SE529493C2

SE529493C2 - Method and apparatus for the automatic welding of two large diameter tubular cylindrical portions of a nuclear reactor component

Info

Publication number: SE529493C2
Application number: SE0502193A
Authority: SE
Inventors: Francois-Regis Huguet; Emmanuel Viard
Original assignee: Framatome Anp
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-08-28
Also published as: FR2877246B1; FR2877246A1; SE0502193L

Abstract

Automatic welding comprises positioning two elements (10, 11) end-to-end with a narrow chamfer between their surfaces to be joined, and fixing a ring (32) to the lower element round which a welding head can circulate. The two elements are then fitted together and aligned, a welding head with a torch is mounted on the ring, and makes the required number of passes to produce a welded seam with the aid of a filling wire. An electric current is passed through the wire so it can be melted in the chamfer by an electric arc. An independent claim is included for an apparatus for the above process.

Description

25 30 529 493 2 Sådana byggnader medger inte ånggeneratom att kunna inßras såsom ett enstaka y föremål till byggnadens insida. Det är därför nödvändigt att utfonna det externa skalet hos ånggeneratom i två delar, vilka införs separat i realctorbyggnaden, det övre partiet hos ånggeneratorn monteras på det nedre partiet, vilket tidigare har installerats och kopplats till det primära kylsystemet hos reaktorn, när detta fast- svetsades på det nedre partiet, en verksamhet som måste utföras inuti reaktorbygg- naden. 25 30 529 493 2 Such buildings do not allow the steam generator to be entered as a single object to the inside of the building. It is therefore necessary to design the external shell of the steam generator in two parts, which are inserted separately in the realctor building, the upper part of the steam generator is mounted on the lower part, which has previously been installed and connected to the primary cooling system of the reactor, when welded on the lower part, an activity that must be carried out inside the reactor building.

Skalet för ånggeneratom är i allmänhet cylinderformigt och är placerat med sin vertikala axel inuti nämnda kasematt i reaktorbyggnaden. Det övre partiet hos skalet måste anslutas till det nedre partiet medelst stumsvetsning av dessa två rörformiga cylindriska partier med mycket stor diameter och vilkas motstående passande ytor är huvudsakligen horisontella.The shell of the steam generator is generally cylindrical and is placed with its vertical axis inside said casemate in the reactor building. The upper portion of the shell must be connected to the lower portion by butt welding these two very large diameter tubular cylindrical portions and opposite opposite surfaces of which are substantially horizontal.

Dessa två partier bildar däremellan, vid deras plan för förbindelse, ett svetsspår som därvidlag är orienterat horisontellt i tj ocklekens riktning hos de två partierna som skall sammansvetsas, med andra ord i en riktning vinkelrät mot den längsgående axeln hos dessa två partier som bildar ånggeneratom.These two portions form therebetween, at their plane of connection, a welding groove which is thereby oriented horizontally in the thickness direction of the two portions to be welded, in other words in a direction perpendicular to the longitudinal axis of these two portions forming the steam generator.

Svetsförfarandet för förbindning av de två mycket skrymmande rörforrniga arbets- styckena med mycket tjocka väggar på varandra längsmed ett horisontellt plan för för-bindning kan utföras manuellt av svetspersonal som arbetar inuti kämreaktor- byggnaden.The welding process for connecting the two very bulky tubular workpieces with very thick walls on top of each other along a horizontal plane for connection can be performed manually by welding personnel working inside the core reactor building.

Sådana manuella verksamheter har nackdelen att ta lång tid och erfordrar ett stort antal svetsare, vilkas tid tillbringad inuti den säkra kärnreaktorbyggnaden måste begränsas. Dessutom måste, för att erhålla en svetsning med perfekt kvalitet, mycket omfattande inspektion av arbetet utföras, vilket i sin tur ytterligare ökar tiden för svetsförfarandet. 10 20 25 30 529 495 3 På grund av alla dessa anledningar är det känt att använda automatiska svetsanord- ningar som medger stum svetsning av två rörformiga arbetsstycken att kunna utföras i ett horisontellt plan.Such manual operations have the disadvantage of taking a long time and require a large number of welders, the time spent inside the safe nuclear reactor building must be limited. In addition, in order to obtain a welding with perfect quality, very extensive inspection of the work must be performed, which in turn further increases the time of the welding process. 10 20 25 30 529 495 3 For all these reasons, it is known to use automatic welding devices which allow dumb welding of two tubular workpieces to be performed in a horizontal plane.

Svetsningen av två arbetsstycken i stum kontakt deﬁnierar, mellan två ytor för inpassning som innebär en vinkel mindre än 5° mellan dessa, ett horisontellt smalt svetsspår, erfordrar användningen av ett speciellt utformat svetshuvud. Dessutom måste hänsyn tagas till det lilla utrymme som är tillgängligt mellan nämnda kase- matt, i vilken ånggeneratorn är placerad, och till det utvändiga skalet hos denna ånggenerator.The welding of two workpieces in dumb contact, between two surfaces for fitting which means an angle less than 5 ° between them, a horizontally narrow welding groove, requires the use of a specially designed welding head. In addition, account must be taken of the small space available between said casemate, in which the steam generator is located, and of the outer shell of this steam generator.

För detta syfte är det känt att använda ett svetshuvud för ljusbåge (are welding) med matning av fyllnadsmetall som innefattar en svetsbrännare utrustad med ett ﬁfämre parti placerat i svetsspåret och matad med en metalltråd för fyllnad som har en förutbestämd orientering. Efter varje svetsningspass modiﬁeras imiktningen av svetsbrännaren och därmed metalltråden för fyllning som är inriktad mot bottnen hos svetsspâret medelst tiltning av svetsbrännaren i ett vertikalt plan för att avsätta på varandra följande lager med fyllningsmaterial tvärs hela bredden hos svetsspåret.For this purpose it is known to use an arc welding head (arc welding) with feed of filling metal which comprises a welding torch equipped with a smaller portion placed in the welding groove and fed with a metal wire for filling having a predetermined orientation. After each welding session, the alignment of the welding torch and thus the metal wire for filling is directed towards the bottom of the welding groove by tilting the welding torch in a vertical plane to deposit successive layers of filling material across the entire width of the welding groove.

