[发明专利]一种乏燃料水池水下激光焊接试验装置及试验方法

说明书

本发明提供了一种乏燃料水池水下激光焊接试验装置及试验方法，该装置包括模拟水池装置(1)、激光器(2)、水冷箱(3)、控制装置(4)、加压装置(5)、水下激光焊接移动定位装置(6)；乏燃料水池水下激光焊接试验装置结构简单，操作方便，试验成本低，可以模拟不同水深的焊接工况；水下激光焊接头完全置于水中，可用于指导工程项目水下激光焊接工艺的制定；试验装置采用模块化设计，独立拆解后可用于乏燃料水池底板的激光修复焊接，避免原临时封堵等应对措施带来的有效期短、施工不便等问题。

技术领域

本发明涉及水下焊接技术领域，特别涉及一种乏燃料水池水下激光焊接试验装置及试验方法。

背景技术

乏燃料水池是核电站用于暂存核废料(乏燃料)的主要设施，是以不锈钢材料为主的大型金属结构，其制造和安装过程大量采用焊接技术。这些焊缝在核电站整个运行周期中始终处于带水和高辐射环境中，容易发生局部腐蚀、损伤和破坏，是核电站特种维修领域重点关注的对象。由于乏燃料水池处于高放射性区域，高辐射会对人体造成很大伤害，不利于维修人员直接接近待修部位进行焊接修复，部分国外电厂只能采用聚合物进行临时封堵，但聚合物材料在高放射环境中的使用寿命不能有效保证。

焊接修复是常用的修复方法，与常规焊接方法相比，激光焊接的热输入较低，焊接工件变形小，热影响区也小，成型焊缝深宽比大，且无需开坡口，能最大程度的保持水池原貌，确保不会影响水池底部支撑燃料及其贮存格架的功能、不影响换料设备操作。但乏燃料水池水下激光焊接缺乏有效的试验装置和试验验证方法，开发水下激光焊接试验装置并确定试验方法具有较强的现实需求和意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种乏燃料水池水下激光焊接试验装置，其特征在于：该装置包括模拟水池装置(1)、激光器(2)、水冷箱(3)、控制装置(4)、加压装置(5)、水下激光焊接移动定位装置(6)；所述水下激光焊接移动定位装置(6)位于所述模拟水池装置(1)的内部，所述模拟水池装置(1)水位盖过所述水下激光焊接移动定位装置(6)，所述激光器(2)通过光纤穿过所述模拟水池装置(1)连接至水下激光焊接移动定位装置(6)上的激光焊接头(11)；所述加压装置(5)为所述模拟水池装置(1)提供加压氦气，一方面用于排开水实施水下激光焊接，另一方面用于调节模拟水池装置1中压力；所述水冷箱(3)用于对所述激光器(2)和所述水下激光焊接移动定位装置(6)实施冷却；所述控制装置(4)对所述激光器(2)、所述水冷箱(3)、所述加压装置(5)、所述水下激光焊接移动定位装置(6)的激光-冷却-送气-运动的综合控制。

所述控制装置(4)除提供激光-冷却-送气-运动的综合控制的人机界面、数据库存储功能等外，还能够实现对摄像头视频信号的处理、存储，裂缝图像自动识别，焊接轨迹规划等功能。

优选的，所述模拟水池装置(1)设有超压排放口，防止压力过高造成事故。

优选的，所述模拟水池装置(1)开有玻璃视窗。

优选的，所述模拟水池装置(1)采用304不锈钢。

优选的，所述激光器(2)为6KW光纤激光器。

优选的，所述加压装置(5)提供0.15MPa以上的加压氮气。

优选的，所述水下激光焊接移动定位装置(6)包括水下激光焊接头(7)、运动机构(8)、机架(9)、配重块(10)和试验底板(11)；所述水下激光焊接头(7)带有移动气罩，并集成焊缝视觉检测和焊接送丝功能，并且通过密封设计实现了全防水，可实现局部干式焊接；所述运动机构(8)为滚珠丝杠机构实现所述水下激光焊接头(7)的XYZ轴方向运动；所述机架(9)为框架结构，所述框架结构上部设有吊耳用于支撑所述水下激光焊接头(7)和所述运动机构(8)；所述配重块(10)为不锈钢块，设置在所述机架(9)的两侧，用于防止排气焊接时结构往上串动；所述试验底板(11)吊装在所述机架(9)的框架底部。