专利名称:二重管、二重管制造方法及蒸汽发生器的制作方法
技术领域:
本发明涉及在高速增殖反应堆的蒸汽发生器等中预定采用的编网线型等的二重管、二重管的制造方法及蒸汽发生器。
背景技术:
在高速增殖反应堆的蒸汽发生器中,为了安全而研究了由改良9Cr-lMo钢构成的二重管的应用。此外,作为这种二重管,还讨论了编网线型二重管的应用。编网线型二重管由内管、外管、以及以夹在内管和外管之间的间隙中的方式配置的网状编网线构成。
在使用了编网线型二重管的高速增殖反应堆的蒸汽发生器的情况下,在内管和外管的间隙(编网线部)中填充氦(He)气。然后,在编网线型二重管的外管破损的情况下,氦气向液体钠(Na)中流入,因此通过检测该氦气,能够检测外管的破损。
另一方面,在内管破损的情况下,水蒸汽通过编网线层向氦气中流入,因此通过检测该水蒸汽,能够检测内管的破损。这样,在使用了编网线型二重管的高速增殖反应堆的蒸汽发生器中,能够实时地进行健全性的评价。
在将上述构成的二重管使用于高速增殖反应堆的蒸汽发生器的情况下,所必要的二重管的长度非常长。因此,需要将多个二重管构成部件在其轴向端部进行焊接而连结,从而构成所需要的长度的二重管。在使用了该二重管的高速增殖反应堆的蒸汽发生器中,为了实时地进行健全性评价,在焊接时不允许填埋二重管的内管和外管之间的间隙。因此,关于用于将二重管彼此连接的焊接方法,提出了各种方法。例如,提出有如下技术在外管侧设置大宽度的槽,经由该槽从外侧通过激光焊接来焊接内管,然后从外侧通过TIG焊接对外管进行多层焊接(例如参照专利文献I)。
现有技术文献
专利文献
专利文献I :日本特开平10-034373号公报
发明的概要
发明所要解决的技术课题
如上述那样,在外管侧设置大宽度的槽,经由该槽从外侧通过激光焊接来焊接内管,然后从外侧通过TIG焊接对外管进行多层焊接的技术中,由于使焊接头从外侧进入,因此内管能够通过一次通过贯通来进行激光焊接,但外管需要对V型开槽进行多层的堆焊,存在焊接花费时间的问题。此外,在为了使焊接位置成为相同部位而进行了放射线透过试验的情况下,在膜上会出现焊接位置重叠的部分,存在难以辨别缺陷等问题。
并且,一般外管和内管之间的间隔例如为0.4mm等,非常狭窄,在焊接时,为了避免二重管的内管和外管之间的间隙被填埋,如图6 (a)、图6 (b)所示,如果使二重管基材2的开槽形状为V字槽(a)、U字槽(b),在焊接时,在焊接部的背面焊道3和二重管基材2之间容易形成V形切口(V字状的间隙)I。而且,当形成V形切口 I时,在该部分容易发生应力集中,与平滑部相比,存在疲劳强度降低的问题。
发明内容本发明是为了应对上述以往的情况而做出的,其目的在于,提供二重管、二重管的制造方法及蒸汽发生器,能够抑制在焊接部形成作为强度降低的原因的V形切口,并且与以往相比能够以短时间进行焊接。
解决技术课题所采用的技术手段
本发明的二重管的一个方式为,是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管,其特征在于,在上述二重管构成部件的上述焊 接部,设置有轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的背面焊道宽度的1/2以上的槽。
本发明的二重管的其他方式为,是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管,其特征在于,在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置有轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的焊道宽度的1/2以上的槽。
本发明的二重管制造方法的一个方式为,是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管的制造方法,其特征在于,在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的背面焊道宽度的1/2以上的槽,从该内管的内侧焊接上述内管,从该外管的外侧焊接上述外管。
本发明的二重管制造方法的其他方式为,是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管的制造方法,其特征在于,在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的焊道宽度的1/2以上的槽,从该内管的内侧焊接上述内管,从该外管的外侧焊接上述外管。
