自走式高温气冷堆蒸汽发生器给水端激光焊接堵管装置及方法制造方法及图纸

蒸汽发生器是高温气冷堆核电系统中的关键设备之一。管板结构中的传热管长期在高温、高压及高辐射作用下，会产生机械或化学损伤，导致传热管破损从而发生放射性冷却剂外泄事故，造成严重的社会、环境问题和巨大的经济损失。因此，对故障前期的传热管进行封堵作业至关重要。本发明专利技术针对高温气冷堆蒸汽发生器给水端的特殊结构，给出了一种自走式高温气冷堆蒸汽发生器给水端激光焊接堵管装置及方法。利用该装置，可解决装置的自动行走定位，减少设备固定安装时间，提高给水端堵管作业精度和自动化程度，缩短人工在辐照环境下的作业时间。本发明专利技术为高温气冷堆核电站蒸汽发生器给水端的的激光焊接堵管提供创新性解决方案。的激光焊接堵管提供创新性解决方案。的激光焊接堵管提供创新性解决方案。

【技术实现步骤摘要】
自走式高温气冷堆蒸汽发生器给水端激光焊接堵管装置及方法


[0001]本专利技术属于核电技术和装备领域，涉及一种自走式高温气冷堆核电站蒸汽发生器给水端激光焊接堵管装置及方法。

技术介绍

[0002]蒸汽发生器(SG)是高温气冷堆(HTR
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PM)核电系统中最关键的设备之一(注：高温气冷堆(HTR
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PM)核电站经济型好、效率高，被核能界认为是最有希望满足第四代先进核能装备系统要求的堆型)。蒸汽发生器是将反应堆的热能传递给二回路介质以产生蒸汽的热交换设备，是一、二回路的枢纽，在结构、强度、耐蚀性等与安全可靠性上具有苛刻要求。蒸汽发生器传热管是防止放射性裂变产物外泄的重要屏障，也是蒸汽发生器中最薄弱的环节。高温气冷堆的蒸汽发生器在功能结构上有给水端和主蒸汽出口端等，其中，主蒸汽出口端向汽轮机组提供蒸汽动力，而给水端用于给蒸汽发生器提供循环介质。主蒸汽出口端和给水端均含有固定传热管的管板结构，然而其整体几何形状、空间尺寸、安装位置、配套建筑设施等各不相同。
[0003]对HTR
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PM系统而言，无论是主蒸汽出口端还是给水端，管板结构中的传热管长期在高温、高压及高辐射作用下，会产生机械或化学损伤，导致传热管破损从而发生放射性冷却剂外泄事故，造成严重的社会、环境问题和巨大的经济损失。对破损或故障早期的传热管进行封堵作业是防止放射性冷却介质泄漏的主要手段。现阶段，对蒸汽发生器堵管主要有机械堵管、焊接堵管等方法。其中，机械堵管是较为常用方法，大量文献报道了机械堵头设计和堵管装置设计(张利军,朱鹏超,薛祥义,等.一种核电站蒸汽发生器传热管用辊胀式机械堵头:CN203687745 U[P]；龚卫民,丁明.一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置:CN108267251A[P])；针对机械堵管，美国Westinghouse公司、法国AREVA集团的Framatome
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ANP公司、美国zetec公司等相继开发了堵管检修、作业机械装置，提高了机械堵管作业的自动化和智能化。然而，机械堵管存在的关键问题是管体在堵头的作用下膨胀产生高应力和塑性变形。与在役的压水堆SG系统相比，HTR
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PM中SG加热管的服役温度更高，一次侧的温度由343℃提高到了750℃，因此，应用于常规压水堆的机械堵管方法可能会因高温下的应力松弛而导致堵管失效。
[0004]焊接堵管是另一种可行的堵管方法，其原理是利用焊接手段将堵头材料与传热管端部材料局部熔合，解决机械堵管容易出现的密封失效问题。现有技术主要利用氩弧焊等传统焊接方法实现堵管作业，相关工作包括设计焊接堵头及研究堵头的可靠性问题(章贵和，邓小云，徐晓.蒸汽发生器焊接堵管堵头的设计与评价[J].原子能科学技术,50(7):1270
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1274)、解决焊接堵管效率问题(鲁艳红,张茂龙,孙志远.提高蒸汽发生器堵管效率的焊接工艺:CN201710743687.1)、考察焊接服役可靠性问题(薛纫蓉,田柏园.秦山核电厂蒸汽发生器焊接堵管的腐蚀试验[J].核动力工程,1993,014(004):340
