复杂环境水下结构物局部干法焊接

发布时间: 2022-08-25

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：技术转让

成果类型：发明专利

行业领域：

高新技术改造传统产业

成果介绍

核电站运行过程中不可避免产生核废料，通过乏燃料水池暂存，乏池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，从而造成乏燃料水池泄漏。乏燃料水池泄漏不但对核电站的运行造成安全隐患，还会引发环境污染，因此必须对乏燃料水池泄露进行及时维修。目前大多数新型核电机组仅配备一个乏燃料水池，一旦发生泄漏只能进行水下在线维修。乏燃料水池的在线维修具有维修难度大、质量要求高、技术门槛高等特点。如何对乏燃料水池进行安全可靠的水下在线维修、实现维修过程的全面自动化、保证乏燃料水池及乏燃料的安全，是目前国内外研究的热点。局部干法水下激光焊接具有设备灵活、焊接可达性出色、成形质量高等优点，适用于核电站水下构件维修需求，正在成为当下的研究热点。

成果亮点

基于乏燃料水池在线修复的需求，开发了水下激光焊接工程样机，其技术方案包括 4 个方面：即高精度水下移动定位系统集成制造技术、水下激光焊接-视觉-送丝一体化设备集成技术、局部区域动态密封排水技术和高质量局部干法水下激光焊接工艺。水下移动定位系统是水下运动的执行基础，采用水密电机驱动，带动水下密封体进行焊接移动。在满足 XYZ三轴运动要求的基础上，在 XYZ 平台前端设置旋转运动模块，可驱动水下激光头的姿态旋转，满足不同位姿的焊接修复要求，并可以通过调整角度规避激光焊接时的高反问题。采用的框架式系统，结构稳定，定位精确，运动定位精度误差＜***，单次连续焊接长度可达350mm。

团队介绍

项目团队由北京石油化工学院、上海核工程研究设计院有限公司、天津大学、中国人民解放军陆军装甲兵学院等单位的多名研究人员组成，发表论文114篇，出版水下维修论著2本，在编2本。已授权国家专利67件，其中发明专利24件。相关工作被中华人民共和国中央人民政府官网、科技日报等各级媒体多次报道。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”高端装备产业科技服务团 (中国造船工程学会) 评价时间：2022-10-19

李龙

702研究所

高级工程师

综合评价

不同海洋工程结构物的水下应急维修均存在维修环境复杂、时间周期短、质量要求高等特点，开发可以适应不同应用需求的水下现场在线维修技术和装备，对于保证相关海洋工程装备的长期稳定运行具有重要意义。本研究极大地促进了核电站堆内构件水下维修技术的进步，其研究形成的“核电厂堆内构件局部干法水下焊接技术”科技成果，具有完全自主知识产权，打破了国外工程公司对我国的技术壁垒和价格垄断，极大地促进了核电站堆内构件维修技术的进步，也为海上浮动核电站维修提供技术蓝图，该项目投入时间较长，未在产品化商业化实现规模销售。但该成果产品化商业化的材料采购成本与生产成本均可控，技术含量较高，与同类产品相比竞争优势较强。

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