JPH02151383A - 特に原子力発電所の蒸気発生器の管の内部で遠隔溶接を実施する方法及び装置 - Google Patents

特に原子力発電所の蒸気発生器の管の内部で遠隔溶接を実施する方法及び装置

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JPH02151383A
JPH02151383A JP1267971A JP26797189A JPH02151383A JP H02151383 A JPH02151383 A JP H02151383A JP 1267971 A JP1267971 A JP 1267971A JP 26797189 A JP26797189 A JP 26797189A JP H02151383 A JPH02151383 A JP H02151383A
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receiving tube
bushing
fiber
optical
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Jacques Griffaton
ジヤツク・グリフアトン
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Fragema
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    • B23K26/21Bonding by welding
    • B23K26/24Seam welding
    • B23K26/28Seam welding of curved planar seams

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本尭明は、管内部での遠隔溶接に係わる。そのような溶
接は特に、加圧水型原子炉の蒸気発生器管に生じた漏洩
箇所の修理に適用可能である。
1哩へ11 加圧水型原子炉が用いられているような発電所の蒸気発
生器は通常、U字形に湾曲され、かつ非常に厚い多孔プ
レートへの取り付けによりその各端を固定された非常に
多数の細管から成る管束を含む。蒸気発生器の多孔プレ
ート下方の部分は氷室を構成し、この氷室の第1の部分
において原子炉容器から来る加圧された“1次′°水が
細管束の管に分配される。管に沿って流れた後、水は氷
室の第2の部分で回収され、原子炉の1次管路の導管を
経て、加圧水を加熱する燃料集合体によって構成された
炉心を収容する原子炉容器に戻される。
蒸気発生器への供給水は、蒸気発生器の多孔プレー1〜
上方の部分において細管束の管の外側表面に接触して蒸
気となり、この蒸気は原子炉と結合されたタービンに送
られる。
即ち、細管束の管の壁は、原子炉の1次流体である加圧
水と2次流体である供給水との間の隔壁を構成する。原
子炉容器内の燃料集合体その他の構造物と接触する1次
流体は多がれ少ながれ放射性物質を含有する。従って、
1次流体と2次流体との直接接触は一切回避することが
適当であり、なぜなら2次流体の汚染はきわめて重大な
被害をもならす恐れが有るからである。上記のような接
触回避を実現するためには、蒸気発生器の細管束の管の
壁を通して生起する漏れを防止し、かつそのような漏れ
が起こってしまった場合は漏れる壁を有する管をできる
かぎり有効かつ迅速に修理しなければならない。
上記のような修理は通常、原子炉の正常な耐用年数の間
に必要となる。熱による応力または機械的に掛かる応力
や細管束の管の腐食に起因する応力は、細管束の管の壁
の1次流体側かまたは2次流体側に亀裂を生じさせる恐
れが有る。修理は、保守のための原子炉停止時間に行な
われる。
蒸気発生器の細管束の管を修理する公知方法では、管の
漏れを生じる箇所にブシュを装着する。
修理されるべき管の内径より僅かに小さい外径と、漏洩
箇所を含む領域を覆うのに十分な長さとを有するブシュ
が管内に、細管束を構成する管の端部が同一レベルに取
