第2図はフラブクスコア‑ドアーク溶接の溶着速度を,第1図ほ内部.s}ヤケット付7)アクタ‑の概略を示す｡従フラックスコア‑

来は｢本体月同の外側+F‑あったジャケッ†を｢本体胴の内帆+に.持ってきた所に大きな特長があり,従来の1)アクタほかの洛按法との比較で示したものであるが,手溶接の約ーとはその構造が全く異っている｡
このたゆ機能面では,伝熱に影響を与える内部ジャケッt･板の板厚を,従来型の本体胴板厚忙比べ%以下

アーク溶挨は能率は良いものの(18Og/分程度と考えられる)フラックスの散布,回収,スラグの除去などの問題が2倍でCO2ソリッド溶接に比べても大きい｡サブマージに小さくできるので,伝熱効率が良く生産性の増大に大きく寄与するものと期待される｡一方製作

Partof overlay

hnerjaket

面に閲し七は,構造上溶接箇所が多くしかも仕切防,内部ジャケット板のピッチが約70mmと近鮫.しているため,非常vL工数のかかる作りにくいPartitioIl1)アクターということができる.ちなみに60m3

plate

plate

クラスの内部ジャケット部分の溶接長は: 1500m
仕切板部

書く.D

内部ジャケッ†板部:2200m(3層仕上げとX･Weldmetal

して)

Ⅵ屯1dmetalであり,外部ジャケッTl式の場合に比べて格段に買い.従ってこれらの溶療を†ラブルなく効率良

f=.L['

く行うことが品質面,納期面で重要であり,施工方法,開先形状などについて検討すると共に実機

去デル′J＼型試験尉こよる塔接試験,水圧試験を行って施工法の妥当性を確認した｡
また溶接の自動化紅ついても検討し実機に適用第1国した｡

Fig.

2β

内部ジャケヲト付リアクタ‑1Reactorwith

神鋼パンテツク技報

inner(60m3クラス)

jaket (60m8class)Vol. 84No.

3(1990/12)

あり採用しなかった｡
1403)積層
板厚,閲先形状,溶着速度などを勘案し母材部1層,ク120

ヲッド部2層の計3層仕上げとすることにした｡また溶接
手順むこついては, 1継手ずつの仕上例ま現場施工上やりVL
くいこと,また角変形により仮付けが外れ精度が保てない

‑∃

､誌100

蔦80Llなどの理由から各継手1層ずつ順次溶接することとした｡

亡くつ

毒 60

3.実機モデル小型試験体による溶接試験

く⊃a

内部ジャケット板突合せ溶接部は,ピッチが約70mm

E]Vと非常ケこ近接している｡このためある継手の溶接での残留40†20/応力などが隣の継手の溶接に悪影響を与え,溶接割れなどの問題を起こす恐れもある｡これらを確認する目的で実機

4mm￠

150

モデル小型試験体を製作し溶接試験を行ったo実機モデル′J＼型試験体での主たる試験目的を次VL示すoIlmeniteI(1)第2項で決定した開先形状,施工方法の妥当性確認

Fie.

e

coveredelectrode(Tip･plate distance 25 mm)
200

250300350Ⅶ∋1dingcurrent

第2国t400450(Amp.)

ブラックス入りワイヤの溶着速度
2Depositior)rateof flux

coredwire(2)開先が変動した場合の影響の把擾
実機の製作においては多少の取付誤差は避けられない
また水圧試験に当たっては,溶接部忙歪ゲージを取り付ため一部の継手をルートギャップ:5‑8mm,目遠い:0‑1.5mmの範囲で変動させた｡

汁,水圧VL̲より溶接部に所定の応力がかかっていることを確認した｡(3)溶接手順の影響の把撞試験は60m3クラスの実機を想定し,最大43kgf/cm2

溶掛よ2回に分けて中央から端FL向かって順次溶接す(実機長芋方向の応力が設計圧力の約2.

る場合と端から順次中央に向かって溶接する場合の′2と'おりVLついて試験した｡

2倍相当)まで行ったが,溶接部の異常は認められず,今回行った施工方
汰,条件で問題のないことが確認された｡(4)水圧試験の実施
実機モデ)I,小型試験体は14.実機施エについて

000￠×2000eの円筒で,4. 1実機製作時の留意点

溶接継手は全部で20継手あり溶接終了後,水圧試験ができるよう上下に鏡を付けてある(片側は取り外し可能)0

第2項で述べた実機モデ)I,/J＼型試験体による各直の確認

第1表は,溶接条件を示している｡板厚が比較的薄いこ

試験結果から,溶接閲先,条件など一定の条件下で施工をと,フラックス入りワイヤの拡散性水素が低いこと(3cc/100g程度)から低温割れは出紅くいと考え,1層目の溶接で予熱は特に行っていない｡

行えば溶接割れなど問題の出ないことが確認された｡従っ3.

