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申请/专利权人：苏州热工研究院有限公司;中国广核集团有限公司;中国广核电力股份有限公司

摘要：本发明涉及空化水射流表面强化技术领域，具体涉及一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统及方法，本发明的处理系统包括沿竖直方向延伸的主支架、用以驱使所述主支架旋转的第一驱动电机、设于所述主支架上且可沿所述主支架上下滑动的喷嘴组件，所述喷嘴组件至少包括可调节其与待处理件之间角度的喷嘴，所述喷嘴与高压水供给系统相连，本发明的处理系统可适应不同倾斜角度的贯穿结构，不仅带有旋转结构，而且可以调节喷嘴角度并且可以随着不同的倾斜角度实现上下运动，通过本发明的处理系统可实现焊接部位、焊接部位周边贯穿管以及器壁的处理。

主权项：1.一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：包括沿竖直方向延伸的主支架、用以驱使所述主支架旋转的第一驱动电机、设于所述主支架上且可沿所述主支架上下滑动的喷嘴组件，所述第一驱动电机用于驱使所述主支架绕主支架的轴心线旋转，所述喷嘴组件至少包括可调节其与待处理件之间角度的喷嘴，所述喷嘴与高压水供给系统相连；所述喷嘴组件还包括可滑动的安装在所述主支架上的喷嘴支架以及安装在所述喷嘴支架下方的喷嘴接头，所述喷嘴接头的一端与所述高压水供给系统相连其另一端与所述喷嘴相连，所述主支架上设有升降滑轨，所述喷嘴支架配合的安装在所述升降滑轨上，所述喷嘴组件还包括用以驱使所述喷嘴支架沿所述升降滑轨滑动的喷嘴支架升降机构；所述喷嘴接头具有用以驱使其进行角度调整的驱动机构，所述驱动机构包括与所述喷嘴接头固定相连的转轴，用以驱使所述转轴转动的第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴与所述转轴之间通过锥齿轮组相连，所述第二驱动电机用于调节所述喷嘴接头的方向，使所述喷嘴由对准所述贯穿管旋转为对准所述压力容器的器壁；所述处理系统还包括与所述主支架下端面相连的管导向组件，所述管导向组件至少包括一端与所述主支架相连的管导向件，所述管导向件沿竖直方向设有用以供贯穿管穿入的导向孔，所述空化水射流表面强化处理系统用于处理核电站现场的所述贯穿管与压力容器壁面之间的焊接部位、焊接部位周边的贯穿管以及压力容器器壁。

全文数据：用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统及方法技术领域本发明涉及空化水射流表面强化技术领域，具体涉及一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统及方法。背景技术核电站压力容器设计有贯穿管结构。贯穿管与容器壁面通过焊接连接。现场运行经验反馈表明，美国、法国、日本等国核电站在贯穿管与壁面的焊接部位已发生多起应力腐蚀开裂事件，开裂部位包括热影响区、焊缝等。这是由于焊接部位残余应力较高，部分具有敏感成分的镍基合金焊接接头在核电站的高温高压水环境中易发生应力腐蚀开裂。开裂将破坏压力容器结构完整性，破坏一回路压力边界，造成放射性物质泄漏，存在人身安全隐患，由此导致的停堆，将造成巨大的经济损失，严重影响核电站长期安全运行。空化水射流表面强化技术是利用高速水射流中产生的高压气泡破裂产生的冲击作用在材料表面产生均匀的压应力层。采用该技术可消除焊接、冷加工等引起的残余拉应力，并产生具有压应力的表面层，能够抑制、延缓应力腐蚀裂纹在焊接接头表面的萌生，从而提高材料对应力腐蚀开裂的抗力，延长部件使用寿命。由于贯穿管与壁面存在一定倾斜角度，且工件不能运动，常规空化水射流处理手段无法满足需求，因此需要开发可以围绕贯穿管焊接部位进行空化水射流处理的新技术。发明内容本发明基于现有技术的不足提供一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，包括沿竖直方向延伸的主支架、用以驱使所述主支架旋转的第一驱动电机、设于所述主支架上且可沿所述主支架上下滑动的喷嘴组件，所述喷嘴组件至少包括可调节其与待处理件之间角度的喷嘴，所述喷嘴与高压水供给系统相连。