JPH0531591A - 水中レーザー溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被溶接補修部のプール等の水を抜く必要がな
く、被溶接補修部に鋭敏化現象を発生させることなく水
中でレーザー溶接補修が容易にできる。 【構成】原子炉炉内機器及び燃料プール等の被溶接補修
部（クラック22）にドライ化装置２をアクセスさせて設
置する。ドライ化装置２内の水を排除し空洞を形成させ
た後、被溶接補修部22を局所的にドライ化させる。前記
ドライ化装置２にはレーザービームを被溶接補修部22に
照射させるレーザー照射光学系10を備えている。このレ
ーザー照射光学系10から出射されるレーザービームを被
溶接補修部22に照射し、かつレーザービーム照射部位に
溶加材11を供給させる溶加材供給機構８を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子炉炉内機器及び燃料
プール等に発生したクラック部（被溶接補修部）に直接
パッチ等を当接した後、レーザービームを照射し溶接補
修を行うように構成した水中レーザー溶接装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】原子炉炉内機器及び燃料プール等のよう
に水が張ってある部位のクラック発生箇所つまり被溶接
補修部の溶接補修を行う場合、水を抜いた状態にして、
遠隔操作、又は被溶接補修部まで人間が近づいて溶接補
修を行う必要がある。しかしながら、放射線量の高い部
所では水を抜くことが出来ないため、例えばドライ化装
置にＴＩＧ溶接装置等を搭載させて水中でＴＩＧ溶接補
修する手段が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
手段では、溶接補修により応力腐食割れの原因となるク
ロム炭化物の粒界析出（鋭敏化）が発生するために、例
えばＳＵＳ304 材のように鋭敏化されやすい材料の溶接
補修を行った後は、鋭敏化部を解消するため溶態化熱処
理（ＳＨＴ）等の適切な後熱処理が必要となってくる。
又、パッチを当てたシーム溶接補修の場合、従来の方法
で用いられるＴＩＧ溶接補修方法等では、溶け込み深さ
が限られるため、クラック部に当てるパッチの厚さが制
限されてくる課題がある。

【０００４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、水を抜くことなく、被溶接補修部に鋭敏化現
象を発生させないで水中でのレーザー溶接補修が容易に
できる水中レーザー溶接装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、開口及びこの
開口周辺部に配置されたパッキンを有するドライ化装置
と、前記開口周辺部から被溶接補修部にパッチを固定さ
せるパッチ支持機構と、前記パッチの周辺部に沿ってレ
ーザービーム照射位置を移動させる駆動機構を有するレ
ーザー照射光学系位置調整機構と、前記レーザービーム
による溶接位置に溶加材を供給する溶加材供給機構と、
前記レーザービーム照射位置を監視するためのレーザー
ビーム照射位置監視機構と、前記ドライ化装置内の水を
気体に置換する気体注入機構と、前記ドライ化装置を押
圧し前記パッキンを前記被溶接補修部の周辺に密着させ
るドライ化装置保持機構と、前記被溶接補修部にレーザ
ービームを照射させるレーザー走査光学系とを備え、前
記レーザー照射光学系から出射されるレーザービームを
前記被溶接補修部に照射して補修材料に鋭敏化等の影響
を及ぼすことのないシーム及びシール溶接を行うことを
特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明はレーザービームを照射して溶接補修を
行うことにより材料に及ぼす熱影響が最小限に抑えら
れ、鋭敏化現象の発生を抑制する。また、パッチを当て
たシーム溶接補修の場合にレーザー出力と溶接速度を制
御することにより従来の技術によるＴＩＧ溶接補修方法
等に比較し、溶け込み深さを自由に変えられるパッチの
厚さを容易に選定できる。さらに、レーザー照射光学系
に光ファイバーを接続させることにより、レーザー照射
光学系を具備させたドライ化装置すなわち、被溶接補修
部とレーザー発振器の距離を従来の技術によるＴＩＧ溶
接補修方法等よる被溶接補修部と溶接電源の距離より容
易に長距離に出来る。これらによって、遠隔操作が可能
となり、水中におけるレーザー溶接作業を水上からの遠
隔操作により行うことができる。したがって、原子炉炉
内及び燃料プール等の水を抜く必要はなく、水上からの
遠隔操作により、パッチをクラック部に押圧し迅速に水
中レーザー溶接することにより、鋭敏化等の影響を及ぼ
すことのないシーム及びシーム補修溶接を行うこと、及
び作業員の被曝低減と作業時間の短縮を図ることができ
る。

