[发明专利]水下自动焊接维修设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接设备，特别是涉及一种用于补焊、堆焊核电站压力容器接管安全端焊缝的水下自动焊接维修设备。

背景技术

在核电站中，反应堆压力容器与主管道的连接焊缝主要涉及压力容器接管和安全端之间的异种合金焊缝、以及安全端和主管道之间的同种合金焊缝。上述异种合金焊缝由于制造过程中复杂的冶金转变过程，使其成为整个压力容器的薄弱环节，同时在核电站运行过程中，该异种合金焊缝承受高温、高压、高辐射及高速水流的冲击，使其内壁极易出现点蚀、刀型腐蚀、以及应力腐蚀开裂等损伤。这些损伤将严重危害核电站的安全运行，甚至是核安全事故的诱因，若能及时对这一损伤进行维修，则可显著提高电站运行的效率和可靠性。

目前，针对接管安全端焊缝内壁的维修，通常采取由潜水员对损伤部位进行人工打磨而后补焊、堆焊的处理方式，这种维修方式效率低下且质量难以保证，此外，由于环境的高放射性，严重危害作业人员的人身安全。近年来，国外主要的核电运行服务商针对这一维修专案展开了大量的技术研发，致力于开发接管安全端焊缝内壁水下自动化修复设备，其中，最具代表性的是美国西屋公司和日本东芝公司联合开发了一套针对该焊缝的水下激光旋转焊接系统。该系统主要利用激光在水下的稳定性，通过末端移动式排水气腔构建动态局部干式环境来实现水下修复焊，但该技术现场安装及工艺控制复杂，维修成本极高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种工艺控制简单、安全可靠、操作方便、作业成本相对较低的水下自动焊接维修设备。

为实现上述目的，本发明提供一种水下自动焊接维修设备，包括一主轴，所述主轴两端对称设有一气囊支架，两个气囊支架上均设有气囊，两个气囊支架之间形成一焊接空间，该焊接空间内设有一可轴向移动的筒体，所述筒体上设有一进气管和一排水管，所述排水管连通焊接空间和位于气囊支架外侧的排水空间，所述筒体内设有一焊接装置。

进一步地，还包括一位于所述筒体内的三自由度运动机构，该三自由度运动机构包括周向运动机构、轴向运动机构、以及径向运动机构，所述轴向运动机构与周向运动机构相连接，所述径向运动机构安装在轴向运动机构上，所述焊接装置安装在径向运动机构上。

优选地，所述周向运动机构包括周向驱动电机组件、与周向驱动电机组件的输出端相连接的安装筒，所述安装筒套在主轴上、并可绕主轴转动，所述安装筒与所述轴向运动机构相连接。

进一步地，所述轴向运动机构包括通过轴向导杆相连接的前侧固定板和后侧固定板，所述前侧固定板和后侧固定板均安装在所述周向运动机构上，所述后侧固定板上设有一轴向驱动电机组件，该轴向驱动电机组件的输出端与一轴向驱动丝杠相连，所述轴向驱动丝杠上套有一轴向移动螺母，所述轴向导杆上套有一轴向直线轴承组件，该轴向直线轴承组件的两侧分别设有第一安装板和第二安装板，所述轴向移动螺母与第一安装板固定连接，所述第一安装板与所述径向运动机构相连接。

优选地，所述前侧固定板的内侧和后侧固定板的内侧均设有一限位挡块。

进一步地，所述径向运动机构包括并排设置的径向驱动连接块、电机支架和工作头安装架，所述电机支架固定在所述轴向运动机构上，所述焊接装置固定在工作头安装架上，所述径向驱动连接块与工作头安装架之间设有径向导杆和径向移动丝杠，所述电机支架上设有一径向驱动电机组件，该径向驱动电机组件的输出端与一径向转动螺母相连接，且该径向转动螺母套在径向移动丝杠上。

进一步地，所述焊接装置包括送丝机、与送丝机相连接的送丝嘴、以及与送丝嘴相对设置的焊炬，所述送丝嘴和焊炬安装在一焊接头支撑块上，所述焊接头支撑块固定在所述工作头安装架上。

优选地，所述焊接头支撑块上还设有一高速CCD相机。

进一步地，所述工作头安装架上设有一摆动气缸组件，所述工作头安装架上设有一开口，该开口内设有一与摆动气缸组件相连接的气动马达组件，所述气动马达组件的输出端设有一砂轮。

进一步地，两个气囊支架中，一个气囊支架的内外两侧分别设有前内侧支撑板和前外侧支撑板，另一个气囊支架的内外两侧分别设有后内侧支撑板和后外侧支撑板，所述前内侧支撑板、前外侧支撑板、后内侧支撑板、以及后外侧支撑板均固定在所述主轴上，所述筒体两端分别与前内侧支撑板和后内侧支撑板相抵靠。