进一步的，所述喷嘴组件还包括可滑动的安装在所述主支架上的喷嘴支架以及安装在所述喷嘴支架下方的喷嘴接头，所述喷嘴接头的一端与所述高压水供给系统相连其另一端与所述喷嘴相连。进一步的，所述主支架上设有升降滑轨，所述喷嘴支架配合的安装在所述升降滑轨上，所述喷嘴组件还包括用以驱使所述喷嘴支架沿所述升降滑轨滑动的喷嘴支架升降机构。进一步的，所述喷嘴接头具有用以驱使其进行角度调整的驱动机构，所述驱动机构包括与所述喷嘴接头固定相连的转轴，用以驱使所述转轴转动的第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴与所述转轴之间通过锥齿轮组相连。进一步的，所述喷嘴上设有测距传感装置和视频检查探头；所述处理系统包括两组所述喷嘴组件，两所述喷嘴组件分设于所述主支架的两侧。进一步的，所述处理系统还包括与所述主支架下端面相连的管导向组件，所述管导向组件至少包括一端与所述主支架相连的管导向件，所述管导向件沿竖直方向设有用以供贯穿管穿入的导向孔。进一步的，所述管导向件与所述主支架之间设有轴承，所述管导向件可沿所述主支架转动的设置在所述主支架的正下方。进一步的，所述管导向件与所述主支架之间还设有缓冲装置，所述管导向件的上端部设有用以容纳所述缓冲装置的容纳槽，所述容纳槽与所述导向孔相连通；所述缓冲装置包括嵌设在所述容纳槽中的压敏传感器，垫设在所述容纳槽底部的垫片以及用以将所述垫片和所述压敏传感器相连的弹簧。进一步的，所述处理系统还包括可沿水平及竖直方向移动的行车，所述第一驱动电机安装在所述行车的正下方，所述第一驱动电机与所述行车通过连杆相连，所述第一驱动电机的输出轴通过连接法兰与所述主支架相连。本发明还提供一种使用上述处理系统进行空化水射流处理的方法，包括如下步骤：（1）将所述处理系统移动至压力容器的正上方，将所述处理系统穿入待处理的贯穿孔，调整所述处理系统的下降位置；（2）控制喷嘴组件上下滑动至指定位置，调整所述喷嘴与贯穿管和容器器壁的距离，开启所述高压水供给系统，处理贯穿管焊缝区域；（3）调整所述喷嘴与贯穿管之间的距离，控制所述第一驱动电机使所述主支架旋转，实现所述喷嘴围绕贯穿管旋转，实现贯穿管的强化处理；（4）停止所述主支架的旋转，调整所述喷嘴与贯穿管周围容器器壁之间的距离，并使所述喷嘴对准容器器壁，实现容器器壁的强化处理。采用以上技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明的处理系统可适用于核电站现场贯穿管结构的空化水射流强化，可适应不同倾斜角度的贯穿结构，不仅带有旋转结构，而且可以调节喷嘴角度并且可以随着不同的倾斜角度实现上下运动，通过本发明的处理系统可实现焊接部位、焊接部位周边贯穿管以及器壁的处理，从而延长部件使用寿命，保障核电安全。附图说明附图1为本发明的处理系统的结构示意图；附图2为本发明的处理系统与压力容器以及贯穿管相配合的结构示意图；附图3为本发明中驱动机构的结构示意图；附图4为本发明中缓冲装置的结构示意图。其中，100、压力容器；200、贯穿管；300、处理系统；1、主支架；101、升降滑轨2、第一驱动电机；3、喷嘴组件；301、喷嘴；302、喷嘴支架；303、喷嘴接头；304、喷嘴支架升降机构；4、驱动机构；401、转轴；402、第二驱动电机；403、锥齿轮组；5、测距传感装置；6、视频检查探头；7、管导向组件；701、管导向件；702、导向孔；703、缓冲装置；703a、压敏传感器；703b、垫片；703c、弹簧；8、行车；9、连杆；10、连接法兰。具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。如图1至图4所示，一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统300，包括沿竖直方向延伸的主支架1、用以驱使主支架1旋转的第一驱动电机2、设于主支架1上且可沿主支架1上下滑动的喷嘴组件3，喷嘴组件3至少包括可调节其与待处理件之间角度的喷嘴301，喷嘴301与高压水供给系统相连。