水下激光加工技术在核电维修领域的应用现状及发展

发布时间：2021-04-12 02:23

　　核能是一种安全、清洁、高效的能源,发展核电将成为未来世界电力发展的主要趋势。核电站关键设备及堆内构件在长期运行于高放射性高温环境后,需进行检修及退役处理,为降低检测和维修人员受辐照的风险,相关检修工作需要在水下进行。水下激光加工由于具有热输入低、作用位置精确、可远程传输的特点,在核电领域具有广阔的应用前景。概述了水下激光焊接、冲击强化、切割等水下激光加工技术的原理及国内外研究现状,重点介绍了激光加工技术在核电水下维修领域的应用现状,同时对该技术的发展趋势进行了探讨。 

【文章来源】：电焊机. 2020,50(07)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

水帘式水下激光填丝焊装置[7]

针对压力容器安全端接管焊缝易发生应力腐蚀开裂的问题，日本东芝公司（Toshiba）使用水下激光堆焊耐蚀层的方法对焊缝及热影响区进行强化[18]。研究人员使用镍基焊材分别对600合金及304L不锈钢进行表面堆焊，结果表明，堆焊层显著提高了材料的耐应力腐蚀性能。随后，东芝公司对压力容器管道内壁进行了水下激光堆焊试验，获得了成形良好的全位置堆焊层，堆焊装置及堆焊层形貌如图2所示。此外，日本石川化成重工业公司（IHI）进行了核电站高放射性容器内部的远程检修工作[19-20]，开发了专用的水下遥控监测和激光焊接机器人，使用水下激光焊方法进行了SUS304不锈钢的填丝焊接，得到的焊缝力学性能良好，与大气环境下的焊接接头性能相近。

激光表面冲击强化由于可改变材料表面应力状态，对材料应力腐蚀开裂能起到较好的抑制作用[21]。水下激光冲击强化原理如图3所示，当纳秒激光作用于水下工件表面时，表面材料吸收激光能量从而产生等离子体。此时，工件上方的水介质作为天然约束层对等离子体的爆发性膨胀产生约束作用，金属材料表面受到等离子体冲击产生强烈的塑性变形，并出现压应力层，显著提高材料的表面硬度及耐磨、耐蚀性[22]。2.2 水下激光冲击强化的研究及应用

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属材料加工工艺中激光技术的应用[J]. 陈旭阳.  中国高新科技. 2019(11)
[2]局部干法水下焊接技术的发展[J]. 韩雷刚,钟启明,陈国栋,张芩,王振民.  浙江大学学报(工学版). 2019(07)
[3]激光冲击强化层数对6061-T6铝合金抗腐蚀性能的影响[J]. 鲁金忠,周婉婷,张圣洋,邵亦锴,王长雨,罗开玉.  吉林大学学报(工学版). 2019(03)
[4]水下切割研究现状及发展趋势[J]. 王俭辛,朱青,黎文航,施佳慧,范太坤.  江苏科技大学学报(自然科学版). 2018(02)
[5]激光冲击强化技术的应用现状与发展[J]. 吴嘉俊,赵吉宾,乔红超,陆莹,孙博宇,胡太友,张旖诺.  光电工程. 2018(02)
[6]光纤激光水下切割1mm厚304不锈钢的实验研究[J]. 李倩,孙桂芳,卢轶,张永康.  中国激光. 2016(06)
[7]不锈钢水下激光焊接焊缝成形与力学性能[J]. 姚杞,罗震,李洋,段瑞,黄尊月.  上海交通大学学报. 2015(03)
[8]水下50m激光切割30mm厚钢板特性[J]. 王威,檀财旺,徐良,王旭友,林尚扬.  焊接学报. 2015(01)
[9]浅谈水下激光焊自动化修复工艺[J]. 曹海春.  中国新技术新产品. 2014(11)
[10]水下焊接技术的研究发展现状[J]. 周利,刘一搏,郭宁,袁新,冯吉才.  电焊机. 2012(11)

博士论文
[1]核电厂检修局部干法自动水下焊接技术研究[D]. 朱加雷.北京化工大学 2010

硕士论文
[1]不锈钢水下激光焊接研究[D]. 姚杞.天津大学 2014
[2]局部干法水下焊接工艺及焊缝质量研究[D]. 陈建平.南昌大学 2013
[3]激光水下切割不锈钢的试验研究[D]. 朱华.江苏大学 2007



本文编号：3132424