CN1043103A - 在管子里特别是在核电站的蒸汽发生器的管子里遥控焊接衬管的方法和设备 - Google Patents

Abstract

将一根衬管，(M)装在一根管子(T)的里边，以修补所述管子的损坏段，该管子(T)是被固定在高压水核电站里的蒸汽发生器中的带孔板(P)上的。焊接光束由YAG型激光器提供并由一根光导纤维(F)输送到光学组件(30、37)上，该光学组件将光束聚焦在衬管上，用以焊接衬管。所述的光学组件可围绕着纤维旋转以形成一道圆形的焊缝。为了调节由氦-氖激光器提供的调节光束所进行的聚焦，该纤维在轴向可自由地滑动。

Description

本发明所涉及的是在管子里边遥控焊接衬管的方法和设备，它特别适用在一个高压水的核反应堆中的蒸汽发生器的管子里检修裂缝。

这样的发电站里的蒸汽发生器，一般包括一个换热器的管束，它是由大量被弯曲成U型的小直径的管子构成的，这些管子的每一头被安装在一块非常厚的打孔板上。位于打孔板下方的蒸汽发生器部分在第一区域里构成了一个水箱，在第一区域里来自于反应堆容器中的“一次”水在压力下被分配到换热器管束中的管子里，水沿着管子流过以后在第二区域里被回收，然后经由反应堆一次回路的一根管道返回到包含反应堆芯的容器里，该反应堆芯由用于加热高压水的燃料组件构成。蒸汽发生器的供水与位于打孔板上方的蒸汽发生器的换热器管束中的管子的外表面相接触，并把水转化成蒸汽，该蒸汽被输送到与核反应堆相连接的汽轮机上。

因而管束中的管子壁形成了由一次液体构成的高压水与由二次液体构成的供水之间的阻挡层。一次液体与在反应堆容器中的燃料组件和其它结构件接触，包括较大或较小程度的放射性物质。由于二次水受到污染时会带来重大危害，因此在一次液体与二次液体之间应当避免任何直接的接触。为使这点成为可能，就有必要在蒸汽发生器管束中的管子的整个管壁上避免裂缝发生，并且一旦发生了这样的裂缝，就必须有效并且尽可能快地检修有裂缝管壁的管子。

在反应堆的额定寿命期间，这种检修工作通常是需要的。因为由于热应力或机械原因或由于管束中的管子受到腐蚀，都可能在它的一次侧或二次侧管束的管子壁上引起裂缝。为了达到保养的目的，在反应堆停机期间应进行检修。

补修蒸汽发生器管束里的管子的公知方法在于在所述的有裂缝的管子里加衬。一根具有外径稍小于被检修管内径的、具有足够的长度覆盖住包含裂缝区域的衬管在管子端口经由打孔板的入口面插进管子中。当衬管插进位于打孔板的中部位置时，其是与打孔板的入口面平齐的，当插进的衬管靠近打孔板的边缘时，其是穿过了打孔板的一半的距离。然后衬管被定位在管子里以便在衬管与管子之间得到两条不漏水的结合线，在包含有裂缝区的任何一侧都有一条结合线。

为在含有裂缝区的任何一侧上定位衬管，有许多公知的方法，特别是可以采用将衬管在靠近它端部的两个区域里沿直径方向扩张的方法，其中一个所述区域位于打孔板的厚度范围内，而另一个所述区域则位于打孔板出口面之外，这种扩径是在管子被清洗以后在两个所述区域里进行的。扩径可以通过液压方法或通过机械方法如使用管子扩径器或使用爆炸的扩径方法，或通过焊接或钎焊方法来完成。

所有这些操作都需要从蒸汽发生器的水箱里边，例如从蒸汽发生器的一个区域里边来完成，而该区域在反应堆运行时已经与含有放射性物质的一次液体接触，这就意味着用人员操作会受到大剂量的辐射。

