KR20220122311A - Onlay welding apparatus for junction between atomic reactor head and nozzle of control element drive mechanism - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an overlay welding device. The welding device performs overlay welding on a junction portion of a nuclear reactor head portion and a control rod driving device nozzle. The welding device comprises: a nozzle chucking shaft fixed to a lower end of a nozzle; a welding torch performing overlay welding on a junction portion; a welding rod made of alloy 690 and delivered near an end of the welding torch; a manipulator having six degrees of freedom to drive the welding torch nearly perpendicular to an inclined surface of a welding portion; and a control unit remotely controlling an operation of the manipulator.

Description

원자로 헤드부와 제어봉 구동장치 노즐의 접합부 덧씌움 용접장치{Onlay welding apparatus for junction between atomic reactor head and nozzle of control element drive mechanism}TECHNICAL FIELD [0002] Onlay welding apparatus for junction between atomic reactor head and nozzle of control element drive mechanism

본 발명은 원자로 헤드부와 제어봉 구동장치 노즐의 접합부 덧씌움 용접장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자로 헤드부에 부착되어 있는 관통관의 J 그루브 용접면에 Alloy 690 용접 와이어를 사용하여 원격으로 자동 용접을 수행할 수 있는 덧씌움 용접장치에 관한 것이다.The present invention relates to a welding device for overlaying a joint between a reactor head and a control rod driving device nozzle, and more particularly, to a J-groove welding surface of a through-pipe attached to a reactor head using an Alloy 690 welding wire to remotely and automatically It relates to an overlay welding device capable of performing welding.

일반적으로, 원자로의 제어봉 구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism)는 전자기력을 이용하여 제어봉을 인출, 삽입시킴으로써 원자로의 핵반응을 제어하여 원자력 발전소의 전기적 출력을 조절하는 역할을 수행한다.In general, a control element drive mechanism (CEDM) of a nuclear reactor controls the nuclear reaction of a nuclear reactor by drawing out and inserting a control rod using electromagnetic force, thereby regulating the electrical output of a nuclear power plant.

이러한 제어봉 구동장치는 원자로 헤드 상부에 설치되는데, 제어봉 구동장치의 하단부에는 CEDM 노즐이 구비되어 있어 CEDM 노즐을 통해 실질적인 제어봉의 인출 및 삽입이 이루어진다. 한편, CEDM 노즐과 원자로 헤드의 접합 부위는 소정 형상을 띠고 있는데 이를 J-그루브(groove) 부위라 칭한다. J-그루브 부위는 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접에 의해 CEDM 노즐과 원자로 헤드를 접합하고 있다.The control rod driving device is installed on the upper part of the reactor head, and a CEDM nozzle is provided at the lower end of the control rod driving device, so that the actual control rod is drawn out and inserted through the CEDM nozzle. Meanwhile, the joint between the CEDM nozzle and the reactor head has a predetermined shape, which is referred to as a J-groove. The J-groove part connects the CEDM nozzle and the reactor head by TIG (Tungsten Inert Gas) welding.

J-그루브 용접부는 Alloy 600 소재로 구성되어 있다. 그런데, 원자력 발전소의 장기간 운전시 J-그루브 부위의 Alloy 600 소재는 높은 응력과 1차수 환경에서 장기간 노출에 의해 균열이 발생하는 현상이 발견되었다. 이를 일차수 응력 부식 균열(PWSCC: Primary Water Stress Corrosion Cracking)이라 한다. 이에 따라, J-그루브 부위에 대한 보수 용접이 요구되지만, 원자로 헤드 내부는 방사능 오염 구역이기 때문에 보수 용접이 용이하게 진행되지 못하고 있다.J-groove welds are made of Alloy 600 material. However, it was found that during long-term operation of a nuclear power plant, cracks occurred in the alloy 600 material in the J-groove area due to long-term exposure to high stress and first-order environments. This is called Primary Water Stress Corrosion Cracking (PWSCC). Accordingly, repair welding for the J-groove is required, but repair welding is not easily performed because the inside of the reactor head is a radioactively contaminated area.

등록특허공보 제10-0598353호Registered Patent Publication No. 10-0598353

본 발명은 원자로 헤드부에 부착되어 있는 관통관의 J 그루브 용접면에 Alloy 690 용접 와이어를 사용하여 원격으로 자동 용접을 수행할 수 있는 덧씌움 용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an overlay welding apparatus capable of remotely performing automatic welding using an Alloy 690 welding wire on the J groove welding surface of a through tube attached to a nuclear reactor head.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 덧씌움 용접장치는, 원자로 헤드부와 제어봉 구동장치 노즐의 접합부에 덧씌움 용접을 수행하는 용접장치에 있어서, 상기 노즐 하단에 고정되는 노즐 척킹축; 상기 접합부에 덧씌움 용접을 수행하는 용접 토치; 상기 용접 토치의 단부 가까이로 이송되고 Alloy 690으로 이루어진 용접봉; 상기 용접 토치를 용접부 경사면에 대해 수직에 가깝게 구동하기 위해 6자유도를 가진 매니퓰레이터; 및 상기 매니퓰레이터의 작동을 원격으로 제어하는 제어부를 포함한다.An overlay welding apparatus of the present invention for achieving the above object is a welding apparatus for performing overlay welding on a junction between a reactor head and a control rod driving device nozzle, comprising: a nozzle chucking shaft fixed to a lower end of the nozzle; a welding torch for performing overlay welding on the joint; an electrode conveyed near the end of the welding torch and made of Alloy 690; a manipulator having 6 degrees of freedom to drive the welding torch nearly perpendicular to the weld bevel; and a control unit for remotely controlling the operation of the manipulator.

상기 제어부는 복수의 제어봉 구동장치 노즐의 식별번호를 입력하면 미리 입력된 접합부 형상에 따라 덧씌움 용접을 수행하도록 용접장치를 제어할 수 있다.When the identification numbers of the plurality of control rod driving device nozzles are input, the control unit may control the welding device to perform overlay welding according to the previously input shape of the joint portion.

본 발명의 덧씌움 용접장치는, 상기 용접 토치의 높이를 조절하는 토치 높이조절축; 상기 용접 토치에 대한 상기 용접봉의 회전 위치를 조절하는 노즐 인입위치 결정축; 및 용접시 상기 용접봉을 인입시키는 용접봉 인입축을 더 포함할 수 있다.Overlay welding apparatus of the present invention, a torch height adjustment shaft for adjusting the height of the welding torch; a nozzle inlet position determining axis for adjusting a rotational position of the welding rod with respect to the welding torch; And it may further include a welding rod lead-in shaft for drawing in the welding rod during welding.

상기 노즐 척킹축은 ±40도의 범위에서 자전하면서, ±9mm의 범위에서 승강할 수 있다.The nozzle chucking shaft can be raised and lowered in the range of ±9mm while rotating in the range of ±40 degrees.