【０００７】

【実施例】本発明の水中レーザー溶接装置を図１を参照
して一実施例について説明する。

【０００８】本実施例に係る水中レーザー溶接装置１の
主要部となるドライ化装置２の底部には、開口２ａが形
成されている。この開口２ａにはドライ化装置２内への
水の侵入を防ぐパッキン２ｂが固定され、このパッキン
２ｂは被溶接補修部となるクラック22の発生面延長線上
のライニングプレート21に水密当接される。

【０００９】ドライ化装置２の上部外面には、水上から
操作することによりドライ化装置２を任意の位置に移動
可能とし、溶接作業中はドライ化装置２を被溶接補修部
に所定圧力で押圧するドライ化保持機構３が設けられて
いる。また、ドライ化装置２の上部内面には、水密構造
の電動機４が固定されており、電動機４にはその回転を
減速するための変速機構５が連結され、変速機構５の変
速出力軸５ａには回転円板６が連結されている。尚、電
動機４の導線４ａには、水密キャップタイヤケーブル等
を用いる。

【００１０】回転円板６の偏心位置には、レーザー照射
光学系位置調整機構７、溶加材送給機構８、レーザービ
ーム照射位置監視機構９がそれぞれ干渉しない位置に固
定されている。

【００１１】レーザー照射光学系位置調整機構７は、水
密構造の電動機７ａ、変速機構７ｂ及びスライド７ｃか
ら構成されている。レーザー照射光学系位置調整機構７
にはレーザービーム照射用のレーザー照射光学系10が複
数のボルト等でスライド７ｃに固定されており、光ファ
イバー11を介して図示しないレーザー発振器に接続され
ている。尚、レーザー照射光学系10は、このスライド７
ｃにより位置調整できるよう構成されている。又、レー
ザー照射光学系10は回転円板６の回転により一定半径で
回転しながら被溶接補修部に対するシーム及びシール溶
接が行えるように構成されている。

【００１２】溶加材送給機構８は、水密構造とされた電
動機８ａに変速機構８ｂが取付けられている。この変速
機構８ｂの出力軸に取付けたワイヤ送給ピンチローラに
よりレーザー照射光学系10の先端部に溶加材11を図示し
ない水中レーザー溶接制御装置を用いて従来の遠隔ＴＩ
Ｇ溶接制御と同様な方式でレーザー発振器と連動させて
溶加材11の供給速度及び供給タイミングの制御を行い供
給するように構成されている。

【００１３】レーザービーム照射位置監視機構９は、テ
レビカメラ９ａとレーザー照射光学系10の先端部近傍に
受光部を配置されたファイバースコープ９ｂ等から構成
されている。

【００１４】そして溶加材送給機構８及びレーザービー
ム照射位置監視機構９は、回転円板６の回転によりレー
ザー照射光学系10に対する相対位置を一定に保ちながら
回転される。回転円板６の回転中心下側すなわち変速出
力軸５ａの軸心延長線上には、円板上とされその一側面
中心部にプラグ12ａを突設されたパッチ12を支持するパ
ッチ支持機構13が取付けられている。

【００１５】パッチ支持機構13は、回転円板６の回転中
心に下側へ向けて固定され、パッチ12を被溶接補修部に
押圧するエアシリンダー14とエアシリンダー14の先端に
金具15を介して連結されパッチ12のプラグ12ａを把持す
るカプラー16と、金具15に固定され、溶接後にカプラー
16からプラグ12ａを分離するエアシリンダー17で構成さ
れている。尚、エアーシリンダー17は、エアーが喪失し
てもカプラー16からプラグ12ａを分離することができる
ようにスプリング17ａが挿入されている。又、カプラー
16はプラグ12ａを簡単に着脱できるように、小さな数個
のボールとそれを押えるスリーブとスプリング等から構
成されている。

【００１６】そして、ドライ化装置２の側面下部には、
ドライ化装置２内に気体を注入するノズル18ａとその気
体により押し出された水を抜くノズル18ｂとからなる気
体注入機構18が配置されている。

【００１７】上記構成のこの実施例の水中レーザー溶接
装置１は、例えば燃料プール19内に水20を貯留した状態
でライニングプレート21にクラック部22、つまり被溶接
補修部が発生したことが検出された場合、次のようにし
て水中レーザー溶接を行う。まず、燃料プール19の上か
らチャンバー保持機構３を介して水中レーザー溶接装置
１を燃料プール19内に吊り降ろす。