因而用自动遥控装置来完成起码的一些需要在管子上的加衬操作的建议被提了出来。

例如，从水箱的外边在有裂缝的蒸汽发生器管子里安装衬管的一个公知方法和设备已经公开在法国专利申请号FR2598209中。衬管被从水箱外边经由一根被称为“boa”的、安装在两用液压扩径器（double    hydraulic    expander）上的软管插进管子里，该两用液压扩径器用于控制在管子里的操作，通过给两用扩径器的弹性薄膜充气使位于管子端部的两个区域被有效地扩大，使衬管在管内的位置上保持住。

然后将薄膜减压，使扩径器从衬管里抽出，之后使用同一软管插入装配工具，即：将上部和下部扩径器分别地插进衬管的上部区域和下部区域，以通过管扩张把衬管固定在合适的位置上。

该方法的缺点是它不能保证固定好的衬管绝对不漏。

为了弥补这个缺点，将衬管的每一端焊在管子上，从而将衬管固定，这是公知的。

美国专利US-A-4694136叙述了一个使用这种焊接的装置，该装置包括一个安装在管内的光学焊头和一个安装在蒸汽发生器水箱外边的电源激光器（Power    laser），激光光束从安装在蒸汽发生器水箱外边的激光器通过露天的光学装置而被输送到焊头上。

该装置需要大量的设备才能完成并且需要安装在蒸汽发生器附近，包括全部的必要的液体供给（电的供给，冷却水供给）。电源激光器必须安装在非常靠近水箱检修口的地方，该部位所遭受到的辐射水平，几乎与在水箱里边所遭受到的程度一样高。所以已经设法使激光器远离检修口，但这个距离太大就存在复杂的瞄准问题，而这个问题很快就成为不可克服的。此外，凭借着具有一个滚珠和一个簧的支座支承在那儿，所使用的焊头具有焦距保持不变并等于发射距离这一缺点，这样的系统导致了摩擦、振动和摇摆，降低了焊接质量。

在以上所述的本发明的特别应用中，即在核反应堆蒸汽发生器里检修一根管子中，为了弥补上述所阐明的不足，本发明提供了一种依靠设置在离蒸汽发生器非常远距离的能源（如在具有蒸汽发生器的反应堆建筑物的外边）而把衬管焊在蒸汽发生器管子里的方法，本发明也提供了实现该方法的设备。

按照该方法，下列的操作在所设置的控制台（如设置在该建筑外边）的摇控下自动地进行：

用传流方法把一根衬管装到待检修管里边之后，将光学焊头插进该待修的管子里，所述的焊头用一根软管连接到靠近控制台的YAG型激光器上，所述的软管包含有一个能传送光能的光导纤维，一个隋性气体供给通道和传输控制信号的电缆;

焊头被置于工作位置上;

光束的焦距被调节;和

在管裂区的任意一侧上，在两个区域的每一个区域里，衬管都被焊满一整圈。

为了便于理解起见，本发明现参照示意的附图来叙述，其中;

图1A和1B为实现本发明特别是在上述实例中所用的两种衬管的纵剖面图。

图2为同一应用中实现该方法的设备总体图。

图3为焊接设备部分及其电极部分（termiral    Portion）的纵剖面图。

图4为所述光学焊接设备的所述电极部分的纵剖面放大尺寸图。

图5A和5B为该设备的二种光学组件的纵剖面图。

图6为如何调节该设备聚焦点的理论图。

图7为本发明的一种改进了的焊接设备的局部图，该设备的焦点可以自动地进行调节。

不论本发明是被应用到上述的特殊情况还是其它的情况，下面的叙述仅仅参照以上所列的附图进行，并且不受附图的限制，该叙述从描述一般的结构开始，随后再通过更为具体的能体现本发明方法和设备最突出特征的情况进行描述。

该方法和设备设法在一个具有轴（A）的接收管（例如由待检修的管T构成）与一个具有管壁（S）并被预先置入所述管里的一根衬管（M）之间形成一种结合。

所述的方法包括：

把焊头（4、5、6）插进所述接收管的步骤，所述焊头包括一个光学组件，该光学组件包括：光反射装置（由镜片37构成），其用于沿接收管的轴（A）接收焊接光束并朝所述的待焊衬管管壁反射所述光束，和

