[发明专利]一种基于超音速激光沉积技术修复管道内壁腐蚀的设备及工艺方法

说明书

本发明公开了一种基于超音速激光沉积技术修复管道内壁腐蚀的设备及工艺方法，所述设备包括：前腔、旋转腔、工作腔、尾腔；前腔通过万向连接器连接至旋转腔，旋转腔通过电机输出轴连接至工作腔，工作腔通过转轴连接至尾腔并与尾腔通过滑槽相接触；所述工艺方法包括：超声检测出内壁腐蚀的类型和深度范围，根据检测结果设置激光光束的功率，先对腐蚀区域进行激光清洗，然后设置喷枪的扫描线速度和激光光束的功率，对腐蚀缺陷去除区域进行激光复合冷喷涂高速沉积，以填平腐蚀去除区域；本发明在管道狭小空间内进行内壁腐蚀修复，避免对管道的二次破坏，智能化修复操作，增加管道的使用寿命。

技术领域

本发明涉及管道修复技术领域，具体涉及一种基于超音速激光沉积技术修复管道内壁腐蚀的设备及工艺方法。

背景技术

冷喷涂是一种可以用于零部件修复与再制造的技术，该技术是一种基于空气动力学与高速碰撞动力学原理的涂层制备方法，它通过将细小粉末颗粒(5-50μm)送入高速气流(300-1200m/s)中，经过拉瓦尔喷嘴加速，在完全固态下高速撞击基体，产生较大的塑性变形而沉积于基体表面形成涂层。相对于激光熔覆和热喷涂技术而言，冷喷涂技术由于其低热输入的特性对基体与粉末材料的热影响小，可以避免喷涂粉末发生氧化、烧损、相变以及晶粒长大等现象，制备涂层的化学成分以及显微组织结构可与原材料保持一致，因此特别适合于制备温度敏感、氧化敏感以及相变敏感材料涂层。

激光修复技术是采用高能量的激光束加热熔化修复层和基体材料，热输入量大，因此容易存在相变、氧化、变形、开裂等热致不良影响。而冷喷涂技术是基于材料高速撞击塑性变形实现沉积的，因为该过程未涉及到材料的熔化，因此可避免激光技术中的热致不良影响，但该技术对材料的塑性变形能力要求较高，特别是低压便携式冷喷涂设备，喷涂材料的范围大大受限。基于激光和冷喷涂技术各自的优势及存在的问题，开发了将激光与冷喷涂相复合的超音速激光沉积技术。

管道是供流体传输的工具，因为流体介质大多有一定的腐蚀性，在传输的过程中会对管道的内壁造成腐蚀，一旦管道被腐蚀穿孔，管道内的流体泄漏，流体输送被中断，而泄漏的流体介质会造成环境污染、火灾等灾害；此外，由于管道口径狭窄，人为修复内壁操作不便，有些管道厚度很薄，传统方法不但不能修复还会造成额外的损坏，激光修复技术温度过高容易导致管壁融化，不适合薄壁管道腐蚀修复，因此急需一种在室温条件即可对管道内壁腐蚀修复的方法及设备。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于超音速激光沉积技术修复管道内壁腐蚀的设备及工艺方法，实现对管道腐蚀区进行修复。

本发明的技术方案如下：

一种基于超音速激光沉积技术修复管道内壁腐蚀的设备，所述设备包括：前腔、旋转腔、工作腔、尾腔；前腔通过万向连接器连接至旋转腔，旋转腔通过电机输出轴连接至工作腔，工作腔通过转轴连接至尾腔并与尾腔通过滑槽相接触；

所述前腔包括照明灯、摄像机、液压杆、前轮及附属装置、前轮支撑臂和腔体；所述照明灯提供光源；所述摄像机实时记录管道内复杂的状况；所述液压杆控制前轮支撑臂的张开大小；所述前轮及附属装置包括前轮、前轮电机、前轮变速箱，主要提供管道内壁行驶动力；所述前轮支撑臂用来固定前轮及附属装置，同时与液压杆相连；所述腔体用来装载电源和通信设备；

所述旋转腔内设置有旋转电机，所述旋转电机能够控制工作腔绕电机输出轴旋转；

所述工作腔包括超声发生器、喷涂装置、挡盖和工作腔体；所述超声发生器均匀布设在工作腔体外，用于检测管道内壁腐蚀深度和类型；所述喷涂装置包括转台、机械臂、激光器和喷枪，转台与机械臂组合以实现喷涂装置在管道内壁任意位置的喷涂，激光器为光纤激光器，发射出矩形光斑，喷枪主结构为拉瓦尔喷嘴，喷出粉斑为矩形或者圆形；所述挡盖用于非工作时对喷涂装置的保护；