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343.)等。现有的焊接堵管方法多处于探索也研究阶段，极少有针对高温气冷堆蒸汽发生器或其它类型蒸汽发生
器工作现场的自动化焊接堵管的案例报道。激光焊接(laser welding)利用激光束作为热源，能量密度高、激光光斑直径小、热量可精确控制、焊接热影响区小、接头质量高、光束可达性好，适用于精密加工，可有效减少焊接变形，广泛应用于汽车、船舶、航空航天等装备制造业领域中。相比于氩弧焊等焊接工艺，激光焊接有望进一步提高堵管的可靠性和密封性，进一步提高堵头焊接质量和焊接精度，更适用于高温气冷堆蒸汽发生器严苛的焊接要求。
[0005]就高温气冷堆蒸汽发生器给水端而言，如何实现激光焊接堵管面临较大的挑战，表现为：(1)主蒸汽给水端自身结构以及毗邻的建筑结构特殊(不同于高温气冷堆蒸汽发生器主蒸汽出口端的)，所设置的狭长人孔等结构导致激光焊接装备运送困难，常借助于人力搬运，操作宜人性差；(2)设备安装定位困难，特别是如何将激光焊接装置自动化运送到给水端下端并且完成固定装夹，从而减少人工辅助操作时间；(3)如何实现激光焊接系统自动化地判断堵管位置，如何高效地实现自动化装夹堵头，如何可靠地完成自动焊接；(4)如何保证多个堵头的装夹上料、实现多个传热管的焊接封堵作业。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种自走式高温气冷堆核电站蒸汽发生器给水端激光焊接堵管装置及方法。
[0007]本专利技术解决技术问题所采取的技术方案如下：
[0008]自走式高温气冷堆蒸汽发生器给水端激光焊接堵管装置，包括激光头23，CCD相机17，堵头21，其特征在于：还包括轨道1，限位板2，限位开关3，轨道电机4，轨道变速器5，外壳6，升降轴底板7，升降轴滑杆8，升降轴滑块9，升降支撑架10，伸缩气缸11，旋转轴电机12，旋转轴从动齿轮13，竖直轴底板14，水平轴底板15，水平轴连接板16，堵头夹20，堵头安装气缸22，激光头连接板24，转接盘25，升降轴丝杠螺母26，升降轴丝杠27，升降轴电机28，轨道轮从动轴29，轨道轮30，轨道轮主动轴31，轨道轴底板32，万向轮33，轨道轴承座34，升降轴轴承支撑35，升降轴变速器36，弹性浮动头37，旋转轴主动齿轮38，竖直轴变速器39，竖直轴电机40，竖直轴滑杆41，竖直轴丝杠42，水平轴变速器43，水平轴电机44，竖直轴滑块45，竖直轴轴承支撑46，堵头夹支架47，旋转轴轴承48，水平轴滑杆49，水平轴轴承支承50，水平轴丝杠51，水平轴丝杠螺母52，水平轴滑块53，竖直轴丝杠螺母54，堵头夹弹簧55；
[0009]所述万向轮33固定于轨道轴底板32下，可由人力推动在轨道1区域外移动；轨道主动轴31和轨道从动轴29通过轨道轴承座34分别安装于轨道轴底板32前后两端，其中轨道主动轴31通过轨道变速器5与轨道电机4连接，可在轨道电机4的带动下旋转，轨道轮30分别固定于轨道主动轴31和轨道从动轴29，将轨道主动轴29的旋转运动转化为轨道轴底板32的直线运动，轨道轮30与轨道1相配合，确保轨道轴底板32在轨道1的导向下沿轨道1线性运动，轨道1固定于地面；限位开关3固定于轨道轴底板32前端，限位板2安装于给水端内壁18下方轨道1处，限位开关3接触到限位板2后轨道电机4停止运行；
[0010]所述升降轴底板7固定于轨道轴底板32，升降轴丝杠27通过升降轴轴承支承35安装于升降轴底板7，其下端通过升降轴变速器36连接升降轴电机28，并可在升降轴电机28的带动下旋转，升降轴丝杠螺母26与升降轴丝杠27相配合，将升降轴丝杠27的旋转运动转化为升降轴丝杠螺母26的直线运动，升降轴滑杆8固定于升降轴底板7，升降轴滑块9与升降轴滑杆8相配合，确保升降轴滑块9在升降轴滑杆8的导向下沿直线上下运动；
