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全自动水下焊接方法

阅读：659发布：2020-07-26

专利汇可以提供全自动水下焊接方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种全自动水下焊接方法及设备，设备包括空气压缩机 (1)、气瓶(2)、焊接摄像机(3)、焊接试验舱(4)、排水装置(5)、液压驱动自动焊接平台(6)、水面(7)、焊接分析仪(8)、焊接电源 (9)、监视电视柜(10)、控制系统柜(11)和手控盒(12)。焊接采用局部干法水下焊接方式，进行水下堆焊和坡口对接焊，焊接时采用一元化脉冲方式的熔化极惰性气体保护焊，焊接排水气体同时用作焊接保护气，焊接前根据需要通过手控盒(12)设定包括焊接方式、焊接速度、摆动速度、摆动幅度及左右停滞时间等焊接参数，焊接过程中，这些参数均可以根据实际情况实时调整，并通过摄像系统对焊接试验舱(4)内部全方位远程监控，焊接分析仪(8)对焊接电参数进行实时采集和统计分析。本发明可应用于深水以及辐射环境等人员不能进入的场合，既能够实现远程控制全自动水下焊接作业，又能够保证焊缝成型良好，以获得高质量水下焊接的接头。，下面是全自动水下焊接方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种采用局部干法的全自动水下焊接方法，包括以下步骤：
a、液压驱动自动焊接升降平台抬升到适当位置，焊接工件装卡；
b、焊接试验舱舱门关闭、卡箍锁紧，Z向升降油缸贴紧工件；
c、开启空气压缩机加压，直至焊接试验舱压力达到设定实验压力；
d、设定焊接参数、电源参数、试验平台运动参数；
e、排水装置入水前提前充入焊接保护排水气体；
f、液压驱动自动焊接升降台下降，直至焊接工件和排水装置密封垫位于水面以下，调节排水装置内充入气体流量，以获得良好的排水效果；
g、引弧焊接，水下焊接摄像机监视和记录焊接操作的整个过程，焊接质量分析仪对焊接过程中的焊接电流、电弧电压等工艺数据进行实时采集和统计分析；
h、焊接结束后液压驱动自动焊接升降台上升至焊接工件露出水面，关闭排水气体；
i、通过排气管道卸压，当压力达到常压时松开卡箍，打开焊接试验舱舱门；
j、焊件检验。
2.根据权利要求1所述的全自动水下焊接方法，其特征在于：所述的焊接工件固定于液压驱动自动焊接平台上端并随平台相对于排水装置运动，液压驱动自动焊接平台在手控盒的遥控下实现运动，通过手控盒遥控设定运动方式、运动速度、摆动速度、摆动幅度、左/右停滞时间，并在焊接过程中随工况要求实时调节。
3.根据权利要求2所述的全自动水下焊接方法，其特征在于：所述的液压驱动自动焊接平台在手控盒的遥控下高/低、前/后的运动和左/右方向的摆动；手控盒控制实现“直行”、“之字形”、“弓字形”和“点之”摆动方式的水下焊接。
4.根据权利要求1所述的全自动水下焊接方法，其特征在于：所述的焊接采用一元化脉冲方式的熔化极惰性气体保护焊，通过远程调节送丝速度控制焊接电流。
5.根据权利要求1所述的全自动水下焊接方法，其特征在于：所述的焊接为水下平板堆焊、坡口堆焊和带陶瓷衬垫的坡口对接焊。
6.根据权利要求1所述的全自动水下焊接方法，其特征在于：所述的排水装置的密封垫采用柔性耐高温材料，通过密封垫的压缩及吸水作用，提高密封排水效果，以延长持续有效排水密封时间。
7.根据权利要求1所述的全自动水下焊接方法，其特征在于：所述的排水装置使用焊接保护气-氩气作为排水气体。
8.根据权利要求1所述的全自动水下焊接方法，其特征在于：所述的水下焊接摄像机具有遥控自动变光遮光和遥控变焦聚焦功能。
9.一种用于实现上述方法的设备，主要包括空气压缩机(1)、气瓶(2)、焊接摄像机(3)、焊接试验舱(4)、排水装置(5)、液压驱动自动焊接平台(6)、水面(7)、焊接分析仪(8)、焊接电源(9)、监视电视柜(10)、控制系统柜(11)和手控盒(12)，其特征在于：水下焊接试验舱(4)内部加水到水面(7)，焊接摄像机(3)、排水装置(5)和液压驱动自动焊接平台(6)安装在水下焊接试验舱(4)内，排水装置(5)固定于一个相对于焊接试验舱(4)静止的架板中间，焊枪位于排水装置(5)内部的中央位置，架板两侧为螺栓连接快开结构，空气压缩机(1)、气瓶(2)、焊接分析仪(8)、焊接电源(9)、监视电视柜(10)、控制系统柜(11)和手控盒(12)位于地面上，内部和外部设备之间通过电缆和气管来连接。
10.根据权利要求9所述的全自动水下焊接设备，其特征在于：所述的排水装置(5)的背面采用陶瓷衬垫用于坡口对接焊，密封垫的形状与坡口形状相适应。

