在管子內(nèi)遠(yuǎn)程焊接的方法和裝置制造方法及圖紙

為了給增壓水核電站的蒸汽發(fā)生器的管子的損壞部分做襯里，先將襯套（Ｍ）固定在多孔板（Ｐ）上的一根管子（Ｔ）內(nèi)。由釔鋁石榴石激光器提供的光束通過(guò)光纖（Ｆ）傳送到為焊接而將束聚焦于襯套上的光學(xué)單元（３０、３７），光學(xué)單元圍繞著光纖轉(zhuǎn)動(dòng)，以形成圓形焊縫。光纖可自由地在軸向滑動(dòng)，并用一由氦—氖激光器提供的調(diào)節(jié)光束改進(jìn)聚焦，調(diào)節(jié)光束沿光纖雙向行進(jìn)。（*該技術(shù)在2009年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及在一根管子內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)程焊接。它特別可用于修理增壓水核反應(yīng)堆中蒸汽發(fā)生器管子的漏隙。上述電站的蒸汽發(fā)生器通常包括一大束小直徑的管子，這些管子每根彎成U形并將其兩端固定地裝在一塊很厚的多孔板內(nèi)。位于多孔板下的蒸汽發(fā)生器部分構(gòu)成一個(gè)水箱，在水箱的第一部分中，來(lái)自反應(yīng)堆容器的“一次”水在壓力作用下分布在那捆管子之中。一次水沿管子流過(guò)后在水箱的第二部分被回收，并通過(guò)反應(yīng)堆的一次回路的一根管子返回到裝有反應(yīng)堆芯的容器內(nèi)，反應(yīng)堆芯由加熱增壓水的燃料組件所構(gòu)成。蒸汽發(fā)生器的給水與位于多孔板以上的蒸汽發(fā)生器一部分中那捆管子的外表面相接觸，并轉(zhuǎn)化為蒸汽，蒸汽供給與核反應(yīng)堆相伴的汽輪機(jī)。因此那束管子的壁在作為反應(yīng)堆一次流體的增壓水與作為二次流體的給水之間構(gòu)成阻擋層。接觸到燃料組件和反應(yīng)堆容器內(nèi)部其它構(gòu)造的一次流體或多或少地含有輻射物質(zhì)。因?yàn)槎瘟黧w的被污染可能產(chǎn)生十分有害的后果，所以避免一次流體與二次流體有任何直接的接觸是恰當(dāng)?shù)摹榱诉_(dá)到這一點(diǎn)，必須避免在蒸汽發(fā)生器管子束中有穿通管壁的漏隙發(fā)生，并且，萬(wàn)一產(chǎn)生了這種漏隙，必須有效和盡可能快地將有漏隙的管壁修復(fù)。在反應(yīng)堆正常壽命期間，上述修理工作通常是需要的。熱或機(jī)械應(yīng)力或因那束管子所受到的腐蝕有可能在那束管子的一次側(cè)或二次側(cè)造成穿通管壁的裂縫。為維修起見，在反應(yīng)堆停機(jī)期間完成修理工作。一種已知的修理蒸汽發(fā)生器那束管子的方法是給上述管子的有漏隙處加上襯套。將一個(gè)外徑比要修理管子的內(nèi)徑略小，并且長(zhǎng)度足夠?qū)⒙┫秴^(qū)覆蓋住的襯套通過(guò)與那些管子的一端齊平嵌接的多孔板的入口面插入那根有漏隙的管子內(nèi)。當(dāng)將襯套插入位于多孔板中部的管子時(shí)，它被安置得與多孔板入口面齊平;當(dāng)將襯套插入靠近多孔板周邊的管子中時(shí)，它被安置得穿過(guò)多孔板厚度的一半。然后在襯套和管子之間設(shè)置兩個(gè)水密連接，在包括漏隙在內(nèi)的區(qū)域的兩端各設(shè)一個(gè)，將襯套固定在管子內(nèi)部。