상기 토치 높이조절축은 ±20mm의 범위에서 구동될 수 있다.The torch height adjustment shaft may be driven in the range of ±20mm.

상기 노즐 인입위치 결정축은 ±40도의 범위에서 회전될 수 있다.The nozzle inlet position determining axis may be rotated within a range of ±40 degrees.

상기 용접봉 인입축은 4000mm/분의 최대 이송 속도로 용접봉을 이송할 수 있다.The welding rod inlet shaft may transport the welding rod at a maximum feed rate of 4000 mm/min.

상기 매니퓰레이터는 상기 용접 토치를 회동시키는 제1틸팅축과, 상기 제1틸팅축을 회동시키는 제2틸팅축과, 상기 제2틸팅축을 회동시키는 아크 날림방지축과, 상기 노즐의 중심에서 상기 용접 토치를 소정 거리 이격시키는 반경생성축과, 상기 매니퓰레이터를 회전시키는 회전생성축과, 용접시 경사면을 상진하도록 상기 매니퓰레이터를 승강시키는 경사면 상진축을 포함할 수 있다.The manipulator includes a first tilting axis for rotating the welding torch, a second tilting axis for rotating the first tilting axis, an arc anti-balling axis for rotating the second tilting axis, and a welding torch at the center of the nozzle. It may include a radius generating shaft spaced apart by a predetermined distance, a rotation generating shaft rotating the manipulator, and an inclined plane ascending shaft for elevating the manipulator to move up and down the inclined plane during welding.

상기 제1틸팅축은 상기 용접 토치를 ±90도의 범위에서 회동시킬 수 있다.The first tilting axis may rotate the welding torch in a range of ±90 degrees.

상기 제2틸팅축은 상기 제1틸팅축을 0~30도의 범위에서 회동시킬 수 있다.The second tilting axis may rotate the first tilting axis in a range of 0 to 30 degrees.

상기 아크 날림방지축은 상기 제2틸팅축을 0~30도의 범위에서 회동시킬 수 있다.The arc flying prevention axis may rotate the second tilting axis in a range of 0 to 30 degrees.

상기 반경생성축은 상기 용접 토치를 0~150mm 범위에서 이동시킬 수 있다.The radius generating shaft may move the welding torch in a range of 0 to 150 mm.

상기 회전생성축은 상기 매니퓰레이터를 ±365도의 범위에서 회전시킬 수 있다.The rotation generating shaft may rotate the manipulator in a range of ±365 degrees.

상기 경사면 상진축은 상기 매니퓰레이터를 0~400mm 범위에서 승강시킬 수 있다.The inclined plane upward axis may elevate the manipulator in a range of 0 to 400 mm.

상기한 본 발명의 덧씌움 용접장치에 의하면, 원자로 헤드부에 부착되어 있는 관통관의 J 그루브 용접면에 Alloy 690 용접 와이어를 사용하여 원격으로 자동 용접을 수행할 수 있다.According to the overlay welding apparatus of the present invention described above, it is possible to remotely perform automatic welding using an Alloy 690 welding wire on the J groove welding surface of the through tube attached to the reactor head.

또한, 본 발명의 용접장치는 6자유도를 가진 매니퓰레이터의 작동을 원격으로 정밀하게 제어함으로써 용접 토치를 용접부 경사면에 대해 수직에 가깝게 구동하면서 덧씌움 용접을 수행할 수 있다.In addition, the welding apparatus of the present invention can perform overlaid welding while driving the welding torch close to the vertical with respect to the inclined surface of the welding part by remotely and precisely controlling the operation of the manipulator having 6 degrees of freedom.

그리고, 본 발명의 용접장치의 제어부는 복수의 제어봉 구동장치 노즐의 식별번호를 입력하면 미리 입력된 접합부 형상에 따라 덧씌움 용접을 자동으로 수행하도록 용접장치를 제어할 수 있다.In addition, the control unit of the welding apparatus of the present invention may control the welding apparatus to automatically perform overlay welding according to a previously input joint shape when the identification numbers of the plurality of control rod driving apparatus nozzles are input.

도 1은 원자로 헤드부의 제어봉 구동장치 노즐의 J 그루브 용접면에 본 발명의 일 실시예에 따른 용접장치를 사용하여 덧씌움 용접하는 상황을 나타내는 일부 절개 정면 사시도이다.
도 2는 도 1의 상방 사시도이다.
도 3은 도 1의 상면도이다.
도 4는 도 1의 하방 사시도이다.
도 5는 제어봉 구동장치 노즐과 J 그루브 용접부 주위를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5에서 본 발명의 용접장치를 사용하여 덧씌움 용접한 것을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접장치를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 용접장치의 상부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 9는 제어봉 구동장치 노즐에 결합된 가이드콘을 절단한 것을 나타내는 단면도이다.
도 10은 가이드콘 절단 후 J 그루브 용접면에 덧씌움 용접한 것을 나타내는 단면도이다.
도 11은 덧씌움 용접 후 가이드콘 용접장치로 새 가이드콘을 용접하여 설치하는 것을 나타내는 도면이다.1 is a partially cut-away front perspective view illustrating a situation in which overlay welding is performed on a J groove welding surface of a control rod driving device nozzle of a nuclear reactor head unit using a welding device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top perspective view of FIG. 1 ;
FIG. 3 is a top view of FIG. 1 ;
FIG. 4 is a bottom perspective view of FIG. 1 ;
5 is a cross-sectional view showing the control rod drive nozzle and the periphery of the J-groove weld.
Figure 6 is a cross-sectional view showing the overlay welding using the welding apparatus of the present invention in Figure 5.
7 is a perspective view showing a welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is an enlarged perspective view of an upper portion of the welding apparatus of FIG. 7 .
9 is a cross-sectional view illustrating a cutting of the guide cone coupled to the control rod driving device nozzle.
10 is a cross-sectional view showing that the welding surface of the J groove is overlaid after the guide cone is cut.
11 is a view showing the welding and installation of a new guide cone with a guide cone welding device after overlay welding.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'comprise' or 'have' are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings.