板など,部材の製作,取付R=も注意を払ったoて実機の製御こ際してもできるだけ確認された東園で施工することが重要であり,このため仕切;阪,内部ジャケッT･

1超音波探傷言式験結果

第2項で述べた内容も含め,実機製作時のポイント,留20継手すべての溶接を終了し48時間以上経過した後,す意点をあげると次のようになる｡

べての洛接線忙ついて目視および超音波探傷試験により,溶接割れなどの欠陥が出ていないか確認した｡その結果,(1)歪の出にくい狭開先施=標準閲先,取付誤差を考慮して故意に閲先を変動させた継(2)高能率で自動化の容易なフラックスコアードアーク

手など,いずれの継手にも欠陥は見られず施工の衷当性が･溶接の採用
ただし1層目の溶接についてほ,実機モデル小型試
験体での試験から,スラグの除去紅時間を要し問題の確認できた｡
3. 2

水圧試鹸あることがわかり,スラグの少ないタイプ(MXIOO)

実際に使用されるリアクク‑ほ,高圧ガス取締法などのを使用することに変更した｡

法規に該当するものが多く｢水圧試験+が義務づけられて(3)仕切板,内部ジャケット板の切断,開先加工は取付いる｡実機モデ)I,/J＼型試験体忙ついても上下鏡を取り付伊(但し片側ほ取り外し可能),水圧試験を実施した｡永住

精度向上のため機械加工,また取付時の取扱い易さを考慮し2′‑3分割ごとに昇圧し,その都度水を抜き鏡を取･は約5kgf/cm2･り外して目視および超音波探傷試験にて,内部ジャケシ†
板溶接部に割れなどの欠陥が発生していないかどうかを確

溶接の品質は取付精度VL大きく影響されるo通常のガス切断などでは板幅が狭いため長さ方向KL.

認した｡

が発生し,取付精度が悪くなる恐れがある｡このため

第1表
Table

実機モデ/I/の溶接条件
I

Weldingmock･upconditionir)Edge

preparation

Preh eat〔oC〕
Roomtest

Temp.

FATAP冒reⅤ韻ge
I】
tiaアei〔ap/e;1n〕
c.Zue!Eianbgle

do.
G:
D:

VTol. 84

｢そり+No.

3(1990/12)

5‑8rnm0･‑1.5mrndo.

神鋼パンテツク技報

l……F……‡
129

S】ider

MaTlipulator

Tracerhead

Welding of partitionL PlateⅦeldi11g torch

買貫1仕切板取付用治具'hoto･
1 Jig for fittinguppartition㌔plate

第3図12電極溶接装置
Fig･

3

Twin

electrode

weldilユg equipment

内部ジャケッT.部分の部材は機械加工とした｡また部
D.Uwpn材が大きいと(60m3クラスのl)アクタ‑で仕切板:45kg/1周,内部ジャケット板:65kg/1周となる)敬Ⅰ Strip､､

e一ectrode
IltuDP.(wnヽヽ､Steel bar･･ヽ

扱いにくく結果として取付精度が悪くなる恐れがあるため,2′‑3分割とした｡

Maglletic

また仕切板の取付けFL際しては写真1取付治具を作成し,精度の向上を図った｡＼field､vL̲示すようなForce守モJ

Currell亡
Magnetic

以上のような考慮を払った結果,仕切板の取付ピッチ,到れおよび内部ジャケッll板の開先ギャップ,.日蓮などのMagnetic

Currell t

交付精度を精度良く所定の範囲に納めることができた.
2
内部ジャケット部溶接の自動化

fralllefield.

実機の製作レこあたっては,工程短縮,品質確保のたLめ内Weld

野ジャケワト部溶接(仕切板隅肉溶鼓,内部s}ヤケッ7.板牢合せ溶捷)の自動化を図った｡

第4国

第3図は｢倣い付き2電極自動溶按装置+の概略である｡

Fig.

Eな特長を次忙示すo(1)トーチブラットの部分を回転可能とすることによ磁気制御方式の原理
4Principleof magnetic

controlmethod(3)開先倣いを付けているので,倣いのため常時監視しり,仕切板部,内部ジャケット板部いずれゐ洛掛こもている必要がなく監視作業が軽減される｡
実機内部ジャケット板突合せ溶接の溶接条件例を第2表使用できる｡
(2)

pool

2電極方式のため効率が良い｡また仕切板の溶熟ま紅, 2電極自動溶軽装置VLよる内部ジャケット彼の溶接状
況を写真2に示す｡

両側同時溶接となるので,倒れが出にくい(1電極にて片側ずつ溶接する場合には凝固収縮紅よって倒れが発生し,もう片側を溶接しても元に戻らない)0

肉盛溶接の自動化

4. 3

内部ジャケッ一部の両端約100mmは肉盛溶接が必要となる.肉感幅は狭いが,60m8クラスの実機では缶径が4m近くになるため,その肉感畳も相当な量となる｡エ数削減,品質確保の面から肉盛溶接方法について検討し,磁気制御方式による｢バンドア‑ク溶接法+を採用することとした｡

