EPR核电站管道内部焊缝打磨机器人的应用与研究吴中卫摘要：EPR堆型的三代核电站在设计和建造方面，较二代及二代加堆型有了大幅度的优化和改进，部分核岛关键系统的焊缝内部需要进行打磨。受制于管道管径空间限制，部分焊缝在人工打磨操作不可达的情况下，需借助于适用于不同管径的内部焊缝打磨机器人，实现远程操作打磨，并在打磨工作完成后，利用专用清洁机器人完成清扫，保证管道内部清洁度。该项技术在国内核电站建设中首次应用，机器人构造、应用管理、维修维护及相关改进项方面的研究，对中国后续新建核电机组的管道施工具有重要意义。关键词：管道焊缝；内部；打磨机器人：TG45文献标志码：A三代EPR堆型核电站较二代加压水堆堆型，在设计方面有众多的技术优化、改进。对于核岛关键系统的管道内部焊缝打磨工作，在中国核电项目首次应用，无实际经验。广东台山核电站的打磨机器人，覆盖的管道管径为DN100至DN500的范围，能够实现管道内部检查、打磨、清洁。1设计要求及范围EPR核电站RIS（安全注入系统）、VVP（主蒸汽系统）、ARE（主给水系统）、VDA（蒸汽大气排放系统）、RCP（反应堆冷却剂系统）、RCV（化学和容积控制系统）等6个核岛关键系统的部分管道焊缝需要打磨，共277道焊缝。对核岛管道内部焊缝进行打磨的主要作用如下：（1）可最大程度地消除流体对于内部焊缝的冲击，减少焊缝的应力集中，缓解焊缝疲劳，提高关键系统管道的使用寿命；（2）使用打磨机器人能发现焊接过程中造成的缺陷（咬边、未融合、焊瘤、凹陷、二次融化等），通过打磨能增加RT（射线探伤）的合格率；（3）焊缝打磨工作结束后，内表面光滑平整，达到焊缝UT（超声波检测）的要求，在核电站运营期间可以用UT代替RT（射线探伤），极大地降低在役检查工作人员的辐照时间和成本；（4）可以用来检查、提高管道内部清洁度。2打磨机器人的构造2.1打磨机器人打磨机器人的主体结构分为3个部分，包括打磨机构、驱动部分、线路集合点。2.2清洁机器人清洁机器人的整体构造与打磨机器人类似，主要区别在打磨电机被带摄像头的吸尘软取代，机身接入了吸尘器。清洁机器人的操作较打磨机器人省去了定中等步骤，只需爬行至需要到达的位置，配合显示器的观察，吸走管道内部的铁屑和杂物。2.3波动管专用机器人波动管专用机器人的整体构造与打磨机器人类似，主要区别在于机头处增加了一个防异物装置，可防止打磨碎屑进入稳压器。3打磨机器人的应用3.1打磨准备（1）机器人无法在管道中爬行超过两个90°弯头。因此，开始现场焊缝的打磨工作前，必须通过利用Navisworks三维设计模型软件及相关设计信息，合理安排焊缝打磨顺序，做好打磨规划；（2）打磨机器人必须配置单独的供电线路、配电箱，避免非单独供电时，其他设备对机器人的电磁干扰，以及可能的非正常断电，对机器人造成损伤；（3）打磨机器人必须配置单独的压缩气源，避免非正常断气时，机器人在管道中失去支撑，造成损坏。3.2打磨过程（1）机器人在管道中行走时，遇到弯管时，需緩慢进行，多次调整，确保机器人位于最佳姿态角；（2）每次打磨机器人退出管道，需检查机头上的每一颗螺丝是否还在原位置。因打磨过程中，震动较大，将可能发生螺丝脱落进入管道的情况；（3）在打磨过程中，可在管道的管口处，采用风机送风，达到降温的效果，起到保护设备的作用。4常见故障排查与维修在打磨工作过程中，由于机器人设计缺陷、部件损耗、人员操作不当等原因，机器人出现一些故障和问题，现将部分典型问题进行总结。4.1打磨摄像头模糊维修方法：调整摄像头焦距，检查整体线路，消除电磁干扰项。原因分析：工作时震动较大，螺钉松动导致成像焦距发生改变。定期排查机器人电缆线路，对于存在直接裸露的情况，及时包裹处理，避免对摄像头产生干扰。4.2打磨过程中砂轮片停止旋转操作盘故障灯亮起维修方法：关闭打磨电机，按变频器“FN”。故障原因：打磨过程中“径向行程”伸出量过快以至于电机发热产生的自我保护性停止。4.3机器人本体卡在管道中故障表现：通过控制面板上的控制杆操作机器人，无法在管道中正常前进、后退。维修方法：配合机尾钢丝绳运用适当外力，此时按外力方...