说明书全文

全自动水下焊接方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种焊接方法，尤其是可实现水下环境的全自动焊接，并可以对焊接过程和焊接质量进行监控的全自动水下焊接方法。

背景技术

[0002] 随着核电工业的发展，核电站的相关维修工作也提上日程。核电站放射性容器众多，例如反应堆压力容器、蒸发器、稳压器、冷凝器、乏燃料池、换料水池、给水池等。放射性容器因为核辐射应力等作用而容易产生严重威胁电站安全运行的腐蚀裂纹和表面磨蚀，需要进行漏点补板焊接、裂纹开坡口补焊、磨损腐蚀表面堆焊等形式的焊接修复。为了降低核辐射对施工人员和周围环境的影响，焊接需在水中进行。虽然在其他许多核电设备维修之中采用了机器人，但目前还大都是通过潜水焊工穿着厚重的专业防护服装进行手工焊接。潜水焊工手工焊接，直接暴露在辐射环境之中，而且有的容器内部水温很高，作业环境极其恶劣，一个焊工作业时间通常不超过1小时，另外水面还需要人员监控潜水焊工所受辐射剂量等，从而人力投入成本高昂。全自动水下焊接方法能够进行水下环境的全自动焊接作业，并可对焊接过程和焊接质量进行远程实时监视和控制，这能够极大地降低人员辐射成本和停堆成本，对于诸如核电站放射性容器的维修而言具有重要意义。

发明内容

[0003] 根据背景技术所述，本发明的目的在于提供一种既能够实现远程控制全自动水下焊接作业，又能够保证焊缝成型良好，获得高质量水下焊接接头的全自动水下焊接方法及设备。

[0004] 为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

[0005] 一种采用局部干法的全自动水下焊接方法，包括以下步骤：

[0006] a、液压驱动自动焊接升降平台抬升到适当位置，焊接工件装卡；

[0007] b、焊接试验舱舱门关闭、卡箍锁紧，Z向升降油缸贴紧工件；

[0008] c、开启空气压缩机加压，直至焊接试验舱压力达到设定实验压力；

[0009] d、设定焊接参数、电源参数、试验平台运动参数；

[0010] e、排水装置入水前提前充入焊接保护排水气体；

[0011] f、液压驱动自动焊接升降台下降，直至焊接工件和排水装置密封垫位于水面以下，调节排水装置内充入气体流量，以获得良好的排水效果；

[0012] g、引弧焊接，水下焊接摄像机监视和记录焊接操作的整个过程，焊接质量分析仪对焊接过程中的焊接电流、电弧电压等工艺数据进行实时采集和统计分析；

[0013] h、焊接结束后液压驱动自动焊接升降台上升至焊接工件露出水面，关闭排水气体；

[0014] i、通过排气管道卸压，当压力达到常压时松开卡箍，打开焊接试验舱舱门；

[0015] j、焊件检验。

[0016] 所述的焊接工件固定于液压驱动自动焊接平台上端并随平台相对于排水装置运动，液压驱动自动焊接平台在手控盒的遥控下实现运动，通过手控盒遥控设定运动方式、运动速度、摆动速度、摆动幅度、左/右停滞时间，并在焊接过程中随工况要求实时调节。