第4図磁気制御方式かこよるバンドアーク溶鼓法の原理図

芦真2■hoto･

2電極溶接装置による内部ジャケッTl板の溶接2Welding

ofelectrodewelding

inner jaket plate byequipment

twinT

第 2表

実機溶接条件

Table2Weldir)gLayer

Lconditionin actual reactor
Ampare1 Voltage〔A〕
i Built〔Ⅴ〕 ら〔ap/eiln〕
c.EselSiiaDbgle
MXIOO〔1.4中〕 40/‑′280
32′‑′3520′‑′
30up

③2

DW309MoL〔12中〕 200′‑･230

32‑3525/‑30

DⅥ7316L〔1.2中〕200′‑25032/‑′3525′･‑35,

神鋼パンテツク技報

Vol. 84②No.

3(1990/12)

第 3表

各種溶接棒の比較

Table

3Comparison､of variotlS Weldir)g processes

process

Ⅵ7ire size〔min〕

Ampare〔A〕

Deposition1･2中

beadof weldir)gNote

FCAW:

FlllX COred

GTAW:

Gas･.

BAW

Band

40

1.2中

0. ･4tx50w

20 0′‑240750′‑800

1 5ノ‑20≒20060′‑75

Layer
Quality

BAW200/‑2屯/mir)〕rate

IGTAW〔auto〕
1FCAW

2/‑′3

31GoodGood

Excel Ierlt

arctur)gsten
arc

第5表

バンドアークテス†結果

Table

5Test

Side

Rad iograpb ice】くam inat ion
Nodefect写真

3

result of band
berld testarc

Chemical

〔n‑2〕

I No

F.一t

weldingcompositioI1 0f veld
〔wt.%〕

C

defect1 o.o2

metalNilCrMo

12.4I17.52.35weldir)garc

weldirlg

welding

第 4表バンドアーク溶接条件

Table

4Weldirlg

COnditionof barld

arc

Amparewelding
Vo ltage

Speed

〔A〕
〔Ⅴ〕 也
聖竺ヱ空̲J竺三聖竺̲竺竺三聖

1 pFB7PSB316EL

ss41

800

2512を示す｡その特長は,溶接電流を利用して洛融プール忙強制磁場を与えることにより,溶融プールを外側に押し広Photo.

バンドアーク肉盛溶接断面マクロ
30verlaying

bymacro･structureband‑arcweldir]g

げ,溶接上端部のアンダーカッTlを防止するとともむこ,肉感部を平滑にするところVLある.その他バンドアーク溶接
放射線透過試験は,ピードの重なり部vL̲ついても実施し法は次のような特長を有している｡

たが,全く問題はなく,側曲げ試験も良好であった｡また
溶接金属の成分についても第5表紅示すごとく1層盛でも(1ト洛摸電極として帯状電極を使用するので,一度で幅の広い肉盛をすることができる(50mm幅の電極でほ45′‑50mm幅のピードを置くことができる)0(2)使用電流が大きいので,溶着量が大きく,効率が良十分SUS316Lの規格内把入っている.

以上紹介した｢2電極自動溶接琴置+ ｢バンドアーク肉盛溶接+は1989年末から1990年5月にかけて合計5つの実い｡(3)帯状電極を使用しているため溶込み深さが小さく',従って母材の希釈が小さい(約10%)ので,1層で仕上げることが可能である｡
融スラグが覆うので,風などの影響を受けにくく溶接部の品質が良好である｡
第3表FL̲各種溶接法により肉盛溶接した場合の比較(一例)を示す｡
ハンドアーク溶接による溶着量は約200g/分で,フラックス入りアーク市境の約3倍,ガスタングステンア‑ク溶接の約8倍以上となっており,しかも1層で仕上げ可能なので,非常に効率的な方法であることがわかる.
試験板(50tx300wx500e)にて各種の確認試験を行っ

8(1990/12)

すび内部ジャケット付1)アクタ‑の,主に内部ジャケット部の洛壊上の問題,および晴渡の自動化について紹介した｡
内部ジャケアT.付l)アクターは冒頭に述べたようFL̲従来のリアクターVL比べて生産性が高く,今後ますます増えてくるものと予想される｡
今回紹介した捧接以外むこたとえば｢ピードの研削+など,製作上の課題ほ他vL̲も残っているo品質向上,納期短縮に向けて更に取組んで行く予定である｡〔参考文献〕
1)神鋼パンテツク技報Vol.

た際の市境条件を第4表に,分析,側曲げ試験の結果を第5表に,断面マクロの一例を写真3忙示す｡

No.

りの作業を行うことができた｡
む(4)サブマージアーク溶接同様,溶融プールの表面を溶Vol. 34

機紅適用されたが,製作上のトラブ)I,は全くなく計画どお32

No.

3(1988/12)2 )溶接法研究委員会資料(第117回)
3 )神戸製鋼所溶接技報No.

神鋼パンテツク技報

53981