高压水供给系统包括高压泵、供水管路、回水管路、过滤组件、增益装置等。高压泵提供空化水产生所需的高压，供水管路和回水管路配合使用实现抽取压力容器100内部的水循环利用，与水接触的管路均采用不易溶解、耐腐蚀的材料，保证回路中水的纯净度满足核电站用水要求。喷嘴组件3还包括可滑动的安装在主支架1上的喷嘴支架302以及安装在喷嘴支架302下方的喷嘴接头303，喷嘴接头303的一端与高压水供给系统相连其另一端与喷嘴301相连。喷嘴接头303具有用以驱使其进行角度调整的驱动机构4，参见附图3所示，驱动机构4包括与喷嘴接头303固定相连的转轴401，用以驱使转轴401转动的第二驱动电机402，第二驱动电机402的输出轴与转轴401之间通过锥齿轮组403相连，通过第二驱动电机402可以带动喷嘴接头303在一定角度范围内进行偏转，从而实现喷嘴301与工件之间工作角度的调节。优选的，喷嘴301上设有测距传感装置5和视频检查探头6，通过测距传感装置5和视频检查探头6可以实时测量喷嘴301与工件之间的距离。本实施例中，处理系统300还包括两组喷嘴组件3，两喷嘴组件3分设于主支架1的两侧。主支架1上设有升降滑轨101，喷嘴支架302配合的安装在升降滑轨101上，喷嘴组件3还包括喷嘴支架升降机构304，通过喷嘴支架升降机构304可以驱使喷嘴支架302沿升降滑轨101上下滑动。本发明的处理系统300还包括与主支架1下端面相连的管导向组件7。管导向组件7包括一端与主支架1相连的管导向件701，管导向件701沿竖直方向设有用以供贯穿管200穿入的导向孔702。管导向件701与主支架1之间设有轴承，管导向件701设置在主支架1的正下方且管导向件701可沿主支架1转动。管导向件701的材质采用特氟龙或其它具有一定刚性的塑料，通过将导向孔702自贯穿管200的上方套入，可以起到导向作用，并且保护贯穿管200不受磨损影响。优选的，管导向件701与主支架1之间还设有缓冲装置703，管导向件701的上端部设有用以容纳缓冲装置703的容纳槽，容纳槽与导向孔702相连通。参见附图4所示，缓冲装置703包括嵌设在容纳槽中的压敏传感器703a，垫设在容纳槽底部的垫片703b以及用以将垫片703b和压敏传感器703a相连的弹簧703c，通过设置缓冲装置703可以防止主支架1沿贯穿管200下将过程中将贯穿管200压弯。本发明的处理系统300还包括可沿水平及竖直方向移动的行车8，第一驱动电机2安装在行车8的正下方，第一驱动电机2与行车8通过连杆9相连，第一驱动电机2的输出轴通过连接法兰10与主支架1相连。为实现自动控制，本发明的处理系统300包括控制系统，第一驱动电机2、高压水供给系统、第二驱动电机402、测距传感装置5、视频检查探头6、喷嘴支架升降机构304、压敏传感器703a均与控制系统电连接。由于本发明的处理系统300部分处于水下淹没的工作环境，系统内的传感器、线缆和机械结构等均采用防水设计。采用本发明的处理系统300进行空化水射流处理的方法，包括如下步骤：（1）将空化水供给系统和控制系统安装到现场核电站压力容器100附近，将空化水射流表面强化处理系统300安装到压力容器100上方。（2）调整行车8下降到待处理贯穿管200附近上方，通过水平移动将管导向构件导向孔702对准贯穿管200，然后继续调节柱支架下降，将贯穿管200插入到导向孔702内。通过缓冲装置703中的压敏传感器703a来调整下降位置。（3）当主支架1降到指定位置后，通过测距传感器测量的数据，控制喷嘴301升降驱动机构4和第二驱动电机402小幅度调整喷嘴301与贯穿管200以及喷嘴301与器壁之间的距离。调整完毕后，开启高压水供给系统，开始处理焊缝区域。（4）在贯穿管200的空化水射流处理过程中，伺服电机控制主支架1进行旋转运动，实现喷嘴301围绕贯穿管200的处理；在旋转处理过程中，测距传感器实时监测喷嘴301与表面的距离，通过控制喷嘴301升降驱动机构4的升降，实现贯穿管200的处理。（5）在对贯穿管200周围器壁进行处理时，需要通过第二驱动电机402调节喷嘴接头303的方向，使喷嘴301由对准贯穿管200旋转为对准器壁，主支架1和喷嘴301升降驱动机构4的控制过程与步骤（4）中贯穿管200的处理相同。