도 1은 원자로 헤드부의 제어봉 구동장치 노즐의 J 그루브 용접면에 본 발명의 일 실시예에 따른 용접장치를 사용하여 덧씌움 용접하는 상황을 나타내는 일부 절개 정면 사시도이고, 도 2는 도 1의 상방 사시도이며, 도 3은 도 1의 상면도이고, 도 4는 도 1의 하방 사시도이며, 도 5는 제어봉 구동장치 노즐과 J 그루브 용접부 주위를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5에서 본 발명의 용접장치를 사용하여 덧씌움 용접한 것을 나타내는 단면도이다.1 is a partially cut-away front perspective view illustrating a situation in which overlay welding is performed on a J groove welding surface of a control rod driving device nozzle of a nuclear reactor head unit using a welding device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an upper perspective view of FIG. 3 is a top view of FIG. 1 , FIG. 4 is a bottom perspective view of FIG. 1 , FIG. 5 is a cross-sectional view showing the control rod drive nozzle and the J groove welding part, and FIG. 6 is the welding apparatus of the present invention in FIG. It is a cross-sectional view showing the overlay welding using

본 발명의 일 실시예에 따른 덧씌움 용접장치(100)는 원자로 헤드부(10)와 제어봉 구동장치 노즐(20)의 접합부에 덧씌움 용접을 수행한다. 원자로 헤드부(10)는 돔 형태의 구조물로서 내주면에 강판이 부착될 수 있다. 도 1 내지 도 4에서 원자로 헤드부(10)는 편의상 약 100도 정도로 절개하여 도시하였다.The overlay welding apparatus 100 according to an embodiment of the present invention performs overlay welding on the junction of the reactor head part 10 and the control rod driving device nozzle 20 . The reactor head 10 is a dome-shaped structure, and a steel plate may be attached to an inner circumferential surface thereof. 1 to 4 , the reactor head 10 is cut at about 100 degrees for convenience.

제어봉 구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 노즐(20)은 복수개가 돔 형태의 원자로 헤드부(10)를 관통하도록 배치되고, 헤드부(10) 하단면에서 용접되어 결합될 수 있다. 제어봉 구동장치(CEDM)는 CEDM 제어장치로부터 받은 작동신호에 따라 제어봉 집합체(Control Element Assembly)를 구동시켜 원자로 노심의 핵반응도를 조절하는 장치이다. 예를 들어, 원자로 헤드 상부에는 84개의 관통관(관통관 노즐)이 있으며, CEDM용 81개(예비용 8개 포함), 노내 냉각재의 수위 측정을 위한 온도계(Heat Junction Thermo Couple)용 2개, 배기용 1개로 구성될 수 있다. 각 제어봉 구동장치 노즐(20) 하단부는 헤드부(10) 하면에서 소정 길이 돌출되어 있으며, 각 헤드부(10) 하단에는 가이드콘(50)이 결합되어 있다.A plurality of Control Element Drive Mechanism (CEDM) nozzles 20 may be disposed to penetrate the dome-shaped reactor head 10 , and may be welded to the bottom surface of the head 10 . The control rod driving device (CEDM) is a device that controls the nuclear reactivity of a nuclear reactor core by driving a control element assembly according to an operation signal received from the CEDM control device. For example, there are 84 through-pipes (through-pipe nozzles) in the upper part of the reactor head, 81 for CEDM (including 8 for spare), 2 for thermometers (Heat Junction Thermo Couple) for measuring the coolant level in the furnace, It may consist of one for exhaust. The lower end of each control rod driving device nozzle 20 protrudes a predetermined length from the lower surface of the head unit 10 , and a guide cone 50 is coupled to the lower end of each head unit 10 .

도 5에 도시된 바와 같이, 제어봉 구동장치 노즐(20)은 원자로 헤드부(10)의 강판(11)을 관통하도록 용접될 수 있다. 제어봉 구동장치 노즐(20)은 Alloy 600 계열의 소재로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 5 , the control rod driving device nozzle 20 may be welded to penetrate the steel plate 11 of the reactor head 10 . The control rod driving device nozzle 20 may be made of an Alloy 600 series material.

강판(11) 표면에는 클래드(clad)(31)가 부식 방지를 위해 피복될 수 있다. 탄소강 또는 저합금강 재료로 제작된 기기의 표면을 1차 냉각수와의 접촉을 차단할 목적으로 수행하는 용접층을 클래드라 하며, 원자로 헤드부(10) 강판(11)에 클래드(31) 용접재료로 예를 들어, 스테인리스강(ER309L 또는 ER308L)이 사용될 수 있다.A clad 31 may be coated on the surface of the steel plate 11 to prevent corrosion. The welding layer performed for the purpose of blocking contact with the primary coolant on the surface of the device made of carbon steel or low-alloy steel material is called a clad, and the clad 31 on the steel plate 11 of the reactor head 10 is used as a welding material. For example, stainless steel (ER309L or ER308L) may be used.

제어봉 구동장치 노즐(20) 주위에는 J-그루브가 형성되고, 이 강판(11)의 J-그루브 표면에는 버터링(buttering) 용접부(32)가 소정 두께로 형성될 수 있다. 버터링 용접은 맞대기 용접을 할 때 모재에 미치는 열의 영향을 줄이기 위해 홈 표면에 다른 종류의 용접금속을 입히는 덧살 용접을 말한다. A J-groove is formed around the control rod drive nozzle 20 , and a buttering weld 32 may be formed to a predetermined thickness on the surface of the J-groove of the steel sheet 11 . Buttering welding refers to the reinforcement welding in which a different type of weld metal is coated on the groove surface to reduce the effect of heat on the base metal during butt welding.

J-그루브 내부에는 노즐(20)과 버터링 용접부(32) 사이에 J-그루브 용접부(33)가 형성될 수 있다. J-그루브 용접부(33)는 버터링 용접부(32)와 마찬가지로 Alloy 600 계열의 Alloy 82/182 소재로 용접될 수 있다. 클래드(31)와 버터링 용접부(32)와 J-그루브 용접부(33)는 제어봉 구동장치 노즐(20) 주위의 용접부(30)를 구성한다고 볼 수 있다.Inside the J-groove, a J-groove welding portion 33 may be formed between the nozzle 20 and the buttering welding portion 32 . The J-groove welding part 33 may be welded with an Alloy 600-based Alloy 82/182 material like the buttering welding part 32 . It can be seen that the clad 31 , the buttering weld 32 , and the J-groove weld 33 constitute a weld 30 around the control rod drive nozzle 20 .

제어봉 구동장치 노즐(20)의 하단에는 가이드콘(50)이 결합되어 있다. 가이드콘(50)은 원자로헤드와 제어봉구동장치의 연장봉 집합체를 조립할 때 좁은 내경의 제어봉 구동장치 노즐을 통과할 수 있도록 안내한다.A guide cone 50 is coupled to the lower end of the control rod driving device nozzle 20 . The guide cone 50 guides through the control rod actuator nozzle having a narrow inner diameter when assembling the nuclear reactor head and the extension rod assembly of the control rod actuator.