聚焦装置30（由透镜L₁、L₂和L₃及一个光学元件33构成），其用于将所述光束聚焦在所述待焊衬管管壁上的一个落点（H）（impact Point）上，以便用这种方式在所述落点上把所述衬管焊接到所述的接收管上。

所述的方法还包括用焊接激光器（104）产生用于完成所述焊接的焊接光束的步骤。所述的激光器位于光束产生区（在激光控制台102和小车控制台108里），距所述的接收管隔开一定的距离;以及

光束传输步骤，其用以将所述的焊接光束经由一个入口传到所述光学组件再传到所述的接收管上。

与专利文件US-A-4694136（Kasner）所述的方法相比较，本发明方法的特征为，所述的光束传输步骤包括：

安置光导纤维以便构成一个传输纤维（F）的步骤，该纤维是能弯曲的以在所述的光束产生区（102）中提供一个入口（105），在所述接收管里沿所述管的所述轴（A）上面向着所述光学组件提供一个出口;和

发射焊接光束的步骤，在该步骤中，所述焊接光束被发射进入所述传输纤维的所述入口，以便执行所述的焊接。

也可以采用以下往往是最佳的方案：

所述方法进一步还包括一个旋转落点的步骤，它是通过围绕所述接收管的轴（A）旋转所述的光学组件（30，37）中的至少一个光反射装置（37）来进行的，使所述的落点在待焊接的衬管上至少描绘一圈以便形成一道焊缝。所述的光反射装置（37）的旋转是由电机驱动的（设置在电机组件2里），该电机位于所述接收管（T）的外边、面对着该接收管的入口，并通过一根管状延伸组件（由软护套19，刚性端接头20和圆柱管接头23构成）机械地连接到所述的光反射装置上。所述管状延伸组件围绕着所述的传输光导纤维（F）被安排在所述的管内，采取这种方式是为了避免所述的纤维旋转。

所述的延伸组件（19，20，23）包括软护套（19）及所述的组件和/或所述的光学组件（30，37）均由一个外部同轴装置（由支承21和一个同轴的刷子42构成）所导引，该同轴装置在所述的待焊衬管（M）的管壁（S）上和/或在所述接收管（T）的所述内表面上至少有一个滑动支承点。所述的传输纤维（F）由内部同轴装置（由轴承26构成）所导引，该内部同轴装置在所述的延伸组件上至少有一个滑动支承点。

所述的传输纤维（F）由所述的内部同轴装置（26）所导向，这是为了不仅能使所述的同轴装置（26）旋转而且也能使所述的纤维沿着所述延伸组件（19，20，23）做轴向位移。所述的延伸组件沿轴向带动所述的光学组件（30，37）。所述的方法进一步还包括，在放置所述的焊头（4，5，6）和所述的传输纤维（F）的步骤之后及所述的把焊接光束发射进入传输纤维的入口（105）的步骤之前：

发射调节光束的步骤，在该步骤中，将一个比焊接光束能力低的调节光束送入传输纤维的所述入口（105），采用这种方式是为了由所述的光学组件来反射和聚焦光束，以便照亮所述的落点（H）并从所述的落点将一束光线返回到所述的光导纤维的入口处;和

调节聚焦点的步骤，在该步骤中，所述的返回光束的强度被测量并将所述的传输纤维相对于所述的光学组件进行轴向位移，直到达到一个最佳位置，在该位置中，所述强度达到一个最大值和/或一个预定值，然后固定所述最佳位置。

所述焊头（4，5，6）配备有软的外部同轴装置（由一个同轴的刷子42构成）以便能完全地靠在所述的待焊衬管（M）的管壁（S）的圆柱表面上相对于所述的焊头自由地转动，这样可旋转地安装是为了使所述的焊头旋转时不使同轴装置移动;