り付けられた多孔プレートの入り口面から挿入される。
ブシュは、多孔プレート中央部に位置する管に抽入され
る場合は多孔プレートの入り口面と同一レベルに配置さ
れ、比較的多孔プレート周縁部近傍に位置する管に挿入
される場合は多孔プレートから半ば突出するように配置
される。その後ブシュは管の内側に、ブシュと管とが漏
洩箇所を含む領域の両側で1箇所ずつ、合わせて2箇所
で水密に結合されるように固定される。
上述の作業は総て蒸気発生器の水室内から、即ち蒸気発
生器の、原子炉作動中に放射性物質を含有する1次流体
と接触した部分内から行なわなければならず、このこと
は作業する人間が大線量の放射能を浴びることを意味す
る。
従って、管にブシュを装着するうえで必要な作業の少な
くとも幾つか、特にブシュの両端それぞれを管に溶接す
ることによりブシュを管に固定する作業を行ない得る遠
隔制御の自動装置が提案された。
米国特許第4694136号に、上記のような溶接を行
なう装置が開示されている。この装置は管内に設置され
た光学的溶接ヘッドと、蒸気発生器の水室外部に配置さ
れたパワーレーザとを含む、レーザビームは蒸気発生器
の水室外部に配置されたレーザから溶接ヘッドまで、光
学手段により空気中を伝送される。
上述の装置は、あらゆる必要な流体源(電源、冷却水源
)を含めた甚だしい量の設備を蒸気発生器の近傍に設置
することを必要とする。パワーレーザは氷室の点検ハツ
チのごく近傍に取り付けなければならず、この領域は水
室内部と同じくらい高レベルの放射線に晒されている。
レーザを点検ハツチから遠ざける試みが為されたが、そ
の間隔を非常に大きくしようとすると、解決するべきで
しかも解決しがたい問題点の複雑化が避けられない、更
に、用いられる溶接ヘッドは、溶接ヘッドに対して作用
するスラスト玉軸受及びばねを有する当接部材によって
集束距離が発火距離に等しい一定の大きさに維持される
ことに関連する欠点を有し、即ち上記のようなシステム
は摩擦を起こし、溶接の質を低下さぜる揺動及び震動を
発生する。
冒頭に述べた本発明の特別の用途、即ち原子炉の蒸気発
生器の管の修理において上述の欠点を除去するために、
本発明は、蒸気発生器から非常に離隔して、例えば蒸気
発生器を収容した原子炉構造体の外部に配置されたエネ
ルギ源によってブシュが蒸気発生器管内に溶接されるこ
とを可能にする方法を提供する0本発明は、本発明方法
を実施する装置も提供する。
本発明の方法は、 修理されるべき管内にブシュを通常方法で嵌め込んだ後
、鎖管に、光エネルギを伝送する光ファイバを収容した
可撓性チューブと、不活性ガス供給管路と、制御信号転
送ケーブルとによって制御ステーション近傍に位置する
〈例えばYAG型の)レーザと結合された光学的溶接ヘ
ッドを挿入し、溶接ヘッドを作業レベルに位置決めし、
ビームの集束距離を調整し、 管の漏洩領域両側の2ゾーンそれぞれにおいてブシュの
全周を溶接する 作業を自動的に、かつ例えば原子炉構造体外部に位置す
る制御ステーションからの遠隔制御下に行なうことを可
能にする。
11悲U 本発明の方法及び装置は、特許請求の範囲各項により厳
密に規定しである。
本発明の実施例を、添付図面を参照しつつ以下に詳述す
る。
K施r!パ11 本発明が冒頭に述べた用途に適用されるかどうかにかか
わらず、以下の説明では添付図面に示した非限定的な実
施例のみを参照して、まず本発明の方法及び装置につい
て一般的に述べる。
溶接は、軸線へを有する(例えば修理されるべき管Tで
ある)受容管と、この管内に予め配置された、壁Sを有
する溶接されるべきブシュHとの間に結合が実現される
ことを必要とする。
されるべきブシュの壁の方へ反射するのに適当なミラー
37から成る光学的反射手段、及び上記ビームを溶接さ
れるべきブシュの壁上の衝撃点11に、この点でブシュ
が受容管に溶接されるように集束させるレンズL1、L
2及びL3並びに光学要素33から成る集束手段30 を含む光学セルを含む溶接ヘッドを受容管内に仙人する
ことを含む。
本発明の方法は更に、上記のような溶接を実現するのに
適した溶接ビームを、受容管から離隔した(レーザ制御