[0011]所述升降轴丝杠螺母26和升降轴滑块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.自走式高温气冷堆蒸汽发生器给水端激光焊接堵管装置，包括激光头(23)，CCD相机(17)，堵头(21)，其特征在于：还包括轨道(1)，限位板(2)，限位开关(3)，轨道电机(4)，轨道变速器(5)，外壳(6)，升降轴底板(7)，升降轴滑杆(8)，升降轴滑块(9)，升降支撑架(10)，伸缩气缸(11)，旋转轴电机(12)，旋转轴从动齿轮(13)，竖直轴底板(14)，水平轴底板(15)，水平轴连接板(16)，堵头夹(20)，堵头安装气缸(22)，激光头连接板(24)，转接盘(25)，升降轴丝杠螺母(26)，升降轴丝杠(27)，升降轴电机(28)，轨道轮从动轴(29)，轨道轮(30)，轨道轮主动轴(31)，轨道轴底板(32)，万向轮(33)，轨道轴承座(34)，升降轴轴承支撑(35)，升降轴变速器(36)，弹性浮动头(37)，旋转轴主动齿轮(38)，竖直轴变速器(39)，竖直轴电机(40)，竖直轴滑杆(41)，竖直轴丝杠(42)，水平轴变速器(43)，水平轴电机(44)，竖直轴滑块(45)，竖直轴轴承支撑(46)，堵头夹支架(47)，旋转轴轴承(48)，水平轴滑杆(49)，水平轴轴承支承(50)，水平轴丝杠(51)，水平轴丝杠螺母(52)，水平轴滑块(53)，竖直轴丝杠螺母(54)，堵头夹弹簧(55)；所述万向轮(33)固定于轨道轴底板(32)下，能由人力推动在轨道(1)区域外移动；轨道主动轴(31)和轨道从动轴(29)通过轨道轴承座(34)分别安装于轨道轴底板(32)前后两端，其中轨道主动轴(31)通过轨道变速器(5)与轨道电机(4)连接，能在轨道电机(4)的带动下旋转，轨道轮(30)分别固定于轨道主动轴(31)和轨道从动轴(29)，将轨道主动轴(29)的旋转运动转化为轨道轴底板(32)的直线运动，轨道轮(30)与轨道(1)相配合，确保轨道轴底板(32)在轨道(1)的导向下沿轨道(1)线性运动，轨道(1)固定于地面；限位开关(3)固定于轨道轴底板(32)前端，限位板(2)安装于给水端内壁(18)下方轨道(1)处，限位开关(3)接触到限位板(2)后轨道电机(4)停止运行；所述升降轴底板(7)固定于轨道轴底板(32)，升降轴丝杠(27)通过升降轴轴承支承(35)安装于升降轴底板(7)，升降轴丝杠(27)下端通过升降轴变速器(36)连接升降轴电机(28)，并在升降轴电机(28)的带动下旋转，升降轴丝杠螺母(26)与升降轴丝杠(27)相配合，将升降轴丝杠(27)的旋转运动转化为升降轴丝杠螺母(26)的直线运动，升降轴滑杆(8)固定于升降轴底板(7)，升降轴滑块(9)与升降轴滑杆(8)相配合，确保升降轴滑块(9)在升降轴滑杆(8)的导向下沿直线上下运动；所述升降轴丝杠螺母(26)和升降轴滑块(9)安装于升降支撑架(10)上，升降支撑架(10)与转接盘(25)相连接，转接盘(25)沿周向均布3
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4组伸缩气缸(11)，伸缩气缸(11)顶端连接弹性浮动头(37)，弹性浮动头(37)能在伸缩气缸(11)的带动下卡紧给水端内壁(18)；所述旋转轴轴承(48)固定于转接盘(25)上，与旋转轴从动齿轮(13)相连接，旋转轴主动齿轮(38)与旋转轴电机(12)连接，旋转轴从动齿轮(13)与旋转轴主动齿轮(38)相配合，能在旋转轴电机(12)的带动下旋转；所述竖直轴底板(14)固定于旋转轴从动齿轮(13)上，竖直轴丝杠(42)通过竖直轴轴承支承(46)安装于竖直轴底板(14)，竖直轴丝杠(42)下端通过竖直轴变速器(39)与竖直轴电机(40)连接，并能在竖直轴电机(40)的带动下旋转，竖直轴丝杠螺母(54)与竖直轴丝杠(42)相配合，将竖直轴丝杠(42)的旋转运动转化为竖直轴丝杠螺母(54)的直线运动，竖直轴滑杆(41)固定于竖直轴底板(14)上，竖直轴滑块(45)与竖直轴滑杆(41)相配合，确保竖直轴滑块(45)在竖直轴滑杆(41)的导向下沿直线运动，竖直轴丝杠螺母(54)和竖直轴滑块(45)安装于水平轴连接板(16)；
所述水平轴丝杠螺母(52)和水平轴滑块(53)安装于水平轴连接板(16)上，水平轴丝杠(51)通过水平轴轴承支承(50)安装于水平轴底板(15)，水平轴丝杠(51)另一端通过水平轴变速器(43)与水平轴电机(44)连接，并能在水平轴电机(44)带动下旋转，水平轴丝杠(51)与水平轴丝杠螺母(52)相配合，将水平轴丝杠(51)的旋转运动转化为水平轴底板(15)的直线运动，水平轴滑杆(49)固定于水平轴底板(15)上，与水平轴滑块(53)相配合，确保水平轴底板(15)在水平轴滑杆(49)的导向下沿直线运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨二娟，刘福广，李勇，刘刚，王艳松，米紫昊，杨兰，王博，蔡国双，李岗，韩天鹏，张周博，
申请(专利权)人：南京辉锐光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：