所述的聚光调节步骤与所述焊头的旋转及在所述的旋转进行过程中所述返回光束的强度的变化是同时进行的。

按照本发明的设备包括：

一个产生焊接光束的焊接激光器（104），其适于在所述的接收管（T）里边焊接所述的待焊衬管;

一个焊头（4，5，6），其适于被放入所述的接收管里边的适当位置上并配备有一个光学组件，该光学组件包括：

光反射装置（由镜片37构成）用于沿着接收管的管壁反射所述的光束;和

聚焦装置（30）（由透镜L₁L₂和L₃及由一个光学元件33构成），用于把所述的光束聚焦在所述待焊衬管管壁上的落点（H）上，采用这种方式是为了在所述的落点处将所述的衬管焊接到所述的接收管上;以及

光束传输装置，用于将来自所述焊接激光器中的焊接光束传到所述的光学组件上;

所述设备所具有的所述光束传输装置的特征包括：

构成传输纤维（F）的一条柔性光导纤维，其具有一个接收由所述焊接激光器（104）提供的焊接光束的入口（105），也具有一个出口（49）;和

内部同轴装置（26），用于支持着相对所述光学组件（30，37）的所述出口，采用这种方式是为了确保当所述的焊头（4，5，6）被放进所述的管里时，所述的出口被安排在接收管（T）的所述轴（A）上。

也可以采用以下往往是最佳的方案：

该设备包括：

一个调节激光器（106），用于发射一个比所述焊接光束能量低些的调节光束进入传输纤维（F）的所述入口（105），以便照亮所述的落点（H）并且使光束从所述的落点返回到所述的入口;

测量装置（由照像感光接收器52构成），用以测量所述返回光束的强度;和

轴向定位装置（由夹紧件13和调节环16构成），用于推动所述的纤维出口（49）相对于所述光学组件（30，37）轴向位移，采用这种方式是为了在所述的落点（H）上聚焦所述的调节光束和焊接光束。

所述的内部同轴装置（26）的选用应能使传输纤维的出口发生所述的轴向位移。

该设备进一步还包括：

一台电机（位于电机组件2里）

一个延伸组件（由软护套19，刚性端接头20和圆柱管接头23构成），把所述的电机与所述的光学组件（30，37）相连接是为了使所述的光学组件围绕着接收管子的所述轴（A）旋转，以便使所述的落点（H）至少描绘一圈，形成一道焊缝。所述的延伸组件围绕着所述的传输纤维（F）;

所述的内部同轴装置（26）支承在所述的延伸组件里边并能使所述纤维与所述组件之间发生相对转动，采用这种方式是为了确保所述的纤维不转动。

所述焊头（4、5、6）配备有一个松安装的软的外部同轴装置（由同轴的刷子42构成）以便能围绕着接收管的所述轴（A）相对于所述的焊头旋转。这是为了在所述光学组件（30、37）的所述旋转期间，在所述待焊衬管的管壁（S）上提供一个摩擦支撑并使该同轴装置保持不动。

现根据以上所限定的方法实例，叙述本发明的一个详细执行过程，该执行过程包括了上述的往往是最佳的方案。

图1A和1B表示补修核反应堆中蒸汽发生器管道所用的两种衬管。

图1A为补修管子（如TA）所用的衬管MA的剖视图，该衬管MA位于打孔板P的边部附近并且具有起联接作用的焊缝JA。

图1B为补修管子所用的长衬管位于打孔板P中部位置时的剖面图（衬管长达80%的管长），该衬管在靠近打孔板底面的地方有一个下联接焊缝J。

在这两种情况中，上联接焊缝KA或K都位于打孔板P的顶面之上靠近衬管上端的位置上。

图2示出了完成本发明的方法和构成本发明设备的全部构件，它们包括：

一个活动激光器控制台102，其位于反应堆建筑物B的外边。该控制台包括一个YAG型的焊接激光器104，一个发射可见光并与YAG激光器相结合的氦-氖型调节激光器106，总电源连接、冷却水连接、操纵仪表架和电视监视装置。所用的焊接激光器最好是工作在波长1.06um（微米）并且具有1.2千瓦功率的添加钕的激光器，然而使用具有功率不少于1千瓦并能发射不大于所述波长值，或能透过光导纤维的任何其它激光器也是可以的;