ステーション102及びキャリヤ制御ステーション10
8の)ビーム創出ゾーン内に配置された溶接レーザ10
4によって創出すること、及び溶接ビームを受容管への
入り口を経て光学セルまで伝送することを含む。
上記ビーム1云送には、 光ファイバを、入射口105がビーム創出ゾーン102
内に位置し、射出口が受容管内において鎖管の軸線^上
で光学セルに対向して位置するように屈曲された伝送フ
ァイバFを構成するように配置すること、及び 溶接ビームを伝送ファイバの入射口内へ、溶接が実現さ
れるように投射すること が含まれる。
光学セル(または少なくとも光学的反射手段37)を受
容管の軸線^周囲に回転することによって衝撃点が回転
され、それによって衝撃点は溶接されるべきブシュ8上
に少なくとも弧を描いて溶接ビードを形成する。この回
転は、受容管T外部に鎖管Tへの入り口に対向して位置
するモータアセンブリ2に組み込まれているようなモー
タによって実現される。モータは光学的反射手段37と
、(可撓性チューブ19、硬質の端部嵌合部材20及び
シリンダ形部23から成る)管形延長部アセンブリによ
って機械的に結合されている。延長部アセンブリは受容
管内で伝送光ファイバの周囲に、該ファイバの回転を防
止するようにして配置されている。
延長部アセンブリ及び/または光学セル(30,37)
は外側心出し手段によ−)て案内され、この公比し手段
は例えば軸受21及び公比しブラシ42がら成り、溶接
されるべきブシュ8の壁S上に、及び/または受容管T
の内側表面上に少なくとも1つの可動当接点を有する。
伝送ファイバFは、少なくとも1つの可動当接点で延長
部センブリに当接する(例えば軸受26がら成る)内側
必用し手段によって案内される。伝送ファイバFは内側
必用し手段26によって、手段26が回転し得、しかも
ファイバFは光学セル30.37を軸線方向に駆動する
延長部センブリに沿って軸線方向に変位し得るようにし
て案内される。
溶接ヘッド及び伝送ファイバFを設置した後5伝送フア
イバの入射口105内へ溶接ビームを投射する前に、 溶接ビームより低いパワーの調整ビームを伝送ファイバ
の入射口105内へ、該ビームが伝送ファイバによって
1云送され、かつ光学セルによって反射及び集束されて
衝撃点Hを照射するように、また衝撃点11から光ファ
イバへの入射口105へと光ビームが戻るように投射す
る調整ビーム投射、及び戻りビームの強度を測定し、そ
の際伝送ファイバを光学セルに関して軸線方向に変位さ
せて、上記強度が最大値及び/または所定値に達する最
適位置を見いだし、かつ確定する集束調整 を行なう。
可撓性の外側心出し手段は、溶接ヘッド4.5.6が該
公比し手段を動かさずに回転することを可能にするべく
、溶接へラド4.5.6に関して回転自在に取り付けら
れており、上記集束調整は溶接ヘッドが回転され、この
回転の間の戻りビームの強度変化が記憶されることによ
って実現される。
本発明による装置は、 溶接レーザ104、 溶接ヘッド4.5.6、 伝送ファイバF、 内側必用し手段26、及び 延長部センブリ19.20.23 を含む。
本発明装置は更に、 w!Juビームを創出する調整レーザ106、戻りビー
ムの強度を測定する充電受光器52のような測定手段、
及び ファイバ射出口49を光学セル30.37に関して、調
整ビーム及び溶接ビームが衝撃点11に集束するように
軸線方向に変位させる(例えばクランプ13及び調整リ
ング16から成る)軸線方向位置決め手段を含む。
本発明の、冒頭に述べた特別の用途に適用される特別の
実施例を以下に説明する。
第1八図及び第1B図は、原子炉の蒸気発生器管の修理
に用いられる2種のブシュを示しており、第i図は多孔
プレートPの周縁部近傍に位置するTΔのような管の修
理に用いられるブシュH^の縦断面図で、この例は1結
き部を構成する溶接ビードJへを有し、 第1B図は多孔プレートP中央部に位置する管(管全体
の80%)のl’l理に用いられる長めのブシュの縦断
面図で、この例の下方結合部JはプレートP下面に比較
的近く設けられている。
上記いずれの例でも、上方結合部に八、KはプレートP