그런데, 원자로를 장기간 운전할 때 특히 J-그루브 용접부(33)가 부식되어 결함부위(35)가 발생하는 문제가 발견되었다. Alloy 600 계열의 소재는 Ni-Cr-Fe 합금으로 가압 경수로(PWR: Pressurized Pater Reactor)에서 증기발생기 전열관, 제어봉 안내관, 이종 금속 용접 재료 등으로 사용된다. 이 합금은 내식성이 우수하지만 Alloy 600과 그 용접 재료 weld 182는 1차수 응력 부식 균열(PWSCC: Primary Water Stress Corrosion Cracking)로 손상된다. PWSCC는 가동년수 증가에 따라 금속재료, 잔류응력, 고온수질환경(RCS) 등이 복합적으로 작용해서 발생하는 응력 부식 균열이다. PWSCC라는 용어가 사용되는 이유는 PWR의 1차 계통수는 용존 산소 농도가 10 ppb 이하로 낮고, 원자로의 핵분열 반응도를 조절하기 위해 투입된 붕산은 분자 상태로 용해되어 부식성이 매우 낮음에도 불구하고 입계 파괴가 일어나기 때문이다. Alloy 600의 입계 파괴는 원자로 가동 온도인 330℃의 1차수 환경에서 10-7/s 이하의 저변형률로 인장 시험되었을 때만 재현되는데, 이것은 PWSCC가 원자의 확산에 의해서 지배된다는 의미이다. Alloy 600은 탄소 함량이 약 0.15%로 높기 때문에 용접 재료로 사용시 응력 부식 균열이 발생하는 것으로 알려져 있다.However, it has been found that, when the nuclear reactor is operated for a long period of time, in particular, the J-groove welding portion 33 is corroded and the defective portion 35 is generated. The alloy 600 series material is a Ni-Cr-Fe alloy and is used as a steam generator heat pipe, control rod guide pipe, and dissimilar metal welding material in a pressurized light reactor (PWR). Although this alloy has good corrosion resistance, Alloy 600 and its weld material weld 182 are damaged by Primary Water Stress Corrosion Cracking (PWSCC). PWSCC is a stress corrosion crack that occurs due to the complex action of metal materials, residual stress, and high temperature water quality environment (RCS) as the number of years of operation increases. The reason that the term PWSCC is used is that the primary phylogenetic tree of PWR has a low dissolved oxygen concentration of 10 ppb or less, and the boric acid injected to control the fission reactivity of the nuclear reactor is dissolved in a molecular state, so grain boundary failure is very low despite its very low corrosivity. because it happens The intergranular fracture of Alloy 600 is reproduced only when tensile tested at a low strain rate of 10 -7 /s or less in a first-order environment of 330 °C, the operating temperature of the reactor, which means that PWSCC is dominated by atomic diffusion. Because Alloy 600 has a high carbon content of about 0.15%, it is known that stress corrosion cracking occurs when used as a welding material.

이에 반해, Alloy 690은 Alloy 600에 비해 Ni 함량은 줄이고 Cr 함량을 약 2배(30%)로 늘리며 C(탄소) 함량을 0.04% 이하로 줄인 것이다. 이에 따라, 본 발명의 용접장치는 응력 부식 균열의 발생 가능성이 거의 없는 Alloy 690 소재를 J-그루브 용접부에 덧씌움(Onlay) 용접을 수행한다. 이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어봉 구동장치 노즐(20) 외주면과 J-그루브 용접부(33)에 Alloy 690 소재를 사용하여 덧씌움 용접부(40)를 형성할 수 있다.In contrast, Alloy 690 reduces the Ni content, increases the Cr content by about 2 times (30%), and reduces the C (carbon) content to 0.04% or less compared to Alloy 600. Accordingly, the welding apparatus of the present invention performs onlay welding of an Alloy 690 material having little possibility of occurrence of stress corrosion cracking in the J-groove weld. Accordingly, as shown in FIG. 6 , the overlay welding portion 40 may be formed on the outer circumferential surface of the control rod driving device nozzle 20 and the J-groove welding portion 33 by using the Alloy 690 material.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접장치를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 용접장치의 상부를 확대하여 나타내는 사시도이다.7 is a perspective view illustrating a welding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an enlarged perspective view of an upper portion of the welding apparatus of FIG. 7 .

본 발명의 덧씌움 용접장치(100)는 노즐 하단에 고정되는 노즐 척킹축(110), 접합부에 덧씌움 용접을 수행하는 용접 토치(121), 용접 토치의 단부 가까이로 이송되고 Alloy 690으로 이루어진 용접봉(131), 용접 토치를 용접부 경사면에 대해 수직에 가깝게 구동하기 위해 6자유도를 가진 매니퓰레이터, 및 매니퓰레이터의 작동을 원격으로 제어하는 제어부를 포함한다.The overlay welding apparatus 100 of the present invention includes a nozzle chucking shaft 110 fixed to the lower end of the nozzle, a welding torch 121 for performing overlay welding on the joint, and a welding rod made of Alloy 690 and transported close to the end of the welding torch. (131), a manipulator having six degrees of freedom for driving the welding torch to be nearly perpendicular to the weld inclination surface, and a control unit for remotely controlling the operation of the manipulator.

노즐 척킹축(110)은 상단이 제어봉 구동장치 노즐(20)에 삽입되고 원자로 바닥에 대해 상승됨으로써, 덧씌움 용접장치(100)를 특정한 노즐(20)에 고정할 수 있다. 노즐 척킹축(110)은 덧씌움 용접장치(100)의 중심축에 대해 ±40도의 범위에서 자전하면서, ±9mm의 범위에서 승강하도록 구성될 수 있다.The nozzle chucking shaft 110 has an upper end inserted into the control rod driving device nozzle 20 and raised with respect to the reactor floor, so that the overlay welding device 100 can be fixed to a specific nozzle 20 . The nozzle chucking shaft 110 may be configured to move up and down in a range of ±9mm while rotating in a range of ±40 degrees with respect to the central axis of the overlay welding apparatus 100 .

용접 토치(121)는 원자로 헤드부(10)에 관통되는 제어봉 구동장치 노즐(20) 외주면의 강판(11)과의 접합부에 덧씌움(Onlay) 용접을 수행한다. 용접 토치(121)는 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW: Gas Tungsten Arc Welding)에 의해 덧씌움 용접부(40)를 형성할 수 있다. 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)은 비소모식 텅스텐 전극을 사용하는 아크 용접 공정이다. 용접 영역은 불활성 차폐가스(아르곤, 헬륨 등)가 대기의 산소, 수증기, 오염물질로부터 접합 부위를 보호할 수 있다.The welding torch 121 performs onlay welding on the junction with the steel plate 11 of the outer peripheral surface of the control rod driving device nozzle 20 penetrating through the reactor head 10 . The welding torch 121 may form the overlay welding part 40 by gas tungsten arc welding (GTAW). Gas tungsten arc welding (GTAW) is an arc welding process that uses a non-consumable tungsten electrode. In the welding area, an inert shielding gas (argon, helium, etc.) can protect the joint from atmospheric oxygen, water vapor, and contaminants.