[0017] 所述的液压驱动自动焊接平台在手控盒的遥控下高/低、前/后的运动和左/右方向的摆动；手控盒控制实现“直行”、“之字形”、“弓字形”和“点之”摆动方式的水下焊接。

[0018] 所述的焊接采用一元化脉冲方式的熔化极惰性气体保护焊，通过远程调节送丝速度控制焊接电流。

[0019] 所述的焊接为水下平板堆焊、坡口堆焊和带陶瓷衬垫的坡口对接焊。

[0020] 所述的排水装置的密封垫采用柔性耐高温材料，通过密封垫的压缩及吸水作用，提高密封排水效果，以延长持续有效排水密封时间。

[0021] 所述的排水装置使用焊接保护气-氩气作为排水气体。

[0022] 所述的水下焊接摄像机具有遥控自动变光遮光和遥控变焦聚焦功能。

[0023] 一种用于实现上述方法的设备，主要包括空气压缩机(1)、气瓶(2)、焊接摄像机(3)、焊接试验舱(4)、排水装置(5)、液压驱动自动焊接平台(6)、水面(7)、焊接分析仪(8)、焊接电源(9)、监视电视柜(10)、控制系统柜(11)和手控盒(12)，其中：水下焊接试验舱(4)内部加水到水面(7)，焊接摄像机(3)、排水装置(5)和液压驱动自动焊接平台(6)安装在水下焊接试验舱(4)内，排水装置(5)固定于一个相对于焊接试验舱(4)静止的架板中间，焊枪位于排水装置(5)内部的中央位置，架板两侧为螺栓连接快开结构，空气压缩机(1)、气瓶(2)、焊接分析仪(8)、焊接电源(9)、监视电视柜(10)、控制系统柜(11)和手控盒(12)位于地面上，内部和外部设备之间通过电缆和气管来连接。

[0024] 所述的排水装置(5)的背面采用陶瓷衬垫用于坡口对接焊，密封垫的形状与坡口形状相适应。

[0025] 由于采用了上述技术方案件，本发明具有如下优点和效果：

[0026] 1、本发明区别于目前需潜水焊工手工作业的局部干式水下焊接，实现了远程控制全自动局部干法水下焊接作业。

[0027] 2、本发明的排水气体同时用作焊接保护气，增大了保护气的保护区域；排水装置入水前提前通气，使得排水装备内部始终处于干燥环境，保证了焊接质量。

[0028] 3、本发明使用手控盒远程控制，实现了多种摆动方式的全自动水下焊接作业，焊接速度、摆动速度、摆动幅度及其左/右停滞时间可根据工况要求实时调节。

[0029] 4、本发明采用一元化脉冲方式的熔化极惰性气体保护焊，简化了焊接操作，在相同平均电流的情况下，优化了熔滴过渡形态，实现了水下堆焊和带陶瓷衬垫的坡口对接焊。

[0030] 5、本发明中柔性耐高温材料作为排水装置的密封垫，提高了排水效果和持续有效排水密封时间。

[0031] 6、本发明采用的水下摄像系统，能够对整个全自动水下焊接操作过程进行监视和记录。

[0032] 7、本发明采用的焊接质量分析仪可以对焊接过程中的焊接电流、电弧电压等工艺数据进行实时采集和分析，依此可以对焊接质量进行实时掌控。附图说明

[0033] 图1为本发明系统组成示意图

[0034] 图2为本发明方法流程示意图

[0035] 图中：1-空气压缩机，2-气瓶，3-焊接摄像机，4-焊接试验舱，5-排水装置，6-液压驱动自动焊接平台，7-水面，8-焊接分析仪，9-监视电视柜，10-监视电视柜，11-控制系统柜，12-手控盒。