【００１８】この場合、予めパッチ12をプラグ12ａを介
してカプラー16に把持しておく。そして、水中レーザー
溶接装置１を水22中の所定位置に固定したら気体注入機
構18のノズル18ａから例えばアルゴン等の気体をドライ
化装置２内に注入し、ノズル18ｂからドライ化装置２内
の水を抜く。

【００１９】この操作ではライニングプレート21底面に
薄く残った水20は除去できないので次にノズル17ａから
加熱した気体を注入し、ライニングプレート21表面の水
を完全に乾燥させる。レーザービーム照射位置監視機構
９で水が完全に排除されたことを確認した後、気体注入
を停止し、エアーシリンダー14を作動させてパッチ12を
ライニングプレート23に押し付ける。又、レーザービー
ム照射位置監視機構９で監視しながらレーザー照射光学
系位置調整機構７を作動させて、レーザー照射光学系10
を所定の位置にセットする。

【００２０】この後、電動機４を作動させ変速出力軸５
ａを介して回転円板６を回転させる。これによりレーザ
ー照射光学系10、溶加材送給機構８、レーザービーム照
射位置監視機構９がパッチ12の周囲で回転するので、図
示しないレーザー発振器を作動して、レーザー照射光学
系10によりパッチ12の周縁とライニングプレート21との
間で連続シーム及びシール溶接を行う。

【００２１】シーム溶接時は、図示しない水中レーザー
溶接制御装置により溶加材送給機構８を停止させ、ノン
フィラーのレーザー溶接を行う。又、シール溶接は、レ
ーザー発振器と連動させた水中レーザー溶接制御装置で
溶加材送給タイミングと送給速度をコントロールして適
切条件でレーザー溶接を行う。

【００２２】尚、レーザー溶接時は、ドライ化装置２内
にノズル18ａからアルゴン等の不活性気体を注入し、ド
ライ化装置２内に周囲の水が流入しないように圧力を加
える。レーザー溶接作業が終了したらレーザー発振器、
溶加材送給機構８、電動機４を停止しエアーシリンダー
17を作動させてカプラー16とプラグ12ａを分離し、水中
レーザー溶接装置１を燃料プール19の上からドライ化装
置保持機構３を介して上方に引き上げる。

【００２３】すなわち、この実施例の水中レーザー溶接
装置１では、ライニングプレート２１にクラック２２等
が発生した場合、従来のように燃料プール21内の水を抜
く必要がなく水上からの遠隔操作により水中レーザー溶
接を確実に行うことができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば燃料プール等にクラック
が発生した場合、従来のように燃料プール等の水を抜く
必要がなく、水上からの遠隔操作により鋭敏等の影響を
及ぼすことのない水中レーザー溶接によるシーム及びシ
ール補修溶接確実に行うこと及び、作業員の放射線被曝
低減と作業時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る水中レーザー溶接装置の一
実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１…水中レーザー溶接装置、２…ドライ化装置、２ａ…
開口、２ｂ…パッキン、３…ドライ化装置保持機構、４
…電動機、４ａ…導線、５…変速機構、５ａ…変速出力
軸、６…回転円板、７…レーザー照射光学系位置調整機
構、８…溶加材送給機構、８ａ…電動機、８ｂ…変速機
構、９…レーザービーム照射位置監視機構、10…レーザ
ー照射光学系、11…溶加材、12…パッチ、12ａ…プラ
グ、13…パッチ支持機構、14…エアーシリンダー、15…
金具、16…カプラー、17…エアーシリンダー、18…気体
注入機構、18ａ…ノズル、18ｂ…ノズル、19…燃料プー
ル、20…水、21…ライニングプレート、22…クラック。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 開口及びこの開口周辺部に配置されたパ
   ッキンを有するドライ化装置と、前記開口周辺部から被
   溶接補修部にパッチを固定させるパッチ支持機構と、前
   記パッチの周辺部に沿ってレーザービーム照射位置を移
   動させる駆動機構を有するレーザー照射光学系位置調整
   機構と、前記レーザービームによる溶接位置に溶加材を
   供給する溶加材供給機構と、前記レーザービーム照射位
   置を監視するためのレーザービーム照射位置監視機構
   と、前記ドライ化装置内の水を気体に置換する気体注入
   機構と、前記ドライ化装置を押圧し前記パッキンを前記
   被溶接補修部の周辺に密着させるドライ化装置保持機構
   と、前記被溶接補修部にレーザービームを照射させるレ
   ーザー走査光学系とを備えてなることを特徴とする水中
   レーザー溶接装置。