Detta arrangemang har en stor nackdel eftersom, efter varje svetsningspass, svets- brännaren måste avlägsnas från svetsspåret och tiltas, därefter återinsättas in i svets- spåret.This arrangement has a major disadvantage because, after each welding session, the welding torch must be removed from the welding groove and tilted, then reinserted into the welding groove.

Efter återinsätming är positionen hos denna brännare och positionen hos metall- tråden för fyllning, i ﬁrhållande till ytorna hos svetsspåret, osäkra. Detta leder till en stor risk att metalltråden för fyllning vidhäﬁar mot ytoma hos svetsspåret efter- som tråden kommer i kontakt med nämnda ytor. Kontakten mellan metalltråden för fyllning och dessa ytor skapar en ojämn distribution av svetsmaterialet och orsakar därmed svetsspåret att vara ofullständigt fyllt med detta svetsmaterial. 10 15 2o 25 30 529 493 4 För att kunna utföra denna typ av svetsning är det även känt att använda en svets- brännare vars tråd för fyllning för det främre partiet, placerati svetsspåret, roteras.After re-insertion, the position of this burner and the position of the metal wire for filling, in relation to the surfaces of the welding groove, are uncertain. This leads to a great risk that the metal wire for filling adheres to the surfaces of the welding groove as the wire comes into contact with said surfaces. The contact between the metal wire for filling and these surfaces creates an uneven distribution of the welding material and thus causes the welding groove to be incompletely filled with this welding material. 10 15 2o 25 30 529 493 4 In order to be able to perform this type of welding, it is also known to use a welding torch whose wire for filling for the front portion, placed in the welding groove, is rotated.

I sådant fall finns även fortfarande en risk att metalltråden för fyllning vidhäﬁar mot ytoma hos svetsspåret på grund av den icke korrekta centreringen av svetsbrännaren i ñrhållande till svetsspårets ytor, vilket kan leda till att svetsspåret ofullständigt fylls med svetsmaterialet och leda till bildandet av regioner med sämre hållfasthet.In such a case there is also still a risk that the metal wire for filling adheres to the surfaces of the welding groove due to the incorrect centering of the welding torch in relation to the surfaces of the welding groove, which may lead to incompletely filling the welding groove with weld material. strength.

Syftet med uppﬁnningen är att åstadkomma en metod och en anordning för svets- ning av två rörformiga cylindriska partier med stor diameter hos en kåmreaktor- komponent som undviker ovannänmda nackdelar.The object of the invention is to provide a method and a device for welding two tubular cylindrical portions with a large diameter of a core reactor component which avoids the above-mentioned disadvantages.

En uppgift hos uppﬁnningen är därför en metod för den automatiska svetsningen av tvâ rörformiga cylindriska partier med stor diameter hos en kärnreaktorkomponent, såsom exempelvis en ånggenerator, nämnda partier är stumt förbundna och bildar, mellan två varande passande ytor, ett smalt svetsspår med ett tvärgående tvärsnitt i ett plan vinkelrätt mot riktningen för partiernas omkrets, märkbart i ett huvudsak- ligen horisontellt plan, och stråckande sig tvärs hela tjockleken hos dessa partiemas vägg, kännetecknad av att den består av följande steg: - fastlâsning av, på det nedre partiet, ett ringformigt element för förﬂyttningen av ett svetshuvud omkring nämnda komponent, i i' . - dockning av det övre rörformiga cylindriska partiet på det nedre rörformiga cylind- riska partiet, - justering av koncentríciteten hos detta ringformiga element och parallelliteten för svetshuvudets ßrﬂyttningsplan i förhållande till sidoma hos öppningen hos svets- spåret, ' - placering av, på det ringformiga elementet, svetshuvudet innefattande en svets- brännare med ett främre parti utformat att införas i svetsspåret, - utförande av på varandra följande svetssträngar genom drivning av svetshuvudet runt det ringformiga elementet, 10 20 25 529 493 5 - fïåljning (tracking) av svetsbrännarens främre partis position i förhållande till sidoma hos öppningen hos svetsspåret kontinuerligt i en riktning parallell med den längsgående axeln hos komponenten, och - justering av, vid fórﬂyttningen av svetshuvudet i denna riktning, positionen hos nämnda svetsbrännares främre parti kontinuerligt i förhållande till sidorna hos öpp- ningen hos svetsspåret.An object of the invention is therefore a method for the automatic welding of two tubular cylindrical portions of large diameter of a nuclear reactor component, such as for example a steam generator, said portions being dumbly connected and forming, between two being suitable surfaces, a narrow welding groove with a transverse cross section in a plane perpendicular to the direction of the circumference of the portions, appreciably in a substantially horizontal plane, and extending across the entire thickness of the wall of these portions, characterized in that it consists of the following steps: - locking, on the lower portion, an annular elements for the movement of a welding head about said component, ii '. docking the upper tubular cylindrical portion on the lower tubular cylindrical portion, - adjusting the concentricity of this annular element and the parallelism of the ßr ﬂ plane of the weld head relative to the sides of the opening of the weld groove, - placement of, on the annular element , the welding head comprising a welding torch with a front portion designed to be inserted into the welding groove, - making successive welding strands by driving the welding head around the annular element, - tracking the tracking position of the front portion of the welding torch in with respect to the sides of the opening of the weld groove continuously in a direction parallel to the longitudinal axis of the component, and - adjusting, on the movement of the welding head in this direction, the position of the front portion of said welding torch continuously with respect to the sides of the weld groove opening.

Enligt andra särdrag hos uppﬁnningen: - det ringformiga elementet fastgörs efter dockningen av de två rörformiga cylind- riska partierna hos komponenten, - svetshuvudet monteras på det ringfonni ga elementet efter en tidsperiod av upp- värmning av svetszonen hos de två partiema, - vid förﬂyttning av svetshuvudet, det ﬁämre partiet hos svetsbrânnaren matas med en metalltråd för fyllning genom vilken en elektrisk ström ﬂödar för att orsaka denna att smälta inuti svetsspåret medelst en elekuisk ljusbåge, - vid Fórﬂyttning av svetshuvudet, positionen hos det främre partiet hos svetsbränna- ren i förhållande till sidoma hos öppningen hos svetsspåret kontinuerligt justeras i radiell riktning hos komponenten.According to other features of the invention: - the annular element is fixed after the docking of the two tubular cylindrical portions of the component, - the welding head is mounted on the annular element after a period of heating of the welding zone of the two portions, - by the welding head, the upper part of the welding torch is fed with a metal wire for filling through which an electric current flows to cause it to melt inside the welding groove by means of an electric arc, the sides of the opening of the welding groove are continuously adjusted in the radial direction of the component.