具体实施方式

[0036] 由图1可知，全自动水下焊接设备主要包括空气压缩机1、气瓶2、焊接摄像机3、焊接试验舱4、排水装置5、液压驱动自动焊接平台6、水面7、焊接分析仪8、焊接电源9、监视电视柜10、控制系统柜11和手控盒12，其中：水下焊接试验舱4内部加水到水面7，焊接摄像机3、排水装置5和液压驱动自动焊接平台6安装在水下焊接试验舱4内，排水装置5固定于一个相对于焊接试验舱4静止的架板中间，焊枪位于排水装置5内部的中央位置，架板两侧为螺栓连接快开结构，空气压缩机1、气瓶2、焊接分析仪8、焊接电源9、监视电视柜10、控制系统柜11和手控盒12位于地面上，内部和外部设备之间通过电缆和气管来连接。

[0037] 另外，排水装置5的背面采用陶瓷衬垫用于坡口对接焊。

[0038] 由图2可知，排水装置5固定于一个相对于焊接试验舱4静止的架板中间，焊枪位于排水装置5内部的中央位置，架板两侧为螺栓连接快开结构，便于对排水装置5以及焊枪的维护；液压驱动自动焊接升降平台6抬升到适当位置，焊接工件装卡，焊接试验舱4舱门关闭、卡箍锁紧，Z向升降油缸贴紧工件；焊接工件固定于液压驱动自动焊接平台6的上端并随平台相对于排水装置运动，液压驱动自动焊接平台6在手控盒12的遥控下可以实现高/低、前/后的运动和左/右方向的摆动，运动方式、运动速度、摆动速度、摆动幅度、左/右停滞时间通过手控盒12遥控设定，并在焊接过程中随工况要求实时调节；开启空气压缩机1加压，直至焊接试验舱4压力达到设定实验压力，设定焊接参数、电源参数、试验平台运动参数，液压驱动自动焊接升降台6下降，直至焊接工件和排水装置5密封垫位于水面以下，排水装置5入水前提前通气，使得排水装备内部始终处于干燥环境，保证了焊接质量，调节排水装置5内充入气体流量，以获得良好的排水效果，排水装置5使用焊接保护气-氩气作为排水气体，扩大了保护气的保护区域，提高了保护效果；引弧焊接，采用一元化熔化极惰性气体保护焊，通过远程调节送丝速度控制焊接电流，简化了焊接操作，采用脉冲焊接方式，在相同平均电流的情况下，优化了熔滴过渡形态，利于实现喷射过渡；水下焊接摄像机
3监视和记录焊接操作的整个过程，焊接质量分析仪8对焊接过程中的焊接电流、电弧电压等工艺数据进行实时采集和统计分析；焊接结束后液压驱动自动焊接升降台6上升至焊接工件露出水面，关闭排水气体；通过排气管道卸压，当压力达到常压时松开卡箍，打开焊接试验舱4舱门；焊件检验。

[0039] 本发明可实现水下平板堆焊、坡口堆焊和带陶瓷衬垫的坡口对接焊；采用柔性耐高温材料作为排水装置5的密封垫，通过密封垫的压缩及吸水作用，提高了密封排水效果，耐高温材料在惰性气体环境下可以耐2000度以上高温，延长了持续有效排水密封时间；水下焊接摄象机3具有遥控自动变光遮光和遥控变焦聚焦功能，能够实现对全自动水下焊接操作的整个过程进行监视和记录；焊接质量分析仪8可以对焊接过程中的焊接电流、电弧电压等工艺数据进行实时采集和统计分析，生产曲线图和统计数据，依此可以对焊接质量进行实时掌控。

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