一个活动小车控制台108，作为例子其位于反应堆建筑物的外边，但也能位于反应堆的里边，用以控制一个搬运器112。该小车控制台也包括一个操纵仪表架、电视监视装置、总电源供电连接和与搬运器连接用以控制搬运器的连接件109;

一个包括有焊头的电极组件（terminal    assembly），该组件在搬运器112的一个臂的端部被运送，而搬运器112被安装在蒸汽发生器的水箱G的里边;

一个推一拉装置113设置在反应堆建筑物的里边邻近蒸汽发生器的地方;

一个连接转换站114（Connection    relay    Station）在反应堆建筑物的里边;

一个供气系统，包括气瓶116、阀118和阀操纵机构120;

一个软管121通过连接转换站和推拉装置把激光控制台102与焊接装置连接起来。该软管包括把控制信号传送到焊接装置的电缆122和把来自激光器的光能传送到组件110端部的焊头上的光导纤维（F）。所用的光导纤维最好是二氧化硅光导纤维。然而任何可以透过所用激光器发射的电磁波谱的，衰减系数保持差不多10dB/Km，并且在YAG激光器波长范围内最好是4dB/Km或更少的其它纤维也可以;

电讯电缆124、126、130、132和134也将这些装置相互连接起来并与电话终端128连接起来。

图3表示了电极组件110的组成部分，该组件构成了插入到待补修管T里，即“接收”管里的焊接装置的一个部分，而在该管中的合适位置中已经预先装置了一个要被焊接的衬管M，这为该组件表明了用于焊接的位置。该组件被安装在搬运器112臂端部的一个可做上下运动的升降器1上，随升降器的升降可将焊头插入衬管并将焊头定位。

电极组件还包括一个电机组件2和焊头，焊头由一个柔性延伸件3，一个刚性延伸件4、一个光学组件5和一个导向锥形头6组成。

图4是该组件的纵剖面图，电机组件2通过支架7安装到升降器1上，它包括外壳8和与外壳8同轴安装的一个转台的基架9，该转台的基架被固定，它的旋转心板10被联接到柔性延伸件3上。外壳8有一个进气通道11和一个中心孔12，光导纤维借助螺帽14锁紧在夹紧件13里，夹紧件13在孔12中可轴向滑动。由于有键15的作用，夹紧件不能转动。夹紧件相对于外壳的轴向位置可以用环16来调节，因而能使纤维端部的位置相对于焊头得到调节。这样，依靠升降机1来调节支架7的位置就可以得到合适的焊接高度，并且光导纤维组相对于外壳的相对位置的轴向调节可以通过旋转环16来获得。该环通过滚珠轴承17可以在外壳里旋转。图中所示的是一种手动形式而不是伺服传动控制形式，然而它是很容易实现机械化的（见图7）。环16是通过O型环18密封安装的。

柔性延伸件3包括一根柔性的外护套19，它的一端连接在转台的旋转心板10上，另一端带有一个刚性端接头20，刚性端接头20可以借助于螺纹20A拧进刚性延伸件4并固定住。一个平滑支承21可滑动地装在端接头上，平滑支承21的外径比在实例中所示的套在中央的衬管M的直径稍小些（即，如果要在外边管上加衬，就要比接收管的内径稍小些）。该平滑支承的表面为焊头提供了旋转导轨。端接头具有使光导纤维从中通过的内孔22。