용접봉(131)은 용접 토치의 단부 가까이로 연속적으로 이송되고, Alloy 690으로 이루어진 용가재가 사용될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 용접봉(131)은 용접 수행시 그 단부가 용접 토치(121) 단부와 일정 간격을 유지하면서 소정 속도로 연속적으로 공급될 수 있다. 이때, 용접 토치(121)는 접합부의 주위 표면을 따라 움직이도록 작동될 수 있다.The welding rod 131 is continuously fed near the end of the welding torch, and a filler metal made of Alloy 690 may be used. As will be described later, the welding rod 131 may be continuously supplied at a predetermined speed while maintaining a predetermined interval with the welding torch 121 end when welding is performed. At this time, the welding torch 121 may be operated to move along the peripheral surface of the abutment.

매니퓰레이터는 후술하는 복수의 이송축에 의해 6자유도를 가지고 있고, 용접 토치(121)를 용접부(30) 경사면에 대해 수직에 가깝게 구동할 수 있다. 일반적으로 6자유도는 3-D 입체 공간 상에서 x축 방향으로 이동, y축 방향으로 이동, z축 방향으로 이동, x축을 중심으로 회전, y축을 중심으로 회전, z축을 중심으로 회전하는 것을 의미할 수 있다.The manipulator has 6 degrees of freedom by a plurality of transfer axes to be described later, and can drive the welding torch 121 close to the vertical with respect to the inclined surface of the welding part 30 . In general, 6 degrees of freedom means movement in the x-axis direction, movement in the y-axis direction, movement in the z-axis direction, rotation about the x-axis, rotation about the y-axis, and rotation about the z-axis in 3-D stereoscopic space. can

제어부(미도시)는 매니퓰레이터를 포함하는 용접장치의 작동을 원격으로 제어할 수 있다. 원자로 내부는 방사능이 존재하는 장소이기 때문에, 제어부는 용접장치(100)를 원격으로 제어함으로써 특정 노즐(20)의 접합부에 자동으로 덧씌움 용접을 수행할 수 있다.The controller (not shown) may remotely control the operation of the welding apparatus including the manipulator. Since the inside of the nuclear reactor is a place where radioactivity exists, the controller can remotely control the welding apparatus 100 to automatically perform overlay welding on the junction of the specific nozzle 20 .

제어부는 복수의 제어봉 구동장치 노즐(20)의 식별번호를 입력하면 미리 입력된 접합부 형상에 따라 덧씌움 용접을 수행하도록 용접장치(100)를 제어할 수 있다. 복수의 제어봉 구동장치 노즐(20)은 원자로 헤드부(10)에 관통하도록 장착되는 위치에 따라 그 주변의 J-그루브 접합부의 입체적인 형상이 달라지게 된다. 따라서, 제어부는 노즐(20)의 식별번호에 따라 서로 다른 형상의 덧씌움 용접부(40)를 형성하도록 덧씌움 용접장치(100)의 작동을 원격으로 제어할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 덧씌움 용접부(40)는 J-그루브와 클래드(31) 일부와 노즐(20) 외주면 일부까지 덮도록 입체적인 형태로 형성될 수 있다. 덧씌움 용접부(40)는 Alloy 600 소재로 이루어진 노즐(20) 외주면 하단부까지 덮도록 형성되는 것이 더 좋다.When the identification numbers of the plurality of control rod driving device nozzles 20 are input, the controller may control the welding device 100 to perform overlay welding according to the previously input shape of the joint. The three-dimensional shape of the J-groove junction part around the plurality of control rod driving device nozzles 20 is changed according to the position where they are mounted to penetrate through the reactor head part 10 . Accordingly, the controller may remotely control the operation of the overlay welding apparatus 100 to form the overlay welding parts 40 of different shapes according to the identification numbers of the nozzles 20 . As shown in FIG. 6 , the overlay welding portion 40 may be formed in a three-dimensional shape so as to cover a portion of the J-groove and the clad 31 and the outer peripheral surface of the nozzle 20 . It is better that the overlay welding part 40 is formed to cover the lower end of the outer peripheral surface of the nozzle 20 made of Alloy 600 material.

제어부는 용접 토치(121)가 노즐(20) 접합부 타원 궤도를 따라 복수회 회전되면서 용접하도록 용접장치(100)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부는 용접 토치(121)가 노즐(20) 주위의 강판(11) 표면과 노즐(20) 외주면을 따라 그 용접면에 수직에 가깝게 배치되면서 타원 궤도를 따라 복수회 회전되도록 용접장치(100)를 제어할 수 있다. 덧씌움 용접부(40) 중 강판(11)에 평행하게 형성되는 부위는 덧씌움 용접이 3층 또는 4층으로 적층되도록 형성될 수 있다.The controller may control the welding apparatus 100 so that the welding torch 121 is rotated a plurality of times along the elliptical orbit of the junction of the nozzle 20 to perform welding. That is, the controller 100 rotates the welding torch 121 along the elliptical trajectory while the welding torch 121 is disposed close to the welding surface along the surface of the steel plate 11 around the nozzle 20 and the outer peripheral surface of the nozzle 20 . ) can be controlled. A portion of the overlay welding portion 40 that is formed parallel to the steel plate 11 may be formed such that the overlay welding is laminated in three or four layers.

덧씌움 용접장치(100)는 용접 토치(121)의 높이를 조절하는 토치 높이조절축(120), 용접 토치(121)에 대한 용접봉(131)의 회전 위치를 조절하는 노즐 인입위치 결정축(130), 및 용접시 용접봉(131)을 인입시키는 용접봉 인입축(200)을 더 포함할 수 있다.The overlay welding apparatus 100 includes a torch height adjustment shaft 120 for adjusting the height of the welding torch 121 , and a nozzle inlet position determining axis 130 for adjusting the rotational position of the welding rod 131 with respect to the welding torch 121 . , and a welding rod retraction shaft 200 for drawing in the welding rod 131 during welding may be further included.

토치 높이조절축(120)은 모터에 의해 구동됨으로써 용접 토치(121)의 높이를 조절할 수 있다. 토치 높이조절축(120)은 ±20mm의 범위에서 구동됨으로써 용접 토치(121)를 승강시킬 수 있다. 토치 높이조절축(120)이 용접 토치(121)의 높이를 조절함으로써, 용접 토치(121)가 용접면으로부터 소정 간격으로 이격되도록 할 수 있다.The torch height adjustment shaft 120 may be driven by a motor to adjust the height of the welding torch 121 . The torch height adjustment shaft 120 may be driven in the range of ±20mm to elevate the welding torch 121 . By adjusting the height of the torch height adjustment shaft 120 of the welding torch 121, the welding torch 121 may be spaced apart from the welding surface by a predetermined interval.