Ett annat syfte med uppﬁnningen är en anordning för den automatiska svetsningen av 'två rörformiga cylindriska partier med stor diameter hos en kärnreaktorkompo- nent, såsom exempelvis en 'ånggeneraton nämnda partier är förbundna och utforma- de mellan två varandra passande ytor, ett smalt svetsspår med ett tvärgående tvär- snitt i ett plan vinkelrätt mot ríktningen för partiernas omkrets, märkbart i ett huvud- sakligen horisontellt plan, och sträckande sig tvärs hela tj ockleken hos dessa partiets vägg, kânnetecknad av att den innefattar: - stödmekanismer fastgjorda på det nedre partiet som är utformade att uppta ett ring- formigt element för forflyttningen av ett svetshuvud omkring nänmda komponent, 10 15 20 25 529 493 6 - medel för justering av koncentriciteten hos detta ringformiga element och parallel- liteten för svetshuvudets förﬂyttningsplan i förhållande till sidoma hos öppningen hos svetsspåret, - organ för förﬂyttningen av svetshuvudet på det ringformiga elementet, - en svetsbrännare uppburen av svetshuvudet och innefattande ett ﬁärnre parti utfor- mat att inßras i svetsspåret, - element för följning av svetsbrännarens främre partis position i förhållande till sidoma hos öppningen hos svetsspåret kontinuerligt i en riktning parallell med den längsgående axeln hos komponenten, och ~ apparat fór förﬂyttning av det ﬁänrre partiet hos nämnda svetsbrännare kontinuer- ligt i denna riktning och i en riktning vinkelrät mot den längsgående axeln hos kom- ponenten.Another object of the invention is a device for the automatic welding of two tubular cylindrical portions of large diameter of a nuclear reactor component, such as for example a steam generator said portions are connected and formed between two mating surfaces, a narrow welding groove with a transverse cross-section in a plane perpendicular to the direction of the circumference of the portions, appreciably in a substantially horizontal plane, and extending across the entire thickness of these wall of the portion, characterized in that it comprises: - support mechanisms attached to the lower portion are designed to accommodate an annular element for the movement of a welding head about said component, means for adjusting the concentricity of this annular element and the parallelism of the surface of the weld head relative to the sides of the opening of the welding groove. , - means for moving the welding head on the annular element, - a weld burner supported by the welding head and comprising an inner portion designed to be inserted into the welding groove, - elements for monitoring the position of the front portion of the welding torch relative to the sides of the opening of the welding groove continuously in a direction parallel to the longitudinal axis of the component, and apparatus for for ﬂ moving the ﬁ second portion of said welding torch continuously in this direction and in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the component.

Företrädesvis utgörs elementen för följning av svetsbrännarens ﬁämre partis posi- tion kontinuerligt av ett planlasersystem för detektering av sidoma hos svetsspåret.Preferably, the elements for tracking the position of the welding torch ﬁ upper portion consist continuously of a planar laser system for detecting the sides of the welding groove.

Enligt andra särdrag innefattar svetshuvudet inrättning för matande av svetshränna- ren med en metalltråd för fyllning genom vilken en elektrisk ström flödar ßr att orsaka denna att smälta inuti svetsspâret medelst en elektrisk ljusbåge och denna metalltråd för fyllning är föremål för en oscillerande rörelse inom huvudsakligen ett vertikalt plan eller för en rotationsrörelse.According to other features, the welding head comprises means for feeding the welding gutter with a metal wire for filling through which an electric current flows to cause it to melt inside the welding groove by means of an electric arc and this metal wire for filling is subjected to an oscillating movement within substantially plane or for a rotational movement.

Andra särdrag och fördelar hos uppfinningen kommer att vara tydliga vid läsning av den följande beskrivningen, uppstâlld med hjälp av exempel och med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: - ﬁg. 1 är en schematisk perspektivvy av en sektion av en kåmkraﬁsanläggning med trycksatt vatten, - ﬁg. 2 är en schematisk perspektivvy av en ånggenerator och av en anordning för den automatiska svetsningen av de två partierna hos denna ånggenerator, 10 20 25 30 529 493 7 - ﬁg. 3 är en schematisk perspektivvy i större skala av svetsanordningen i enlighet med uppﬁnningen, - ﬁg. 4 är en schematisk perspektivvy av ett ringfonnigt element för förflyttning och organ för iörﬂyttning av svetshuvudet hos svetsanordningen enligt uppﬁnningßll, - ﬁg. 5 är en schematisk vyi större skala av ett parti hos det ringformíga elementet visat i ﬁg. 4 tillsammans med stödanordning för detta ringfomiiga element, och ~ ﬁg. 6 är en schematisk tvârsnittsvy i ett vertikalt plan av svetsspåret och av svets- brännaren placerad i svetsspåret.Other features and advantages of the invention will become apparent upon reading the following description, prepared by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which: - ﬁ g. 1 is a schematic perspective view of a section of a kåmkra plant with pressurized water, - ﬁ g. 2 is a schematic perspective view of a steam generator and of a device for the automatic welding of the two portions of this steam generator, 10 - 30 g. 3 is a schematic perspective view on a larger scale of the welding device in accordance with the invention, - ﬁ g. 4 is a schematic perspective view of an annular element for movement and means for moving the welding head of the welding device according to the invention,. 5 is a schematic view on a larger scale of a portion of the annular element shown in Figs. 4 together with the support device for this annular element, and ~ ﬁ g. 6 is a schematic cross-sectional view in a vertical plane of the welding groove and of the welding torch placed in the welding groove.