上面の上方でブシュ上端近傍に設けられ゛ている。
第2図は、本発明の方法の実施に必要である、本発明装
置を構成する全要素を示す、その中には次の諸要素が含
まれる。
原子炉横道体B外部に配置された可動のレーザ制御ステ
ーション102゜ステーション102は、YAC型溶接
レーザ104、YAGレーザ104と結合された、可視
光を発するヘリウム−ネオン型調整レーザ106、通常
の電力供給接続部、冷却水用接続部、制御ラック及びビ
デオモニタ手段を含む。用いられる溶接レーザは好まし
くは、波長1.06マイクロメードル(μl11)で作
動し、1.2kHのパワーを有するネオジムでドープし
たYAGレーザである。
しかし、1.0OOW以上のパワーを有し、かつ上記値
以下の波長で発光するか、または発光波長に関してトラ
ンスペアレントな光ファイバが存在するレーザであれば
池のいかなるレーザを用いることも可能であろう。
一例として原子炉構造体外部に配置されているが構造体
内部に配置されてもよい、キャリヤ112を制御する可
動のキャリヤ制御ステーション108、ステーション1
08は、制御ラック、ビデオモニタ手段、通常の電力併
給接続部、及びキャリヤ112制御のための、該キャリ
ヤ112に達する接続部109を含む。
溶接ヘッドを含む末端アセンブリ110゜アセンブリ1
10は、蒸気発生器の水室C内部に設置されたキャリヤ
112のアームの端部に支持されている。
原子炉構造体内部で蒸気発生器近傍に配置されたプッシ
ュプルデバイス113゜ 原子炉構造体内部に位置する接続中継ステーション11
4゜ ボンベ116、バルブ118及びバルブ操作器120を
含むガス供給システム。
レーザ制御ステーション102を、接続中継ステーショ
ン114及びプッシュプルデバイス113を介して溶接
装置と接続する可撓性ダクト121゜ダクト121は制
御信号を溶接装置に転送するケーブル122と、レーザ
から末端アセンブリ110に組み込まれた溶接ヘッドま
で光エネルギを伝送する光ファイバFとを収容する。
用いられる光ファイバは好ましくはシリカ光ファイバで
ある。しかし、YAGレーザの波長において1キロメー
1〜ル当たり約10dB以下、好ましくは約4dB以下
に留まる減衰品数を有する光ファイバであれば、レーザ
の発光の電磁スペクトルに対してトランスペアレントな
他のいかなるファイバも適当であり得る。
更に、通信ケーブル124.126.130.132及
び134が上記様々な要素を互いに、及び電話端末12
8と接続している。
第3図は、末端アセンブリ110の構成要素を示す。
アセンブリ110は溶接装置の、修理されるべき管、即
ち“受容”管Tの内部に設置される部分を構成し、その
際受容管Tには溶接されるべきブシュHが予め嵌め込ま
れている。図示したアセンブリ110は溶接位置に有る
。末端アセンブリ110はキャリヤ112のアーム端部
に配置された昇降装置1に固定されており、昇降装置1
は溶接ヘッドをブシュ内に挿入して位置決めするのに用
いられる。末端アセンブリ110自体はモータアセンブ
リ2と溶接ヘッドとを含む。溶接ヘッドは、可撓性延長
部3、硬質延長部4、光学セル5及びガイドコーン6に
よって構成されている。
第4図は、末端アセンブリ110の縦断面図である。
ブラケット7によって昇降装置1に固定されたアセンブ
リ2は、同軸に取り付けられたハウジング8とターンデ
ープルのベース9とを含む。ターンテーブルのベース9
は固定されており、一方ターンテーブルの回転コア10
は可撓性延長部3に対して装入されている。ハウジング
8はガス導入チャネル11及び中心孔12を具えている
。光ファイバはナラh14によって、クランプ13にお
いてロックされている。クランプ13は中心孔12内で
軸線方向に滑動し、かつキー15により回転を防止され
ている。クランプ13がハウジング8に関して占める軸
線方向位置はリング16によって調整され得、それによ
ってファイバ端部の位置を溶接ヘッドに関して調整する
ことが可能となる。即ち、昇降装置1で支持ブラゲッ1
〜7の位置を調整することによって適当な溶接高さが達
成され、リング16を回転することによって光ファイバ
