JP4664578B2 - Welding equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転中の原子力発電所において、原子炉圧力容器の管台と制御棒駆動機構ハウジングとを溶接する溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
原子炉圧力容器の管台と制御棒駆動機構ハウジング(以下、単にハウジングと称する)との溶接を行なう場合、チャンバーの機能を有する溶接装置が開発されている。しかし、この溶接装置はトラブル等でこれを取り外した場合、溶接部が水中に没してしまうため乾燥等の追加的な作業を余儀なくされるほか、万一、水が残った場合には溶接欠陥を生じる可能性が高かった。また、この溶接装置は管台の外周を基準にして溶接しているため、管台の軸芯にハウジングの軸芯を一致させる制御が難しいという欠点があった。
【0003】
なお、管台とハウジングとを溶接する溶接部の外側にパイプを降ろし、その内部の水を除去するシールパイプ方式を採用すれば前述の欠点を除去することができる。しかし、このシールパイプ方式は、溶接以外の作業に適用された例はあったが、溶接に適用されることはなかった。その理由はシールパイプと管台との隙間が小さいため、遠隔で高品質の溶接を行なうには種々の機能が必要になり、溶接ヘッドのコンパクト化が難しいという課題があった。
【0004】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、運転中の原子力発電所において原子炉圧力容器内に水がある状態でも局部乾燥式で管台とハウジングとの溶接を可能にする溶接装置を提供することにある。
【0005】
本発明の他の目的は局部乾燥のためのシールパイプ内という狭隘空間内での溶接を可能にするコンパクト化を実現する溶接装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、
原子炉圧力容器の底部を貫通して鉛直上方に突出して設けられた円筒状の管台の内側に制御棒駆動機構ハウジングを挿入し、前記管台および前記制御棒駆動機構ハウジングをシールパイプで覆って前記原子炉圧力容器内の水から隔離し、前記管台と前記制御棒駆動機構ハウジングとを溶接する溶接装置であって、
前記シールパイプ内に挿入される移送基部と、
この移送基部の下部に回転機構を介して設けられた固定押し当て台、クランプ機構および下げ振りと、
前記移送基部と前記回転機構との間に設けられ、スライド軸を介して上下動可能に設けられた溶接トーチとを有し、
前記クランプ機構は、前記制御棒駆動機構ハウジングの上部をクランプして前記移送基部を前記制御棒駆動機構ハウジングに固定し、
前記下げ振りは、前記溶接装置においてその軸芯が通る位置から前記管台の下端部まで吊り下げられ、該管台の軸芯と前記溶接装置の軸芯との一致を確認可能としたことを特徴とする。
【0007】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の溶接装置において、溶接トーチが、溶接前の電極位置の設定状態及び溶接中の溶融プールの状態の少なくとも一方を監視する監視装置を備える。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る溶接装置の一実施形態のうち、主要部を断面で示した概略構成図である。同図において、管台1は図示を省略した原子炉圧力容器の底部を鉛直に貫通するもので、その上端部が示されている。この管台1の内部にハウジング2を挿入して、管台1の上端とハウジング2の外周面とを溶接するに当たり、管台1の周囲を覆うように、シールパイプ3が垂直に降ろされ、その下端が原子炉圧力容器の底面に押し当てられた状態で、このシールパイプ3の内部の水が抜き取られる。溶接装置10はこの状態でシールパイプ3の上端部からその内部に挿入される。
【0013】
溶接装置10はこれを保持して移送するための移送基部11を備えている。この移送基部11は保持板11aと取付板11cとが、補強板11bを介在させた状態で、ロッド11eによって一体的に組み立てられ、さらに、取付板11cと取付板11dとが所定の間隔を持たせた状態でスライド軸11fによって結合されている。スライド軸11fは周方向を3等分した位置にそれぞれ設けられ、溶接トーチ取付台12が、スライドベアリング13を介して、スライド軸11fに沿って上下方向に往復動可能に装着されている。
【0014】
溶接トーチ取付台12の軸芯部に、この溶接トーチ取付台12を上下方向に移動させるボールナット14及びボールネジ15を備えている。このうち、ボールナット14は溶接トーチ取付台12に固定され、ボールネジ15の上端部は、ラジアルボールベアリングによって、その末端を上方に突出させた状態で、回動可能に支持され、ボールネジ15の下端部はラジアルボールベアリングによって回動可能に保持されている。
【0015】
取付板11cの上面部に取付台16が固定され、これに電動機を含む軸方向駆動機構17が搭載されている。この軸方向駆動機構17は電動機、ベベルギヤ、ウォーム及びウォームホィールでなる減速機構等で構成されている。この構成により、電動機を駆動することにより溶接トーチ取付台12を上下に移動させることができる。また、本実施形態はTIG溶接を採用しているため、溶接ワイヤを溶接部に導くためのワイヤ送給機構18が取付板11cの下側において、溶接トーチ取付台12の移動に支障をきたさない位置に装着されている。
【0016】
