[实用新型]一种深水管道复合铣削增减材原位修复设备

说明书

本实用新型公开了一种深水管道复合铣削增减材原位修复设备，包括修复舱、装备舱、刀具库、本地控制系统、六轴机器人、增材修复系统、减材处理系统和监控系统。本实用新型利用水下高压干法进行水下金属增材制造，使得修复后零件孔洞少、裂纹少、致密度高、强度高、力学性能好。本实用新型采用等离子熔融沉积、激光熔融沉积结合减材制造可以满足多种条件下的修复工作，通过激光预沉积的方式解决了等离子熔融沉积第一层界面结合的问题，可以实现异种材料的修复；本实用新型在修复完成后，通过激光熔融沉积一层抗腐蚀层，可以大大提高修复后的零件质量。

技术领域

本实用新型涉及深水金属零件增材制造修复技术领域，尤其涉及一种深水管道复合铣削增减材原位修复设备。

背景技术

随着自然资源的不断开发，海洋石油和天然气已经成为当今人类的主要的能源来源之一。海洋油气管道等是其运输的首选途径，1865年美国宾夕法尼亚建成了世界上第一条输油管道，二战之后，美国开始大规模建造长距离海洋油气管道，到目前我国铺设的海底油气管道超过了6000km。由于海水不断的侵蚀管道，深海油气管道的修复具有重要意义。而随着增材制造技术的出现与发展，水下增材制造技术成为了深海管道制造与修复的关键技术。

金属熔融沉积技术是利用高能束对金属材料直接熔融、堆积而成的一种3D打印技术，具有高效快速的优点，在大型零件的快速、大型模具的制造与修复方面具有广阔的应用前景。

但是水下金属增材制造，一方面存在“水冷”的问题，即增材制造出来的熔道会直接接触海水从而快速冷却，这是一个不可控的过程，容易影响打印质量，造成孔洞裂纹等缺陷，降低力学性能；另一方面则存在难以操作的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种深水管道复合铣削增减材原位修复设备。本实用新型能够实现在水下快速高质量地修复管道。

本实用新型的目的能够通过以下技术方案实现：

一种深水管道复合铣削增减材原位修复设备，包括修复舱、装备舱、刀具库、本地控制系统、六轴机器人、增材修复系统、减材处理系统和监控系统；

修复舱两侧均设有可替换舱门和密封舱门，用于将待修复管道装载到修复舱内并保证舱内气密性；修复舱顶部设有保护气气管接口，用于通过与水面配备的气瓶，向舱内提供高压保护气将舱内液体排除；修复舱底部设有活动舱底和密封垫，用于在将修复舱内液体排空后，封闭修复舱；

装备舱与修复舱之间设有装备舱门和密封条，用于在修复舱排水工作未完成时保持密闭状态；装备舱顶部设有综合管线接头，用于从水面引入电源线、气管、通信线；

所述刀具库、六轴机器人、增材修复系统、减材处理系统、监控系统和控制系统均设置在装备舱内部；

增材修复系统包括同轴送丝等离子焊枪、同轴送丝激光熔覆头、送丝机、激光器、等离子焊机和激光器水冷机；

所述送丝机分别与同轴送丝等离子焊枪和同轴送丝激光熔覆头相连接，用于向其提供不同直径的金属丝材；

所述同轴送丝激光熔覆头可将高能实行激光转换成环形激光，以实现同轴送丝熔融。

减材处理系统包括打磨盘、三维扫描仪、电主轴和铣刀；所述三维扫描仪用于获取加工面的三维图像数据；所述打磨盘用于进行加工平面除锈和除贝类的预处理工作；

监控系统包括高清摄像头和熔池监控摄像头；所述高清摄像头用于获取装备舱整体高清图像；所述熔池监控摄像头搭载有光二极管，用于实时获取增材过程中熔池图像数据；

所述同轴送丝等离子焊枪、同轴送丝激光熔覆头、打磨盘、三维扫描仪和铣刀均设置在刀具库内；

六轴机器人自带焊接模块，通过电主轴进行同轴送丝等离子焊枪、同轴送丝激光熔覆头、打磨盘、三维扫描仪以及铣刀的装夹切换；