のハウジング8に関する相対位置が軸線方向にA整され
ると理解される。リング16は玉軸受17によってハウ
ジング8内に回転自在に収り付けられている。第4図に
は、サーボ制御が行なわれない手動型のリング16を示
した。しかし、リング16は容易にモータ駆動される(
第7図参照)。リング16が取り付けられた箇所はOリ
ング18によって密閉されている。
可撓性延長部3は長い可撓性チューブ19を禽み、この
チューブ19は一端でターンテーブルの回転コア10に
装着されており、また他端には硬質の端部嵌合部材20
を具備しており、端部嵌合部材2oはその端部に、硬質
延長部4への捩じ込みのためのねじ山20^を有する。
端部嵌合部材20には滑り軸受21が滑動可能に取り付
けられており、滑り軸受21の外径はこの図に例示した
中央部の管に嵌め込まれるブシュ阿の直径より僅かに小
さいが、またはブシュが周縁部の管に嵌め込まれる場合
は受容管の内径より僅かに小さい。軸受21の面は溶接
ヘッドの回転案内を実現する。端部嵌合部材20は、光
ファイバが貫通ずる中割22を有する。
硬質延長部4はシリンダ形部23から成り、シリンダ形
部23の一端には端部嵌合部材20のねじ山20^と共
働する雌ねじが形成され、また他端の符号24で示した
箇所には光学セル5への固定のためにねし山が形成され
ている。シリンダ形部23は中剖25を有し、この中9
1125内に軸受26が滑動可能に取り付けられている
。軸受26は光ファイバFに固定されている。軸受26
は2つの玉軸受と1つのリングとから成る。軸受26は
、変位する光ファイバを延長部4に関して軸線方向に案
内するのに用いられ、かつ溶接ヘッド全体を光ファイバ
に関して回転方向に案内するのにも用いられる。光ファ
イバの端部は、軸受26の玉軸受を保持する端部嵌合部
材27及び当接部材27Δに装入されている。
光学セル5は、両端の符号24及び29て示した箇所に
雌ねじを形成された管部分28から成る。下方の雌ねじ
24は硬π延長部4を受容し、上方の雌ねじ29はコー
ン6を受容する。管28内にはレンズL1、L2及びL
3、スペーサ32並びに光学要素33の積み重ね30が
設置されており、この積み重ね30は2つのナツト34
によって固定されている。レンズL1、L2、L3及び
ナツト34には符号35で示した箇所に、90゜間隔で
位置する4つの母線に沿って、溶接領域全体にわたって
流れるガスを通すための溝が設けられている。光学要素
33は、球面36と軸線へに対して45°傾斜した平面
鏡面37とを有するシリンダから成る。光ビームは光学
要素33にその球面36がら入射し、長手軸線沿いに進
んで半径方向へ反射される。反射されたビームの光路上
に、管28に設けられた開口部38が位置する。光学要
素33は管28の開口部38と同じレベルに、ガス流の
通過を可能にする溝39を有する。
第5八図及び第5B図は、光学セルの2種の変形例を示
す。第5Δ図は2つのレンズL10及びLllを有する
例を示し、この例で第2のレンズLllは、平面鏡RI
Oを集束点から遠ざけるために偏心して配置されている
。第5B図は、2つのレンズL20及びL21並びにミ
ラーR20を有する最小限の構成を示す。好ましい例は
、第4図に示した例である。
コーン6は、下方端部に光学セルへの捩じ込みのための
ねじ山を形成された管40から成る。管40内に、突起
43によって所定位置に保持されな心出しブラシ42を
支持するシャフト4Iが配置されている。シャフト41
は、管40内に力嵌めによって取り付けられた軸受44
に支承されて滑動する。張り出し部45が、シャフト4
1の管40内での軸線方向変位を制限する。
溶接時、可撓性延長部3のチューブ19、端部嵌合部材
20、硬質延長部4、光学セル5及び管状ガイドコーン
6から成る溶接ヘッドはモータアセンブリ2に組み込ま
れたモータ(図示せず)に駆動されて360°回転し、
その際上方端部では心出しブラシ42によって案内され
、下方端部では滑り軸受21によって案内される。これ
らの心出しブラシ42及び滑り軸受21が、ブシュ阿の
内側表面に対する2つの当接点を構成する。上記回転の