노즐 인입위치 결정축(130)은 모터에 의해 용접 토치(121)에 대한 용접봉(131)의 회전 위치를 조절할 수 있다. 용접봉(131)은 용접 토치(121)에 대해 소정 각도로 경사지게 배치되는데, 노즐 인입위치 결정축(130)은 용접 토치(121)를 중심축으로 하여 용접봉(131)의 회전 각도 위치를 조절할 수 있다. 노즐 인입위치 결정축(130)은 ±40도의 범위에서 회전될 수 있다.The nozzle inlet position determining shaft 130 may adjust the rotational position of the welding rod 131 with respect to the welding torch 121 by a motor. The welding rod 131 is disposed to be inclined at a predetermined angle with respect to the welding torch 121 , and the nozzle inlet position determining axis 130 may adjust the rotation angle position of the welding rod 131 with the welding torch 121 as a central axis. The nozzle inlet position determining shaft 130 may be rotated within a range of ±40 degrees.

용접봉 인입축(200)은 Alloy 690 계열 소재로 된 와이어 형태의 용접봉(131)을 롤에 권취하고 있다가 용접시에 소정 속도로 권출하여 용접봉(131)을 연속적으로 이송할 수 있다. 용접봉 인입축(200)은 4000mm/분의 최대 이송 속도로 용접봉을 이송할 수 있다.The welding rod retraction shaft 200 may continuously feed the welding rod 131 by winding the welding rod 131 in the form of a wire made of an Alloy 690 series material on a roll and then unwinding it at a predetermined speed during welding. The welding rod lead-in shaft 200 may transport the welding rod at a maximum feed rate of 4000 mm/min.

매니퓰레이터는 용접 토치(121)를 회동시키는 제1틸팅축(140)과, 제1틸팅축을 회동시키는 제2틸팅축(150)과, 제2틸팅축을 회동시키는 아크 날림방지축(160)과, 노즐의 중심에서 용접 토치(121)를 소정 거리 이격시키는 반경생성축(170)과, 매니퓰레이터를 회전시키는 회전생성축(180)과, 용접시 경사면을 상진하도록 매니퓰레이터를 승강시키는 경사면 상진축(190)을 포함할 수 있다.The manipulator includes a first tilting shaft 140 for rotating the welding torch 121, a second tilting shaft 150 for rotating the first tilting shaft, an arc anti-balling shaft 160 for rotating the second tilting shaft, and a nozzle A radius generating shaft 170 that separates the welding torch 121 by a predetermined distance from the center of the may include

제1틸팅축(140)은 용접 토치(121)에 대해 소정 각도 경사지게 배치되어 있고, 용접 토치(121)를 ±90도의 범위에서 회동시킬 수 있다.The first tilting shaft 140 is disposed to be inclined at a predetermined angle with respect to the welding torch 121 , and may rotate the welding torch 121 in a range of ±90 degrees.

제2틸팅축(150)은 호형 가이드지지부에 대해 제1틸팅축(140)을 0~30도의 범위에서 회동시킬 수 있다. 제1틸팅축(140)과 제2틸팅축(150)은 함께 조합하여 용접 토치(121)의 용접면에 대한 틸팅 각도를 만들어서, 아크를 용접면에 대해 법선화할 수 있다.The second tilting shaft 150 may rotate the first tilting shaft 140 in the range of 0 to 30 degrees with respect to the arc-shaped guide support. The first tilting axis 140 and the second tilting axis 150 may be combined together to create a tilting angle with respect to the welding surface of the welding torch 121 to normalize the arc to the welding surface.

아크 날림방지축(160)은 제2틸팅축(150)이 0~30도의 범위에서 회동가능하게 장착된 호형 가이드지지부를 회동시킬 수 있다. 아크 날림방지축(160)은 제2틸팅축(150)을 0~30도의 범위에서 회동시킴으로써, 아크를 용접면에 대해 법선화할 수 있다. 그래서, 용접 토치(121)에서 발생하는 아크의 날림을 방지할 수 있다.The arc flying prevention shaft 160 may rotate the arc-shaped guide support on which the second tilting shaft 150 is rotatably mounted in a range of 0 to 30 degrees. The arc flying prevention shaft 160 may normalize the arc to the welding surface by rotating the second tilting shaft 150 in the range of 0 to 30 degrees. Therefore, it is possible to prevent the arc generated by the welding torch 121 from flying.

반경생성축(170)은 용접장치(100)의 중심축에 대해 용접 토치(121)를 소정 거리 이격시키기 위해, 아크 날림방지축(160)을 0~150mm 범위에서 이동시킬 수 있다. 즉, 반경생성축(170)은 가이드레일 상에 장착된 아크 날림방지축(160)을 반경방향으로 수평의 직선상으로 이동시킬 수 있다.The radius generating shaft 170 may move the arc blowing prevention shaft 160 in the range of 0 to 150 mm in order to space the welding torch 121 by a predetermined distance with respect to the central axis of the welding apparatus 100 . That is, the radius generating shaft 170 may move the arc flying prevention shaft 160 mounted on the guide rail in a horizontal straight line in the radial direction.

회전생성축(180)은 용접장치(100)의 중심축에 회전가능하게 장착된 가이드레일을 ±365도의 범위에서 회전시킬 수 있다. 이 가이드레일 상에 반경생성축(170), 아크 날림방지축(160), 제2틸팅축(150), 제1틸팅축(140)이 순차적으로 장착되어 있기 때문에, 회전생성축(180)이 회전되면 매니퓰레이터가 용접장치(100)의 중심축에 대해 ±365도의 범위에서 회전될 수 있다.The rotation generating shaft 180 may rotate the guide rail rotatably mounted on the central axis of the welding apparatus 100 in the range of ±365 degrees. Since the radius generating shaft 170, the arc flying prevention shaft 160, the second tilting shaft 150, and the first tilting shaft 140 are sequentially mounted on this guide rail, the rotation generating shaft 180 is When rotated, the manipulator may be rotated in a range of ±365 degrees with respect to the central axis of the welding apparatus 100 .