Fig. 1 visar schematiskt en sektion av en med vatten trycksatt kârnkraftsanläggxiing som innefattar ett reaktorkärl C och, i detta exempel, fyra slingor hos det primära kylsystemet vari varje innefattar en ånggenerator 1, en primär kylpump 2 och pri- mära kylledningar 3 och 4 medgivande reaktorkärlet C att kopplas till ånggeneratorn l och till den primära kylpumpen 2, och dessutom till en ledning 5 medgivande ånggeneratom 1 att kunna kopplas till den primära kylpumpen 2 hos motsvarande slinga.Fig. 1 schematically shows a section of a water pressurized nuclear power plant comprising a reactor vessel C and, in this example, four loops of the primary cooling system each comprising a steam generator 1, a primary cooling pump 2 and primary cooling lines 3 and 4 allowing the reactor vessel C to be connected to the steam generator 1 and to the primary cooling pump 2, and in addition to a line 5 allowing the steam generator 1 to be connected to the primary cooling pump 2 of the corresponding loop.

Sektionen innefattar även en trycksättare 8 kopplad medelst en expansionsledning 9 till den primära kylaren hos slingan.The section also comprises a pressurizer 8 connected by means of an expansion line 9 to the primary cooler of the loop.

Såsom visas i ﬁg. 2 är ånggeneratom 1 hos varje slinga placerad i ett hus 9, även kallat kasematt, som är installerade inuti reaktorbyggnaden vari endast en del av denna är visad i denna ﬁgur.As shown in ﬁ g. 2, the steam generator 1 of each loop is placed in a housing 9, also called a casemate, which is installed inside the reactor building in which only a part of it is shown in this ﬁ gur.

Efter en viss driftsperiod kan det vara nödvändigt att byta ut ånggeneratorn 1, vilket är en procedur som erfordrar ånggeneratom ßr utbyte, vilken är en mycket skrym- mande komponent, som skall insättas i nämnda kasematt 9.After a certain period of operation, it may be necessary to replace the steam generator 1, which is a procedure which requires the steam generator to be replaced, which is a very bulky component to be inserted into said casemate 9.

Dimensionema och anordningen för tillträde till nämnda kasematt 9 tillåter inte att ånggeneratom 1 kan insättas såsom en enstaka enhet, resulterande i varför det 10 15 20 25 529 493 8 extema skalet hos ånggeneratom består av två partier, 10 och ll (ﬁg. 2), som insätts separat i nämnda kasematt 9, det övre partiet 10 hos ånggeneratom 1 är monterat på det nedre partiet ll, vilket dessförinnan har installerats och kopplats till det primära kylsystemet hos reaktorn.The dimensions and the device for access to said casemate 9 do not allow the steam generator 1 to be inserted as a single unit, resulting in why the extreme shell of the steam generator consists of two portions, 10 and 11 (ﬁ g. 2), which is inserted separately in said casemate 9, the upper portion 10 of the steam generator 1 is mounted on the lower portion 11, which has previously been installed and connected to the primary cooling system of the reactor.

För att utöva hopsättningen anläggs de två partierna 10 och ll som skall förbindas mot varandra för att vända omsorgsfullt maskinbearbetade ytor för inpassning mot varandra, för att deﬁniera ett svetsspår 20 (ﬁg. 3 och 6) mellan dessa med en nog- grant deﬁnierad och oföränderlig form, omkring hela periferin hos partiema 10 och ll, längsmed vilken en svetsförbindning bildas.In order to carry out the assembly, the two portions 10 and 11 which are to be connected to each other are carefully arranged to turn carefully machined surfaces for alignment with each other, so that they ﬁ form a welding groove 20 (ﬁ g. 3 and 6) between them with a carefully defined and immutable shape, around the entire periphery of portions 10 and 11, along which a weld is formed.

Såsom mer i detalj visas i ﬁg. 6 och med hjälp av exempel, är partierna 10 och 11 bildande det externa skalet hos ånggeneratom 1 uppbyggda på så sätt att de kommer i kontakt med varandra vid passﬂänsar l0a och lla och svetsspåret 20, även hänvi- sad till såsom smalt svetsspår, vars maximala bredd är 15 mm, har sidoytor 21 och 22 för förbindning av de två partierna 10 och ll, vilka är huvudsakligen parallella eller åstadkommer en mycket liten vinkel mellan dessa som alltid är mindre än 5°.As shown in more detail in ﬁ g. 6 and by way of example, the portions 10 and 11 forming the external shell of the steam generator 1 are constructed in such a way that they come into contact with each other at passages 10a and 11a and the welding groove 20, also referred to as narrow welding groove, the maximum of which width is 15 mm, has side surfaces 21 and 22 for connecting the two portions 10 and 11, which are substantially parallel or provide a very small angle between them which is always less than 5 °.

Den smala svetstörbindningen hos de rörformiga cylindriska partiema 10 och ll, placerade i en överlappande hopsättning som vilar på varandra med hjälp av två horisontella passytor hos de två ﬂänsarna l0a och lla, erfordrar användningen av en särskilt utformad svetsanordning och användning av ﬁirﬂyttnings- och styranord- ning medgivande svetsiörfarandena att kunna utföras på ett helt automatiskt vis medelst ﬁärrstyrning, under det att på samma gång en hög svetskvalitet säkerställs.The narrow weld joint of the tubular cylindrical portions 10 and 11, placed in an overlapping assembly resting on each other by means of two horizontal mating surfaces of the two ends 1a and 11a, requires the use of a specially designed welding device and the use of a surface and guide device. allowing the welding procedures to be carried out in a completely automatic manner by means of scar control, while at the same time ensuring a high welding quality.

För detta ändamål består svetsanordningen i enlighet med uppñnningen, och med hänvisningsbeteckningen 30 i sin helhet visad i ﬁg. 2, av flertalet delhopsättningar som visas mer i detalj och i en större skala i ﬁg. 3 till 5. 10 15 20 25 30 529 493 9 Svetsanordningen med hänvisningsbeteckningen 30 består särskilt av ett svetshuvud med hänvisningsbeteckníngen 31 och av ett ringformigt element, med hänvisnings- beteckningen 32, för förﬂyttningen av detta svetshuvud 31.For this purpose, the welding device consists in accordance with the invention, and with the reference numeral 30 shown in its entirety in ﬁ g. 2, of most subassemblies shown in more detail and on a larger scale in ﬁ g. 3 to 5. 10 15 20 25 30 529 493 9 The welding device with the reference numeral 30 consists in particular of a welding head with the reference numeral 31 and of an annular element, with the reference numeral 32, for the displacement of this welding head 31.