間、光ファイバFはガイドコーンのブラシ42を支持す
るシャフト41同様固定されたままである。互いに僅か
に偏移した複数の溶接ビードが必要である場合、溶接ヘ
ッドは滑り軸受21及び44によって長手方向に変位可
能である。延長部3.4及び溶接ヘッドは光ファイバの
保護被覆47の周囲に連続的な環状スペースを規定する
。このスペース内に、硬質延長部4の玉軸受並びにナツ
ト及びレンズに設けられた長手溝が位置する。このスペ
ースによって、ガスがハウジング8から溶接部の上まで
流れることが可能となる。
第6図は、ビームをブシュの内側表面上に集束させる際
に集束圧にを調整する方法を示す。溶接されるべきブシ
ュと同じ内径を有する管形の調整ジグMBに光学セル5
が挿入される。この調整ではヘリウム−ネオン型の調整
レーザ106が用いられ、レーザ10(3の可視光ビー
ムは溶接レーザ104の発する光と同じ光路を正確に辿
る。レーザ106からの出口に分離プレート50が設置
されており、その設置位置はファイバF/\の入射口1
05に光を集束させる収束レンズ51の手前である。プ
レート50は、レーザ106からの光ビームは透過させ
るが、ジグMBの内側表面S上の点IIを中心とする、
発光体を構成する光点から来てファイバFから射出した
光は光電セル52へと反射する。光ファイバFの射出端
49の軸線方向位置がレンズの!f130及びミラー3
7を禽む光学セル5に関して矢印5G方向に変更される
と、充電セル52によって発せられる信号は、光が衝撃
点Hに集束することに対応する光ファイバFの最適位置
において最大値を取る。溶接に必要な位置を予調整によ
って得るべく、リング16を操作して最適位置が探され
、得られた最適位置はIf e N eビームの集束点
とYAGビームの集束点との位置のずれを考慮した後リ
ング16をロックすることによって確定される。
第7図は、本発明の溶接装置の一変形例を示し、この例
では光ファイバの最適の軸線方向位置はリング216の
位置の自動調整によって求められる。
リング16と同じ機能を果たすリング216は調整モー
タ200によって駆動され、モータ200は溶接される
べきブシュに対応してデータが得られた後、装置のその
他の部分が変更される前にデータ取得及び処理センター
202から制御される。このような変形は本発明の目的
に反せず、なぜなら、壁上に最小の集束点を得るべく行
なう上述のファイバ位置の予調整は、水力によって膨張
したブシュの直径が平均直径に対して示す変動範囲に対
応する±0.2mmのブシュ直径変動をカバーする許容
可能な溶接を実現するからである。しかし、平均直径の
値は管毎に異なり、このことは変形されていない装置で
は個々のブシュに関して予調整を変更しなければならな
いことを意味する。変形された装置では、操作者はブシ
ュ毎に作業を中断する必要は無い。調整作業は、センタ
ー202がモータを回転させるデータ収得段1借と、セ
ンター202が調整モータ200を制御する調整段階と
の2段階を含む。レーザ106がビームを発し、その際
に溶接ヘッドが行なう完全な1回転の間に光電セル52
が受信した信号の曲線を記録することによってデータが
取得される。信号を校正することによって内径の平均値
が推定でき、その後、光ファイバを該光ファイバの焦点
距離がそのようにして決定された平均値に対応するよう
に位置決めするべく調整モータが始動される。
調整が完了したら、ファイバF/\の入射口はレンズ5
1から遠ざけられてパワーレーザ104と結合される。
上述のように変形した装置を用いて修理のために蒸気発
生器の管の内側にブシュを溶接する全手順を以下に説明
する。YAGレーザ104及び可視光レーザ106を含
むレーザ制御ステーション102が原子力発電所の原子
炉構造体外部に設置され、またキャリヤ112を制御す
る制御ステーション108が、Tのような漏れる管を有
する蒸気発生器Gの水室内に設置される。Hのようなブ
シュが上記管に通常方法で装入され、溶接位置に配置さ
れる。キャリヤ112は溶接装置の、溶接へ・ソドを含
む末端アセンブリ110を支持し、溶接ヘッドは光フ7