경사면 상진축(190)은 회전생성축(180), 즉 회전되는 가이드레일의 아래에 결합되어 가이드레일을 승강시킬 수 있다. 그럼으로써, 경사면 상진축(190)은 매니퓰레이터를 0~400mm 범위에서 승강시킬 수 있다.The inclined surface upward shaft 190 may be coupled to the rotation generating shaft 180, that is, under the rotating guide rail to elevate the guide rail. As a result, the inclined surface upward axis 190 can elevate the manipulator in the range of 0 to 400 mm.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 경사면 상진축(190)은 지지프레임에 장착될 수 있다. 지지프레임의 아래에는 중심에 수직으로 배치되는 지지축(210)이 결합되고, 지지축(210)의 하단부에는 복수의 지지다리(220)가 결합될 수 있다. 각 지지다리(220)는 바퀴를 구비하여 용접장치(100)가 원자로 바닥에서 쉽게 이동될 수 있다. 도시하지 않았으나, 용접장치(100)는 바퀴를 구동하는 모터를 더 구비하여 복수의 노즐(20) 중 특정 식별번호의 노즐로 스스로 이동하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 용접장치(100)는 식별번호에 따라 각 노즐(20) 위치로 순차적으로 이동하여 각 접합부의 형상에 따라 자동으로 덧씌움 용접을 수행하도록 제어될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 7 , the inclined surface upward axis 190 may be mounted on the support frame. A support shaft 210 vertically disposed in the center may be coupled to a lower portion of the support frame, and a plurality of support legs 220 may be coupled to a lower end of the support shaft 210 . Each support leg 220 is provided with wheels so that the welding device 100 can be easily moved on the reactor floor. Although not shown, the welding apparatus 100 may be configured to move by itself to a nozzle of a specific identification number among the plurality of nozzles 20 by further comprising a motor for driving the wheel. In this case, the welding apparatus 100 may be controlled to sequentially move to the position of each nozzle 20 according to the identification number to automatically perform overlay welding according to the shape of each joint.

도 9는 제어봉 구동장치 노즐에 결합된 가이드콘을 절단한 것을 나타내는 단면도이고, 도 10은 가이드콘 절단 후 J 그루브 용접면에 덧씌움 용접한 것을 나타내는 단면도이며, 도 11은 덧씌움 용접 후 가이드콘 용접장치로 새 가이드콘을 용접하여 설치하는 것을 나타내는 도면이다.9 is a cross-sectional view showing the guide cone coupled to the control rod driving device nozzle is cut, FIG. 10 is a cross-sectional view showing that the guide cone is cut and then over-welded to the J groove welding surface, and FIG. 11 is the guide cone after over-welding. It is a diagram showing the installation of a new guide cone by welding with a welding device.

이하에서는 본 발명의 덧씌움 용접장치를 사용하여 원자로 헤드부와 제어봉 구동장치 노즐의 접합부에 덧씌움 용접을 하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of overlay welding to the joint between the reactor head and the control rod driving device nozzle using the overlay welding apparatus of the present invention will be described.

우선, 도 5에 도시된 바와 같이, 덧씌움 용접을 수행할 제어봉 구동장치 노즐(20) 하단 내주면에는 가이드콘(50)이 결합되어 있다.First, as shown in FIG. 5 , a guide cone 50 is coupled to the inner peripheral surface of the lower end of the control rod driving device nozzle 20 to perform overlay welding.

이 가이드콘(50)은 용접시 용접 토치(121) 등과 간섭될 수 있으므로, 별도의 절단장치(미도시)를 사용하여 도 9에 도시된 바와 같이 가이드콘(50)을 절단할 수 있다. 복수의 노즐(20)에 대해 덧씌움 용접 작업을 할 경우, 복수의 노즐(20) 모두에 결합되어 있는 가이드콘(50)을 먼저 절단한 다음, 복수의 노즐(20)에 대해 덧씌움 용접 작업을 순차적으로 수행하는 것이 바람직하다.Since the guide cone 50 may interfere with the welding torch 121 and the like during welding, a separate cutting device (not shown) may be used to cut the guide cone 50 as shown in FIG. 9 . When the overlay welding operation is performed on the plurality of nozzles 20 , the guide cone 50 coupled to all of the plurality of nozzles 20 is first cut, and then the overlay welding operation for the plurality of nozzles 20 . It is preferable to perform sequentially.

다음에, 도 10에 도시된 바와 같이, 각 제어봉 구동장치 노즐(20)에 대해 본 발명의 덧씌움 용접장치(100)를 사용하여 순차적으로 덧씌움 용접을 수행한다. 이때, Alloy 690 계열의 소재로 된 용접봉(131)을 사용하여 J-그루브에 3층 또는 4층으로 적층되도록 용접부(40)를 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 10 , overlay welding is sequentially performed using the overlay welding apparatus 100 of the present invention for each control rod driving device nozzle 20 . In this case, the welding portion 40 may be formed to be laminated in three or four layers in the J-groove using the welding rod 131 made of an Alloy 690 series material.

마지막으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 가이드콘 용접장치(250)를 사용하여 새로운 가이드콘(50')을 기존 가이드콘(50)의 절단부위에 용접하여 결합할 수 있다. 새로운 가이드콘 용접 작업도 복수의 노즐(20) 전부에 대해 덧씌움 용접을 순차적으로 완료한 다음, 복수의 노즐(20)에 새로운 가이드콘(50')을 순차적으로 용접하여 결합하는 것이 바람직하다.Finally, as shown in FIG. 11 , a new guide cone 50 ′ may be welded to the cut portion of the existing guide cone 50 using the guide cone welding device 250 to be combined. It is preferable that the new guide cone welding operation also sequentially completes the overlay welding for all of the plurality of nozzles 20 , and then sequentially welds and combines the new guide cones 50 ′ to the plurality of nozzles 20 .

본 발명의 덧씌움 용접장치에 의하면, 원자로 헤드부에 부착되어 있는 관통관의 J 그루브 용접면에 Alloy 690 용접 와이어를 사용하여 원격으로 자동 용접을 수행할 수 있다.According to the overlay welding apparatus of the present invention, automatic welding can be performed remotely using an Alloy 690 welding wire on the J-groove welding surface of the through-pipe attached to the reactor head.

또한, 본 발명의 용접장치는 6자유도를 가진 매니퓰레이터의 작동을 원격으로 정밀하게 제어함으로써 용접 토치를 용접부 경사면에 대해 수직에 가깝게 구동하면서 덧씌움 용접을 수행할 수 있다.In addition, the welding apparatus of the present invention can perform overlaid welding while driving the welding torch close to perpendicular to the inclined surface of the welding part by remotely and precisely controlling the operation of the manipulator having 6 degrees of freedom.

그리고, 본 발명의 용접장치의 제어부는 복수의 제어봉 구동장치 노즐의 식별번호를 입력하면 미리 입력된 접합부 형상에 따라 덧씌움 용접을 자동으로 수행하도록 용접장치를 제어할 수 있다.In addition, the control unit of the welding apparatus of the present invention may control the welding apparatus to automatically perform overlay welding according to a previously input joint shape when the identification numbers of the plurality of control rod driving apparatus nozzles are input.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.In the above, an embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes of the present invention will be possible by this, and this will also be included within the scope of the present invention.