所有這些操作都需要在蒸汽發(fā)生器水箱內(nèi)部來(lái)完成，那就是，要從在反應(yīng)堆工作過(guò)后與含有輻射物質(zhì)的一次流體已相接觸的蒸汽發(fā)生器一部分的內(nèi)部來(lái)完成，這意味著操作人員要遭受大劑量的輻射。因此曾建議提供至少能完成給管子加襯套所需某些操作的遙控自動(dòng)裝置，尤其是使襯套管能在它兩端以焊接的方式固定于管子上的裝置。在美國(guó)專利US-A-4694136中描述了一種完成這種焊接的裝置。這種裝置包括一個(gè)裝在管子中的光學(xué)焊頭以及一個(gè)位于蒸汽發(fā)生器水箱外部的功率激光器。靠戶外的光學(xué)裝置將激光束從設(shè)置在蒸汽發(fā)生器水箱外的激光器傳輸?shù)胶割^。這種裝置需要在蒸汽發(fā)生器的附近提供和安裝包括所有流體供應(yīng)在內(nèi)的大量設(shè)備(電源、汽卻水供給裝置)。功率激光器必須設(shè)置在十分靠近水箱的觀察窗口處，而這一區(qū)域受到幾乎和水箱內(nèi)部同樣高值的輻射。曾試圖將激光器移動(dòng)得離開觀察窗一定距離，但無(wú)法使此距離很大而不使瞄準(zhǔn)問(wèn)題復(fù)雜化，瞄準(zhǔn)問(wèn)題急速成為不可克服的困難。此外，由于用一種具有一個(gè)球和與之相頂對(duì)的彈簧軸承的支座來(lái)使焦距保持恒定且等于點(diǎn)火距離，使得用焊頭有著如下缺點(diǎn)這種系統(tǒng)引起磨擦、顛簸和振動(dòng)，從而降低了焊接質(zhì)量。在前面提到的本專利技術(shù)的特殊應(yīng)用中，即在修理核反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器管子的應(yīng)用中，以及為了補(bǔ)救上面列舉的缺點(diǎn)，本專利技術(shù)提供一種能借助于設(shè)置在離蒸汽發(fā)生器很遠(yuǎn)處(例如在裝有反應(yīng)堆的反應(yīng)堆建筑物以外)的能源來(lái)焊接蒸汽發(fā)生器管子中的襯套的方法。本專利技術(shù)還提供實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置。本方法使得有可能從一個(gè)設(shè)置在例如反應(yīng)堆建筑物外的控制站遙控和自動(dòng)地完成下列操作在用通常的方法將襯套裝入欲修理的管子后，在此管子內(nèi)插入一個(gè)光學(xué)焊頭，所述焊頭連接到一個(gè)設(shè)置在靠近控制站的激光器(例如，釔鋁石榴石(YAG)激光器)，所述連接由一根軟管來(lái)提供，軟管內(nèi)含有一根傳輸光能的光纖，一根惰性氣體輸送管和傳送控制信號(hào)的電纜;將焊頭置位于工作高度處;調(diào)節(jié)激光束的聚焦距離;以及在管子漏隙區(qū)兩側(cè)的每一區(qū)中，焊接襯套的整個(gè)圓周。在所附權(quán)利要求書中，對(duì)本專利技術(shù)的方法和裝置作了更為準(zhǔn)確的限定。參照附圖，通過(guò)實(shí)例將描述本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案，圖中附圖說(shuō)明圖1A和1B是用于在上述特殊應(yīng)用中實(shí)施本專利技術(shù)的兩種襯套的縱向剖面圖;圖2是同樣應(yīng)用場(chǎng)合下實(shí)現(xiàn)本方法的整個(gè)裝置圖;圖3是焊接裝置一部分以及構(gòu)成其一個(gè)端部的縱向剖面圖;圖4是光學(xué)焊接裝置所述端部較大比例尺的縱向剖面圖;圖5A和5B是裝置的兩種光學(xué)單元的縱向剖面圖;圖6是表明如何調(diào)節(jié)裝置聚焦的理論圖;圖7是根據(jù)本專利技術(shù)修改了的焊接裝置的局部圖，其中聚焦是自動(dòng)調(diào)節(jié)的。