・イバF及び信号伝送ケーブル124を収容した可撓性
チューブによってレーザ制御ステーション102と接続
されている。溶接ヘッドを含む末端アセンブリ110は
溶接されるべきブシュに遠隔挿入され、溶接ヘッドが昇
降装置1によってブシュ上端近傍であるその上方位置に
配πされ、可視光レーザビームが光学セル30.37に
1寸与され、軸線へと溶接されるべき表面との間の距離
を表す曲線が1回転にわたって求められる。次いで光フ
ァイバの位置が、記録された距離曲線によって決定され
た平均直径上に最小光点を得るべく調整され、溶接レー
ザビームが送られ、ブシュが管に1周して溶接される。
次に、昇降装置1が溶接ヘッドをブシュ下端近傍である
その下方位置に配置するのに用いられ、可視光レーザビ
ームが光学セルに付与されて、軸線へと溶接されるべき
表面との間の距離の曲線が1回転にわたって記録される
。次いで光ファイバの位置が、記録された距離曲線によ
って決定された平均直径上に最小光点を得るべく調整さ
れ、溶接レーザビームが送られ、ブシュが管に1周して
溶接される。
本明細書では本発明を特別の一用途にのみ関連させて説
明したが、本発明が例えば到達しにくい熱交換器の管の
修理のような他の用途にも適用され得ることは理解され
よう。
【図面の簡単な説明】
第1Δ図及び第1B図は冒頭に述べた特別の用途で本発
明の実施に用いるブシュ2例の縦断面図、第2図は上記
用途で本発明方法を実施する装置の全体図、第3図は溶
接装置の末端部を構成する部分の縦断面図、第4図は第
3図の光学的溶接装置の末端部の拡大MI’Ut面図、
第5Δ図及び第5B図は本発明装置の光学セル2例の縦
断面図、第6図は本発明装置の集束調整を説明する理論
図、第7図は本発明による溶接装置の、集束が自動的に
調整される変形例の部分図である。 3.4・・・・・・延長部、5・・・・・・光学セル、
13・・・・・・クランプ、16・・・・・・調整リン
グ、26・・・・・・軸受、30・・・・・・集束手段
、37・・ ・・ミツ−, 52・・・ 光電受光器、 104・・・・・・溶接 レーザ、 106 ・・・ 調整レーザ。 FIG、1Δ FIG、IB FIG、3 FIG、5Δ FIG、5B

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)軸線を有する受容管と該受容管内に予め設置され
    た、壁を有し、溶接されるべきであるブシュとを結合す
    るための、特に原子力発電所の蒸気発生器の管の内部で
    遠隔溶接を実施する方法であって、 前記受容管の軸線に沿って進む溶接光ビームを受け取り
    、かつ該ビームを溶接されるべきブシュの壁の方へ反射
    するのに適当な光学的反射手段、及び 前記ビームを溶接されるべきブシュの壁上の衝撃点に、
    この点でブシュが受容管に溶接されるように集束させる
    のに適当な集束手段 を含む光学セルを含む溶接ヘッドを受容管内に挿入する
    こと、 前記のような溶接を実現するのに適した溶接ビームを、
    受容管から離隔したビーム創出ゾーン内に配置された溶
    接レーザによって創出すること、及び 溶接ビームを受け取って光学セルへと伝送する伝送光フ
    ァイバを設置すること を含み、 光学セルが管形延長部アセンブリによって支持されてお
    り、この延長部アセンブリは伝送光ファイバが該延長部
    アセンブリ内部で軸線方向に移動することを可能にする
    ようにして受容管内で伝送光ファイバを囲繞し、かつ受
    容管外へと伸長しており、 溶接ヘッド及び伝送ファイバを設置した後、伝送ファイ
    バの入射口内へ溶接ビームを投射する前に、溶接ビーム
    より低いパワーの調整ビームを伝送ファイバの入射口内
    へ、該ビームが伝送ファイバによって伝送され、かつ光
    学セルによって反射及び集束されて衝撃点を照射するよ
    うに、また衝撃点から光ファイバへの入射口へと光ビー
    ムが戻るように投射し、 戻りビームの強度を測定し、かつ伝送ファイバを光学セ
    ルに関して軸線方向に変位させて、前記強度が最大値及
