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JP5208064B2 - Water jet peening method and apparatus - Google Patents
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Description

本発明は、ウォータージェットピーニング方法及びその装置に係り、特に、原子炉内の構造物の引張残留応力をウォータージェットピーニング(Water Jet Peening)により圧縮残留応力に改善するのに好適なウォータージェットピーニング方法及びその装置に関する。   The present invention relates to a water jet peening method and an apparatus therefor, and more particularly, to a water jet peening method suitable for improving tensile residual stress of a structure in a nuclear reactor to compressive residual stress by water jet peening. And an apparatus for the same.

原子炉の構成部材の溶接部及び熱影響部などの表面近傍に残留応力が存在する場合には、この溶接部及びこれの熱影響部などにウォータージェットピーニング(以下、WJPと称する)を施工して構成部材の表面付近に存在する引張残留応力を圧縮残留応力に改善することが行われている。WJPは、応力を改善する構成部材を水中に浸漬させた状態で、水中でノズルから高圧の水流を噴射して行われる。噴射された水流に含まれる気泡が潰れることによって衝撃波が生じる。この衝撃波が水中の構成部材の表面に衝突することによって、その構成部材の表面付近の引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。このため、構成部材における応力腐食割れ(SCC)の発生が抑制される。WJPによる応力改善方法は、例えば、特許第2841963号公報、特許第3530005号公報、特開平8−71919号公報及び特開平6−47668号公報に記載されている。   When residual stress exists near the surface of the welded part and heat-affected zone of the components of the nuclear reactor, water jet peening (hereinafter referred to as WJP) is applied to the welded zone and the heat-affected zone. Thus, the tensile residual stress existing in the vicinity of the surface of the component member is improved to the compressive residual stress. WJP is performed by injecting a high-pressure water stream from a nozzle in water in a state in which a component for improving stress is immersed in water. A shock wave is generated by crushing bubbles contained in the jetted water flow. When this shock wave collides with the surface of the constituent member in water, the tensile residual stress near the surface of the constituent member is improved to the compressive residual stress. For this reason, generation | occurrence | production of the stress corrosion crack (SCC) in a structural member is suppressed. The stress improvement method by WJP is described in, for example, Japanese Patent No. 2841963, Japanese Patent No. 3530005, Japanese Patent Laid-Open No. 8-71919, and Japanese Patent Laid-Open No. 6-47668.

構成部材に対するWJPの施工において、WJPの施工状態を確認する方法が、特開平8−71919号公報及び特開平6−47668号公報に提案されている。   In the construction of WJP on components, methods for confirming the state of construction of WJP are proposed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-71919 and 6-47668.

特開平8−71919号公報では、原子炉圧力容器の底部に取り付けられてこの底部を貫通している導管にWJPを施工している。このWJPの施工は、その導管の、原子炉圧力容器内の部分に対して行われる。その導管のWJP施工対象部付近で水中に存在するノズルから高圧の水流が噴射され、水流に含まれる気泡が潰れることによって発生する衝撃波が、原子炉圧力容器内で導管の表面に衝突する。原子炉圧力容器の外側でその導管の外面に取り付けられているAEセンサ(アコースティック・エミッション)が、WJP施工時において、導管の、原子炉圧力容器内の部分に衝撃波が衝突したときに発生する音響信号を検出してAE信号(音響パワー)を出力する。このAE信号に基づいて、WJPを施した導管に対して残留応力が十分に改善されたか否かを確認する。残留応力が十分改善されていない場合には、噴射される水流の噴射条件(噴射圧力)の制御、及びノズル位置の調節を行う。   In JP-A-8-71919, WJP is applied to a conduit that is attached to the bottom of a reactor pressure vessel and passes through the bottom. This WJP is applied to the portion of the conduit inside the reactor pressure vessel. A high-pressure water flow is jetted from a nozzle existing in the water near the WJP construction target portion of the conduit, and a shock wave generated by collapsing bubbles contained in the water flow collides with the surface of the conduit in the reactor pressure vessel. Acoustics generated when an AE sensor (acoustic emission) attached to the outer surface of the conduit outside the reactor pressure vessel collides with a portion of the conduit inside the reactor pressure vessel during WJP construction. The signal is detected and an AE signal (sound power) is output. Based on the AE signal, it is confirmed whether or not the residual stress has been sufficiently improved for the conduit subjected to WJP. When the residual stress is not sufficiently improved, the injection condition (injection pressure) of the injected water flow is controlled and the nozzle position is adjusted.

特開平6−47668号公報は、WJPの施工時において高圧高速の水流を噴射するノズルの噴射口近傍でノズルに、圧電セラミック(PZT)センサを設置することを記載している。ノズルから高圧の水流が噴射されているとき、PZTセンサはノズルに生じる衝撃パルス(キャビテーション発生イベント)を検知する。検知された衝撃パルスに基づいてPZTセンサから出力された信号の周波数分布が、周波数解析装置で解析される。周波数分布の解析結果を入力する判定装置が、その周波数分布から得られた卓越周波数及びこの振幅とこれらの設定値との比較結果に基づいて、制御信号を出力する。卓越周波数に基づいてノズルとWJP施工対象物の表面との距離が調節され、卓越周波数の振幅に基づいてノズルに水を供給するポンプの吐出圧力が調節される。   Japanese Patent Laid-Open No. 6-47668 describes that a piezoelectric ceramic (PZT) sensor is installed on a nozzle in the vicinity of an injection port of a nozzle that injects a high-pressure and high-speed water flow during WJP construction. When a high-pressure water flow is jetted from the nozzle, the PZT sensor detects an impact pulse (cavitation occurrence event) generated in the nozzle. The frequency distribution of the signal output from the PZT sensor based on the detected shock pulse is analyzed by a frequency analyzer. A determination device that inputs the analysis result of the frequency distribution outputs a control signal based on the dominant frequency obtained from the frequency distribution and the comparison result between the amplitude and these set values. The distance between the nozzle and the surface of the WJP work object is adjusted based on the dominant frequency, and the discharge pressure of the pump that supplies water to the nozzle is adjusted based on the amplitude of the dominant frequency.

特許第2841963号公報Japanese Patent No. 2841963 特許第3530005号公報Japanese Patent No. 3530005 特開平8−71919号公報JP-A-8-71919 特開平6−47668号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-47668

特開平8−71919号公報に記載されたWJPでは、WJP施工時に、導管の、原子炉圧力容器内の部分に衝撃波が衝突したときに発生する音響信号(弾性波)を、原子炉圧力容器の外側で導管の外面に取り付けられたAEセンサで検出している。しかしながら、このAEセンサは、ノズルから噴射された水流に含まれた気泡が潰れて発生する衝撃波により導管に発生した弾性波だけでなく、噴射された水流が導管に直接衝突したときの衝撃力によって導管に発生する弾性波も検出してしまう。ところで、導管の表面付近に存在する引張残留応力を圧縮残留応力への改善には気泡が潰れて発生する衝撃波が大きく貢献する。このため、噴射された水流が導管に直接衝突したときの衝撃力によって発生する弾性波は、WJPによる導管の残留応力の改善が十分であるか否かの判定の結果に対する信頼性を低下させる。また、導管が複数本存在してこれらの導管に順番にWJPを施工する場合には、WJPを施工する導管に合せてAEセンサを設置する導管も変える必要がある。すなわち、WJP施工が終了した導管からAEセンサを取り外し、次にWJPを施工する導管にAEセンサを取り付けるという手間が発生する。   In the WJP described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-71919, an acoustic signal (elastic wave) generated when a shock wave collides with a portion in a reactor pressure vessel of a conduit at the time of WJP construction is generated. It is detected by an AE sensor attached to the outer surface of the conduit on the outside. However, this AE sensor is not only based on the elastic wave generated in the conduit by the shock wave generated by the collapse of bubbles contained in the water flow injected from the nozzle, but also by the impact force when the injected water flow directly collides with the conduit. Elastic waves generated in the conduit are also detected. By the way, the shock wave generated by the collapse of the bubbles greatly contributes to the improvement of the tensile residual stress existing near the surface of the conduit to the compressive residual stress. For this reason, the elastic wave generated by the impact force when the jetted water stream directly collides with the conduit reduces the reliability of the determination result of whether the improvement of the residual stress of the conduit by WJP is sufficient. In addition, when there are a plurality of conduits and WJP is applied to these conduits in order, it is necessary to change the conduit where the AE sensor is installed in accordance with the conduit where the WJP is applied. That is, it takes time and effort to remove the AE sensor from the conduit where the WJP construction has been completed, and then attach the AE sensor to the conduit where the WJP is constructed.

特開平6−47668号公報に記載されたWJPでは、PZTセンサをWJPの施工に用いるノズルに取り付けているので、特開平8−71919号公報に記載されたWJPで生じる上記の各問題が解消される。しかしながら、PZTセンサをノズルに取り付けているので、特開平6−47668号公報に記載されたWJPでは、以下に述べる新たな問題が生じる。ノズルにPZTセンサを設けている関係上、このPZTセンサは狭い噴射口を通過する気泡を含んだ高圧水の流動振動に基づいた衝撃パルスを検出する。すなわち、特開平6−47668号公報に記載されたWJPでは、検出された衝撃パルスが、噴射口を通過する高圧水流に含まれた気泡の数の影響を強く受ける。   In the WJP described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-47668, since the PZT sensor is attached to the nozzle used for the construction of WJP, the above-mentioned problems caused by the WJP described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-71919 are solved. The However, since the PZT sensor is attached to the nozzle, the WJP described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-47668 has the following new problem. Since the PZT sensor is provided in the nozzle, this PZT sensor detects an impact pulse based on the flow vibration of high-pressure water containing bubbles passing through a narrow injection port. That is, in the WJP described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-47668, the detected impact pulse is strongly influenced by the number of bubbles contained in the high-pressure water flow passing through the injection port.

後述するように、WJP施工対象物の表面に向かってノズルから高圧の水流を噴射する場合には、多数の気泡を含む高圧の水流がノズルに形成された狭隘な噴射口を通過するので、気泡が潰れなくても大きな流動ノイズが発生する。ノズルに設けられたPZTセンサは、その流動ノイズも検出してしまう。しかしながら、噴射口を通過する高圧水流に含まれた全ての気泡が、この水流がノズルから噴射された後で必ず潰れるとは限らない。特開平6−47668号公報では、潰れない気泡(衝撃波を発生しない気泡)によってノズルで発生する流動ノイズも検出する。このため、特開平6−47668号公報でも、WJP施工対象物での残留応力の改善効果を精度良く確認することができない。   As will be described later, when a high-pressure water flow is jetted from the nozzle toward the surface of the WJP construction object, the high-pressure water flow containing a large number of bubbles passes through a narrow injection port formed in the nozzle. Even if it is not crushed, a large flow noise occurs. The PZT sensor provided in the nozzle also detects the flow noise. However, not all bubbles contained in the high-pressure water flow passing through the injection port are necessarily crushed after the water flow is injected from the nozzle. In Japanese Patent Laid-Open No. 6-47668, flow noise generated at a nozzle due to bubbles that do not collapse (bubbles that do not generate shock waves) is also detected. For this reason, even in Japanese Patent Laid-Open No. 6-47668, the effect of improving the residual stress in the WJP construction target cannot be confirmed with high accuracy.

本発明の目的は、ウォータージェットピーニング施工対象物における残留応力の改善効果をより精度良く確認することができるウォータージェットピーニング方法及びその装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the water jet peening method and its apparatus which can confirm the improvement effect of the residual stress in a water jet peening execution target object more accurately.

上記した目的を達成する本発明の特徴は、ノズルから水中に噴射された水流に含まれた気泡が潰れて発生する衝撃波を、ウォータージェットピーニング施工対象物に当て、この水中で発生したその衝撃波を水中に配置された衝撃波検出装置によって検出し、検出された衝撃波の発生頻度を求めることにある。   A feature of the present invention that achieves the above-described object is that a shock wave generated by collapsing bubbles contained in a water flow jetted into water from a nozzle is applied to a water jet peening object, and the shock wave generated in water is applied to the shock wave. The object is to obtain the frequency of occurrence of the detected shock wave detected by a shock wave detection device arranged in water.

ウォータージェットピーニング施工時に発生する衝撃波を衝撃波検出装置によって検出し、衝撃波の発生頻度を求めるので、WJP施工対象物の残留応力の改善に直接貢献する衝撃波の発生頻度に基づいて、WJP施工対象物の残留応力の改善効果をより精度良く確認することができる。   Shock waves generated during water jet peening construction are detected by a shock wave detector, and the frequency of shock wave generation is obtained. The effect of improving the residual stress can be confirmed with higher accuracy.

本発明によれば、ウォータージェットピーニング施工対象物における残留応力の改善効果をより精度良く確認することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the improvement effect of the residual stress in a water jet peening construction target object can be confirmed more accurately.

本発明の好適な一実施例である実施例1のウォータージェットピーニング方法に用いられるウォータージェットピーニング装置の構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram of the water jet peening apparatus used for the water jet peening method of Example 1, which is a preferred embodiment of the present invention. 図1に示すウォータージェットピーニング装置を用いた場合の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure at the time of using the water jet peening apparatus shown in FIG. 実施例1において残留応力の改善が良好に行われた状態での、圧力センサの出力信号及び衝撃波発生頻度の表示例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of a display of the output signal of a pressure sensor, and the shock wave generation frequency in the state in which the improvement of the residual stress was performed favorably in Example 1. 実施例1において残留応力の改善が不足している状態での、圧力センサの出力信号及び衝撃波発生頻度の表示例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of a display of the output signal of a pressure sensor, and the shock wave generation frequency in the state in which improvement of a residual stress is insufficient in Example 1. FIG. ノズルから噴射された水流内での気泡の形態を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the form of the bubble in the water flow injected from the nozzle. 本発明の他の実施例である実施例2のウォータージェットピーニング方法に用いられるウォータージェットピーニング装置の構成図である。It is a block diagram of the water jet peening apparatus used for the water jet peening method of Example 2 which is another Example of this invention. 図6に示すウォータージェットピーニング装置のターンテーブル付近の斜視図である。It is a perspective view of the turntable vicinity of the water jet peening apparatus shown in FIG. 図6に示すウォータージェットピーニング装置のノズルが設けられる移動装置の拡大図である。It is an enlarged view of the moving apparatus with which the nozzle of the water jet peening apparatus shown in FIG. 6 is provided. 本発明の他の実施例である実施例3のウォータージェットピーニング方法に用いられるウォータージェットピーニング装置の構成図である。It is a block diagram of the water jet peening apparatus used for the water jet peening method of Example 3 which is another Example of this invention. 図9に示すノズル付近の拡大図である。FIG. 10 is an enlarged view of the vicinity of the nozzle shown in FIG. 9. 図9に示すウォータージェットピーニング装置での制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure in the water jet peening apparatus shown in FIG. 実施例3においてウォータージェットピーニング施工中での2つのAEセンサの出力信号の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the output signal of two AE sensors in the water jet peening construction in Example 3. 実施例3において残留応力の改善が良好に行われた状態での、圧力センサの出力信号及び衝撃波発生頻度の表示例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of a display of the output signal of a pressure sensor, and the shock wave generation frequency in the state in which the improvement of the residual stress was performed favorably in Example 3. 実施例3において残留応力の改善が不足している状態での、AEセンサの出力信号及び衝撃波発生頻度の表示例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of a display of the output signal of AE sensor and the shock wave generation frequency in the state in which improvement of residual stress is insufficient in Example 3.