不管本專利技術(shù)是用于上述特殊場(chǎng)合還是其它場(chǎng)合，通過(guò)非限制性的解說(shuō)，下列描述僅僅涉及到上述的附圖，并且從以一般的術(shù)語(yǔ)描述本專利技術(shù)的方法和裝置來(lái)開始。焊接先需在一根具有軸A的容納管(例如由欲修理的T管所構(gòu)成的)以及一個(gè)具有壁S的欲焊接的襯套M之間建立起連接，所述襯套先已放入管子中的某一位置處。本專利技術(shù)的方法包括將一個(gè)焊頭插入所述容納管中的操作，所述焊頭包括一個(gè)光學(xué)單元，光學(xué)單元本身包括由鏡子37構(gòu)成的光學(xué)反射裝置，它適于接收沿容納管的所述軸A來(lái)的焊接光束并朝著所述欲焊襯套的壁反射所述光束;以及聚焦裝置30，它由透鏡L1、L2和L3以及光學(xué)元件33所組成，將所述光束聚焦在所述欲焊襯套的壁上的命中點(diǎn)H處，要使得在所述點(diǎn)處將所述襯套焊接于所述容納管上。本方法還包括借助于焊接激光器104建立起這一焊接激光束的操作，所述激光束適合于完成所述焊接，所述激光器設(shè)置在一個(gè)離所述容納管一定距離的激光束建立區(qū)內(nèi)(在激光器控制站102內(nèi)或在運(yùn)載器控制站108內(nèi));以及將所述焊接激光束通過(guò)所述容納管的入口送到所述光學(xué)單元的激光束傳送操作。所述激光束傳送操作本身包括設(shè)置一根光纖以構(gòu)成傳輸光纖(F)的操作，伴隨著能將該光纖彎曲，使在所述光束建立區(qū)(102)內(nèi)呈現(xiàn)一個(gè)入口(105)，且在所述容納管內(nèi)在所述管軸(A)上面對(duì)著所述光學(xué)單元呈現(xiàn)一個(gè)出口;以及將焊接激光束注入的操作，在此過(guò)程期間所述焊接激光束注入所述傳輸光纖的所述入口，去完成所述焊接。為了使所述命中點(diǎn)沿所述欲焊襯套M的至少一條弧線上運(yùn)動(dòng)以完成焊接，通過(guò)繞所述容納管軸A旋轉(zhuǎn)所述光學(xué)單元(或至少光學(xué)反射裝置37中的一個(gè))，來(lái)完成轉(zhuǎn)動(dòng)命中點(diǎn)的操作。用一個(gè)馬達(dá)，例如設(shè)置在所述容納管T外部并面對(duì)著其入口的馬達(dá)部件2來(lái)完成所述轉(zhuǎn)動(dòng)。該馬達(dá)是用一根管狀的延伸器部件(由軟護(hù)套19、剛性配合端20和圓柱零件23所組成)機(jī)械地連接到所述光學(xué)反射裝置。該部件以這樣的方式設(shè)置在圍繞著傳輸光纖的所述管子中，以致可避免轉(zhuǎn)動(dòng)所述光纖。所述部件和/或所述光學(xué)單元(30、37)由外部對(duì)中裝置來(lái)導(dǎo)向，外部對(duì)中裝置由例如，一個(gè)軸承21和一個(gè)對(duì)中刷42所構(gòu)成并且在欲焊襯套M的壁S上和/或在容納管T的所述內(nèi)表面上有至少一個(gè)動(dòng)支承點(diǎn)。傳輸光纖F由一內(nèi)部對(duì)中裝置(由例如軸承26所構(gòu)成)來(lái)導(dǎo)向，并支承在所述延伸器部件上的至少一個(gè)活動(dòng)支承點(diǎn)上。