刚性延伸件4由园柱件23构成;圆柱件23的一头被攻出螺纹以便与柔性延伸件上的螺纹20A相匹配联接，而它的另一头则被拧在24上以便将该件装到光学组件5上。园柱件23上有一个内孔25，支承26是在孔25中滑动安装的。该支承装在光导纤维F上，它由两个滚珠轴承和一个环构成，当光导纤维相对延伸件移动时，该支承为光导纤维提供了导轨的作用，它也为焊头组件相对于光导纤维提供了旋转导轨。光导纤维的端头接在端接头27和支柱27A里，支柱27A承举着支承组件26的滚珠轴承。

光学组件5由管28构成，在管28的两头24和29处被攻出螺纹，下部的螺纹24接收刚性延伸件而上部的螺纹29接收锥形头。在所述的管28中，安装有一聚光装置30，它由透镜L₁、L₂和L₃、隔离件32和光学元件33组成，并且该聚光装置用两个螺母34来固定。透镜和螺母在35所示位置处沿4条母线每隔90°间隔开槽，其目的是为使通过的气体流过焊接区。光学元件33由具有球面36和与轴线A倾斜45°的平面镜面37的一个园柱体构成，光束沿着纵轴经过它的球面进入，然后沿径向被反射，在被反射的光束的通道上，管28有一个开口38，在与所述的开口同一水平位置上，该光学元件开有一个槽口39以允许气流通过。

图5A和5B表明了二种不同的光学组件的实施例。图5A表示一个具有两个透镜L₁₀和透镜L₁₁的实施例，透镜L₁₁被偏置以便使平面镜面离开焦点一段距离。图5B表示具有两种透镜L₂₀和L₂₁以及一个镜面R₂₀时具有最小组合布置的实施例。最佳实施例是图4所示的实施例。

锥形头由管40构成，它的底端带有螺纹用以把锥形头拧入光学组件，在管内有一根轴41，轴上有一个与该轴同轴的刷子42，该刷子由凸出部分43固定住，该轴在支承44中滑动，而支承44是压配合到管子40里的，凸出部分45限制了轴在管子里的轴向位移。

焊接时，由柔性延伸组件的外护套、园柱件20、刚性延伸件、光学组件和导向锥管构成的焊接头在由电机组件2中的电机（未示出）的驱动下，完成整个360的旋转，并在它的上端由同轴的刷子42导向，在它的下端由滑动支承21导向，这是两个相对于衬管M内表面的支承点。旋转时，光导纤维就处在像与导向锥头的刷子的轴固定那样的状态。如果需要2个或更多的稍稍偏斜的焊缝，那么焊头可以依靠滑动支承21和42轴向位移。延伸组件和焊头围绕着光导纤维的保护套27划定一个连续的环状空间，该空间借助轴向槽连续的通过螺母和透镜，被刚性延伸件的滚珠轴承所中断，它允许来自外壳8的气体通过并流过焊接区。

图6表示了在衬管的内表面上如何来调节光束的焦距。把光学管的锥形头插进一个与待焊衬管的内径相同的管状调节模拟装置MB中，然后使用氦-氖型调节激光器106，使它的可见光束流过的通道准确的就像焊接时从激光器中发射出的光所流经的通道一样。分离板50插在激光器106的出口处，并在聚焦镜51前边的地方，聚焦镜51能把光束聚集在纤维F的入口105上。该分离板能使来自激光器上的光通过，并将离开纤维的光束反射到照像感光件52上，所述离开纤维的光束来自于模拟装置MB内表面上的点H上所聚的一个光点，而且该光点构成了发光体。如果光导纤维的出口端40的轴向位置沿着箭头56的方向相对于包括有透镜30和镜片37在内的光学组件变化时，那么当光导纤维处在与聚焦在落点H上的光相当的最佳位置时，由照像感光件52所提供的信号通过的最大。为了预先调节好焊接所需要的位置，最佳位置可以借助于环16的动作来搞清楚，在考虑了氦氖光束的焦点和YAG光束的焦点之间在此位置时公知的偏差之后，该位置可以通过将环锁住来确定。

图7为一种改进了的焊接设备，在该设备中光导纤维的最佳轴向位置是通过自动调节环216的位置来取得的，该环可以完成与环16同样的功能。它由一个调节电机200来驱动，该电机是由获得数据和控制中心202在取得了对于被焊衬管的数据以后来控制的，其余的装置不变。这些改进与本发明的目的是一致的。由于对纤维的位置进行了上述的预调工作以在壁上得到一个最小的聚焦点，所以在衬管直径的±0.2毫米的范围内取得了满意的焊接效果，这个范围与实际上所遇到的衬管被液体压力扩大以后，衬管直径偏差大约一个平均直径是相符合的。然而从一根管子到另一根管子的平均直径值是变化的，这就意味着在没改进的设备中有必要改变每一根衬管的预调量，改进后的设备对于每一根管子不需要操作者介入。有两个阶段：获取数据阶段和调节阶段，在获取数据阶段中处理中心202导致马达旋转，在调节阶段中，用同一处理中心控制调节马达200。当激光器106发射出一束光，而焊头完成了一次完全的旋转时按照照像感光元件52所接收到的信号曲线来获取数据。根据被测定的信号就有可能推算出内表面直径的平均值，在这以后操纵马达使光导纤维放在适当的位置，使它的焦距与用这种方法所确定的平均值相一致。

现在叙述需要使用上述方法所改进的设备进行检修时，在蒸汽发生器的管子中焊接衬管的全过程。一个包括YAG激光器104和可见光激光器106的激光控制台102连同控制搬运器112的控制台108一起被安装在核电站反应堆建筑物的外面，搬运器112安装在蒸汽发生器G的水箱里边，蒸汽发生器里有带裂缝的管子（如管子T），将衬管（如衬管M）用传统方法置入这些管子中，准备焊接在合适的位置上。搬运器夹带着该设备的电极组件110，该电极组件包括有焊头，该组件通过一根包括光导纤维F和信号传输电缆124在内的软管与激光控制台相连。带有焊头的电极组件被遥控插入待焊衬管里，借助升降器1使焊头置入靠近衬管上端的高位，将一个可见激光束加到光学组件（30、37）上，代表轴A与待焊表面之间距离的曲线要描过一圈。然后调节光导纤维的位置以在平均直径上（就如由记录距离曲线所确定的那样）获得一个最小尺寸的光点，传输焊接激光使衬管绕管子的一圈被焊接。之后操纵升降器把焊头置于靠近衬管下端的低位并把可见光束发射到光学组件上以便于轴线与被焊表面之间的距离曲线沿一圈被记录，随后调节光导纤维的位置以便在一个由所记录的距离曲线所确定的平均直径上获得一个最小尺寸的光点。然后发射焊接光束并旋转一圈把衬管焊到管子上。

虽然上述本发明之改进仅仅涉及一种特殊的应用，但是把本发明应用到其它实例中将是不讲自明的，例如用在检修不能操作的热交换器的管子中。

Claims (6)

1、一个在管子里边，特别是在核电站的蒸汽发生器的管子里遥控焊接一根衬管的方法，以便使一根具有轴(A)的接收管和一根具有管壁(S)并预先被置入管子里的衬管之间形成一道焊缝，该方法包括：

把焊头(4、5、6)插进所述接收管的步骤，所述焊头包括一个光学组件，该光学组件包括：

光反射装置(37)，适于沿接收管的所述轴(A)接收一个焊接光束并朝所述的待焊衬管管壁反射所述的光束。

聚焦装置(30)，适于将所述光束聚焦在所述的待焊衬管管壁上的一个落点(H)上，采用这样的方式是为了在所述点上把所述的衬管焊到所述的接收管上。

所述的方法进一步还包括一个用焊接激光器(104)来产生适于完成所述焊接的焊接光束的步骤，所述的激光器位于距所述的接收管有一段距离的光束产生区(102)里；

放置传输光导纤维(F)的步骤，以接收所述焊接光束并将它传送到所送的光学组件上；和

旋转落点的步骤，该步骤是通过围绕着所述接收管的轴(A)旋转所述光学组件(30、37)的至少一个光反射装置(37)来进行的，这是为了使所述落点(H)在所述的待焊衬管上至少运行一圈，以便形成一道焊缝。

所述方法的特征在于所述的光反射装置(37)的旋转是由一个电机(2)驱动的，该电机处于所述的接收管(T)的外边、面对着到接收管(T)的入口，并通过一根管状延伸组件(19、20、23)机械地连接到所述光反射装置上，所述的延伸组件围绕着所述的传输光导纤维(F)被安排在所述的管内，采用这种方式是为了避免所述的纤维旋转。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的延伸组件（19、20、23）包括在一个软护套（19），其连同所述的组件和/或所述的光学组件（30、37）均由一个外部同轴装置（21、42）所导引，而该同轴装置在所述的待焊衬管（M）的管壁（S）上和/或在所述接收管（T）的所述内表面上，至少具有一个滑动支承点，所述的传输纤维（F）由一个支承在所述的延伸组件上的内部同轴装置（26）所导向，所述的内部同轴装置（26）在所述的延伸组件上至少有一个滑动支承点。

3、按权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的传输纤维（F）由所述的内部同轴装置（26）导向，以使所述的纤维不仅沿着所述延伸组件（19、20、23）旋转，而且也能沿着所述延伸组件（19、20、23）轴向位移，所述的延伸组件沿轴向带动所述光学组件（30、37）。

4、按照权利要求1所述的方法，其中所述焊头（4、5、6）配备有软的外部同轴装置（42）以便能靠在所述的待焊衬管（M）的管壁（S）的整个圆柱表面上，其特征在于：为了相对于所述的焊头能自由地转动，所述的外部同轴装置被可转动地安装，以便允许所述的焊头旋转而不使外部同轴装置移动。

5、在一根管里，特别是在核电站的蒸汽发生器的管子里遥控焊接一根衬管的设备，以便使一根具有轴（A）的接收管（T）和一根具有管壁（S）并被预先置入所述管里的待焊衬管连接起来，所述的设备包括：

一个产生焊接光束的焊接激光器（104）适于在所述的接收管（T）里边焊接所述的待焊衬管;

一个焊头（4、5、6）适于被放入所述的接收管里边的合适位置并备有一个光学组件，该光学组件包括：

光反射装置（37）用于沿着接收管的所述轴（A）接收焊接光束，并朝所述的待焊衬管反射所述的光束，和

聚焦装置（30）用于把所述的光束聚焦在所述的待焊衬管的壁上的落点（H）上，采取这样的方式是为了将所述的衬管在所述点处焊到所述的接收管上。

所述的设备另外还包括：

一根软光导纤维，它由一根具有入口（105）的传输纤维构成，用于接收由所述焊接激光器（104）提供的所述焊接光束，它还有一个出口（49）;和

内部同轴装置（26），用于支持着相对于所述光学组件（30、37）的所述出口，采取这样一种方式是为了确保当所述焊头（4、5、6）被装进所述管里时，所述的出口被配置在接收管（T）的所述轴（A）上;

所述设备的特征在于它还包括：

一个电机（2），它放在所述接收管（T）的外边;

一个延伸组件（19、20、23），把所述的电机与所述的光学组件（30、37）相连接以使所述光学组件围绕着接收管的所述轴（A）旋转，采用这种方式是为了使所述的落点（H）至少运行一圈，以便形成一条焊缝，所述的延伸组件围绕着所述的传输纤维（F）;

所述的内部同轴装置（26）支承在所述的延伸组件里边并能使所述纤维与所述组件之间发生相对转动，采取这样的方式是为了确保所述的纤维不转动。

6、按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所述焊头（4、5、6）配备有自由安装的软的外部同轴装置（42）以便围绕着接收管的所述轴（A）相对于所述的焊头旋转，并且在所述光学组件（30、37）的旋转期间，在所述待焊衬管的管壁（S）上提供摩擦支承，使该同轴装置保持不动。

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