移送基部11を構成する取付板11dの下面部に、回転機構21を介して、固定押し当て台22、クランプ機構23及び下げ振り24が装着されている。このうち、固定押し当て台22は、ハウジング2の上端内縁部に押し当てて、ハウジング2の軸芯と回転機構21の軸芯とを合わせる円錐状の押し当て面を有しており、さらに、ハウジング2の上端に移送基部11が載ったことを確認するために、周方向を3等分した位置に図示を省略した接触センサを備えている。クランプ機構23はパンタグラフに類似した機構をエアシリンダーで駆動することによって、ハウジング2の上端から径方向内側に環状に突出した内方突起2aをその下側から固定押し当て台22側に押さえ付ける機能を備えている。このように、固定押し当て台22とクランプ機構23とによって内方突起2aを挟むことによって、固定押し当て台22がハウジング2に固定される。回転機構21は固定押し当て台22を基準にして溶接装置10を回転させる機構を内蔵している。下げ振り24は図示を省略した管台1の下端部まで吊り下げられ、これによって、管台1の軸芯に溶接装置10の軸芯が一致しているか否かを確認し得るようになっている。
【0017】
一方、溶接トーチ取付台12の下面のうち、軸芯を外れた位置に溶接トーチ部34を径方向に移動させる径方向移動機構31が装着されている。この径方向移動機構31はその位置を監視するエンコーダ(図示せず)を備えている。なお、エンコーダの代わりに、高放射線下でも機能する磁気式エンコーダやレゾルバを用いても良い。径方向移動機構31の下面部に溶接時のアークを安定させるためのAVC(Automatic Voltage Control)機構32が装着されている。AVC機構32は径方向外側に斜めの取付面を有し、この取付面に、トーチ角度調整機構33を介して、図示省略のワイヤノズル及びCCDカメラ35を含む溶接トーチ部34が取り付けられている。CCDカメラ35は溶接トーチ部34の移動及び設定位置を監視するもので、トーチ角度調整機構33の角度表示にはポテンショメータが用いられる。
【0018】
上述した保持板11aは移送基部11を移送する取っ手の他に、電気配線を施すコネクタや、圧力空気を導入する配管ターミナル等を備えており、制御装置4から導出されたケーブル8がコネクタに結合され、溶接電源5及びボンベ6を付帯する操作、監視装置7から導出されたホース9が配管ターミナルに結合される。なお、制御装置4及び溶接電源5はケーブル8によって接続されている。
【0019】
上記のように構成された本実施形態の動作について、以下に説明する。原子炉圧力容器内に水が存在する状態でシールパイプ3を水面よりも上方から下方に降ろし、その下端面を原子炉圧力容器の底部に押し当てて溶接対象の管台1を他の管台から隔離する。そして、シールパイプ3の内部の水を抜き取る。この場合、隣接する管台との相互間隔が決まっているため、管台1の外径に対してシールパイプ3の内径が公称100ミリメートル(mm)に抑えられる。すなわち、管台1の外周面とシールパイプ3の内周面との隙間は公称50ミリメートル(mm)である。このとき、シールパイプ3の据え付け誤差(芯ズレ量)を5ミリメートル(mm)とすれば、その隙間は45ミリメートルとして溶接トーチ部34を構成する部品をコンパクトにするだけでなく、径方向の駆動成分を持つ駆動機構、すなわち、径方向移動機構31及びトーチ角度調整機構33のストロークを、例えば、35ミリメートル(mm)程度に短くし、かつ、その移動及び設定位置をエンコーダやポテンショメータで確認と監視を行う。
【0020】
次に、図示を省略した運搬装置により保持板11aの上部を把持し、溶接装置10をシールパイプ3内に挿入する。これによって、固定押し当て台22の下面がハウジング2に載ったことを図示省略の接触センサで感知すると、制御装置4の制御信号によって、クランプ機構23が内方突起2aを挟み込み、固定押し当て台22とハウジング2とが一体的に固定される。このとき、下げ振り24が管台1の下端から延出し、管台1の軸芯と溶接装置10の軸芯とが一致しているか否か、すなわち、固定押し当て台22が固定されたハウジング2が傾いているか否かを監視することができる。
【0021】
次に、操作、監視装置7及び制御装置4を用いて、溶接対象位置をCCDカメラ35で監視しながら、径方向移動機構31を駆動することによってトーチ角度調整機構33を径方向外側に移動させ、軸方向駆動機構17を駆動することによって溶接トーチ取付台12を下降させ、さらに、トーチ角度調整機構33を駆動することによって溶接トーチ部34の角度を調整して溶接可能の状態に保持する。また、ワイヤ送給機構18によってワイヤの先端を溶接位置に送給する。
【0022】
この状態で溶接動作を開始すると、ハウジング2の一端部を管台1の上端よりも上方に突出させた状態で、管台1の上端部とハウジング2の外周面との溶接が行われる。このとき、CCDカメラ35によって溶接プールの監視が行われる。
【0023】
次に、操作、監視装置7及び制御装置4を用いて、回転機構21を駆動することによって、溶接装置10の全体がハウジング2の軸芯を中心にして回転せしめられ、管台1の全周に亘ってハウジング2の溶接が行われる。
【0024】
一連の溶接操作を終了した後は、上述したと逆の操作で、溶接トーチ部34の上昇操作、径方向内側への収納操作、クランプ機構23の解除操作、溶接装置10のシールパイプ3からの抜去操作が行われる。
【0025】
かくして、本実施形態によれば、管台1をシールパイプ3によって原子炉圧力容器内の水から隔離し、その内部水を排除して管台1の上端部とハウジング2の外周面とを溶接するように構成したので、運転中の原子力発電所において原子炉圧力容器内に水がある状態でも局部乾燥式で管台とハウジングとの溶接が可能になる。
【0026】