Det iingforrniga elementet 32 kommer nu, tillsammans med sin anordning för stöd och fastsätming på det rörforrniga partiet 1 1, med andra ord på det nedre partiet 11, att beskrivas med hänvisning till ﬁg. 4 och 5.The shaped element 32 will now, together with its device for support and fastening on the tubular portion 11, in other words on the lower portion 11, be described with reference to ﬁ g. 4 and 5.

I enlighet med en ﬁiredragen utföringsform fastlåses detta ringformiga element 32 på partiet 11 efter positioneringen av det övre partiet 10 på nämnda parti 11.According to a recessed embodiment, this annular element 32 is locked on the portion 11 after the positioning of the upper portion 10 on said portion 11.

Detta ringfonniga element 32 innefattar en skena 33 som är koncentrisk med partiet 11 och som innefattar en hållare 34 på dess yttre yta motsatt den sida som är vänd mot partiet 11. Denna skena 33, bestående av ﬂertalet närgrânsande med varandra sektioner som är sammankopplade vid varandra medelst lämpliga anordningar av en konventionell typ som inte visas, fastlåses på partiet ll medelst jämnt placerade stödkonsoler 35.This annular element 32 comprises a rail 33 which is concentric with the portion 11 and which comprises a holder 34 on its outer surface opposite the side facing the portion 11. This rail 33, consisting of a number of closely adjacent sections which are interconnected by means of suitable devices of a conventional type not shown, are locked to the portion 11 by means of evenly placed support brackets 35.

Såsom mer särskilt visas i ﬁg. 5 innefattar varje konsol 35 ett stöd 36, som är fast- satt vid det nedre partiet 11, som uppbär en hopsätlning av delar med hänvisnings- beteckningen mer allmänt som 37 och på vilket skenan 33 fastsättes. Delarna hos varje hopsätming 37 är justerbara i förhållande till varandra för att erhålla en juste- ring i ett horisontellt plan och i ett vertikalt plan, tillsammans med en rotation för att medge en exakt justering av koncentriciteten hos skenan 33 i ßrhållande till partiet 11 hos ånggeneratorn 1 och av parallelliteten för förﬂyttningsplanet bildat av denna skena 33 for svetshuvudet 31 i förhållande till sidorna hos svetsspårets 20 öppning.As more specifically shown in ﬁ g. 5, each bracket 35 comprises a support 36, which is attached to the lower portion 11, which carries an assembly of parts with the reference numeral more generally as 37 and to which the rail 33 is attached. The parts of each assembly 37 are adjustable relative to each other to obtain an adjustment in a horizontal plane and in a vertical plane, together with a rotation to allow an exact adjustment of the concentricity of the rail 33 relative to the portion 11 of the steam generator. 1 and of the parallelism of the surface plane formed by this rail 33 of the welding head 31 in relation to the sides of the opening of the welding groove 20.

Svetshuvudet 31 fórﬂyttas längsmed skenan 33 runt partierna 10 och 11 hos ång- generatom medelst en motoriserad vagn 40 uppbärande detta svetshuvud och likaså andra mekanismer. ' 10 15 20 25 30 529 493 10 Såsom visas i ﬁg. 3 och S är vagnen 40 utrustad med löprullar 41 placerade på den övre kanten och på den nedre kanten hos skenan 33 och vagnen 40 fórﬂyttas med hjälp av en elektrisk motor 42 monterad på denna vagn 40, motorns drivaxel orsakar ett drivhjul 43 i ingrepp med hållaren 34 på skenan 33, fór att rotera (ﬁg. 3).The welding head 31 is moved along the rail 33 around the portions 10 and 11 of the steam generator by means of a motorized carriage 40 supporting this welding head and likewise other mechanisms. '10 15 20 25 30 529 493 10 As shown in ﬁ g. 3 and S, the carriage 40 is equipped with rollers 41 placed on the upper edge and on the lower edge of the rail 33 and the carriage 40 is moved by means of an electric motor 42 mounted on this carriage 40, the motor drive shaft causing a drive wheel 43 to engage the holder 34 on the rail 33, was rotated (ﬁ g. 3).

Svetshuvudet 31 uppbärs av vagnen 40 med hjälp av en stödhopsättning, allmänt med hänvisningsbeteckningen 45, som medger att läget hos svetshuvudet 31 i för- hållande till svetsspåret 20 kan justeras, såsom kommer att beskrivas nedan.The welding head 31 is supported by the carriage 40 by means of a support assembly, generally with the reference numeral 45, which allows the position of the welding head 31 in relation to the welding groove 20 to be adjusted, as will be described below.

Denna stödhopsättning 45 innefattar ett övre parti 48 som kan placeras i djupgående riktning hos svetsspåret 20 med hjälp av en elektrisk motor 47 och ett nedre parti 46 som kan placeras i förhållande till ett parti 49 hos vagnen 40 i breddens riktning hos svetsspåret 20 med hjälp av en elektrisk motor 61 (ﬁg. 3 och 5).This support assembly 45 comprises an upper portion 48 which can be placed in the deep direction of the welding groove 20 by means of an electric motor 47 and a lower portion 46 which can be placed relative to a portion 49 of the carriage 40 in the width direction of the welding groove 20 by means of an electric motor 61 (ﬁ g. 3 and 5).

Såsom visas i ﬁg. 5 och 6 innefattar svetshuvudet 31 en svetsbrännare 50 vars ﬁämre parti är utformat att insättas i svetsspäret 20 mellan väggarna 21 och 22 och vars tjocklek är huvudsakligen mindre än bredden hos detta svetsspår 20. I allmän- het matas svetsbrännaren 50 med en metalltråd för fyllning (inte visad), genom vilken en elektrisk ström ﬂödar for att orsaka denna att smälta inuti svetsspåret 20 medelst en elektrisk ljusbåge.As shown in ﬁ g. 5 and 6, the welding head 31 comprises a welding torch 50, the upper part of which is designed to be inserted into the welding rafter 20 between the walls 21 and 22 and whose thickness is substantially less than the width of this welding groove 20. In general, the welding torch 50 is fed with a metal wire for filling ( not shown), by which an electric current flows to cause it to melt inside the welding groove 20 by means of an electric arc.