本发明的蒸汽发生器的一个方式为,具备在内部流通液体金属的容器;以及收容在上述容器内并在内部流通水及水蒸汽的导热管,该蒸汽发生器的特征在于,上述导热管由二重管构成,该二重管是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管,在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置有轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的背面焊道宽度的1/2以上的槽。
本发明的蒸汽发生器的其他方式为,具备在内部流通液体金属的容器;以及收容在上述容器内并在内部流通水及水蒸汽的导热管,该蒸汽发生器的特征在于,上述导热管由二重管构成,该二重管是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管,在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置有轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的焊道宽度的1/2以上的槽。
图I是用于说明本发明一个实施方式的二重管的焊接工序的图。
图2是示意地表示本发明一个实施方式的二重管的主要部分截面构成的图。
图3是将本发明一个实施方式的二重管的主要部分截面构成放大而示意地表示的图。
图4是用于说明在二重管的焊接部形成V形切口的情况的图。
图5是示意地表示本发明一个实施方式的蒸汽发生器的截面构成的图。
图6是用于说明以往技术中在焊接部形成V形切口的图。
具体实施方式以下,参照附图,按照实施方式对本发明的二重管、二重管的制造方法及蒸汽发生器的详细情况进行说明。
图I是用于说明在制造本发明一个实施方式的二重管100时、进行二重管构成部件彼此的焊接的焊接工序的图。二重管构成部件IOOaUOOb由内管4、外管5、以及编网线6构成,该编网线6是为了使内管4与外管5不直接接触而插入的。配置有该编网线6的部分,具有用于使气体向二重管的轴向流动的间隙,在对二重管构成部件IOOa和二重管构成部件IOOb进行焊接时,作为保护气体,在该间隙中流过氩气、氦气等惰性气体。
为了将二重管构成部件IOOa以及二重管构成部件IOOb的内管4彼此焊接,向内管4的内侧插入的焊接头具有形成为圆筒状的框体7,在框体7内收容有反射镜8、聚光透镜9以及准直透镜10,并由框体7支撑。
此外,在框体7上连接有光纤13,向焊接头供给激光;以及软管(例如氨基甲酸酯软管)12,为了在焊接时防止反射镜8以及聚光透镜9被溅射、烟气(fume)等弄脏,而流动氩气、氦气等惰性气体。此外,在软管12和框体7之间,配设有用于将它们之间密封的O型垫圈11。
在本实施方式中,使用上述构成的焊接头,通过激光焊接将二重管构成部件IOOa以及二重管构成部件IOOb的内管4彼此进行焊接。此外,在将二重管构成部件IOOa以及二重管构成部件IOOb的外管5彼此进行焊接时,从它们的外侧通过激光焊接进行焊接。
图2是将二重管构成部件IOOa及二重管构成部件IOOb的轴向端部的焊接部的构成放大而示意地表示的图。如该图所示,二重管构成部件IOOa及二重管构成部件IOOb的一方、在本实施方式中为二重管构成部件IOOa的内管4,构成为比外管5长规定长度(L1X此外,另一方的二重管构成部件IOOb构成为外管5比内管4长规定长度(L1X由此,内管4的焊接位置和外管5的焊接位置,成为沿着轴向错开规定长度(1^)的位置。
并且,在内管4和外管5之间,以这些内管4和外管5之间的间隔扩大的方式形成有槽20。该槽20的轴向长度(从上方观察槽20时的深度)L2为由于焊接而发生的背面焊道宽度的1/2以上。一般来说,配置有编网线6的部分的内管4和外管5之间的间隔非常窄,例如为O. 4mm左右。与此相对,槽20的部分的内管4和外管5之间的间隔例如为O. 8mm左右等,成为内管4和外管5之间的间隔扩大的构成。例如,能够通过对内管4的外侧面进行切削、并且对外管5的内侧面进行切削来形成该槽20。通过这样对内管4以及外管5进行切削,能够在焊接前除去它们的表面上所形成的氧化膜等,能够防止氧化膜等对焊接发生不良影响。此外,在内管4或者外管5具有规定厚度的情况下,上述槽20当然也可以形成在其一方上。
如图3所示,例如在从外侧对二重管基材2、即图3的情况下的外管5彼此进行激光焊接时,在外管5的内侧面上形成背面焊道3。此外,在图3中,将下部所示的二重管的由圆包围的区域的焊接状态在上部放大表示。在本实施方式中,槽20的轴向长度L2被设定为,上述背面焊道3的宽度的1/2 (图3中所示的L3)与槽20的轴向长度L2之间的关系成为,