WJPによる構成部材の残留応力は、ノズルから噴射された高圧の水流が構成部材の表面に直接衝突したときの衝撃力によって改善されるのではなく、実質的には、噴射された水流に含まれた気泡が潰れて生じる衝撃波が構成部材に衝突することによって改善されるのである。   The residual stress of the component due to WJP is not improved by the impact force when the high-pressure water flow injected from the nozzle directly collides with the surface of the component, but is substantially included in the injected water flow. The shock wave generated by the collapse of the bubbles is improved by colliding with the constituent members.

ノズルから噴射された高圧の水流に含まれた気泡が潰れて発生する衝撃波による構成部材の残留応力改善について、さらに詳細に説明する。水中に配置されたノズルから噴射される高圧の水流が、多数の気泡を含んでいる。気泡は、ノズルから噴射される高圧の水流に含まれているだけでなく、ノズルから水中に噴射された水流内でも発生する。水中に配置されたノズルから高圧の水流を噴射したとき、ノズルの周囲に存在する静止水とノズルから噴射された水流の境界に生じるせん断力によって多数の渦が発生し、これらの渦の近傍で局所的な圧力変動が起こる。このとき、局所的に負圧になった領域では気泡が発生する。   The improvement of the residual stress of the structural member due to the shock wave generated by the collapse of the bubbles contained in the high-pressure water flow ejected from the nozzle will be described in more detail. A high-pressure water stream ejected from a nozzle disposed in the water contains a large number of bubbles. The bubbles are not only contained in the high-pressure water stream ejected from the nozzle, but are also generated in the water stream ejected from the nozzle into the water. When a high-pressure water stream is ejected from nozzles placed in the water, a large number of vortices are generated by the shear force generated at the boundary between the static water around the nozzles and the water stream ejected from the nozzles. Local pressure fluctuations occur. At this time, bubbles are generated in a region where a negative pressure is locally generated.

ノズルから噴射される時点で高圧の水流に含まれていた気泡、及び噴射後の水流内で発生した気泡は、負圧下で成長し、陽圧下で収縮する。陽圧がさらに増大したとき、発生した気泡が潰れる。気泡が潰れる際に、極めて大きな衝撃波を放出する。このような気泡の発生、成長・収縮、圧壊の過程をキャビテーションと呼んでいる。キャビテーションが発生すると大きな衝撃波が放出され、この衝撃波が構成部材に衝突することによって、構成部材の表面付近の引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。   Bubbles contained in the high-pressure water flow at the time of injection from the nozzle and bubbles generated in the water flow after the injection grow under a negative pressure and contract under a positive pressure. When the positive pressure further increases, the generated bubbles are crushed. When a bubble collapses, a very large shock wave is emitted. This process of bubble generation, growth / shrinkage, and crushing is called cavitation. When cavitation occurs, a large shock wave is emitted, and the shock wave collides with the component member, whereby the tensile residual stress near the surface of the component member is improved to the compressive residual stress.

噴射された水流内で気泡が発生してから潰れるまでの状態を、図5に模式的に示している。水3内に配置されたノズル6にポンプ(図示せず)から高圧水31が供給される。高圧水31がノズル6の噴射口30から水中に噴射されたとき、水中に微小な気泡が多数発生して塊状となったキャビテーションクラウド32が発生する。発生した複数のキャビテーションクラウド32内で、一つ、または、数個の気泡が潰れたとき、衝撃波が放出される。気泡が潰れて発生する衝撃波が構成部材の表面に繰り返し当たることによって、構成部材の表面付近に存在する残留応力が改善される。噴射された水流内で一つ、または、数個の気泡が潰れて衝撃波が発生するとき、その気泡の周囲に存在する多数の気泡が衝撃波によって押し流される。このため、押し流される気泡群が連なっている渦糸キャビテーション33が形成される。さらには、気泡が押し流されてしまったために気泡が消滅したかのように見えるスポット34が観察される。図5において、35は粗い気泡である。   FIG. 5 schematically shows a state from when bubbles are generated in the jetted water flow until they are crushed. High pressure water 31 is supplied from a pump (not shown) to the nozzle 6 disposed in the water 3. When the high-pressure water 31 is jetted into the water from the jet port 30 of the nozzle 6, a cavitation cloud 32 is generated in which a lot of minute bubbles are generated in the water to form a lump. When one or several bubbles are crushed in the generated plurality of cavitation clouds 32, a shock wave is emitted. Residual stress existing in the vicinity of the surface of the constituent member is improved by repeatedly applying shock waves generated by collapsing bubbles to the surface of the constituent member. When one or several bubbles are crushed and a shock wave is generated in the jetted water flow, a large number of bubbles existing around the bubble are swept away by the shock wave. For this reason, the vortex cavitation 33 in which the group of bubbles to be swept away is formed is formed. Furthermore, a spot 34 that looks as if the bubble has disappeared because the bubble has been swept away is observed. In FIG. 5, 35 is a rough bubble.

構成部材の応力改善効果をもたらすのは、気泡が潰れて生じる衝撃波である。発明者らは、その応力改善効果が、ノズルから噴射される水流に含まれた気泡の数、及びその水流が噴射された水中に存在する気泡の数によってではなく、潰れた気泡の数(気泡が潰れる頻度)、すなわち、衝撃波の発生頻度によって確認できることを見出した。本発明は、この知見に基づいて成されたのである。   It is a shock wave generated by collapsing bubbles that brings about the stress improving effect of the constituent members. The inventors have determined that the stress improvement effect is not due to the number of bubbles contained in the water stream ejected from the nozzle and the number of bubbles present in the water into which the water stream is ejected, but the number of collapsed bubbles (bubbles Has been found to be confirmed by the occurrence frequency of shock waves. The present invention has been made based on this finding.

ノズルから噴射する水流の圧力及び流量、及びノズルとWJP施工対象物の表面との間の距離(スタンドオフ)などのWJP施工条件をそれぞれの設定値に保持した場合には、噴射された水流が構成部材の表面に直接衝突するときの衝撃力がほぼ一定になる。しかしながら、ノズルから噴射された水流内でのキャビテーションの発生メカニズムは複雑であるので、衝撃波が必ずしも想定通りの頻度で発生しない。そこで、衝撃波の発生頻度を監視することによって、WJP施工中において構成部材の応力改善効果を確認することができる。   When the WJP construction conditions such as the pressure and flow rate of the water stream ejected from the nozzle and the distance between the nozzle and the surface of the WJP construction object (standoff) are maintained at the respective set values, the jetted water stream is The impact force when directly colliding with the surface of the component member becomes substantially constant. However, since the cavitation generation mechanism in the water flow injected from the nozzle is complicated, the shock wave does not always occur at the expected frequency. Therefore, by monitoring the frequency of occurrence of shock waves, the effect of improving the stress of the constituent members can be confirmed during WJP construction.

本発明の実施例を以下に説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本発明の好適な一実施例である実施例1のウォータージェットピーニング方法を、図1及び図2を用いて説明する。   A water jet peening method according to embodiment 1, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS.

本実施例のウォータージェットピーニング方法を説明する前に、本実施例に用いるウォータージェットピーニング装置(以下、WJP装置という)1を、図1を用いて説明する。WJP装置1は、ノズル6、水供給装置7、ノズル走査装置10、圧力センサ(衝撃波検出装置)16、信号処理装置39及び制御装置22,23を備えている。信号処理装置39は、ディスクリ19及びカウンタ(衝撃波計数装置)20を有する。制御装置(第2制御装置)22はノズル走査装置10の走査を制御する制御装置であり、制御装置(第1制御装置)23はポンプ5を制御する制御装置である。   Before describing the water jet peening method of this embodiment, a water jet peening apparatus (hereinafter referred to as a WJP apparatus) 1 used in this embodiment will be described with reference to FIG. The WJP device 1 includes a nozzle 6, a water supply device 7, a nozzle scanning device 10, a pressure sensor (shock wave detection device) 16, a signal processing device 39, and control devices 22 and 23. The signal processing device 39 includes a discrete 19 and a counter (shock wave counting device) 20. The control device (second control device) 22 is a control device that controls scanning of the nozzle scanning device 10, and the control device (first control device) 23 is a control device that controls the pump 5.

ノズル走査装置10は、支柱11、移動装置12,14,38、第1アーム13及び第2アーム37を有する。支柱11が、基台15に取り付けられ、上下方向に伸びている。上下方向に移動する移動装置12が支柱11に移動可能に設けられる。水平方向でX方向に伸びる第1アーム13が移動装置12に設置されている。第1アーム13に沿ってX方向に移動する移動装置14が、第1アーム13に移動可能に設置されている。水平方向でX方向に直交するY方向に伸びる第2アーム37が移動装置14に取り付けられている。移動装置38が、第2アーム37に移動可能に設置される。上下方向に伸びる支持部材36が移動装置38に取り付けられる。ノズル6が支持部材36の先端部(下端部)に取り付けられる。基台15は、水槽(容器)4が設置された床に設置される。   The nozzle scanning device 10 includes a support column 11, moving devices 12, 14, and 38, a first arm 13, and a second arm 37. The support | pillar 11 is attached to the base 15, and is extended in the up-down direction. A moving device 12 that moves in the vertical direction is movably provided on the column 11. A first arm 13 extending in the X direction in the horizontal direction is installed on the moving device 12. A moving device 14 that moves in the X direction along the first arm 13 is movably installed on the first arm 13. A second arm 37 extending in the Y direction orthogonal to the X direction in the horizontal direction is attached to the moving device 14. A moving device 38 is movably installed on the second arm 37. A support member 36 extending in the vertical direction is attached to the moving device 38. The nozzle 6 is attached to the tip (lower end) of the support member 36. The base 15 is installed on the floor on which the water tank (container) 4 is installed.

水供給装置7が、高圧ポンプ5、給水ホース8及び高圧ホース9を有する。給水ホース8が、水槽4の底部付近に取り付けられ、高圧ポンプ5に接続される。高圧ホース9が、高圧ポンプ5及びノズル6に接続される。高圧ホース5のノズル6側は、支持部材36に取り付けられる。   The water supply device 7 includes a high pressure pump 5, a water supply hose 8, and a high pressure hose 9. A water supply hose 8 is attached near the bottom of the water tank 4 and connected to the high-pressure pump 5. A high pressure hose 9 is connected to the high pressure pump 5 and the nozzle 6. The nozzle 6 side of the high-pressure hose 5 is attached to the support member 36.

圧力センサ16が、移動装置38に取り付けられた支持部材17に設置されている。圧力センサ16は移動装置38に取り付けられた増幅器18に接続される。増幅器18が、ディスクリ19及び表示装置21に接続される。表示装置21が操作盤26に設けられる。カウンタ20が、ディスクリ19及び表示装置21に接続される。制御装置22が移動装置12,14及び38に接続され、操作盤26が制御装置22,23に接続される。制御装置23がポンプ5に接続され、高圧ホース9に取り付けられた圧力計24及び流量計25が制御装置23に接続される。   The pressure sensor 16 is installed on the support member 17 attached to the moving device 38. The pressure sensor 16 is connected to an amplifier 18 attached to the moving device 38. An amplifier 18 is connected to the disc 19 and the display device 21. A display device 21 is provided on the operation panel 26. A counter 20 is connected to the disc 19 and the display device 21. The control device 22 is connected to the moving devices 12, 14 and 38, and the operation panel 26 is connected to the control devices 22 and 23. A control device 23 is connected to the pump 5, and a pressure gauge 24 and a flow meter 25 attached to the high-pressure hose 9 are connected to the control device 23.

WJP装置1を用いて行う本実施例のウォータージェットピーニング方法を、説明する。本実施例のウォータージェットピーニング方法では、図2に示す各ステップの操作または判定が実施される。   The water jet peening method of this embodiment performed using the WJP apparatus 1 will be described. In the water jet peening method of the present embodiment, the operation or determination of each step shown in FIG. 2 is performed.

水槽4内に水3が充填され、WJP施工対象物である構成部材2が、水槽4内の水3の中に設置される。この構成部材2は、プラント、例えば、建設される原子力プラントに設置される構成部材である。構成部材2は、運転を経験した原子力プラントから、原子力プラントの停止中に取り外された構成部材であってもよい。図1では、構成部材2は模式的に簡略化した形状で示されている。   The water 3 is filled in the water tank 4, and the constituent member 2 that is a WJP construction target object is installed in the water 3 in the water tank 4. This component 2 is a component installed in a plant, for example, a nuclear plant to be constructed. The component 2 may be a component removed from the nuclear plant that has experienced operation during the shutdown of the nuclear plant. In FIG. 1, the component member 2 is schematically shown in a simplified shape.

ノズルをWJPの開始位置に移動させる(ステップS1)。オペレータが、WJPを開始する位置情報、すなわち、ノズル6の噴射口の位置情報を操作盤26に入力する。ノズル6の位置情報は、X方向、Y方向、及びZ方向(上下方向)の各座標値で示される。制御装置22が、その位置情報を入力し、入力したこの位置情報に基づいて移動装置12,14及び38を駆動する。ノズル6の先端が、移動装置12の移動によって入力したZ方向の座標値に、移動装置14の移動によって入力したX方向の座標値に、移動装置38の移動によってY方向の座標値に位置決めされる。Z方向の座標値によって、ノズル6と構成部材2との間の距離、すなわち、スタンドオフが、設定された距離に保持される。圧力センサ16は、構成部材2よりもノズル6側で水3の中に配置される。   The nozzle is moved to the WJP start position (step S1). The operator inputs the position information for starting WJP, that is, the position information of the injection port of the nozzle 6 to the operation panel 26. The position information of the nozzle 6 is indicated by coordinate values in the X direction, the Y direction, and the Z direction (up and down direction). The control device 22 inputs the position information, and drives the moving devices 12, 14, and 38 based on the input position information. The tip of the nozzle 6 is positioned at the coordinate value in the Z direction input by the movement of the moving device 12, the coordinate value in the X direction input by the movement of the moving device 14, and the coordinate value in the Y direction by the movement of the moving device 38. The The distance between the nozzle 6 and the component member 2, that is, the standoff is held at the set distance by the coordinate value in the Z direction. The pressure sensor 16 is disposed in the water 3 on the nozzle 6 side of the component member 2.