Denna metallträd för fyllning är föremål fór en oscillerande rörelse mellan väggarna 21 och 22 hos svetsspåret 20 eller roteras med hjälp av lämpliga organ som inte visas.This metal tree for filling is subject to an oscillating movement between the walls 21 and 22 of the welding groove 20 or is rotated by means of suitable means not shown.

Såsom visas tydligt i ﬁg. 3 är vagnen 40 kopplad medelst länkmekanismer 55 till en komplementvagn 56 på vilken är monterade en lagringsrulle 57 för metallträd för fyllning och en motoríserad inrättning 58 for matning av svetsbrännaren 50 hos svetshuvudet 31 med metalltråd för fyllning. 10 15 20 25 30 529 493 ll Svetsanordningen 30 innefattar även organ för rnatning av elektrisk ström till svets- huvudet 31 och organ för matning av svetsgas till svetsbrännaren 50; dessa organ, som är av känd typ, visas inte i figurerna.As clearly shown in ﬁ g. 3, the carriage 40 is coupled by means of link mechanisms 55 to a complementary carriage 56 on which are mounted a storage roller 57 for metal wood for filling and a motorized device 58 for feeding the welding torch 50 of the welding head 31 with metal wire for filling. The welding device 30 also comprises means for supplying electric current to the welding head 31 and means for supplying welding gas to the welding torch 50; these organs, which are of known type, are not shown in the figures.

Slutligen innefattar svetsanordningen 30 element 60 för kontinuerlig följning (tracking) av positionen hos, i förhållande till sidoma hos svetsspårets 20 öppning, det ﬁämre partiet hos svetsbrännaren 50 i en riktning parallell med den längsgående axeln hos partierna 10 ochll hos ånggeneratom 1, med andra ord tvärs bredden hos detta svetsspår 20. Dessa element för kontinuerlig följning av' positionen hos det frärnre partiet hos svetsbrännaren 50 är företrädesvis utformade såsom ett planlasersystem som detekterar sidorna hos svetsspâret 20 och som styr förﬂyttningen av svetsbrännaren 50 i denna riktning med hjälp av stödhopsättningen 45 och den elektriska motorn 61.Finally, the welding device 30 comprises elements 60 for continuous tracking of the position of, relative to the sides of the opening of the welding groove 20, the upper portion of the welding torch 50 in a direction parallel to the longitudinal axis of the portions 10 and 11 of the steam generator 1, in other words These transverse widths of this welding groove 20. These elements for continuously monitoring the position of the distal portion of the welding torch 50 are preferably designed as a planar laser system which detects the sides of the welding groove 20 and which controls the movement of the welding torch 50 in this direction by means of the support assembly 45 and the electric motor 61.

För att stumsvetsa de två partierna 10 och 11 hos ånggeneratorn 1 med rörformig cylindrisk form, monterade på varandra med sina axlar vertikala och sammanfallan- de, såsom visas i ﬁg. 2, är ytoma 21 och 22 hos svetsspåret 20 placerade vända mot varandra och huvudsakligen horisontella, vari partiema 10 och 11 huvudsakligen är i kontakt med varandra via ﬂänsama 10a och lla, såsom visas i ﬁg., 6.To butt weld the two portions 10 and 11 of the steam generator 1 with tubular cylindrical shape, mounted on each other with their axes vertical and coincident, as shown in ﬁ g. 2, the surfaces 21 and 22 of the weld groove 20 are located facing each other and substantially horizontal, wherein the portions 10 and 11 are substantially in contact with each other via the ends 10a and 11a, as shown in Figs. 6.

Svetsspåret 20 av ringform med ett konstant tvärsnitt, måste fyllas tvärs dess bredd och i dess djup med på varandra följande svetssträngar.The annular groove 20 with a constant cross-section must be filled across its width and in its depth with successive welding strands.

För detta syfte är stödkonsolerna 35 fastsatta på det nedre partiet ll hos ânggencra- tom 1 med hjälp av stöden 36 och skenan 33, bildande det ringformiga elementet 32, och är monterat på dessa konsoler 35.For this purpose, the support brackets 35 are attached to the lower portion 11 of the steam crater 1 by means of the supports 36 and the rail 33, forming the annular element 32, and are mounted on these brackets 35.

Detta ringformiga element 32 kan installeras på det nedre partiet 11 före det att det övre partiet 10 placeras pä detta nedre parti 11 eller efteråt. 10 15 20 25 30 529 495 12 Följaktligen justeras koncentriciteten hos detta ringformiga element 32 och paral- lelliteten hos förﬂyttningsplanet fór svetshuvudet 31 på närrmda ringformiga ele- ment 32 i förhållande till sidorna hos svetsspårets 20 öppning, genom förﬂyttning av partierna 37 hos varje stödkonsol 35 i förhållande till varandra för att erhålla det ideala läget hos det ringforrniga elementet 32 i förhållande till sidorna hos detta svetsspårs 20 öppning.This annular member 32 can be installed on the lower portion 11 before the upper portion 10 is placed on this lower portion 11 or afterwards. Accordingly, the concentricity of this annular member 32 and the parallelism of the face plane of the welding head 31 on said annular member 32 relative to the sides of the opening of the weld groove 20 are adjusted by displacing the portions 37 of each support bracket 35. relative to each other to obtain the ideal position of the annular member 32 relative to the sides of the opening of this weld groove 20.

I fall där det övre partiet 10 inte har placerats i förväg, placeras detta övre parti 10 sedan på det nedre partiet 1 1.In cases where the upper portion 10 has not been placed in advance, this upper portion 10 is then placed on the lower portion 1 1.