また、シールパイプの上端から挿入、抜去が可能な移送基部11と、その下面部に装着された回転機構付きのクランプ機構23と、軸方向駆動機構17によって軸方向に駆動される溶接トーチ取付台12と、径方向移動機構31を介して、溶接トーチ取付台12に装着された溶接トーチ部とを備えているため、シールパイプ内という狭隘空間内での溶接を可能にするコンパクト化が実現される。
【0027】
なお、上記実施形態では、トーチ角度調整機構33の近傍に、主に、溶接プールの監視を行うCCDカメラ35を設けたが、溶接対象部位を監視するために、溶接トーチ部34の設置位置とは180度異なる反対側の位置にも設ける等、より多くのCCDカメラを設けることも可能である。
【0028】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、運転中の原子力発電所において原子炉圧力容器内に水がある状態でも局部乾燥式で管台とハウジングとの溶接を可能にする溶接装置が提供される。また、局部乾燥のためのシールパイプ内という狭隘空間内での溶接を可能にするコンパクト化を実現する溶接装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る溶接装置の一実施形態のうち、主要部を断面で示した概略構成図。
【符号の説明】
1 管台
2 ハウジング
3 シールパイプ
4 制御装置
7 操作、監視装置
10 溶接装置
11 移送基部
12 溶接トーチ取付台
17 軸方向駆動機構
18 ワイヤ送給機構
21 回転機構
22 固定押し当て台
23 クランプ機構
24 下げ振り
31 径方向移動機構
32 AVC機構
33 トーチ角度調整機構
34 溶接トーチ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding apparatus for welding a nozzle base of a reactor pressure vessel and a control rod drive mechanism housing in a nuclear power plant in operation.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art A welding apparatus having a chamber function has been developed when welding a reactor pressure vessel nozzle and a control rod drive mechanism housing (hereinafter simply referred to as a housing). However, if this welding device is removed due to trouble, the welded part will be submerged in water, so additional work such as drying will be required, and if water remains, a welding defect will occur. Was more likely to occur. In addition, since this welding apparatus performs welding based on the outer periphery of the nozzle, there is a drawback that it is difficult to control the axis of the housing to coincide with the axis of the nozzle.
[0003]
It should be noted that the above-mentioned drawbacks can be eliminated by adopting a seal pipe system in which the pipe is lowered to the outside of the welded portion where the nozzle and the housing are welded and the water inside the pipe is removed. However, this seal pipe method has been applied to work other than welding, but has not been applied to welding. The reason is that since the gap between the seal pipe and the nozzle is small, various functions are required to perform high-quality welding remotely, and it is difficult to make the welding head compact.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to weld the nozzle and the housing in a locally dry type even when there is water in the reactor pressure vessel in an operating nuclear power plant. It is to provide a welding apparatus that enables it.