(背面焊道3宽度的1/2(L3)) ^ (槽20的轴向长度(L2))。[0036]其理由如下。
S卩,当将槽20的轴向长度L2如上述那样设定时,如图3所示,背面焊道3和二重管基材2 (图3的情况下的外管5)所成的角度Θ I成为90度以上,不会成为V形切口。另一方面,例如如图4所示,当上述槽20的轴向长度L2比背面焊道3的宽度的1/2 (L3)短时,背面焊道3和二重管基材2 (图4的情况下的外管5)所成的角度Θ 2成为90度以下,形成V形切口。
根据以上理由,在本实施方式中,槽20的轴向长度L2成为通过焊接而形成的背面焊道3的宽度的1/2 (L3)以上,由此在焊接部分不会形成作为强度降低的原因的V形切口,能够实现可靠性的提高。该背面焊道3的宽度实际上例如为2mm以下左右。由此,槽20的轴向长度L2例如为Imm以上左右即可。
在通过激光等进行焊接时,背面焊道3形成在照射激光一侧(焊接方向)的相反一侦U。如图3所示,该背面焊道3的宽度不会成为在照射激光一侧所形成的焊道30的宽度以 上。由此,只要使上述槽20的轴向长度L2为焊道30的宽度的1/2 (L4)以上,则能够防止在焊接部分形成作为强度降低的原因的V形切口。
此外,图2所示的内管4和外管5的长度差(规定长度)L1优选为例如5mm以上左右。由此,能够可靠地防止内管4的焊接部的背面焊道3与外管5的焊接部的背面焊道3重叠,能够可靠地防止内管4和外管5之间的间隙被堵塞。此外,在焊接后进行焊接部的放射线透过试验时,能够以内管4的焊接部和外管5的焊接部不重叠的方式得到放射线透过图像。
此外,在上述实施方式中,表示了内管4、外管5、以及以使内管4和外管5不直接接触的方式插入了编网线6的二重管100的例子,但在内管4、外管5、以及以使内管4和外管5不直接接触的方式在内管4和外管5之间配置隔离物(未图示)的情况、或者在内管4和外管5之间遍及全长形成槽的情况的二重管中,在其连接中也能够应用本实施方式。
图5是示意地表示本发明一个实施方式的蒸汽发生器200的截面构成的图。如该图所示,蒸汽发生器200构成为,具备形成为大致圆筒状的容器201,在该容器201内,如图中箭头所示,从上部朝向下部流通作为液体金属的液体钠。
在容器201内,设置有导热管210,该导热管210由上述实施方式的二重管100构成,并且成为螺旋状,在该导热管210的内部,如图中箭头所示,从下部朝向上部流通水以及水蒸汽。此外,如上所述,在构成导热管210的二重管100的内管4和外管5之间填充有氦气,能够检测内管4以及外管5的破损。
在本实施方式的蒸汽发生器200中,能够抑制在导热管210的焊接部形成作为强度降低的原因的V形切口,因此能够实现其可靠性的提高。此外,能够防止内管4和外管5之间的间隔由于焊接而被堵塞,因此能够可靠地检测内管4以及外管5的破损。并且,与以往相比,能够以短时间进行焊接。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式仅作为例子提示,不意图限定发明的范围。这些新实施方式能够以其它各种方式实施,在不脱离发明要旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形也包含于发明范围及其要旨,并且包含在与
权利要求所记载的发明相等同的范围。
权利要求1.一种二重管,是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管,其特征在于, 在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置有轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的背面焊道宽度的1/2以上的槽。
2.—种二重管,是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管,其特征在于, 在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置有轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的焊道宽度的1/2以上的槽。
3.如
权利要求I或者2记载的二重管,其特征在于, 上述二重管构成部件的上述焊接部为,一方的上述二重管构成部件的上述内管构成为在轴向上比上述外管长规定长度,并且另一方的二重管构成部件的上述外管构成为在轴向上比上述内管长上述规定长度, 上述内管彼此的焊接位置和上述外管彼此的焊接位置在轴向上错开上述规定长度。