Följaktligen uppvärms svetsregionen hos de tvâ partierna 10 och 11 och vagnen 40 som fasthåller svetshuvudet 31 och lasersystemet 60 installeras tillsammans med den komplementära vagnen 56 som håller lagringsrullen 57 för fyllningstråd och den motoriserade anordningen 58 för matning av svetsbrännaren 50 med metalltråd för fyllning, på skenan 33 bildande det ringformiga elementet 32. Vagnar-na 40 och S6 placeras på skenan 33 med hjälp av löprullarna 41. Det främre partiet hos svets- brännaren 50 insätts inuti svetsspåret 20 och de olika kretsarna för matning av svetsgas och kretsarna för avkylning av svetsbrännaren 50 sätts i läge på.Accordingly, the welding region of the two portions 10 and 11 and the carriage 40 holding the welding head 31 are heated, and the laser system 60 is installed together with the complementary carriage 56 holding the filling wire storage roller 57 and the motorized device 58 for feeding the welding torch 50 with the metal wire for filling. 33 forming the annular element 32. The carriages 40 and S6 are placed on the rail 33 by means of the running rollers 41. The front portion of the welding torch 50 is inserted inside the welding groove 20 and the various circuits for feeding welding gas and the circuits for cooling the welding torch 50. is set to.

För att producera svetssträngen i svetsspåret 20 aktiveras motom 42 på vagnen 40 för att rotera drivhjulet 43 som kommer i ingrepp med kuggstången 34 hos skenan 33, därmed orsakande vagnama 40 och 46 att rotera omkring partiema 10 och ll och orsakande svetsbrännaren 50 att ßrﬂyttas i svetsspåret 20 med en konstant hastighet med en reglerad elektrisk ström. Svetsbrännaren 50 matas med fyllníngs- tråd med hjälp av anordningen 58 simultant med förﬂyttningen av svetshuvudet 31 och av vagnen 40. En elektrisk ljusbåge slås mellan änden hos fyllningstråden och svetsspåret 20. Vid förﬂytming av svetshuvudet 31 medelst vagnen 40 är metall- tråden för fyllning föremål för en upp-och-ned-gående oscillerande rörelse eller en rotationsrörelse. 10 15 20 25 30 529 493 13 Vid förﬂyttningen av vagnarna 40 och 56 och av svetshuvudet 31 detekterar konti- nuerligt lasersystemet 60 positionen hos det främre partiet hos svetsbrânnaren 50 i förhållande till kanterna hos öppningen hos svetsspåret 20 i en riktning parallell med den längsgående axeln hos komponenten, med andra ord i en huvudsakligen vertikal riktning. Beroende på läget hos det främre partiet hos svetsbrännaren 50 som detek- teras aktiveras motorn 61 så att förﬂyttning av det nedre parﬁet 46 hos vagnen 40 sker i denna riktning och för att kontinuerligt justera läget hos det främre partiet hos svetsbrännaren 50 i svetsspåret 20 i förhållande till ytorna 21 och 22.To produce the welding string in the welding groove 20, the motor 42 on the carriage 40 is activated to rotate the drive wheel 43 which engages the rack 34 of the rail 33, thereby causing the carriages 40 and 46 to rotate about the portions 10 and 11 and causing the welding torch 50 to be moved in the welding groove At a constant speed with a regulated electric current. The welding torch 50 is fed with filling wire by means of the device 58 simultaneously with the movement of the welding head 31 and of the carriage 40. An electric arc is struck between the end of the filling wire and the welding groove 20. for an up-and-down oscillating motion or a rotational motion. Upon moving the carriages 40 and 56 and the welding head 31, the laser system 60 continuously detects the position of the front portion of the welding torch 50 relative to the edges of the opening of the welding groove 20 in a direction parallel to the longitudinal axis. of the component, in other words in a substantially vertical direction. Depending on the position of the front portion of the welding torch 50 detected, the motor 61 is activated so as to move the lower pair 46 of the carriage 40 in this direction and to continuously adjust the position of the front portion of the welding torch 50 in the welding groove 20 relative to to surfaces 21 and 22.

Svetshuvudet 31 är utrustat med ett system (inte visat) som tillåter justering av läget hos det ﬁämre partiet hos svetsbrânnaren 50 i förhållande till sidorna hos svetsspå- rets 20 öppning, kontinuerligt i komponentens 1 längsgående riktning vid förﬂytt- ning av detta svetshuvud.The welding head 31 is equipped with a system (not shown) which allows adjustment of the position of the upper portion of the welding torch 50 relative to the sides of the opening of the welding groove 20, continuously in the longitudinal direction of the component 1 when moving this welding head.

Efter det att den första svetsningen genomförts, med andra ord efter det att ett varv omkring partierna 10 och 11 genomförts av vagnarna 40 och 56 och av svetshuvudet 31 och avsättningen av ett första svetslager, förﬂyttas svetsbrännaren 50 av det nedre partiet 46 hos vagnen 40 med hjälp av motorn 47 över ett förutbestämt steg i riktning mot öppningen hos svetsspåret 20 och varmed vagnarna 40 och 56, tillsam- mans med svetshuvudet 31, genomför ett nytt varv för att avsätta en ny svetssträng i svetsspåret 20 och under det att rotationen av läget hos det ﬁänire partiet hos svets- brännaren 50 i förhållande till ytoma 21 och 22 hos svetsspåret 20 kontinuerligt justeras medelst detektionen av positionen hos detta ﬁ-ämre parti hos svetsbrännaren 50 i förhållande till sidoma hos öppningen hos detta svetsspår 20 med hjälp av lasersystemet 60.After the first welding is performed, in other words, after a revolution around the portions 10 and 11 is performed by the carriages 40 and 56 and by the welding head 31 and the deposition of a first welding bearing, the welding torch 50 of the lower portion 46 of the carriage 40 is replaced with by means of the motor 47 over a predetermined step towards the opening of the welding groove 20 and whereby the carriages 40 and 56, together with the welding head 31, perform a new revolution to deposit a new welding strand in the welding groove 20 and while the rotation of the position of the other portion of the welding torch 50 relative to the surfaces 21 and 22 of the welding groove 20 is continuously adjusted by detecting the position of this upper portion of the welding torch 50 relative to the sides of the opening of this welding groove 20 by the laser system 60.