[0005]
Another object of the present invention is to provide a welding apparatus that realizes compactness that enables welding in a narrow space such as a seal pipe for local drying.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1
A control rod drive mechanism housing is inserted inside a cylindrical nozzle provided so as to protrude vertically upward through the bottom of the reactor pressure vessel, and the nozzle and the control rod drive mechanism housing are covered with a seal pipe. A welding device that isolates the water from the reactor pressure vessel and welds the nozzle and the control rod drive mechanism housing;
A transfer base inserted into the seal pipe;
A fixed pressing base, a clamp mechanism and a downward swing provided via a rotation mechanism at the bottom of the transfer base;
A welding torch provided between the transfer base and the rotation mechanism, and capable of moving up and down via a slide shaft;
The clamp mechanism clamps the upper part of the control rod drive mechanism housing to fix the transfer base to the control rod drive mechanism housing;
The plumb, the welding apparatus is suspended from a position through which the axis of its to said tube under the base end portion in and to allow check coincidence between the axis of the welding device and the tube stand axis It is characterized by that.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the welding apparatus according to the first aspect, the welding torch includes a monitoring device that monitors at least one of a set state of the electrode position before welding and a state of the molten pool during welding.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown on a screen. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a cross section of a main part of an embodiment of a welding apparatus according to the present invention. In the figure, the nozzle 1 passes vertically through the bottom of a reactor pressure vessel (not shown), and its upper end is shown. In inserting the
[0013]
The welding apparatus 10 includes a
[0014]
A
[0015]
A
[0016]
A fixed
[0017]
On the other hand, a
[0018]
In addition to the handle for transferring the
[0019]
The operation of the present embodiment configured as described above will be described below. With the water present in the reactor pressure vessel, the
[0020]
Next, the upper part of the holding
[0021]
Next, the operation and monitoring device 7 and the control device 4 are used to move the torch
[0022]
When the welding operation is started in this state, the upper end of the nozzle 1 and the outer peripheral surface of the
[0023]
Next, by driving the
[0024]
After completing the series of welding operations, the
[0025]
Thus, according to the present embodiment, the nozzle 1 is isolated from the water in the reactor pressure vessel by the
[0026]
Also, a
[0027]
In the above-described embodiment, the
[0028]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a welding apparatus that enables welding between a nozzle and a housing in a locally dry type even when there is water in a reactor pressure vessel in an operating nuclear power plant. Is provided. In addition, a welding apparatus that realizes compactness that enables welding in a narrow space such as a seal pipe for local drying is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a cross section of a main part of an embodiment of a welding apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記シールパイプ内に挿入される移送基部と、
この移送基部の下部に回転機構を介して設けられた固定押し当て台、クランプ機構および下げ振りと、
前記移送基部と前記回転機構との間に設けられ、スライド軸を介して上下動可能に設けられた溶接トーチとを有し、
前記クランプ機構は、前記制御棒駆動機構ハウジングの上部をクランプして前記移送基部を前記制御棒駆動機構ハウジングに固定し、
前記下げ振りは、前記溶接装置においてその軸芯が通る位置から前記管台の下端部まで吊り下げられ、該管台の軸芯と前記溶接装置の軸芯との一致を確認可能としたことを特徴とする溶接装置。A control rod drive mechanism housing is inserted inside a cylindrical nozzle provided so as to protrude vertically upward through the bottom of the reactor pressure vessel, and the nozzle and the control rod drive mechanism housing are covered with a seal pipe. A welding device that isolates the water from the reactor pressure vessel and welds the nozzle and the control rod drive mechanism housing;
A transfer base inserted into the seal pipe;
A fixed pressing base, a clamp mechanism and a downward swing provided via a rotation mechanism at the bottom of the transfer base;
A welding torch provided between the transfer base and the rotation mechanism, and capable of moving up and down via a slide shaft;
The clamp mechanism clamps the upper part of the control rod drive mechanism housing to fix the transfer base to the control rod drive mechanism housing;
The downward swing is suspended from the position where the axis passes through the welding apparatus to the lower end of the nozzle, and it is possible to confirm the coincidence between the axis of the nozzle and the axis of the welding apparatus. Features welding equipment.
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