ノズル6がWJPの開始位置に設定された後、高圧ポンプを起動する(ステップS2)。オペレータが操作盤26から高圧ポンプ5の起動操作を行うことによって、ポンプ起動信号が操作盤26から制御装置23に入力される。このとき、制御装置23は高圧ポンプ5を起動する。高圧ポンプ5は、初期値の運転条件で運転される。高圧ポンプ5の起動によって水槽4内の水3が給水ホース8を通して高圧ポンプ5に導かれる。制御装置23は、圧力計24及び流量計25のそれぞれの計測値に基づいて、高圧ポンプ5から吐出される水の圧力及び流量を制御する。水3は、高圧ポンプ5により初期値の設定圧まで昇圧され、初期値の流量で、高圧ホース9を通してノズル6に供給される。高圧ポンプ5からの高圧水の供給によって、気泡を含む高圧の水流27がノズル6から水槽4内に噴射される。噴射された水流27内の気泡28が水中で潰れて衝撃波29が発生する。この衝撃波29は、構成部材2に衝突すると共に、圧力センサ16によって検出される。衝撃波29を検出した圧力センサ16の衝撃波検出信号40が、増幅器18で増幅された後、表示装置21に入力されて表示される(図3及び図4参照)。表示装置21には、増幅器18から出力された衝撃波検出信号40を用いた後述の処理によって得られた衝撃波発生頻度42の情報が併せて表示される(図3及び図4参照)。   After the nozzle 6 is set at the WJP start position, the high-pressure pump is activated (step S2). When the operator starts the high-pressure pump 5 from the operation panel 26, a pump activation signal is input from the operation panel 26 to the control device 23. At this time, the control device 23 activates the high-pressure pump 5. The high-pressure pump 5 is operated under the initial operating conditions. When the high-pressure pump 5 is activated, the water 3 in the water tank 4 is guided to the high-pressure pump 5 through the water supply hose 8. The control device 23 controls the pressure and flow rate of water discharged from the high-pressure pump 5 based on the measured values of the pressure gauge 24 and the flow meter 25. The water 3 is increased to the initial set pressure by the high pressure pump 5 and supplied to the nozzle 6 through the high pressure hose 9 at the initial flow rate. By supplying the high-pressure water from the high-pressure pump 5, a high-pressure water flow 27 containing bubbles is injected from the nozzle 6 into the water tank 4. The bubbles 28 in the jetted water stream 27 are crushed in water, and a shock wave 29 is generated. The shock wave 29 collides with the component member 2 and is detected by the pressure sensor 16. The shock wave detection signal 40 of the pressure sensor 16 that has detected the shock wave 29 is amplified by the amplifier 18 and then input to the display device 21 and displayed (see FIGS. 3 and 4). The display device 21 also displays information on the shock wave occurrence frequency 42 obtained by the process described later using the shock wave detection signal 40 output from the amplifier 18 (see FIGS. 3 and 4).

衝撃波発生頻度が衝撃波発生頻度の第1設定値より大きいかを判定する(ステップS3)。表示装置21には、一点鎖線で示される、衝撃波発生頻度の第1設定値43が表示される。オペレータは、表示装置21に表示された画像情報を見ることによって、衝撃波発生頻度42が第1設定値43よりも大きいかを容易に判定することができる。   It is determined whether the shock wave occurrence frequency is greater than a first set value of the shock wave occurrence frequency (step S3). The display device 21 displays a first set value 43 of the shock wave occurrence frequency indicated by a one-dot chain line. The operator can easily determine whether the shock wave occurrence frequency 42 is greater than the first set value 43 by looking at the image information displayed on the display device 21.

衝撃波発生頻度42が第1設定値43以下である場合には、高圧ポンプの運転条件を変更する(ステップS4)。オペレータは、操作盤26を操作して高圧ポンプ5の運転条件(高圧ポンプ5の吐出圧力(または吐出流量の設定値))の設定値を変更する。すなわち、吐出圧力(または吐出流量)の設定値が増加される。制御装置23は、高圧ポンプ5の変更された運転条件に基づいて高圧ポンプ5を制御する。高圧ポンプ5から増加された圧力等で水流が噴射され、後述するように、衝撃波発生頻度42が得られる。   If the shock wave frequency 42 is less than or equal to the first set value 43, the operating conditions of the high pressure pump are changed (step S4). The operator operates the operation panel 26 to change the set value of the operating condition of the high-pressure pump 5 (the discharge pressure of the high-pressure pump 5 (or the set value of the discharge flow rate)). That is, the set value of the discharge pressure (or discharge flow rate) is increased. The control device 23 controls the high pressure pump 5 based on the changed operating conditions of the high pressure pump 5. A water flow is injected from the high pressure pump 5 at an increased pressure or the like, and a shock wave frequency 42 is obtained as will be described later.

ステップS3で衝撃波発生頻度が衝撃波発生頻度の第1設定値よりも大きいと判定されたとき、ノズルの走査を開始する(ステップS5)。ノズル6を設定された方向に走査する。この走査は、オペレータが操作盤26にノズル走査開始位置(以下、走査開始位置という)、走査方向(X方向またはY方向)及びノズル走査終了位置(以下、走査終了位置という)を入力することによって行われる。制御装置22が、操作盤26から走査開始信号、及び走査方向及び走査終了位置の各情報を入力し、該当する移動装置(移動装置14または移動装置38)に走査開始信号を出力する。オペレータが操作盤26に入力した走査方向がX方向であるとき、移動装置14が第1アーム13に沿って移動し、ノズル6をX方向における走査開始位置から走査終了位置まで移動させる。   When it is determined in step S3 that the shock wave generation frequency is greater than the first set value of the shock wave generation frequency, nozzle scanning is started (step S5). The nozzle 6 is scanned in the set direction. In this scanning, the operator inputs a nozzle scanning start position (hereinafter referred to as a scanning start position), a scanning direction (X direction or Y direction), and a nozzle scanning end position (hereinafter referred to as a scanning end position) to the operation panel 26. Done. The control device 22 inputs the scanning start signal and each information of the scanning direction and the scanning end position from the operation panel 26, and outputs the scanning start signal to the corresponding moving device (the moving device 14 or the moving device 38). When the scanning direction input by the operator to the operation panel 26 is the X direction, the moving device 14 moves along the first arm 13 and moves the nozzle 6 from the scanning start position to the scanning end position in the X direction.

操作盤26から出力された走査開始信号は制御装置23にも入力される。制御装置23は、走査開始信号に基づいて高圧ポンプ5を駆動する。このため、移動装置14が移動してノズル6がX方向に移動している間、ノズル6から高圧の水流が噴射される。噴出された水流内の気泡が潰れて発生する衝撃波29が、ノズル6の走査方向で、順次、構成部材2の表面に当てられる。ノズル6の移動が構成部材2に存在してX方向に伸びている溶接部及びこれの熱影響部に沿って行われるので、その衝撃波29の作用によって、溶接部及び熱影響部の表面付近に存在している引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。   The scanning start signal output from the operation panel 26 is also input to the control device 23. The control device 23 drives the high-pressure pump 5 based on the scanning start signal. For this reason, while the moving device 14 moves and the nozzle 6 moves in the X direction, a high-pressure water stream is ejected from the nozzle 6. A shock wave 29 generated by collapsing bubbles in the jetted water flow is sequentially applied to the surface of the component member 2 in the scanning direction of the nozzle 6. Since the movement of the nozzle 6 is performed along the welded portion that exists in the component 2 and extends in the X direction and the heat-affected zone thereof, the action of the shock wave 29 causes the vicinity of the surface of the welded portion and the heat-affected zone. Existing tensile residual stress is improved to compressive residual stress.

移動装置38に取り付けられた圧力センサ16も、ノズル6と共に移動装置14の移動方向であるX方向に移動する。圧力センサ16は、移動しながら、衝撃波29を検出して衝撃波検出信号40を出力する。この衝撃波検出信号40は、増幅器18で増幅された後、ディスクリ19に入力される。ディスクリ19は、衝撃波検出信号40のうち衝撃波検出信号40の設定値41(図3及ぶ図4参照)よりも大きな衝撃波検出信号だけを通過させる。ディスクリ19から出力された衝撃波検出信号40が、カウンタ20に入力されてカウンタ20で計数される。ディスクリ19は、設定値41よりも大きな衝撃波検出信号40を入力したとき、気泡28が潰れて衝撃波29が発生したと自動的に判定してこの衝撃波検出信号40を通過させている。ディスクリ19から出力された衝撃波検出信号40の、カウンタ20での計数値が表示装置21に入力される。カウンタ20で計数された単位時間当たりのその計数値が、衝撃波発生頻度42であり、表示装置21に表示される(図3及び図4参照)。   The pressure sensor 16 attached to the moving device 38 also moves in the X direction that is the moving direction of the moving device 14 together with the nozzle 6. While moving, the pressure sensor 16 detects the shock wave 29 and outputs a shock wave detection signal 40. The shock wave detection signal 40 is amplified by the amplifier 18 and then input to the disc 19. The disc 19 allows only a shock wave detection signal larger than the set value 41 (see FIGS. 3 and 4) of the shock wave detection signal 40 among the shock wave detection signals 40 to pass. The shock wave detection signal 40 output from the disc 19 is input to the counter 20 and counted by the counter 20. When the shock wave detection signal 40 larger than the set value 41 is input, the disc 19 automatically determines that the bubble 28 is crushed and the shock wave 29 is generated, and passes the shock wave detection signal 40. The count value at the counter 20 of the shock wave detection signal 40 output from the disc 19 is input to the display device 21. The count value per unit time counted by the counter 20 is the shock wave occurrence frequency 42 and is displayed on the display device 21 (see FIGS. 3 and 4).

ノズルが走査終了位置に到達したとき、ノズルの走査を停止する(ステップS6)。前述したX方向における走査終了位置にノズル6が到達したとき、制御装置22が移動装置14に停止信号を出力する。この停止信号の出力によって移動装置14が停止し、ノズル6のX方向における走査が終了する。X方向におけるノズル6の位置を検出するエンコーダ(図示せず)が移動装置14に設けられており、このエンコーダから出力された、X方向におけるノズル6の位置信号が、制御装置22に入力される。制御装置22は、この位置信号がX方向での走査終了位置になったとき、停止信号により移動装置14の移動を停止する。   When the nozzle reaches the scanning end position, scanning of the nozzle is stopped (step S6). When the nozzle 6 reaches the scanning end position in the X direction described above, the control device 22 outputs a stop signal to the moving device 14. The moving device 14 is stopped by the output of the stop signal, and the scanning of the nozzle 6 in the X direction is completed. An encoder (not shown) for detecting the position of the nozzle 6 in the X direction is provided in the moving device 14, and the position signal of the nozzle 6 in the X direction output from this encoder is input to the control device 22. . When the position signal reaches the scanning end position in the X direction, the control device 22 stops the movement of the moving device 14 by the stop signal.

ノズル走査中で衝撃波発生頻度が第1設定値よりも常に大きいかを判定する(ステップS7)。オペレータは、表示装置21に表示された画像情報を見て、ノズル6の走査中で衝撃波発生頻度42が第1設定値43(二点鎖線)よりも常に大きいかを判定する。   It is determined whether the shock wave generation frequency is always greater than the first set value during nozzle scanning (step S7). The operator looks at the image information displayed on the display device 21 and determines whether the shock wave generation frequency 42 is always greater than the first set value 43 (two-dot chain line) during the scanning of the nozzle 6.

ステップS5により構成部材2の表面に対してWJP施工を行い、ステップS6でWJP施工を停止したときにおいて、表示装置21に表示された圧力センサ16の衝撃波検出信号40、及び衝撃波発生頻度42の一例を図3に示す。衝撃波検出信号40は増幅器18で増幅された信号である。図3に示した表示例では、時間T0から時間T1の間で高圧ポンプ5が停止しており、時間T1から時間T2の間で高圧ポンプ5の起動操作を行っている。衝撃波発生頻度42が第1設定値43よりも十分に大きくなったことを確認した後に、ノズル6の走査を開始した。図3に示された衝撃波発生頻度42は、ノズル6の走査中において、第1設定値43よりも常に大きくなっている。このため、ステップS7の判定が「Yes」になり、高圧ポンプ5が停止される(ステップS10)。オペレータが操作盤26から入力したポンプ停止指令に基づいて、制御装置23が高圧ポンプ5を停止させる。構成部材2に形成された1つの溶接部に沿ったWJPの施工が終了する。   An example of the shock wave detection signal 40 of the pressure sensor 16 and the shock wave generation frequency 42 displayed on the display device 21 when the WJP operation is performed on the surface of the component member 2 in step S5 and the WJP operation is stopped in step S6. Is shown in FIG. The shock wave detection signal 40 is a signal amplified by the amplifier 18. In the display example shown in FIG. 3, the high-pressure pump 5 is stopped between the time T0 and the time T1, and the starting operation of the high-pressure pump 5 is performed between the time T1 and the time T2. After confirming that the shock wave generation frequency 42 was sufficiently larger than the first set value 43, scanning of the nozzle 6 was started. The shock wave generation frequency 42 shown in FIG. 3 is always higher than the first set value 43 during the scanning of the nozzle 6. For this reason, the determination in step S7 is “Yes”, and the high-pressure pump 5 is stopped (step S10). Based on the pump stop command input from the operation panel 26 by the operator, the control device 23 stops the high-pressure pump 5. The construction of WJP along one welded portion formed on the component member 2 is completed.

ステップS8及びS9の操作の後でステップS5におけるノズル6の操作を行うことによって、増幅された圧力センサ16の衝撃波検出信号40、及び衝撃波発生頻度42が、図4に示すように、表示装置21に表示されたとする。この表示例では、ノズル6の走査中にキャビテーションの勢いが弱まり、時間T3以降では衝撃波発生頻度42が第1設定値43を下回ってしまった。このような図4に示す状態では、ステップS7の判定は「No」になる。   By performing the operation of the nozzle 6 in step S5 after the operations of steps S8 and S9, the amplified shock wave detection signal 40 of the pressure sensor 16 and the shock wave generation frequency 42 are displayed on the display device 21 as shown in FIG. Is displayed. In this display example, the momentum of cavitation weakens during the scanning of the nozzle 6, and the shock wave generation frequency 42 falls below the first set value 43 after time T3. In the state shown in FIG. 4, the determination in step S7 is “No”.

この後、高圧ポンプの運転条件を変更する(ステップS8)。オペレータは、操作盤26を操作して高圧ポンプ5の運転条件(高圧ポンプ5の吐出圧力または吐出流量の設定値)を変更する。そして、ノズルの走査方向を逆方向に変更する(ステップS9)。オペレータは、操作盤26を操作して、ステップS5で設定した、ある方向(例えば、X方向)における走査終了位置を走査開始位置に、そして、ステップS5で設定した走査開始位置を走査終了位置に設定する。   Thereafter, the operating condition of the high pressure pump is changed (step S8). The operator operates the operation panel 26 to change the operating condition of the high-pressure pump 5 (the set value of the discharge pressure or the discharge flow rate of the high-pressure pump 5). Then, the nozzle scanning direction is changed to the reverse direction (step S9). The operator operates the operation panel 26 to set the scan end position in a certain direction (for example, the X direction) set in step S5 as the scan start position, and the scan start position set in step S5 as the scan end position. Set.

その後、ステップS5の走査が行われる。制御装置22がステップS9で設定されたそれらの位置情報を入力するので、移動装置14が前回と逆の方向に移動する。高圧の水流を噴射しているノズル6が、ステップS9で設定した走査開始位置から走査終了位置まで移動される。ノズル6が走査終了位置に到達したとき、ノズル6の走査を停止する(ステップS6)。ステップS7の判定が行われる。   Thereafter, the scan in step S5 is performed. Since the control device 22 inputs the position information set in step S9, the moving device 14 moves in the direction opposite to the previous time. The nozzle 6 injecting the high-pressure water stream is moved from the scanning start position set in step S9 to the scanning end position. When the nozzle 6 reaches the scanning end position, the scanning of the nozzle 6 is stopped (step S6). The determination in step S7 is performed.

ステップS8及びS9の操作の後でステップS5におけるノズル6の走査を行うことによって、図3に示すような、増幅された圧力センサ16の衝撃波検出信号40、及び衝撃波発生頻度42が、表示装置21に表示されたとする。図3に示された衝撃波発生頻度42は、ノズル6の走査中において、第1設定値43よりも常に大きくなっている。このため、ステップS7の判定が「Yes」になり、ステップS10の操作で、上記したように、高圧ポンプ5が停止される(ステップS10)。構成部材2に形成された1つの溶接部に沿ったWJPの施工が終了する。   By performing scanning of the nozzle 6 in step S5 after the operations in steps S8 and S9, the amplified shock wave detection signal 40 and the shock wave generation frequency 42 of the pressure sensor 16 as shown in FIG. Is displayed. The shock wave generation frequency 42 shown in FIG. 3 is always higher than the first set value 43 during the scanning of the nozzle 6. Therefore, the determination in step S7 is “Yes”, and the operation of step S10 stops the high-pressure pump 5 as described above (step S10). The construction of WJP along one welded portion formed on the component member 2 is completed.

衝撃波発生頻度42が第1設定値43を下回っているときには、WJP施工対象の溶接部において、衝撃波発生頻度42が第1設定値43を上回っている箇所を除き、衝撃波発生頻度42が第1設定値43を下回っている箇所に対して主にWJPを施工すればよい。このため、ステップS9において、ステップS5で設定した走査開始位置及び走査終了位置の替りに、衝撃波発生頻度42が第1設定値43を下回っている箇所を重点に走査開始位置及び走査終了位置をそれぞれ新たに設定し、WJPの再施工区間を設定しても良い。WJPの再施工区間の両端部では、若干、衝撃波発生頻度42が第1設定値43を上回っている箇所を含んでいる。新たに設定した再施工区間に対してWJPを再施工することによって、これらの間における衝撃波発生頻度42が第1設定値43を上回り、WJPの再施工に要する時間を短縮できる。   When the shock wave occurrence frequency 42 is lower than the first set value 43, the shock wave occurrence frequency 42 is set to the first setting in the welded portion to be subjected to WJP except for a portion where the shock wave occurrence frequency 42 is higher than the first set value 43. What is necessary is just to construct WJP mainly with respect to the location which is less than the value 43. For this reason, in step S9, instead of the scan start position and the scan end position set in step S5, the scan start position and the scan end position are focused on points where the shock wave generation frequency 42 is lower than the first set value 43, respectively. It may be set anew and a WJP re-construction section may be set. At both ends of the WJP re-construction section, a portion where the shock wave generation frequency 42 slightly exceeds the first set value 43 is included. By re-constructing the WJP for the newly set re-construction section, the shock wave generation frequency 42 between them exceeds the first set value 43, and the time required for re-constructing the WJP can be shortened.

構成部材2において、X方向に他の溶接部が存在する場合、及びY方向にも溶接部が存在する場合には、ステップS5でそれぞれの溶接部及び熱影響部に対して、順番に走査開始位置及び走査終了位置を設定し、WJPを順次施工する。構成部材2に存在する全ての溶接部等に対するWJPの施工が終了したとき、構成部材2に対するWJPの施工が終了する。   In the component 2, when another welded part exists in the X direction and when a welded part also exists in the Y direction, scanning is sequentially started for each welded part and the heat affected part in step S5. Set the position and the scanning end position, and construct WJP sequentially. When the construction of WJP for all the welds and the like existing in the constituent member 2 is completed, the construction of WJP for the constituent member 2 is completed.

本実施例は、ノズル6から高圧の水流を噴射してこの水流内の気泡28が潰れて発生する衝撃波29を構成部材2の表面に当てて構成部材2にWJPを施工している間、圧力センサ16が衝撃波29を検出する。衝撃波29は、潰れた気泡28から発生し、潰れなかった気泡28からは発生しない。したがって、本実施例において、圧力センサ16で衝撃波29を検出することは、衝撃波29を発生した気泡28、すなわち、WJP施工に貢献した気泡28を検出することになる。本実施例は潰れなかった気泡28を検出しない。本実施例は、圧力センサ16から出力された衝撃波29の検出信号を計数することによって衝撃波発生頻度42を求める。本実施例は、気泡が潰れたときに発生して残留応力の改善に貢献する衝撃波29を検出して衝撃波発生頻度42を求めるので、この衝撃波発生頻度42に基づいてWJP施工対象物の残留応力の改善効果をより精度良く確認できる。   In the present embodiment, a high pressure water flow is ejected from the nozzle 6 and a shock wave 29 generated by collapsing the bubbles 28 in the water flow is applied to the surface of the component member 2 while the WJP is applied to the component member 2. The sensor 16 detects the shock wave 29. The shock wave 29 is generated from the collapsed bubble 28 and is not generated from the bubble 28 that was not collapsed. Therefore, in the present embodiment, detecting the shock wave 29 with the pressure sensor 16 detects the bubble 28 that generated the shock wave 29, that is, the bubble 28 that contributed to the WJP construction. This embodiment does not detect the bubble 28 that has not been crushed. In this embodiment, the shock wave generation frequency 42 is obtained by counting the detection signal of the shock wave 29 output from the pressure sensor 16. In the present embodiment, the shock wave generation frequency 42 is obtained by detecting the shock wave 29 that is generated when the bubbles are crushed and contributes to the improvement of the residual stress. Therefore, based on the shock wave generation frequency 42, the residual stress of the WJP work object is determined. Can be confirmed with higher accuracy.

本実施例では、圧力センサ16が、ノズル6ではなく、移動装置38に設けられた支持部材36に取り付けられている。このため、圧力センサ16による、ノズル6の噴射口を通過する気泡を含んだ高圧水の流動振動に基づいた衝撃パルスの検出が、著しく抑制される。これも、WJP施工対象物における残留応力の改善効果の確認精度の向上に貢献する。   In this embodiment, the pressure sensor 16 is attached not to the nozzle 6 but to the support member 36 provided in the moving device 38. For this reason, the detection of the impact pulse based on the flow vibration of the high-pressure water containing the bubbles passing through the injection port of the nozzle 6 by the pressure sensor 16 is remarkably suppressed. This also contributes to the improvement in the accuracy of confirmation of the effect of improving the residual stress in the WJP construction object.

特に、衝撃波発生頻度を表示装置21に表示するので、オペレータがWJP施工対象物における残留応力の改善効果を容易に把握することができる。   In particular, since the shock wave occurrence frequency is displayed on the display device 21, the operator can easily grasp the effect of improving the residual stress in the WJP construction object.

本実施例は、残留応力の改善効果の確認を衝撃波発生頻度に基づいて行っているので、WJP施工対象物において残留応力の改善効果が不十分な箇所を精度良く確認することができる。また、残留応力の改善効果が不十分な箇所が存在する場合には、WJP装置1を用いて、その箇所を対象にWJPをより短時間に再施工することができる。   In the present embodiment, the effect of improving the residual stress is confirmed based on the frequency of occurrence of the shock wave, so that a portion where the effect of improving the residual stress is insufficient in the WJP construction object can be confirmed with high accuracy. In addition, when there is a portion where the effect of improving the residual stress is insufficient, the WJP can be reconstructed in a shorter time using the WJP device 1 as a target.

本実施例は、衝撃波発生頻度に基づいてWJP施工対象物における残留応力の改善効果を精度良く確認することができるので、残留応力の改善効果を確認するための評価のマージンを小さくすることができる。このため、そのマージンを小さくできる分、ノズル6に高圧水を供給する高圧ポンプ5の容量を小さくすることができる。   Since the present embodiment can accurately confirm the effect of improving the residual stress in the WJP work target based on the frequency of occurrence of shock waves, the margin for evaluation for confirming the effect of improving the residual stress can be reduced. . For this reason, the capacity | capacitance of the high pressure pump 5 which supplies high pressure water to the nozzle 6 can be made small by the part which can make the margin small.

高圧ポンプ5の容量を小さくしない場合には、そのマージンを小さくできる分、ノズル6の移動速度を速くすることができる。このため、WJPの施工時間をさらに短縮することができる。   When the capacity of the high-pressure pump 5 is not reduced, the moving speed of the nozzle 6 can be increased as much as the margin can be reduced. For this reason, the construction time of WJP can be further shortened.

本発明の他の実施例である実施例2のウォータージェットピーニング方法を、図6を用いて説明する。本実施例のウォータージェットピーニング方法は、例えば、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内に設置された炉内構造物を対象に実施される。この炉内構造物は、例えば、炉心シュラウドである。   A water jet peening method according to embodiment 2, which is another embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. The water jet peening method according to the present embodiment is performed on, for example, an in-reactor structure installed in a reactor pressure vessel of a boiling water nuclear plant. This in-furnace structure is, for example, a core shroud.

沸騰水型原子力プラントの原子炉付近の構造を、図6を用いて説明する。沸騰水型原子力プラントの原子炉50は、原子炉圧力容器51、炉心シュラウド52、炉心支持板54、上部格子板55及びジェットポンプ56を備えている。炉心シュラウド52、炉心支持板54、上部格子板55及びジェットポンプ56は、原子炉圧力容器51内に設置される。炉心を取り囲む炉心シュラウド52内には、炉心の下端に位置する炉心支持板54が設置され、炉心の上端に位置する上部格子板55が設置される。複数のジェットポンプ56が、原子炉圧力容器51と炉心シュラウド52の間に形成される環状のダウンカマ57内に配置される。   The structure near the nuclear reactor of the boiling water nuclear power plant will be described with reference to FIG. A nuclear reactor 50 of a boiling water nuclear power plant includes a reactor pressure vessel 51, a core shroud 52, a core support plate 54, an upper lattice plate 55, and a jet pump 56. The core shroud 52, the core support plate 54, the upper lattice plate 55, and the jet pump 56 are installed in the reactor pressure vessel 51. In the core shroud 52 surrounding the core, a core support plate 54 located at the lower end of the core is installed, and an upper lattice plate 55 located at the upper end of the core is installed. A plurality of jet pumps 56 are disposed in an annular downcomer 57 formed between the reactor pressure vessel 51 and the core shroud 52.

本実施例のウォータージェットピーニング方法に用いられるWJP装置1Aは、実施例1で用いられるWJP装置1においてノズル走査装置10及び信号処理装置39をノズル走査装置10A及び信号処理装置39Aに替えた構成を有する。WJP装置1Aの他の構成はWJP装置1と同じである。   The WJP apparatus 1A used in the water jet peening method of the present embodiment has a configuration in which the nozzle scanning apparatus 10 and the signal processing apparatus 39 are replaced with the nozzle scanning apparatus 10A and the signal processing apparatus 39A in the WJP apparatus 1 used in the first embodiment. Have. Other configurations of the WJP apparatus 1A are the same as those of the WJP apparatus 1.

ノズル走査装置10Aについて説明する。ノズル走査装置10Aは、図6、図7及び図8に示すように、移動装置58A,58B、ポスト部材62、昇降体63及びターンテーブル65を有する。ターンテーブル65が、炉心シュラウド52の上部フランジ53の上面に設置された環状のガイドレール66に旋回可能に設置される。図示されていないが、ターンテーブル65には、ガイドレール66の上面に接触する複数の車輪が設けられる。少なくとも1つの車輪(図示せず)を回転させるモータ(図示せず)がターンテーブル65に設けられる。移動装置58A,58Bがターンテーブル65上に設置される。   The nozzle scanning device 10A will be described. As shown in FIGS. 6, 7, and 8, the nozzle scanning device 10 </ b> A includes moving devices 58 </ b> A and 58 </ b> B, a post member 62, an elevating body 63, and a turntable 65. The turntable 65 is rotatably installed on an annular guide rail 66 installed on the upper surface of the upper flange 53 of the core shroud 52. Although not shown, the turntable 65 is provided with a plurality of wheels that contact the upper surface of the guide rail 66. A motor (not shown) that rotates at least one wheel (not shown) is provided on the turntable 65. Moving devices 58A and 58B are installed on the turntable 65.

同じ構成を有する移動装置58A,58Bを、移動装置58Aを例にとって説明する。移動装置58Aは、図8に示すように、装置本体59、2本のアーム60及びボールネジ80を有する。2本のアーム60が、装置本体59のケーシングを貫通しており、スライド可能にそのケーシングに取り付けられる。2本のアーム60の両端部が連結部材61A,61Bによって連結されている。装置本体59のケーシングを貫通するボールネジ80が、回転可能に連結部材61A,61Bに取り付けられる。装置本体59のケーシング内には、図示されていないが、モータが設置され、このモータの回転軸に取り付けられた歯車(図示せず)が、ボールネジ80に噛み合う歯車(図示せず)と噛み合っている。このモータの駆動によってそれらの歯車が回転し、ボールネジ80が原子炉圧力容器51の半径方向に移動する。原子炉圧力容器51の軸方向に伸びるポスト部材62が、連結部材61Bに取り付けられる。昇降体63が、ポスト部材62に沿って移動できるように、ポスト部材62に取り付けられる。昇降体63を上下動させるモータ64がポスト部材62の上端部に設けられる。   The moving devices 58A and 58B having the same configuration will be described by taking the moving device 58A as an example. As shown in FIG. 8, the moving device 58 </ b> A includes a device main body 59, two arms 60, and a ball screw 80. Two arms 60 pass through the casing of the apparatus main body 59 and are slidably attached to the casing. Both ends of the two arms 60 are connected by connecting members 61A and 61B. A ball screw 80 penetrating the casing of the apparatus main body 59 is rotatably attached to the connecting members 61A and 61B. Although not shown, a motor is installed in the casing of the apparatus main body 59, and a gear (not shown) attached to the rotation shaft of the motor meshes with a gear (not shown) that meshes with the ball screw 80. Yes. These gears are rotated by driving the motor, and the ball screw 80 moves in the radial direction of the reactor pressure vessel 51. A post member 62 extending in the axial direction of the reactor pressure vessel 51 is attached to the connecting member 61B. The elevating body 63 is attached to the post member 62 so that it can move along the post member 62. A motor 64 that moves the elevating body 63 up and down is provided at the upper end of the post member 62.

ノズル6、圧力センサ16及び監視カメラ67が昇降体63に設置される。   The nozzle 6, the pressure sensor 16, and the monitoring camera 67 are installed on the lifting body 63.

本実施例では、炉心シュラウド52の上端部の外面に対してWJPが施工される。本実施例では、炉心シュラウド52がWJP施工対象物である。沸騰水型原子力プラントの運転が停止された後、原子炉圧力容器51の上蓋が取り外され、原子炉圧力容器51内に設置されている蒸気乾燥器及び気水分離器が取り外されて原子炉圧力容器51の外に搬出される。これらの搬出は、原子炉圧力容器51が設置されている原子炉建屋内の天井クレーン(図示せず)を用いて行われる。これらの取り外し及び搬出作業を行うとき、原子炉圧力容器51の真上に位置する原子炉ウエル68内に、水3が充填されている。   In the present embodiment, WJP is applied to the outer surface of the upper end portion of the core shroud 52. In this embodiment, the core shroud 52 is a WJP construction target object. After the operation of the boiling water nuclear power plant is stopped, the upper cover of the reactor pressure vessel 51 is removed, the steam dryer and the steam separator installed in the reactor pressure vessel 51 are removed, and the reactor pressure is removed. It is carried out of the container 51. These are carried out using an overhead crane (not shown) in the reactor building in which the reactor pressure vessel 51 is installed. When these removal and removal operations are performed, the water 3 is filled in the reactor well 68 positioned immediately above the reactor pressure vessel 51.

ガイドレール66が、その天井クレーンを用いて上部フランジ53上まで移送され、上部フランジ53に設置される。移動装置58A,58Bが設置されたターンテーブル65が、天井クレーンによって搬送され、ガイドレール66上に設置される。ノズル6、圧力センサ16及び監視カメラ67を有する昇降体63が取り付けられたポスト部材62が、ターンテーブル65の搬送前に、移動装置58A,58Bのそれぞれに設置されている。ターンテーブル65がガイドレール66に設置されたとき、移動装置58A,58Bのそれぞれに設けられたポスト部材62が、ダウンカマ57内に配置される。   The guide rail 66 is transferred to the upper flange 53 using the overhead crane and installed on the upper flange 53. The turntable 65 on which the moving devices 58 </ b> A and 58 </ b> B are installed is transported by the overhead crane and installed on the guide rail 66. A post member 62 to which a lifting body 63 having a nozzle 6, a pressure sensor 16, and a monitoring camera 67 is attached is installed in each of the moving devices 58 </ b> A and 58 </ b> B before the turntable 65 is transported. When the turntable 65 is installed on the guide rail 66, the post member 62 provided on each of the moving devices 58 </ b> A and 58 </ b> B is disposed in the downcomer 57.

高圧ポンプ5及び操作盤26が原子炉建屋内の運転床69の上に置かれ、信号処理装置39A、制御装置22,23及び表示装置21が操作盤26に設けられる。信号処理装置39Aは、増幅器18、ディスクリ19及びカウンタ20を有する。運転床69は原子炉ウエル68を取り囲んでいる。高圧ポンプ5に接続された2本の高圧ホース9が、移動装置58A,58Bにそれぞれ取り付けられ、移動装置58Aに設けられたノズル6及び移動装置58Bに設けられたノズル6に別々に接続されている。移動装置58Aに設けられた圧力センサ16に接続された信号線70が増幅器18に接続される。増幅器18がディスクリ19及び表示装置21に接続される。移動装置58Bに設けられた圧力センサ16に接続された信号線70も、別の増幅器18を介して表示装置21及び別の信号処理装置39Aのディスクリ19に接続される。2つの信号処理装置39Aのそれぞれのカウンタ20が表示装置21に接続される。制御装置22に接続される制御信号線71が、移動装置58A,58Bのそれぞれに設けられたモータ64、装置本体59のケーシング内に設けられたモータ、及びターンテーブル65に設けられてターンテーブル65の車輪を回転させるモータにそれぞれ接続される。それぞれのモータにはエンコーダ(図示せず)が設けられ、各エンコーダは、モータによって移動される部材の移動距離、すなわち、その部材の移動後の位置を検出する。   The high-pressure pump 5 and the operation panel 26 are placed on the operation floor 69 in the reactor building, and the signal processing device 39A, the control devices 22 and 23, and the display device 21 are provided on the operation panel 26. The signal processing device 39A includes an amplifier 18, a disc 19, and a counter 20. The operation floor 69 surrounds the reactor well 68. Two high-pressure hoses 9 connected to the high-pressure pump 5 are respectively attached to the moving devices 58A and 58B, and are separately connected to the nozzle 6 provided in the moving device 58A and the nozzle 6 provided in the moving device 58B. Yes. A signal line 70 connected to the pressure sensor 16 provided in the moving device 58A is connected to the amplifier 18. An amplifier 18 is connected to the disc 19 and the display device 21. The signal line 70 connected to the pressure sensor 16 provided in the moving device 58B is also connected to the display device 21 and the disc 19 of another signal processing device 39A via another amplifier 18. The counters 20 of the two signal processing devices 39A are connected to the display device 21. A control signal line 71 connected to the control device 22 is provided on the motor 64 provided in each of the moving devices 58A and 58B, the motor provided in the casing of the device main body 59, and the turntable 65. Are connected to motors that rotate the wheels. Each motor is provided with an encoder (not shown), and each encoder detects a moving distance of a member moved by the motor, that is, a position after the member moves.

本実施例のウォータージェットピーニング方法においても、実施例1と同様に、図2に示す各操作または判定が実行される。炉心シュラウド52では、軸方向に伸びる溶接部が炉心シュラウド52の周方向に複数箇所存在し、周方向に伸びる溶接部が炉心シュラウド52の軸方向に複数箇所存在する。本実施例において、WJPはこれらの溶接部に沿って施工される。   In the water jet peening method of the present embodiment, each operation or determination shown in FIG. In the core shroud 52, there are a plurality of welds extending in the axial direction in the circumferential direction of the core shroud 52, and there are a plurality of welds extending in the circumferential direction in the axial direction of the core shroud 52. In the present embodiment, WJP is applied along these welds.

例えば、炉心シュラウド52の周方向に伸びるある溶接部に沿ってWJPを施工するとする。ステップS1で、移動装置58A,58Bに設けられた各ノズル6をWJPの開始位置に移動させる。オペレータが、操作盤26から、炉心シュラウド52の周方向、軸方向及び半径方向のそれぞれの位置情報を入力する。制御装置22が、これらの位置情報に基づいてWJP装置1Aに設けられた3つのモータを駆動し、ノズル6を上記した1つの溶接部に対向するように指定された走査開始位置に位置決めする。移動装置58A,58Bの各装置本体59にそれぞれ設けられたモータの駆動によってボールネジ80が回転し、各ポスト部材62が炉心シュラウド52の半径方向に移動する。ポスト部材62のこの移動によって、ノズル6と炉心シュラウド52のWJP施工面である外面との間の距離、すなわち、スタンドオフが設定値にセットされる。モータ64の駆動によって昇降体63がポスト部材62沿って炉心シュラウド52の軸方向に移動し、ノズル6が炉心シュラウド52の軸方向の所定位置に位置決めされる。   For example, it is assumed that WJP is applied along a certain welded portion extending in the circumferential direction of the core shroud 52. In step S1, each nozzle 6 provided in the moving devices 58A and 58B is moved to the WJP start position. The operator inputs positional information of the core shroud 52 in the circumferential direction, the axial direction, and the radial direction from the operation panel 26. The control device 22 drives three motors provided in the WJP device 1A based on the position information, and positions the nozzle 6 at a scanning start position designated so as to face the one welded portion. The ball screw 80 is rotated by driving a motor provided in each device main body 59 of each of the moving devices 58A and 58B, and each post member 62 moves in the radial direction of the core shroud 52. By this movement of the post member 62, the distance between the nozzle 6 and the outer surface which is the WJP construction surface of the core shroud 52, that is, the standoff is set to a set value. By driving the motor 64, the elevating body 63 moves along the post member 62 in the axial direction of the core shroud 52, and the nozzle 6 is positioned at a predetermined position in the axial direction of the core shroud 52.

その後、ステップS2の操作が実行される。高圧ポンプ5が駆動され、昇圧された高圧水が高圧ホース9を通して移動装置58A,58Bに設けられた各ノズル6に供給される。初期値の圧力及び初期値の流量で各ノズル6から高圧水が、設置された上部格子板54付近で炉心シュラウド52の外面に向って噴射される。噴射された水流に含まれた気泡が潰れて発生した衝撃波が圧力センサ16で検出される。この衝撃波の検出によって圧力センサ16から出力された検出信号に基づいてカウンタ20により衝撃波発生頻度が求められる。この衝撃波発生頻度に基づいて、ステップS3の判定が行われる。この判定が「No」である場合には、ステップS4において高圧ポンプの運転条件を変更し、再度、ステップS3の判定を行う。ステップS4の判定が「Yes」のとき、ステップS5のノズル6の走査を開始する。移動装置58A,58Bに設けられた各ノズル6が、高圧の水流を噴射しながら、炉心シュラウド52の周方向に伸びるある溶接部に沿って移動する。この移動は、ターンテーブル65をガイドレール66に沿って旋回させることによって行われる。この溶接部及び熱影響部に対するWJPが施工される。本実施例では、2つのノズル6が180°反対方向に位置しているので、各ノズル6が周方向に、例えば、190°移動したとき、ステップS6の操作が行われ、ノズル6の走査が停止される。   Thereafter, the operation of step S2 is executed. The high-pressure pump 5 is driven, and the pressurized high-pressure water is supplied through the high-pressure hose 9 to each nozzle 6 provided in the moving devices 58A and 58B. High-pressure water is injected from each nozzle 6 toward the outer surface of the core shroud 52 in the vicinity of the installed upper lattice plate 54 at an initial pressure and an initial flow rate. A shock wave generated by collapsing bubbles contained in the jetted water flow is detected by the pressure sensor 16. The shock wave occurrence frequency is obtained by the counter 20 based on the detection signal output from the pressure sensor 16 by the detection of the shock wave. Based on this shock wave occurrence frequency, the determination in step S3 is performed. If this determination is “No”, the operation condition of the high-pressure pump is changed in step S4, and the determination in step S3 is performed again. When the determination in step S4 is “Yes”, scanning of the nozzle 6 in step S5 is started. Each nozzle 6 provided in the moving devices 58A and 58B moves along a certain welded portion extending in the circumferential direction of the core shroud 52 while injecting a high-pressure water flow. This movement is performed by turning the turntable 65 along the guide rail 66. WJP for the welded portion and the heat affected zone is applied. In this embodiment, since the two nozzles 6 are positioned in the opposite directions of 180 °, when each nozzle 6 moves in the circumferential direction, for example, 190 °, the operation in step S6 is performed, and the scanning of the nozzles 6 is performed. Stopped.

表示装置21に表示された衝撃波発生頻度に基づいてステップS7の判定が行われる。この判定が「Yes」のとき、高圧ポンプ5の運転が停止される(ステップS10)。炉心シュラウド52の周方向に伸びる1つの溶接部に対するWJPの施工が停止される。ステップS10の判定が「No」のとき、ステップS8及びS9の操作が行われ、該当する溶接部において設定されたWJPの再施工区間に対してWJPが再施工される。再施工後のステップS10の判定が「Yes」になったとき、高圧ポンプ5の運転が停止される。   The determination in step S7 is made based on the shock wave occurrence frequency displayed on the display device 21. When this determination is “Yes”, the operation of the high-pressure pump 5 is stopped (step S10). Construction of WJP on one welded portion extending in the circumferential direction of the core shroud 52 is stopped. When the determination in step S10 is “No”, the operations in steps S8 and S9 are performed, and the WJP is re-constructed for the WJP re-construction section set in the corresponding welded portion. When the determination in step S10 after the re-working is “Yes”, the operation of the high-pressure pump 5 is stopped.

炉心シュラウド52に周方向に形成された別の溶接部、炉心シュラウド52に軸方向に形成された溶接部に対しても、同様にWJPが施工される。   The WJP is similarly applied to another welded portion formed in the core shroud 52 in the circumferential direction and a welded portion formed in the core shroud 52 in the axial direction.

本実施例も、実施例1で生じた各効果を得ることができる。   Also in this embodiment, each effect produced in the first embodiment can be obtained.

本発明の他の実施例である実施例3のウォータージェットピーニング方法を、図9、図10及び図11を用いて説明する。   A water jet peening method according to a third embodiment which is another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例に用いるWJP装置1Bを、図9を用いて説明する。WJP装置1Bは、実施例2で用いたWJP装置1Aにおいて信号処理装置39を信号処理装置39Bに替え、圧力センサ16の替りにAEセンサ(衝撃波検出装置)72,72Aを用いた構成を有する。WJP装置1Bの他の構成は、WJP装置1Aと同じである。WJP装置1Bの構成は、WJP装置1Aと異なる部分について説明する。   A WJP apparatus 1B used in this embodiment will be described with reference to FIG. The WJP apparatus 1B has a configuration in which the signal processing apparatus 39 is replaced with the signal processing apparatus 39B in the WJP apparatus 1A used in the second embodiment, and AE sensors (shock wave detection apparatuses) 72 and 72A are used instead of the pressure sensor 16. Other configurations of the WJP apparatus 1B are the same as those of the WJP apparatus 1A. The configuration of the WJP apparatus 1B will be described with respect to parts different from the WJP apparatus 1A.

支持部材36Aが、昇降体63に設置されたノズル6の軸方向に伸びて昇降体63に取り付けられる。衝撃波変換板73,73Aが、ノズル6の軸方向において異なる位置で支持部材36Aに設置されている(図10参照)。衝撃波変換板73が衝撃波変換板73Aよりもノズル6の先端側に位置しており、衝撃波変換板73Aが衝撃波変換板73から距離LAEだけ離れている。AEセンサ72が衝撃波変換板73に設置され、AEセンサ72Aが衝撃波変換板73Aに設置される。衝撃波変換板73,73Aが、設置されたそれぞれのAEセンサよりもノズル6の先端側に位置している。 The support member 36 </ b> A extends in the axial direction of the nozzle 6 installed on the elevating body 63 and is attached to the elevating body 63. Shock wave conversion plates 73 and 73A are installed on the support member 36A at different positions in the axial direction of the nozzle 6 (see FIG. 10). Shock wave conversion plate 73 is positioned on the distal end side of the nozzle 6 than the shock wave conversion plate 73A, the shock wave conversion plate 73A are separated by a distance L AE from the shock wave conversion plate 73. The AE sensor 72 is installed on the shock wave conversion plate 73, and the AE sensor 72A is installed on the shock wave conversion plate 73A. The shock wave conversion plates 73 and 73A are located closer to the tip of the nozzle 6 than the installed AE sensors.

信号処理装置39Bは、アナログ/デジタル変換器(A/D変換器)74、検出時間決定装置75、時間差判定装置(衝撃波決定装置)76、衝撃波計数装置77及び記憶装置78を有する(図9参照)。A/D変換器74が検出時間決定装置75に接続され、検出時間決定装置75が時間差判定装置76に接続される。時間差判定装置76が衝撃波計数装置77に接続される。記憶装置78が、検出時間決定装置75、時間差判定装置76、衝撃波計数装置77及び制御装置22,23に接続される。信号処理装置39Bは、図9においてハードイメージで表されているが、パーソナルコンピュータ内でプログラム化されている。信号処理装置39Bは原子炉ウエルを取り囲む運転床上に設置された操作盤26に取り付けられている。高圧ポンプ5は運転床上に設置される。   The signal processing device 39B includes an analog / digital converter (A / D converter) 74, a detection time determination device 75, a time difference determination device (shock wave determination device) 76, a shock wave counting device 77, and a storage device 78 (see FIG. 9). ). The A / D converter 74 is connected to the detection time determination device 75, and the detection time determination device 75 is connected to the time difference determination device 76. A time difference determination device 76 is connected to the shock wave counting device 77. A storage device 78 is connected to the detection time determination device 75, the time difference determination device 76, the shock wave counting device 77, and the control devices 22 and 23. The signal processing device 39B is represented by a hard image in FIG. 9, but is programmed in a personal computer. The signal processing device 39B is attached to the operation panel 26 installed on the operation floor surrounding the reactor well. The high-pressure pump 5 is installed on the operation floor.

増幅器18,18Aが昇降体63に取り付けられる。増幅器18が、AEセンサ72及びA/D変換器74に接続される。増幅器18Aが、AEセンサ72A及びA/D変換器74に接続される。増幅器18,18Aには、防水対策が施されている。   The amplifiers 18 and 18A are attached to the lifting body 63. The amplifier 18 is connected to the AE sensor 72 and the A / D converter 74. The amplifier 18A is connected to the AE sensor 72A and the A / D converter 74. The amplifiers 18 and 18A are provided with a waterproof measure.

記憶装置28は、WJP施工対象物に形成された溶接部に対するWJPの走査開始位置及び走査終了位置、衝撃波検出信号の設定値、衝撃波発生頻度の第1設定値43及び第2設定値79(図13参照)、及びAEセンサ72とAEセンサ72Aの衝撃波検出の時間差の正常範囲(下限値及び上限値)の情報を記憶している。第2設定値79は第1設定値43よりも大きくなっている。   The storage device 28 has a WJP scanning start position and a scanning end position for the welded portion formed on the WJP work object, a set value of the shock wave detection signal, a first set value 43 and a second set value 79 of the shock wave occurrence frequency (see FIG. 13), and information on the normal range (lower limit value and upper limit value) of the time difference in shock wave detection between the AE sensor 72 and the AE sensor 72A is stored. The second set value 79 is larger than the first set value 43.

本実施例のウォータージェットピーニング方法を、図9及び図11を用いて具体的に説明する。本実施例におけるWJP施工対象物は、炉心シュラウド52である。沸騰水型原子力プラントの運転が停止された後、ノズル走査装置10Aが、実施例2で述べたように、水3が充填された原子炉圧力容器51内で炉心シュラウド52の上部フランジ66上に設置される。このとき、移動装置58A,58Bの、ノズル6を設置した昇降体63が移動するそれぞれのポスト部材62が、原子炉圧力容器51と炉心シュラウド52の間に配置される。   The water jet peening method of the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. The WJP execution object in the present embodiment is a core shroud 52. After the operation of the boiling water nuclear power plant is stopped, the nozzle scanning device 10A is placed on the upper flange 66 of the core shroud 52 in the reactor pressure vessel 51 filled with water 3 as described in the second embodiment. Installed. At this time, the respective post members 62 to which the elevating body 63 provided with the nozzles 6 of the moving devices 58A and 58B move are arranged between the reactor pressure vessel 51 and the core shroud 52.

本実施例では、ステップS1,S3,S5,S6及びS11〜S14が制御装置22で実行され、ステップS2,S4,S14及びS10が制御装置23で実行される。   In this embodiment, steps S1, S3, S5, S6 and S11 to S14 are executed by the control device 22, and steps S2, S4, S14 and S10 are executed by the control device 23.

ステップS1の制御が行われる前に、オペレータは、炉心シュラウド52に形成された、軸方向に伸びる複数の溶接部及び周方向に伸びる複数の溶接部について、それぞれの走査開始位置及び走査終了位置を予め操作盤26に入力する。入力されたこれらの走査開始位置及び走査終了位置の各情報は、制御装置22を経て記憶装置78に記憶される。   Before the control in step S1 is performed, the operator sets the scan start position and the scan end position of the plurality of welds extending in the axial direction and the plurality of welds extending in the circumferential direction formed in the core shroud 52. Input to the operation panel 26 in advance. Each information of the input scanning start position and scanning end position is stored in the storage device 78 via the control device 22.

例えば、炉心シュラウド52の周方向に伸びるある溶接部に沿ってWJPを施工するものとする。本実施例は、炉心シュラウド52に形成された実施例2と同様に、ステップS1の制御が制御装置22によって、ステップS2の制御が制御装置23によって行われる。ステップS1の制御では、制御装置22が、記憶装置78に記憶されている、周方向に伸びる1つの溶接部に関する走査開始位置の情報を入力する。   For example, it is assumed that WJP is applied along a certain weld extending in the circumferential direction of the core shroud 52. In the present embodiment, similarly to the second embodiment formed in the core shroud 52, the control in step S1 is performed by the control device 22, and the control in step S2 is performed by the control device 23. In the control of step S <b> 1, the control device 22 inputs information on the scan start position related to one welded portion extending in the circumferential direction, which is stored in the storage device 78.

ステップS1及びS2の制御が終わった後、衝撃波発生頻度が衝撃波発生頻度の第1設定値より大きいかを判定する(ステップS3)。本実施例では、衝撃波発生頻度が、後述するように、衝撃波計数装置77で求められる。制御装置22が、衝撃波計数装置77から入力した衝撃波発生頻度が、記憶装置78から入力した衝撃波発生頻度の第2設定値79(図13参照)よりも大きいかを判定する。この判定結果が「No」であるとき、制御装置22が運転条件変更信号を制御装置23に出力する。その後、高圧ポンプの運転条件が変更される(ステップS4)。運転条件変更信号を入力したとき、制御装置23が、高圧ポンプ5の運転条件(高圧ポンプ5の吐出圧力または吐出流量の設定値)を変更する。制御装置23は、変更された運転条件に基づいて高圧ポンプ5を制御する。高圧ポンプ5が圧力を増大した水を吐出する。高圧ポンプ5から増加された圧力等で水流27が噴射され、後述するように、衝撃波発生頻度42が求められる。   After the control in steps S1 and S2 is finished, it is determined whether the shock wave generation frequency is greater than the first set value of the shock wave generation frequency (step S3). In this embodiment, the shock wave occurrence frequency is obtained by the shock wave counting device 77 as will be described later. The control device 22 determines whether the shock wave generation frequency input from the shock wave counting device 77 is greater than the second set value 79 (see FIG. 13) of the shock wave generation frequency input from the storage device 78. When the determination result is “No”, the control device 22 outputs an operation condition change signal to the control device 23. Thereafter, the operating conditions of the high pressure pump are changed (step S4). When the operation condition change signal is input, the control device 23 changes the operation condition of the high pressure pump 5 (the set value of the discharge pressure or the discharge flow rate of the high pressure pump 5). The control device 23 controls the high pressure pump 5 based on the changed operating condition. The high pressure pump 5 discharges water whose pressure has been increased. A water flow 27 is injected from the high pressure pump 5 at an increased pressure or the like, and a shock wave generation frequency 42 is obtained as will be described later.

制御装置22が、ステップS3の判定で入力した衝撃波発生頻度に基づいて「Yes」と判定したとき、ステップS5の制御を実行する。ステップS5の制御を実行する際、制御装置22が、炉心シュラウド52に形成された1つの溶接部に関する走査終了位置の情報を、記憶装置78から入力する。ノズル6が既に走査開始位置に位置決めされており、制御装置22は、WJP装置1Aに設けられた、ターンテーブル65の車輪を回転させるモータに走査開始信号を出力する。このモータが駆動されてターンテーブル65が旋回し、高圧の水流27が噴射しているノズル6が周方向に伸びる溶接部に沿って走査終了位置まで移動する。   When the control device 22 determines “Yes” based on the shock wave occurrence frequency input in the determination of step S3, the control of step S5 is executed. When executing the control of step S <b> 5, the control device 22 inputs from the storage device 78 information on the scanning end position relating to one weld formed in the core shroud 52. The nozzle 6 has already been positioned at the scanning start position, and the control device 22 outputs a scanning start signal to a motor provided in the WJP device 1A that rotates the wheels of the turntable 65. The motor is driven to turn the turntable 65, and the nozzle 6 to which the high-pressure water stream 27 is sprayed moves to the scanning end position along the welded portion extending in the circumferential direction.

水流27は、炉心シュラウド52の外面に向ってノズル6から噴射される。噴射された水流に含まれている複数の気泡28の一部が潰れて衝撃波29が発生する。これらの衝撃波29は、炉心シュラウド52に形成された該当する溶接部及びこの熱影響部に衝突する。このため、溶接部及びこの熱影響部の表面付近に存在する引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。ノズル6と共に周方向に移動しているAEセンサ72,72Aは、水3の中を伝播するそれらの衝撃波29を検出し、複数の衝撃波検出信号を出力する。具体的には、AEセンサ72が衝撃波29の衝突により衝撃波変換板73内で発生した音波を検出し、AEセンサ72Aが衝撃波29の衝突により衝撃波変換板73A内で発生した音波を検出する。AEセンサ72,72Aから出力された各衝撃波検出信号が、増幅器18,18Aによって増幅され、A/D変換器74に入力される。A/D変換器74は、各衝撃波検出信号をデジタル信号に変換し、表示装置21及び検出時間決定装置75に出力する。   The water stream 27 is jetted from the nozzle 6 toward the outer surface of the core shroud 52. A part of the plurality of bubbles 28 included in the jetted water flow is crushed and a shock wave 29 is generated. These shock waves 29 collide with the corresponding welded portion formed in the core shroud 52 and the heat affected zone. For this reason, the tensile residual stress existing in the vicinity of the welded portion and the surface of the heat affected zone is improved to the compressive residual stress. The AE sensors 72 and 72A moving in the circumferential direction together with the nozzle 6 detect the shock waves 29 propagating through the water 3 and output a plurality of shock wave detection signals. Specifically, the AE sensor 72 detects a sound wave generated in the shock wave conversion plate 73 due to the collision of the shock wave 29, and the AE sensor 72A detects a sound wave generated in the shock wave conversion plate 73A due to the collision of the shock wave 29. The shock wave detection signals output from the AE sensors 72 and 72A are amplified by the amplifiers 18 and 18A and input to the A / D converter 74. The A / D converter 74 converts each shock wave detection signal into a digital signal and outputs it to the display device 21 and the detection time determination device 75.

1つの気泡が潰れて発生した衝撃波をAEセンサ72,72Aで受信したとき、これらのAEセンサにおいてこの衝撃波の検出に時間差が生じる。この理由を、図10を用いて説明する。気泡28aが潰れて衝撃波が発生したとき、AEセンサ72への衝撃波の伝播経路は84aであり、AEセンサ72Aへの衝撃波の伝播経路は85aで示される。衝撃波は水3中を音速(≒1500m/s)で伝播するので、AEセンサ72とAEセンサ72Aとの間で生じる、衝撃波の検出時間の差は、伝播経路84aと伝播経路85aの長さの差に基づいて発生する。   When a shock wave generated by collapse of one bubble is received by the AE sensors 72 and 72A, a time difference occurs in the detection of the shock wave in these AE sensors. The reason for this will be described with reference to FIG. When the bubble 28a is crushed and a shock wave is generated, the propagation path of the shock wave to the AE sensor 72 is 84a, and the propagation path of the shock wave to the AE sensor 72A is indicated by 85a. Since the shock wave propagates through the water 3 at the speed of sound (≈1500 m / s), the difference in the detection time of the shock wave between the AE sensor 72 and the AE sensor 72A is the length of the propagation path 84a and the propagation path 85a. Occurs based on the difference.

ここで、気泡が潰れる範囲が一点鎖線83で示す範囲であると想定する(図10参照)。AEセンサ72とAEセンサ72Aが距離LAEだけ離れているので、一点鎖線83よりも内側の範囲内において異なる位置で、複数の気泡、例えば、気泡28a,28b,28cが潰れて衝撃波がそれぞれ発生したとしても、AEセンサ72とAEセンサ72Aにおける各衝撃波の検出時間に差が生じる。気泡28b,28cが潰れて発生した各衝撃波のAEセンサ72への伝播経路は84b、84cであり、これらの衝撃波のAEセンサ72Aへの伝播経路は85b、85cである。各衝撃波が水中を音速で伝播するので、それらの検出時間の差は所定の範囲内に収まる。一方、電磁ノイズは光速に近い速度で伝播する。このため、AEセンサ72,72Aが電磁ノイズを検出した場合には、これらのAEセンサが、検出した電磁ノイズに対する出力信号を同時に出力する。したがって、AEセンサ72,72Aの両者の検出時間に差が無いときには、電磁ノイズによる出力信号であると判定する。AEセンサ72,72Aでの検出時間の差が、衝撃波がこれらのAEセンサ間の距離LAEを伝播するのに要する時間と概ね等しく、予め設定された正常な時間差の範囲内にあるときには衝撃波を受信したと判定する。 Here, it is assumed that the range in which the bubbles are crushed is the range indicated by the alternate long and short dash line 83 (see FIG. 10). Since the AE sensor 72 and the AE sensor 72A are separated by a distance L AE, at different positions within a range inside than one-dot chain line 83, a plurality of bubbles, e.g., bubbles 28a, 28b, 28c are crushed shock wave is generated respectively Even if it does, a difference arises in the detection time of each shock wave in AE sensor 72 and AE sensor 72A. The propagation paths of the shock waves generated by the collapse of the bubbles 28b and 28c to the AE sensor 72 are 84b and 84c, and the propagation paths of these shock waves to the AE sensor 72A are 85b and 85c. Since each shock wave propagates in water at the speed of sound, the difference between detection times thereof falls within a predetermined range. On the other hand, electromagnetic noise propagates at a speed close to the speed of light. For this reason, when the AE sensors 72 and 72A detect electromagnetic noise, these AE sensors simultaneously output an output signal for the detected electromagnetic noise. Therefore, when there is no difference between the detection times of the AE sensors 72 and 72A, it is determined that the output signal is due to electromagnetic noise. The difference between the detection time of the AE sensor 72,72A is, the shock wave is almost equal to the time required to propagate the distance L AE between these AE sensor, a shock wave when it is within range of a preset normal time difference It is determined that it has been received.

WJP施工中でのAEセンサ72(第1衝撃波検出装置)及びAEセンサ72A(第2衝撃波検出装置)から出力された各衝撃波検出信号の一例を図12に示す。図12において、縦軸が衝撃波検出信号の強度を表し、横軸が時間を表している。図12は、後述の図13及び図14に比べて横軸の時間を拡大している。図12は、A/D変換器74から表示装置21に出力された各衝撃波検出信号が、表示装置21に表示された状態を示している。   FIG. 12 shows an example of each shock wave detection signal output from the AE sensor 72 (first shock wave detection device) and the AE sensor 72A (second shock wave detection device) during WJP construction. In FIG. 12, the vertical axis represents the intensity of the shock wave detection signal, and the horizontal axis represents time. 12 expands the time on the horizontal axis as compared to FIGS. 13 and 14 described later. FIG. 12 shows a state in which each shock wave detection signal output from the A / D converter 74 to the display device 21 is displayed on the display device 21.

検出時間決定装置75は、A/D変換器74から入力した各衝撃波検出信号のうち、記憶装置78から入力した衝撃波検出信号の設定値41よりも強度が大きな衝撃波検出信号を選択する。検出時間決定装置75は、選択された衝撃波検出信号の検出時間を決定する。図12において、81a〜81jの各衝撃波検出信号がAEセンサ72から出力された衝撃波検出信号から選択されたものであり、82a〜82jの各衝撃波検出信号がAEセンサ72Aから出力された衝撃波検出信号から選択されたものである。選択された各衝撃波検出信号は、決定された時間情報と共に、検出時間決定装置75から時間差判定装置76に出力される。   The detection time determination device 75 selects a shock wave detection signal whose strength is greater than the set value 41 of the shock wave detection signal input from the storage device 78 among the shock wave detection signals input from the A / D converter 74. The detection time determination device 75 determines the detection time of the selected shock wave detection signal. In FIG. 12, the shock wave detection signals 81a to 81j are selected from the shock wave detection signals output from the AE sensor 72, and the shock wave detection signals 82a to 82j are output from the AE sensor 72A. Is selected from. Each selected shock wave detection signal is output from the detection time determination device 75 to the time difference determination device 76 together with the determined time information.

時間差判定装置76は、1つの気泡が潰れて発生した衝撃波を検出した、AEセンサ72からの衝撃波検出信号の検出時間とAEセンサ72Aからの衝撃波検出信号の検出時間の差を算出する。時間差判定装置76は、算出した時間差が記憶装置78から入力した時間差の正常範囲(下限値及び上限値)内に存在するかを判定し、算出した時間差がその正常範囲内に存在するとき、衝撃波を検出したと判定する。例えば、図12において、衝撃波検出信号81aと衝撃波検出信号82a、及び衝撃波検出信号81bと衝撃波検出信号82bは、時間差の正常範囲内に存在するので、それぞれ同じ衝撃波から発生したと判定する。しかしながら、衝撃波検出信号81eと衝撃波検出信号82e、及び衝撃波検出信号81gと衝撃波検出信号82gは、ほぼ同時に検出しているので、衝撃波の検出で生じたのではなく、ノイズであると判定する。時間差判定装置76は、衝撃波を検出したと判定したとき、衝撃波決定信号を出力する。   The time difference determination device 76 calculates the difference between the detection time of the shock wave detection signal from the AE sensor 72 and the detection time of the shock wave detection signal from the AE sensor 72A, which has detected the shock wave generated when one bubble is crushed. The time difference determination device 76 determines whether the calculated time difference is within the normal range (lower limit value and upper limit value) of the time difference input from the storage device 78, and when the calculated time difference is within the normal range, the shock wave Is determined to have been detected. For example, in FIG. 12, since the shock wave detection signal 81a and the shock wave detection signal 82a, and the shock wave detection signal 81b and the shock wave detection signal 82b exist within the normal range of the time difference, it is determined that they are generated from the same shock wave. However, since the shock wave detection signal 81e and the shock wave detection signal 82e, and the shock wave detection signal 81g and the shock wave detection signal 82g are detected almost at the same time, it is determined not to have occurred due to the detection of the shock wave but to be noise. When the time difference determination device 76 determines that a shock wave has been detected, it outputs a shock wave determination signal.

衝撃波計数装置77は、入力した衝撃波決定信号を計数する。衝撃波決定信号の計数は衝撃波の計数に相当する。単位時間当たりの衝撃波決定信号の計数値が、衝撃波発生頻度である。得られた衝撃波発生頻度は、記憶装置78に記憶されると共に、制御装置22に入力される。記憶装置78に記憶された衝撃波発生頻度は、順次、表示装置21に表示される。表示装置21には、AEセンサ72からの衝撃波検出信号40、AEセンサ72Aからの衝撃波検出信号40A、衝撃波検出信号の設定値41、衝撃波発生頻度42、及び衝撃波発生頻度の第1設定値43及び第2設定値79が表示される(図13及び図14参照)。   The shock wave counting device 77 counts the input shock wave determination signal. The count of the shock wave determination signal corresponds to the count of the shock wave. The count value of the shock wave determination signal per unit time is the shock wave generation frequency. The obtained shock wave occurrence frequency is stored in the storage device 78 and also input to the control device 22. The shock wave occurrence frequencies stored in the storage device 78 are sequentially displayed on the display device 21. The display device 21 includes a shock wave detection signal 40 from the AE sensor 72, a shock wave detection signal 40A from the AE sensor 72A, a shock wave detection signal setting value 41, a shock wave generation frequency 42, and a first set value 43 of the shock wave generation frequency. The second set value 79 is displayed (see FIGS. 13 and 14).

衝撃波発生頻度が衝撃波発生頻度の第2設定値よりも大きいかが判定される(ステップ11)。制御装置22は、入力した衝撃波発生頻度が、記憶装置78から入力した第2設定値79よりも大きいかを判定する。この判定は、炉心シュラウド52に形成された周方向の1つの溶接部に沿ってノズル6が走査開始位置から走査終了位置に向って移動している間、行われる。制御装置22で行われた、ステップS11の判定が常に「Yes」であるとき、ノズルが走査終了位置に到達した時点で、ノズルの走査が終了する(ステップS6)。制御装置22は、ターンテーブル65を旋回するモータに設けられたエンコーダからの出力信号に基づいて、ノズル6が周方向に伸びる1つの溶接部の走査終了位置に到達したと判定したとき、そのモータに駆動停止信号を出力してターンテーブル65の旋回を停止させる。   It is determined whether the shock wave occurrence frequency is greater than the second set value of the shock wave occurrence frequency (step 11). The control device 22 determines whether the input shock wave occurrence frequency is greater than the second set value 79 input from the storage device 78. This determination is performed while the nozzle 6 moves from the scan start position toward the scan end position along one circumferential weld formed in the core shroud 52. When the determination in step S11 performed by the control device 22 is always “Yes”, the nozzle scanning ends when the nozzle reaches the scanning end position (step S6). When the control device 22 determines that the nozzle 6 has reached the scanning end position of one welded portion extending in the circumferential direction based on an output signal from an encoder provided in a motor that turns the turntable 65, the motor A drive stop signal is outputted to stop the turntable 65 from turning.

高圧ポンプが停止される(ステップS10)。制御装置22から出力された駆動停止信号は、制御装置23に入力される。制御装置23は、その駆動停止信号を入力したとき、高圧ポンプ5を停止させる。これによって、炉心シュラウド52の周方向に伸びる1つの溶接部に沿ったWJP施工が終了する。このWJP施工によって、その溶接部及びそれの熱影響部の表面付近に存在した引張残留応力が圧縮残留応力に改善されている。これは、その溶接部の周方向の全長において、衝撃波発生頻度が、第1設定値43よりも大きい第2設定値79よりも大きくなっていることで確認することができる。衝撃波発生頻度が第1設定値43よりも低い箇所が存在する場合は、その箇所で、引張残留応力の改善効果が不足していることを意味する。   The high pressure pump is stopped (step S10). The drive stop signal output from the control device 22 is input to the control device 23. The control device 23 stops the high-pressure pump 5 when the drive stop signal is input. Thereby, the WJP construction along one welded portion extending in the circumferential direction of the core shroud 52 is completed. By this WJP construction, the tensile residual stress existing in the vicinity of the surface of the welded part and its heat-affected zone is improved to a compressive residual stress. This can be confirmed by the fact that the shock wave occurrence frequency is larger than the second set value 79 which is larger than the first set value 43 in the entire circumferential length of the welded portion. If there is a location where the shock wave frequency is lower than the first set value 43, it means that the effect of improving the tensile residual stress is insufficient at that location.

制御装置22でのステップS11の判定結果が「No」であるとき、衝撃波発生頻度が衝撃波発生頻度の第1設定値よりも小さいかが判定される(ステップS12)。制御装置22は、入力した衝撃波発生頻度が、記憶装置78から入力した第1設定値43よりも小さいかを判定する。この判定が「No」であるとき、高圧ポンプの運転条件を変更する(ステップS14)。制御装置22は、ステップS12の判定結果が「No」であるとき、制御装置23に対して高圧ポンプ5の運転条件変更信号を出力する。制御装置23は、運転条件変更信号を入力したとき、高圧ポンプ5の運転条件(高圧ポンプ5の吐出圧力の設定値または吐出流量の設定値)を変更する。すなわち、制御装置23は、吐出圧力の設定値(または吐出流量の設定値)を、設定された所定幅だけ増加する。制御装置23は、変更された運転条件に基づいて高圧ポンプ5を制御する。この制御によって、高圧ポンプ5によって昇圧されてノズル6から噴射される水流の圧力が増大し、衝撃波により溶接部の表面付近における引張残留応力の改善効果が増大する(図13参照)。高圧ポンプ5の運転条件の変更及び変更された運転条件に基づいた高圧ポンプ5の制御は、ノズル6を走査しながら行う。衝撃波発生頻度が第2設定値79よりも小さくて第1設定値43よりも大きい状態は、キャビテーションの勢いが弱まりつつあることを示している。しかしながら、衝撃波発生頻度が第1設定値よりも小さくならない限りは、炉心シュラウド52の残留応力の所定の改善効果が生じている。   When the determination result of step S11 in the control device 22 is “No”, it is determined whether the shock wave occurrence frequency is smaller than the first set value of the shock wave occurrence frequency (step S12). The control device 22 determines whether the input shock wave occurrence frequency is smaller than the first set value 43 input from the storage device 78. When this determination is “No”, the operating condition of the high-pressure pump is changed (step S14). The control device 22 outputs an operation condition change signal for the high-pressure pump 5 to the control device 23 when the determination result of step S12 is “No”. When the operation condition change signal is input, the control device 23 changes the operation condition of the high-pressure pump 5 (the discharge pressure setting value or the discharge flow rate setting value of the high-pressure pump 5). That is, the control device 23 increases the set value of the discharge pressure (or the set value of the discharge flow rate) by the set predetermined width. The control device 23 controls the high pressure pump 5 based on the changed operating condition. By this control, the pressure of the water flow boosted by the high pressure pump 5 and injected from the nozzle 6 increases, and the effect of improving the tensile residual stress in the vicinity of the surface of the weld is increased by the shock wave (see FIG. 13). The change of the operating condition of the high-pressure pump 5 and the control of the high-pressure pump 5 based on the changed operating condition are performed while scanning the nozzle 6. A state in which the shock wave generation frequency is smaller than the second set value 79 and greater than the first set value 43 indicates that the cavitation momentum is weakening. However, as long as the shock wave generation frequency does not become smaller than the first set value, a predetermined improvement effect of the residual stress of the core shroud 52 is produced.

ステップS12の判定が「Yes」のとき、ノズルを走査開始位置に移動する(ステップS13)。ステップS12の判定が「Yes」になったとき、衝撃波発生頻度は、図14に示すように、第1設定値43よりも低下する。制御装置22は、ステップS12の判定が「Yes」になったとき、ノズル6を走査開始位置に移動させる。この移動に際し、制御装置22は、ノズル6を戻す走査開始位置を、衝撃波発生頻度が第1設定値43になったときのノズル6の位置よりも若干前の時点での位置に設定する。そのノズル6の移動は、制御装置22がノズル走査装置10Aの移動装置の1つであるターンテーブル65を旋回させる駆動装置(例えば、モータ)に駆動指令を出力することによって、行われ、ノズル6が設定された走査開始位置まで戻される。制御装置22から出力された駆動指令が制御装置23に入力される。このとき、制御装置23が、前述したステップS14のように、高圧ポンプ5の運転条件を変更し、この変更された運転条件に基づいて高圧ポンプ5を制御する。   When the determination in step S12 is “Yes”, the nozzle is moved to the scanning start position (step S13). When the determination in step S12 is “Yes”, the shock wave generation frequency is lower than the first set value 43 as shown in FIG. When the determination in step S12 is “Yes”, the control device 22 moves the nozzle 6 to the scanning start position. In this movement, the control device 22 sets the scanning start position for returning the nozzle 6 to a position at a time slightly before the position of the nozzle 6 when the shock wave generation frequency reaches the first set value 43. The movement of the nozzle 6 is performed when the control device 22 outputs a drive command to a drive device (for example, a motor) for turning the turntable 65 which is one of the moving devices of the nozzle scanning device 10A. Is returned to the set scan start position. The drive command output from the control device 22 is input to the control device 23. At this time, the control device 23 changes the operating condition of the high-pressure pump 5 as in step S14 described above, and controls the high-pressure pump 5 based on the changed operating condition.

制御装置23は、変更された運転条件に基づいて高圧ポンプ5を制御した後、制御装置22に対してノズル走査開始信号を出力する。制御装置22は、ノズル走査開始信号の入力によって、ノズル走査装置10Aの該当する移動装置、例えば、ターンテーブル65を移動させる。高圧の水流を噴射しているノズル6が走査開始位置から移動し始め、炉心シュラウド52の溶接部へのWJPの施工が再開される。制御装置22が、ステップS11で「Yes」と判定し、ステップS6の制御を行い、制御装置23がステップS10の制御を行ったとき、WJPの施工が終了する。   The control device 23 controls the high-pressure pump 5 based on the changed operating condition, and then outputs a nozzle scanning start signal to the control device 22. The control device 22 moves the corresponding moving device, for example, the turntable 65, of the nozzle scanning device 10A in response to the input of the nozzle scanning start signal. The nozzle 6 that is injecting a high-pressure water stream starts to move from the scanning start position, and the WJP operation on the welded portion of the core shroud 52 is resumed. When the control device 22 determines “Yes” in step S11, performs the control in step S6, and the control device 23 performs the control in step S10, the construction of WJP ends.

本実施例は、実施例1で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、2つのAEセンサを有し、これらのAEセンサから出力された衝撃波検出信号の検出時間の差を求めているので、高ノイズ環境下でWJPの施工を行う場合に、ノイズの影響を受けることなく、残留応力の改善効果を監視できる。   In the present embodiment, each effect produced in the first embodiment can be obtained. Since the present embodiment has two AE sensors and obtains the difference in detection time of the shock wave detection signals output from these AE sensors, when performing WJP in a high noise environment, noise The effect of improving residual stress can be monitored without being affected.

本実施例は、ステップS11の判定が「No」であるとき、すなわち、衝撃波発生頻度が第1設定値43よりも大きな第2設定値79以下のとき、ステップS12の判定、すなわち、衝撃波発生頻度が第1設定値43よりも小さいかの判定を行っているので、衝撃波発生頻度が第1設定値43よりも小さくなる確率が減少する。このため、炉心シュラウド(WJP施工対象物)52の引張残留応力の改善効果が不足する状態になることが、低減される。   In this embodiment, when the determination in step S11 is “No”, that is, when the shock wave occurrence frequency is equal to or less than the second set value 79 that is larger than the first set value 43, the determination in step S12, that is, the shock wave occurrence frequency. Is determined to be smaller than the first set value 43, the probability that the shock wave occurrence frequency is smaller than the first set value 43 is reduced. For this reason, it is reduced that the improvement effect of the tensile residual stress of the core shroud (WJP execution object) 52 is insufficient.

制御装置22及び制御装置23を統合して1つの制御装置にしてもよい。   The control device 22 and the control device 23 may be integrated into a single control device.

実施例1及び2において、ステップS7の判定及びステップS8の制御を、本実施例で実施されるステップS11及びS12の各判定及びステップS14の制御に変更してもよい。   In the first and second embodiments, the determination in step S7 and the control in step S8 may be changed to the determinations in steps S11 and S12 and the control in step S14 performed in the present embodiment.

ステップS14の制御装置23による制御を、制御装置22によるノズル6の走査速度の制御に変更してもよい。すなわち、ノズル6の走査速度を低下するように、制御装置22が、ノズル6を走査する、ノズル走査装置の該当する移動装置を制御する。   The control by the control device 23 in step S14 may be changed to control of the scanning speed of the nozzle 6 by the control device 22. That is, the control device 22 controls the corresponding moving device of the nozzle scanning device that scans the nozzle 6 so as to reduce the scanning speed of the nozzle 6.

前述した実施例1,2及び3は、加圧水型原子力プラントの構成部材における残留応力の改善に適用することができる。さらに、前述した実施例1,2及び3は、海から陸に引き上げることが難しい船舶の、海水に漬かっている鋼鈑の応力改善、及びその鋼板に付着しているふじつぼ落としに適用することができる。また、実施例1及び実施例1において信号処理装置39を信号処理装置39Bに替えた実施例は、自動車部品の表面改質に適用してもよい。   Examples 1, 2 and 3 described above can be applied to the improvement of residual stress in components of a pressurized water nuclear plant. Furthermore, the above-described Examples 1, 2 and 3 are applied to the improvement of the stress of the steel rod immersed in the sea of the ship which is difficult to pull up from the sea to the land, and the dropping of the light spot attached to the steel plate. Can do. Further, the embodiment in which the signal processing device 39 is replaced with the signal processing device 39B in the first embodiment and the first embodiment may be applied to surface modification of automobile parts.