4.如
权利要求I或者2记载的二重管,其特征在于, 上述槽形成在通过上述焊接部焊接的2个上述二重管构成部件的至少一方上。
5.如
权利要求I或者2记载的二重管,其特征在于, 上述二重管构成部件在上述内管和上述外管之间具有编网线层。
6.一种二重管的制造方法,是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管的制造方法,其特征在于, 在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的背面焊道宽度的1/2以上的槽, 从该内管的内侧焊接上述内管,从该外管的外侧焊接上述外管。
7.—种二重管的制造方法,是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管的制造方法,其特征在于, 在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的焊道宽度的1/2以上的槽, 从该内管的内侧焊接上述内管,从该外管的外侧焊接上述外管。
8.如
权利要求6或者7记载的二重管的制造方法,其特征在于, 使上述二重管构成部件的上述焊接部的一方的上述二重管构成部件的上述内管构成为在轴向上比上述外管长规定长度,并且使另一方的二重管构成部件的上述外管构成为在轴向上比上述内管长上述规定长度, 使上述内管彼此的焊接位置和上述外管彼此的焊接位置在轴向上错开上述规定长度。
9.如
权利要求6或者7记载的二重管的制造方法,其特征在于, 将上述槽形成在通过上述焊接部焊接的2个上述二重管构成部件的至少一方上。
10.如
权利要求6或者7记载的二重管的制造方法,其特征在于, 上述二重管构成部件在上述内管和上述外管之间具有编网线层。
11.如
权利要求6或者7记载的二重管的制造方法,其特征在于, 通过激光焊接来进行上述焊接。
12.一种蒸汽发生器,具备在内部流通液体金属的容器;以及收容在上述容器内并在内部流通水及水蒸汽的导热管,该蒸汽发生器的特征在于, 上述导热管由二重管构成, 该二重管是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管, 在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置有轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的背面焊道宽度的1/2以上的槽。
13.一种蒸汽发生器,具备在内部流通液体金属的容器;以及收容在上述容器内并在内部流通水及水蒸汽的导热管,该蒸汽发生器的特征在于, 上述导热管由二重管构成, 该二重管是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管, 在上述二重管构成部件的上述焊接部,设置有轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的焊道宽度的1/2以上的槽。
14.如
权利要求12或者13记载的蒸汽发生器,其特征在于, 上述二重管构成部件的上述焊接部为,一方的上述二重管构成部件的上述内管构成为在轴向上比上述外管长规定长度,并且另一方的二重管构成部件的上述外管构成为在轴向上比上述内管长上述规定长度, 上述内管彼此的焊接位置和上述外管彼此的焊接位置在轴向上错开上述规定长度。
15.如
权利要求12或者13记载的蒸汽发生器,其特征在于, 上述槽形成在通过上述焊接部焊接的2个上述二重管构成部件的至少一方上。
16.如
权利要求12或者13记载的蒸汽发生器,其特征在于, 上述二重管构成部件在上述内管和上述外管之间具有编网线层。
专利摘要一种二重管,是将具有内管和外管的多个二重管构成部件在轴向端部的焊接部进行焊接而连结的二重管,在二重管构成部件的焊接部,设置有轴向长度为由于该焊接部的焊接而发生的背面焊道宽度的1/2以上或者焊道宽度的1/2以上的槽。
文档编号G21C1/02GKCN102712061SQ201180006619
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月20日
发明者丸山茂树, 佐藤胜彦, 坂本徹, 寺岛敏宪, 日野武久, 河野涉, 田中义美, 田村雅贵, 神保昇 申请人:株式会社东芝导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan