[發明專利]一種海底管道激光電弧復合增材制造維修系統和方法

有效

• 申請號: 202010859496.3
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111975204B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 朱加雷;王凱;焦向東;李京洋;李叢偉;苗春雨
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/70;B33Y30/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

1.一種使用海底管道激光電弧復合增材制造維修系統進行海底管道激光電弧復合增材制造維修的方法，其特征在于：

所述海底管道激光電弧復合增材制造維修系統包括抱管機構（22）、干式保護倉（20）和液壓機構（21）；

所述干式保護倉（20）內設有三維坐標測量儀（13）、激光電弧復合增材機構、超聲波測距傳感器（17）、變焦成像記錄儀（14）和銑削修型機構；

所述銑削修型機構包括銑刀（18）和配套傳動裝置，所述銑削修型機構固定在滑座二（15）上，所述滑座二（15）安裝于滑臺二（4）的X向導軌上，所述滑臺二（4）安裝于滑臺一（2）的Z向導軌上；

所述激光電弧復合增材機構包括激光加工頭（5）、焊槍（3）和焊槍固定裝置，所述激光加工頭（5）和焊槍（3）通過焊槍固定裝置固定在滑座一（7）上，所述滑座一（7）安裝于滑臺二（4）的X向導軌上，所述滑臺二（4）安裝于滑臺一（2）的Z向導軌上；

所述超聲波測距傳感器（17）、三維坐標測量儀（13）和變焦成像記錄儀（14）安裝在滑座二（15）上，所述滑座二（15）安裝于滑臺二（4）的X向導軌上；

所述滑臺一（2）安裝在Y向的絲杠（12）上；

所述絲杠（12）、滑臺二（4）、滑座二（15）、滑座一（7）分別連接有伺服電機；

所述海底管道激光電弧復合增材制造維修的方法包括以下步驟：

a、利用干式保護倉創造局部干燥環境，采用激光電弧復合增材修復方式進行管道缺陷修復；

b、抱管機構固定于機架總裝，由液壓機構驅動抱管機構開合將干式保護倉固定于管道表面，液壓驅動在集成控制系統操控下實現運動，通過自適應就位系統設定運動方式、運動速度、裝夾位置，并在修復過程中隨具體工況要求實時調節；

c、干式保護倉入水前預先通入保護氣，使得干式保護倉內部始終處于干燥環境，修復過程中根據排水效果適當調節保護氣體流量，保證三維測量和超聲波測距運行穩定、定位準確；

d、采用激光電弧復合增材修復方式對管道破損位置進行修復，修復前通過三維坐標測量儀對缺陷進行動態三維形貌掃描和分層路徑規劃，通過銑削修型機構將缺陷打磨修整，最后通過激光電弧復合增材機構按照規劃路徑進行缺陷修復；

e、變焦攝像鏡頭用于實現水下修復過程的監視和記錄運行數據；

所述三維坐標測量儀實現缺陷表面三維形貌宏觀及細觀測量要求；

配備10倍變焦成像記錄儀，利用視覺傳感技術來監控修復過程和提取焊縫質量信息，實現對水下增材修復過程的監視和記錄；

激光電弧復合增材機構，貼設在海底管道待維修結構表面，實現破損管道快速成型再制造；

所述超聲波測距傳感器將超聲波與射頻技術結合，利用射頻信號接近光速的傳播速率，采用反射式測距+多邊定位的方法，快速準確獲取缺陷表面坐標，并在集成控制系統的控制下快速移動到待維修表面缺陷處；集成控制系統，用于水面進行遙控操作控制水下激光電弧增材制造設備維修作業，實現遠程水下自動運輸維修設備和海底管道表面缺陷自動激光電弧復合增材修復；

所述銑削修型機構將海底管道表面缺損部分進行打磨修整，對破損棱角打磨平整，消除激光電弧增材制造過程中的缺陷。