Genom rotation av svetshuvudet 31 omkring ett helt varv hos partiema 10 och 11 som skall svetsas avsätts således successiva svetssträngar, bildande de successiva lagren av metall för fyllning för svetsspåret 20. Följande bildandet av ett fyllnings- 10 15 20 529 493 14 lager hos detta svetsspår 20 fórﬂyttas svetsbrännaren 50 i riktning mot utsidan hos svetsspåret 20 med ett steg motsvarande tjockleken hos ett avsatt lager med metall för fyllning, genom användning av apparaterna för törﬂytming 46 och 47 hos svets- huvudet 31.By rotating the welding head 31 about a full turn of the portions 10 and 11 to be welded, successive welding strands are thus deposited, forming the successive layers of metal for filling for the welding groove 20. Following the formation of a filling layer of this welding groove 20, the welding torch 50 is moved toward the outside of the welding groove 20 by a step corresponding to the thickness of a deposited layer of metal for filling, by using the dry surface devices 46 and 47 of the welding head 31.

Den fullbordade fyllningen av svetsspåret 20 har således uppnåtts på ett progressivt sätt.The completed filling of the welding groove 20 has thus been achieved in a progressive manner.

Svetsmetoden och anordningen i enlighet med uppﬁnningen medger centreringen av denna svetsbrännare i förhållande till sidorna hos svetsspårets öppning iden riktning parallell med den längsgående axeln hos partierna som skall svetsas och som uppnås automatiskt och på ett kontinuerligt sätt, vilket förhindrar risken att metalltråden för fyllning vidhäﬁar på ytorna hos detta svetsspår och därmed förhindrar det senare att icke komplett fyllas med svetsmaterialet.The welding method and the device according to the invention allow the centering of this welding torch in relation to the sides of the opening of the welding groove in the direction parallel to the longitudinal axis of the portions to be welded and achieved automatically and continuously, which prevents the metal wire for filling. the surfaces of this welding groove and thus the latter prevents not being completely filled with the welding material.

Uppﬁnningen är inte strängt begränsad till utfóringsformen som har beskrivits.The invention is not strictly limited to the embodiment described.

Således kan svetsbrânnaren ha en annorlunda form, denna form är anpassad till de geometriska egenskaperna hos partiema som skall svetsas och till deras passyta.Thus, the welding torch may have a different shape, this shape is adapted to the geometric properties of the portions to be welded and to their fitting surface.

I allmänhet är metoden och anordningen i enlighet med uppﬁnníngen användbar till svetsningen av alla slags arbetstycken av stora dimensioner, utformade med cylin- derformiga eller koniska partier såsom metallkärl eller rörformiga skal placerade huvudsakligen vertikalt eller horisontellt.In general, the method and the device according to the invention are useful for the welding of all kinds of workpieces of large dimensions, formed with cylindrical or conical portions such as metal vessels or tubular shells placed mainly vertically or horizontally.

Claims

A method for the automatic welding of two large diameter tubular cylindrical portions (10, 11) of a nuclear reactor component (1), such as for example a steam generator, said portions (10, 11) are connected and formed between two mating surfaces (21, 22), a narrow welding groove (20) with a transverse cross-section in a plane perpendicular to the direction of the circumference of the portions (10, 11), appreciably in a substantially horizontal plane , and extending across the entire thickness of the wall of these portions (10, 11), characterized in that it consists of the following steps: - locking of, on the lower portion (11), an annular element (32) for for ﬂ the movement of a welding head (31) about said component (1), - docking the upper tubular cylindrical portion (10) on the lower tubular cylindrical portion (11), - adjusting the concentricity of this annular element (32) and the parallelism of the welding head (31) for surface plane relative to the sides of the opening of the welding groove (20), - placing, on the annular element (32), the welding head (31) comprising a welding torch (50) with a front portion designed to be inserted into the welding groove (20), - making following welding strands by driving the welding head (31) around the annular element (32), v - tracking the front portion of the welding torch (50) relative to the sides of the opening of the welding groove (20) continuously in a direction parallel to the longitudinal axis of the component (1), and - adjusting, at the displacement of the welding head (31) in this direction, the position of the front portion of said welding torch (50) continuously relative to the sides of the opening of the welding groove (20).

Method according to claim 1, characterized in that the annular element (32) is fastened after the docking of the two tubular cylindrical portions (10, 11) of the component (1). 10 15 20 25 30 529 493 16

Method according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the welding head (31) is mounted on the annular element (32) after a period of heating of the welding zone of the two portions (10, 11).

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that when the welding head (31) is moved, the front portion of the welding torch (50) is fed with a metal wire for filling through which an electric current "ﬂ blows to cause it to melt inside the welding groove (20) by means of an electric arc.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that when the welding head (31) is dry, the position of the lower part of the welding torch (50) in the dry relation to the sides of the opening of the welding groove (20) is continuously adjusted in the radial direction. of the component (1).

Apparatus for the automatic welding of two large diameter tubular cylindrical portions (10, 11) of a nuclear reactor component (1), such as, for example, a steam generator, said portions (10, 1 1) are connected and formed between two mutually fitting surfaces (21, 22), a narrow weld groove (20) having a transverse cross-section in a plane angular towards the circumference of the portions (10, 1 1), appreciably in a substantially horizontal plane, and extending across the entire thickness of these portions ( Wall, characterized in that it comprises: - support mechanisms (36) attached to the lower portion (11) which are designed to receive an annular element (32) for the movement of a welding head (31) around said component (1). ), - means (3 7) for adjusting the concentricity of this annular element (32) and the parallelism of the weld plane of the weld head (31) relative to the sides of the opening of the weld groove (20), - means (42, 43) for wetting the weld head (31) on the annular element (32), welding torch (50) supported by the welding head (31) and comprising a front portion designed to be inserted into the welding groove (20), - elements (60) for insertion of the position of the front panel of the welding torch (50) relative to the sides of the opening of the welding groove (20) continuously in a direction parallel to the longitudinal axis of the component (1), apparatus (45, 46, 47, 48, 49) for dry the outer pair of said welding torch (50) continuously in this direction and in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the component (1).

Device according to Claim 6, characterized in that the elements for continuously tilting the position of the upper part of the welding torch (50) consist continuously of a planar laser system (60) for detecting the sides of the welding groove (20).

Device according to one of Claims 6 or 7, characterized in that the welding head (31) comprises a device (57, 58) for feeding the welding torch (50) with a metal wire for filling through which an electric current ﬂ ruins ßr to cause it to melt inside the welding groove (20) by means of an electric arc.

Device according to Claim 8, characterized in that the metal wire for filling the welding torch (50) is subjected to an oscillating movement within a substantially vertical plane or to a rotational movement.