10: 원자로 헤드부
11: 강판
20: 제어봉 구동장치 노즐
30: 용접부
31: 클래드
32: 버터링 용접부
33: J-그루브 용접부
35: 결함부위
40: 덧씌움 용접부
50: 가이드콘
100: 덧씌움 용접장치
110: 노즐 척킹축
120: 토치 높이조절축
121: 용접 토치
130: 노즐 인입위치 결정축
131: 용접봉
140: 제1틸팅축
150: 제2틸팅축
160: 아크 날림방지축
170: 반경생성축
180: 회전생성축
190: 경사면 상진축
200: 용접봉 인입축
210: 지지축
220: 지지다리
250: 가이드콘 용접장치10: reactor head part
11: grater
20: control rod drive nozzle
30: weld
31: clad
32: buttering weld
33: J-groove weld
35: defective part
40: overlay weld
50: guide cone
100: overlay welding device
110: nozzle chucking shaft
120: torch height adjustment shaft
121: welding torch
130: nozzle inlet position determining axis
131: welding rod
140: first tilting axis
150: second tilting axis
160: arc anti-air shaft
170: radius generation axis
180: rotation axis
190: inclined plane upward axis
200: welding rod lead-in shaft
210: support shaft
220: support legs
250: guide cone welding device

Claims (14)

원자로 헤드부와 제어봉 구동장치 노즐의 접합부에 덧씌움 용접을 수행하는 용접장치에 있어서,
상기 노즐 하단에 고정되는 노즐 척킹축;
상기 접합부에 덧씌움 용접을 수행하는 용접 토치;
상기 용접 토치의 단부 가까이로 이송되고 Alloy 690으로 이루어진 용접봉;
상기 용접 토치를 용접부 경사면에 대해 수직에 가깝게 구동하기 위해 6자유도를 가진 매니퓰레이터; 및
상기 매니퓰레이터의 작동을 원격으로 제어하는 제어부를 포함하는 덧씌움 용접장치.A welding apparatus for performing overlay welding on a junction between a reactor head and a control rod driving device nozzle, the welding device comprising:
a nozzle chucking shaft fixed to the lower end of the nozzle;
a welding torch for performing overlay welding on the joint;
an electrode conveyed near the end of the welding torch and made of Alloy 690;
a manipulator having 6 degrees of freedom to drive the welding torch nearly perpendicular to the weld bevel; and
Overlay welding apparatus including a control unit for remotely controlling the operation of the manipulator. 제1항에 있어서,
상기 제어부는 복수의 제어봉 구동장치 노즐의 식별번호를 입력하면 미리 입력된 접합부 형상에 따라 덧씌움 용접을 수행하도록 용접장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.According to claim 1,
The control unit is an overlay welding apparatus, characterized in that when the input identification number of the plurality of control rod driving device nozzles, control the welding apparatus to perform the overlay welding according to the shape of the joint portion input in advance. 제2항에 있어서,
상기 용접 토치의 높이를 조절하는 토치 높이조절축;
상기 용접 토치에 대한 상기 용접봉의 회전 위치를 조절하는 노즐 인입위치 결정축; 및
용접시 상기 용접봉을 인입시키는 용접봉 인입축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.3. The method of claim 2,
a torch height adjustment shaft for adjusting the height of the welding torch;
a nozzle inlet position determining axis for adjusting a rotational position of the welding rod with respect to the welding torch; and
Overlapping welding apparatus, characterized in that it further comprises a welding rod lead-in shaft for drawing in the welding rod during welding. 제1항에 있어서,
상기 노즐 척킹축은 ±40도의 범위에서 자전하면서, ±9mm의 범위에서 승강하는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.According to claim 1,
The nozzle chucking shaft rotates in the range of ±40 degrees, and the overlay welding device, characterized in that it moves up and down in the range of ±9mm. 제3항에 있어서,
상기 토치 높이조절축은 ±20mm의 범위에서 구동되는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.4. The method of claim 3,
The torch height adjustment shaft is an overlay welding device, characterized in that driven in the range of ± 20mm. 제3항에 있어서,
상기 노즐 인입위치 결정축은 ±40도의 범위에서 회전되는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.4. The method of claim 3,
The overlay welding apparatus, characterized in that the nozzle inlet position determining axis is rotated in the range of ±40 degrees. 제3항에 있어서,
상기 용접봉 인입축은 4000mm/분의 최대 이송 속도로 용접봉을 이송하는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.4. The method of claim 3,
The welding rod lead-in shaft overlay welding device, characterized in that for transporting the welding rod at a maximum feed rate of 4000 mm / min. 제3항에 있어서,
상기 매니퓰레이터는
상기 용접 토치를 회동시키는 제1틸팅축과,
상기 제1틸팅축을 회동시키는 제2틸팅축과,
상기 제2틸팅축을 회동시키는 아크 날림방지축과,
상기 노즐의 중심에서 상기 용접 토치를 소정 거리 이격시키는 반경생성축과,
상기 매니퓰레이터를 회전시키는 회전생성축과,
용접시 경사면을 상진하도록 상기 매니퓰레이터를 승강시키는 경사면 상진축을 포함하는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.4. The method of claim 3,
The manipulator is
a first tilting axis for rotating the welding torch;
a second tilting axis for rotating the first tilting axis;
an arc anti-flying axis for rotating the second tilting axis;
a radius generating shaft separating the welding torch by a predetermined distance from the center of the nozzle;
a rotation generating shaft rotating the manipulator;
Overlay welding apparatus, characterized in that it comprises an inclined plane upward axis for elevating the manipulator to ascend and descend the inclined plane during welding. 제8항에 있어서,
상기 제1틸팅축은 상기 용접 토치를 ±90도의 범위에서 회동시키는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.9. The method of claim 8,
The first tilting shaft overlay welding apparatus, characterized in that the rotation of the welding torch in the range of ±90 degrees. 제8항에 있어서,
상기 제2틸팅축은 상기 제1틸팅축을 0~30도의 범위에서 회동시키는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.9. The method of claim 8,
The second tilting axis is an overlay welding apparatus, characterized in that the rotation of the first tilting axis in the range of 0 to 30 degrees. 제8항에 있어서,
상기 아크 날림방지축은 상기 제2틸팅축을 0~30도의 범위에서 회동시키는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.9. The method of claim 8,
The arc flying prevention shaft is an overlay welding device, characterized in that for rotating the second tilting shaft in the range of 0 to 30 degrees. 제8항에 있어서,
상기 반경생성축은 상기 용접 토치를 0~150mm 범위에서 이동시키는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.9. The method of claim 8,
The radius generating shaft overlay welding apparatus, characterized in that the moving the welding torch in the range of 0 ~ 150mm. 제8항에 있어서,
상기 회전생성축은 상기 매니퓰레이터를 ±365도의 범위에서 회전시키는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.9. The method of claim 8,
The rotation generating shaft rotates the manipulator in a range of ±365 degrees. 제8항에 있어서,
상기 경사면 상진축은 상기 매니퓰레이터를 0~400mm 범위에서 승강시키는 것을 특징으로 하는 덧씌움 용접장치.9. The method of claim 8,
The inclined plane upward axis is an overlay welding apparatus, characterized in that for elevating the manipulator in the range of 0 ~ 400mm.
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