通过本发明的处理系统300可实现焊接部位、焊接部位周边贯穿管200以及器壁的处理，从而延长部件使用寿命，保障核电安全。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：包括沿竖直方向延伸的主支架、用以驱使所述主支架旋转的第一驱动电机、设于所述主支架上且可沿所述主支架上下滑动的喷嘴组件，所述喷嘴组件至少包括可调节其与待处理件之间角度的喷嘴，所述喷嘴与高压水供给系统相连。2.根据权利要求1所述的一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：所述喷嘴组件还包括可滑动的安装在所述主支架上的喷嘴支架以及安装在所述喷嘴支架下方的喷嘴接头，所述喷嘴接头的一端与所述高压水供给系统相连其另一端与所述喷嘴相连。3.根据权利要求2所述的一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：所述主支架上设有升降滑轨，所述喷嘴支架配合的安装在所述升降滑轨上，所述喷嘴组件还包括用以驱使所述喷嘴支架沿所述升降滑轨滑动的喷嘴支架升降机构。4.根据权利要求2所述的一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：所述喷嘴接头具有用以驱使其进行角度调整的驱动机构，所述驱动机构包括与所述喷嘴接头固定相连的转轴，用以驱使所述转轴转动的第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴与所述转轴之间通过锥齿轮组相连。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：所述喷嘴上设有测距传感装置和视频检查探头；所述处理系统包括两组所述喷嘴组件，两所述喷嘴组件分设于所述主支架的两侧。6.根据权利要求1所述的一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：所述处理系统还包括与所述主支架下端面相连的管导向组件，所述管导向组件至少包括一端与所述主支架相连的管导向件，所述管导向件沿竖直方向设有用以供贯穿管穿入的导向孔。7.根据权利要求6所述的一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：所述管导向件与所述主支架之间设有轴承，所述管导向件可沿所述主支架转动的设置在所述主支架的正下方。8.根据权利要求6或7所述的一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：所述管导向件与所述主支架之间还设有缓冲装置，所述管导向件的上端部设有用以容纳所述缓冲装置的容纳槽，所述容纳槽与所述导向孔相连通；所述缓冲装置包括嵌设在所述容纳槽中的压敏传感器，垫设在所述容纳槽底部的垫片以及用以将所述垫片和所述压敏传感器相连的弹簧。9.根据权利要求1所述的一种用于核电站压力容器贯穿管的空化水射流表面强化处理系统，其特征在于：所述处理系统还包括可沿水平及竖直方向移动的行车，所述第一驱动电机安装在所述行车的正下方，所述第一驱动电机与所述行车通过连杆相连，所述第一驱动电机的输出轴通过连接法兰与所述主支架相连。10.一种使用权利要求1至9任一项所述的处理系统进行空化水射流处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将所述处理系统移动至压力容器的正上方，将所述处理系统穿入待处理的贯穿孔，调整所述处理系统的下降位置；（2）控制喷嘴组件上下滑动至指定位置，调整所述喷嘴与贯穿管和容器器壁的距离，开启所述高压水供给系统，处理贯穿管焊缝区域；（3）调整所述喷嘴与贯穿管之间的距离，控制所述第一驱动电机使所述主支架旋转，实现所述喷嘴围绕贯穿管旋转，实现贯穿管的强化处理；（4）停止所述主支架的旋转，调整所述喷嘴与贯穿管周围容器器壁之间的距离，并使所述喷嘴对准容器器壁，实现容器器壁的强化处理。

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