    び/または所定値に達する最適位置を見いだし、かつ確
    定することにより集束調整を行なう ことを更に含む、特に原子力発電所の蒸気発生器の管の
    内部で遠隔溶接を実施する方法。
  2. (2)光学セルを受容管軸線周囲に回転することによっ
    て衝撃点を、該衝撃点が溶接されるべきブシュ上に少な
    くとも弧を描いて溶接ビードを形成するように回転する
    ことを更に含み、 光学セルが受容管外に配置されたモータにより延長部ア
    センブリを介して回転され、 集束調整は光学セルが回転されること、及びこの回転の
    間の戻りビームの強度変化が記憶されることによって実
    現される ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. (3)延長部アセンブリが可撓性のチューブを含み、該
    アセンブリ及び/または光学セルは外側心出し手段によ
    って案内され、この心出し手段は溶接されるべきブシュ
    の壁上、及び/または受容管の内側表面上に少なくとも
    1つの可動当接点を有し、伝送ファイバは内側心出し手
    段によって案内され、この心出し手段は延長部アセンブ
    リに少なくとも1つの可動当接点において当接すること
    を特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. (4)軸線を有する受容管と該受容管内に予め設置され
    た、壁を有し、溶接されるべきであるブシュとを結合す
    るための、特に原子力発電所の蒸気発生器の管の内部で
    遠隔溶接を実施する装置であって、 溶接されるべきブシュを受容管内側に溶接するのに適し
    た溶接ビームを創出する溶接レーザ、前記受容管軸線に
    沿って進む溶接光ビームを溶接されるべきブシュの壁の
    方へ反射する光学的反射手段、及び 前記ビームを溶接されるべきブシュの壁上の衝撃点に、
    この点でブシュが受容管に溶接されるように集束させる
    集束手段 を含む光学セルを具備した、受容管内部に設置されるの
    に適した溶接ヘッド、 溶接レーザの発する溶接ビームを受け取る入射口と、受
    け取ったビームを光学セルに送る射出口とを有する伝送
    ファイバを構成する可撓性の光ファイバ、及び 光ファイバの射出口を光学セルに関して、溶接ヘッドが
    受容管内に設置される時該射出口が確実に前記受容管の
    軸線上に位置するように保持する内側心出し手段 を含み、 溶接ビームより低いパワーの調整ビームを伝送ファイバ
    の入射口内へ、衝撃点が照射されるように、またビーム
    が衝撃点から前記入射口に戻ってくるように投射する調
    整レーザ、 戻りビームの強度を測定する測定手段、及びファイバ射
    出口を光学セルに関して、調整ビーム及び溶接ビームが
    衝撃点に集束するように軸線方向に変位させる軸線方向
    位置決め手段 を更に含み、 内側心出し手段は伝送ファイバの射出口の前記軸線方向
    変位を可能にするように選択されている、特に原子力発
    電所の蒸気発生器の管の内部で遠隔溶接を実施する装置
  5. (5)モータ、及び 衝撃点が少なくとも弧を描いて溶接ビードを形成するよ
    うに光学セルを前記受容管の軸線周囲に回転させるべく
    該光学セルを前記モータと結合する、伝送ファイバを囲
    繞する延長部アセンブリ を更に含み、 内側心出し手段は前記延長部アセンブリ内側に当接して
    、伝送ファイバと延長部アセンブリとがファイバ自体の
    回転を全く伴わずに相対回転することを可能にする ことを特徴とする請求項4に記載の装置。
JP1267971A 1988-10-14 1989-10-13 特に原子力発電所の蒸気発生器の管の内部で遠隔溶接を実施する方法及び装置 Pending JPH02151383A (ja)

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