本発明は、構成部材の残留応力の改善に適用することができる。   The present invention can be applied to the improvement of the residual stress of the constituent members.

1…ウォータージェットピーニング装置、4…水槽、5…高圧ポンプ、6…ノズル、9…高圧ホース、10,10A…ノズル走査装置、12,14,38,58A,58B…移動装置、13…第1アーム、16…圧力センサ、20…カウンタ、22,23…制御装置、28…気泡、29…衝撃波、39,39A,39B…信号処理装置、51…原子炉圧力容器、52…炉心シュラウド、60…アーム、62…ポスト部材、63…昇降体、65…ターンテーブル、72,72A…AEセンサ、75…検出時間決定部、76…時間差判定装置、77…衝撃波計数装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water jet peening apparatus, 4 ... Water tank, 5 ... High pressure pump, 6 ... Nozzle, 9 ... High pressure hose, 10, 10A ... Nozzle scanning device, 12, 14, 38, 58A, 58B ... Moving device, 13 ... 1st Arm, 16 ... Pressure sensor, 20 ... Counter, 22, 23 ... Control device, 28 ... Bubble, 29 ... Shock wave, 39, 39A, 39B ... Signal processing device, 51 ... Reactor pressure vessel, 52 ... Core shroud, 60 ... Arm, 62 ... post member, 63 ... elevating body, 65 ... turntable, 72, 72A ... AE sensor, 75 ... detection time determination unit, 76 ... time difference determination device, 77 ... shock wave counting device.

Claims (17)

ノズルが存在する水中に、ポンプから供給された水を前記ノズルから水流として噴射させ、前記水流を噴射している前記ノズルを、前記水中に存在するウォータージェットピーニング施工対象物に沿って移動し、前記ノズルから前記水中に噴射された水流に含まれた気泡が潰れて発生する衝撃波を、前記ウォータージェットピーニング施工対象物に当て、発生した前記衝撃波を前記水中に配置された衝撃波検出装置によって検出し、検出された前記衝撃波の発生頻度を求めることを特徴とするウォータージェットピーニング方法。   Injecting water supplied from a pump as water flow from the nozzle into the water in which the nozzle exists, moving the nozzle that is injecting the water flow along the water jet peening construction object existing in the water, A shock wave generated by collapsing bubbles contained in the water flow jetted into the water from the nozzle is applied to the water jet peening object, and the generated shock wave is detected by a shock wave detection device disposed in the water. A water jet peening method, wherein the frequency of occurrence of the detected shock wave is obtained. 前記発生頻度が第1設定値以下になったとき、前記ポンプから吐出されて前記ノズルに供給される前記水の圧力及び流量のいずれかを増大させ、前記水の圧力及び流量のいずれかを増大させた後、前記ウォータージェットピーニング施工対象物の、少なくとも前記発生頻度が第1設定値以下になっている箇所に、前記衝撃波を当てる請求項1に記載のウォータージェットピーニング方法。   When the frequency of occurrence falls below a first set value, either the pressure or flow rate of the water discharged from the pump and supplied to the nozzle is increased, and either the pressure or flow rate of the water is increased. 2. The water jet peening method according to claim 1, wherein the shock wave is applied to at least a portion of the water jet peening execution target object where the occurrence frequency is equal to or lower than a first set value. 前記発生頻度が第1設定値以下になったとき、前記ノズルの走査速度を低下させ、前記ノズルの走査速度が低下した後、前記ウォータージェットピーニング施工対象物の、少なくとも前記発生頻度が第1設定値以下になっている箇所に、前記衝撃波を当てる請求項1に記載のウォータージェットピーニング方法。   When the occurrence frequency is equal to or lower than the first set value, the nozzle scanning speed is reduced, and after the nozzle scanning speed is lowered, at least the occurrence frequency of the water jet peening object is set to the first setting. The water jet peening method according to claim 1, wherein the shock wave is applied to a portion that is equal to or less than a value. 前記発生頻度が第1設定値よりも大きな第2設定値以下になり前記発生頻度が前記第1設定値よりも大きいとき、前記水流を噴射している前記ノズルを走査しながら、前記ポンプから吐出されて前記ノズルに供給される前記水の圧力及び流量のいずれかを増大させ、前記水の圧力及び流量のいずれかを増大させた状態で、前記水流を噴射している前記ノズルを走査する請求項1に記載のウォータージェットピーニング方法。   When the occurrence frequency is equal to or lower than a second set value that is greater than the first set value and the occurrence frequency is greater than the first set value, the nozzle that is injecting the water flow is discharged from the pump while scanning. And increasing the pressure and flow rate of the water supplied to the nozzle, and scanning the nozzle that is jetting the water flow in a state where either the pressure or flow rate of the water is increased. Item 8. The water jet peening method according to Item 1. 前記発生頻度が第1設定値よりも大きな第2設定値以下になり前記発生頻度が前記第1設定値よりも大きいとき、前記水流を噴射している前記ノズルを走査しながら、前記ノズルの走査速度を低下させ、前記走査速度が低下された状態で前記水流を噴射している前記ノズルを走査する請求項1に記載のウォータージェットピーニング方法。   When the occurrence frequency is equal to or less than a second set value that is greater than the first set value and the occurrence frequency is greater than the first set value, scanning the nozzle while scanning the nozzle that is ejecting the water flow The water jet peening method according to claim 1, wherein the nozzle jetting the water flow is scanned in a state where the speed is decreased and the scanning speed is decreased. 前記発生頻度が第1設定値よりも大きな第2設定値以下になり前記発生頻度が第1設定値以下になったとき、前記ポンプから吐出されて前記ノズルに供給される前記水の圧力及び流量のいずれかを増大させ、前記水の圧力及び流量のいずれかを増大させた後、前記ウォータージェットピーニング施工対象物の、少なくとも前記発生頻度が第1設定値以下になっている箇所に対して、前記衝撃波を当てる請求項1に記載のウォータージェットピーニング方法。   The pressure and flow rate of the water discharged from the pump and supplied to the nozzle when the occurrence frequency is equal to or less than a second set value greater than the first set value and the occurrence frequency is equal to or less than the first set value. After increasing either of the pressure and flow rate of the water, at least the occurrence frequency of the water jet peening construction object, at a location where the occurrence frequency is less than or equal to the first set value, The water jet peening method according to claim 1, wherein the shock wave is applied. 前記発生頻度が第1設定値よりも大きな第2設定値以下になり前記発生頻度が第1設定値以下になったとき、前記ノズルの走査速度を低下させ、前記ノズルの走査速度が低下した後、前記ウォータージェットピーニング施工対象物の、少なくとも前記発生頻度が第1設定値以下になっている箇所に対して、前記衝撃波を当てる請求項1に記載のウォータージェットピーニング方法。   When the occurrence frequency is equal to or less than a second set value greater than the first set value and the occurrence frequency is equal to or less than the first set value, the nozzle scanning speed is reduced, and the nozzle scanning speed is reduced. The water jet peening method according to claim 1, wherein the shock wave is applied to at least a portion of the water jet peening execution target object where the occurrence frequency is equal to or lower than a first set value. 少なくとも2つの衝撃波検出装置を、前記ウォータージェットピーニング施工対象物の表面からの距離が異なる位置で前記水中にそれぞれ配置し、それぞれの前記衝撃波検出装置が前記衝撃波の検出によって出力した各衝撃波検出信号に基づいて、それぞれの前記衝撃波検出装置の相互間における前記衝撃波の検出時間の差を求め、得られた時間差が設定範囲内に存在するとき、前記衝撃波を検出したと決定し、前記発生頻度を、決定された前記衝撃波に基づいて求める請求項1ないし7に記載のウォータージェットピーニング方法。   At least two shock wave detection devices are disposed in the water at different positions from the surface of the water jet peening object, and each shock wave detection signal output by the shock wave detection is output to each shock wave detection signal. On the basis of the shock wave detection time difference between the respective shock wave detection devices, when the obtained time difference is within a set range, it is determined that the shock wave has been detected, the occurrence frequency, The water jet peening method according to claim 1, wherein the water jet peening method is obtained based on the determined shock wave. 前記ウォータージェットピーニング施工対象物が、原子炉容器内の構成部材である請求項1に記載のウォータージェットピーニング方法。   The water jet peening method according to claim 1, wherein the water jet peening object is a constituent member in a nuclear reactor vessel. 前記衝撃波の発生頻度を表示装置に表示する請求項1に記載のウォータージェットピーニング方法。   The water jet peening method according to claim 1, wherein the occurrence frequency of the shock wave is displayed on a display device. 水流を噴射するノズルと、前記ノズルに水を供給するポンプと、前記ノズルが取り付けられて前記ノズルを走査するノズル走査装置と、前記ノズル走査装置に取り付けられた衝撃波検出装置と、前記衝撃波検出装置によって検出された衝撃波を計数して前記衝撃波の発生頻度を求める衝撃波計数装置とを備えたことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。   A nozzle for injecting water, a pump for supplying water to the nozzle, a nozzle scanning device to which the nozzle is attached and scans the nozzle, a shock wave detection device attached to the nozzle scanning device, and the shock wave detection device A water jet peening apparatus, comprising: a shock wave counting device that counts the shock waves detected by the step of calculating the shock wave generation frequency. 前記発生頻度の情報を表示する表示装置を備えた請求項11に記載のウォータージェットピーニング装置。   The water jet peening apparatus according to claim 11, further comprising a display device that displays information on the occurrence frequency. 前記発生頻度が第1設定値以下になったとき、前記ポンプを制御して前記ポンプから吐出されて前記ノズルに供給される前記水の圧力及び流量のいずれかを増大させる第1制御装置と、前記水の圧力及び流量のいずれかが増大されたとき、前記ノズル走査装置を制御して、ウォータージェットピーニング施工対象物の、少なくとも前記発生頻度が第1設定値以下になっている箇所で前記ノズルを走査させる第2制御装置とを備えた請求項11に記載のウォータージェットピーニング装置。   A first controller that controls the pump to increase either the pressure or flow rate of the water that is discharged from the pump and supplied to the nozzle when the frequency of occurrence is equal to or less than a first set value; When either the water pressure or the flow rate is increased, the nozzle scanning device is controlled so that at least the occurrence frequency of the water jet peening object is the first set value or less, the nozzle The water jet peening apparatus according to claim 11, further comprising: a second control device that scans the water. 前記発生頻度が第1設定値以下になったとき、前記ノズル走査装置を制御して前記ノズルの走査速度を低下させ、前記走査速度が低下されたとき、前記ノズル走査装置を制御して、ウォータージェットピーニング施工対象物の、少なくとも前記発生頻度が第1設定値以下になっている箇所で前記ノズルを走査させる制御装置を備えた請求項11に記載のウォータージェットピーニング装置。   When the occurrence frequency is equal to or lower than the first set value, the nozzle scanning device is controlled to reduce the scanning speed of the nozzle, and when the scanning speed is reduced, the nozzle scanning device is controlled to The water jet peening apparatus according to claim 11, further comprising a control device that causes the nozzle to scan at least at a location where the occurrence frequency of the jet peening object is equal to or less than a first set value. 前記発生頻度が第1設定値よりも大きな第2設定値以下になり前記発生頻度が前記第1設定値よりも大きいとき、及び前記発生頻度が前記第2設定値以下になり、前記発生頻度が前記第1設定値以下になったとき、前記ポンプを制御して、前記ポンプから吐出されて前記ノズルに供給される前記水の圧力及び流量のいずれかを増大させる第1制御装置と、
前記発生頻度が前記第2設定値以下になり前記発生頻度が前記第1設定値よりも大きいとき、前記ノズル走査装置を制御して前記ノズルを走査し、前記発生頻度が前記第2設定値以下になり前記発生頻度が前記第1設定値以下になったとき、前記ノズル走査装置を制御して、ウォータージェットピーニング施工対象物の、少なくとも前記発生頻度が第1設定値以下になっている箇所で前記ノズルを走査させる第2制御装置とを備えた請求項11に記載のウォータージェットピーニング装置。
When the occurrence frequency is less than or equal to a second set value greater than the first set value and the occurrence frequency is greater than the first set value, and when the occurrence frequency is less than or equal to the second set value, the occurrence frequency is A first controller that controls the pump to increase either the pressure or the flow rate of the water discharged from the pump and supplied to the nozzle when the first set value or less is reached;
When the occurrence frequency is less than or equal to the second set value and the occurrence frequency is greater than the first set value, the nozzle scanning device is controlled to scan the nozzle, and the occurrence frequency is less than or equal to the second set value. When the occurrence frequency becomes equal to or lower than the first set value, the nozzle scanning device is controlled, and at least the occurrence frequency of the water jet peening object is equal to or lower than the first set value. The water jet peening apparatus according to claim 11, further comprising a second control device that scans the nozzle.
前記発生頻度が第1設定値よりも大きな第2設定値以下になり前記発生頻度が前記第1設定値よりも大きいとき、前記ノズル走査装置を制御して、前記ノズルを走査している状態で前記ノズルの走査速度を低下させ、及び前記発生頻度が前記第2設定値以下になり前記発生頻度が前記第1設定値以下になったとき、前記ノズル走査装置を制御して、前記ノズルの走査速度を低下させ、前記ノズルの走査速度が低下したとき、前記ノズル走査装置を制御して、ウォータージェットピーニング施工対象物の、少なくとも前記発生頻度が第1設定値以下になっている箇所で前記ノズルを走査する制御装置を備えた請求項11に記載のウォータージェットピーニング装置。   When the occurrence frequency is equal to or lower than a second set value greater than the first set value and the occurrence frequency is greater than the first set value, the nozzle scanning device is controlled to scan the nozzles. The nozzle scanning speed is decreased, and when the frequency of occurrence is less than or equal to the second set value and the frequency of occurrence is less than or equal to the first set value, the nozzle scanning device is controlled to scan the nozzles. When the nozzle speed is decreased and the nozzle scanning speed decreases, the nozzle scanning device is controlled so that at least the occurrence frequency of the water jet peening object is the first set value or less, the nozzle The water jet peening apparatus according to claim 11, further comprising a control device that scans the water. 前記ノズルの軸方向における異なる位置に配置された少なくとも2つの前記衝撃波検出装置と、それぞれの前記衝撃波検出装置が前記衝撃波の検出によって出力した各衝撃波検出信号に基づいて、それぞれの前記衝撃波検出装置の相互間における前記衝撃波の検出時間の差を求め、得られた時間差が設定範囲内に存在するとき、前記衝撃波の検出であると決定する衝撃波決定装置と、前記発生頻度を、前記衝撃波決定装置で決定した前記衝撃波を計数する前記衝撃波計数装置とを備えた請求項11に記載のウォータージェットピーニング装置。   Based on at least two shock wave detection devices arranged at different positions in the axial direction of the nozzle, and each shock wave detection signal output by the shock wave detection device by the detection of the shock wave, each of the shock wave detection devices A shock wave determination device that obtains a difference in detection time of the shock wave between each other and determines that the shock wave is detected when the obtained time difference is within a set range; and the occurrence frequency is determined by the shock wave determination device. The water jet peening apparatus according to claim 11, further comprising the shock wave counting device that counts the determined shock waves.
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