所述傳輸光纖由所述內(nèi)部對(duì)中裝置26導(dǎo)向，以致使它不但能旋轉(zhuǎn)，而且能將所述光纖沿所述延伸器部件軸向地位移，所述部件軸向地驅(qū)動(dòng)所述光學(xué)單元30、37。在安放焊頭和傳輸光纖34F的操作完成后，以及在執(zhí)行將焊接激光束注入傳輸光纖入口105的操作之前，要完成下列操作注入一個(gè)調(diào)節(jié)激光束的操作，在此操作過(guò)程期間，一個(gè)功率低于焊接激光束的調(diào)節(jié)激光束按這樣的方式注入本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在一根管子中、特別在核電站的蒸汽發(fā)生器中、遠(yuǎn)程焊接的方法，用以在一根具有軸（Ａ）的容納管（Ｔ）和一根包括有壁（Ｓ）、預(yù)先裝入所述管內(nèi)的待焊襯套（Ｍ）之間建立起連接，所述方法包括：將一焊頭（４、５、６）插入所述容納管的操作，所述焊頭包 括一個(gè)光學(xué)單元，所述光學(xué)單元本身包括：光學(xué)反射裝置（３７），它適合于接收沿所述容納管的所述軸（Ａ）的焊接光束，并朝著所述待焊襯套的所述壁反射所述光束；以及聚焦裝置（３０），它適合于按這樣一種方式將所述光束聚焦于所述待焊襯套的所述壁上 的命中點(diǎn)（Ｈ）處，以致在所述命中點(diǎn)處將所述襯套與所述容納管相焊接；所述方法還包括借助一個(gè)焊接激光器（１０４）建立起上述焊接光束的操作，所述焊接光束適合于完成所述焊接，所述激光器設(shè)置于離所述容納管一定距離的光束建立區(qū)（１０２）內(nèi)；以及將傳 輸光纖（Ｆ）設(shè)置在應(yīng)有位置的操作，用以接收所述焊接光束并將它傳送至所述光學(xué)單元；所述方法的特征在于：所述光學(xué)單元（３０、３７）是由管狀延伸器部件（１９、２０、２３）所攜帶的，所述管狀延伸器部件環(huán)繞在所述容納管（Ｔ）內(nèi)的所述傳輸光纖（Ｆ） 外，且延伸至所述管的外面，從而使所述光纖能在所述延伸器部件（１９、２０、２３）內(nèi)作軸向運(yùn)動(dòng)，所述方法還包括：在將所述焊頭（４、５、６）和所述傳輸光纖（Ｆ）設(shè)置在應(yīng)有位置的操作之后，和在將焊接光束注入傳輸光纖的入口（１０５）之前：注入一個(gè) 調(diào)節(jié)光束的操作，在此操作期間；將一個(gè)功率低于所述焊接光束的調(diào)節(jié)光束按這樣的方式注入所述傳輸光纖的所述入口（１０５），以使得所述調(diào)節(jié)光束內(nèi)所述光纖傳輸，并由所述光學(xué)單元反射和聚焦，去照射所述命中點(diǎn)（Ｈ），并產(chǎn)生一個(gè)從所述命中點(diǎn)返回到所述光纖的所述入口的光束；以及聚焦調(diào)節(jié)操作，在此期間，測(cè)量返回光束的強(qiáng)度，并在此期間將所述傳輸光纖相對(duì)于所述光學(xué)單元軸向地移動(dòng)，直至到達(dá)最佳位置為止，此時(shí)，所述光強(qiáng)達(dá)到一個(gè)最大值和／或一個(gè)預(yù)定值，然后將所述最佳位置固定。...

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：雅可斯格里法通，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：法瑪通公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：FR[法國(guó)]