▲管道防腐作業(yè)機(jī)器人

 “成功啦！成功啦！”看著這條直徑690毫米、長度45米的管道煥然一新，防腐工程師大大松了一口氣，揮揮拳頭不由得叫出聲來。

 原來，由中國廣核集團(tuán)下屬蘇州熱工研究院有限公司（簡稱“蘇州院”）、大亞灣核電運營管理有限責(zé)任公司（簡稱“大亞灣核電”）聯(lián)合自主研發(fā)的管道防腐作業(yè)機(jī)器人，在大亞灣核電站實現(xiàn)了首次應(yīng)用。2021年5月1日，防腐工程師手持遙控器遠(yuǎn)程操作，成功實施了海水管道內(nèi)壁自動化除銹、殘渣清理和噴涂修復(fù)工作。

 經(jīng)機(jī)器人處理后的管道，無論在表面除銹還是鹽份去除上，都徹底而干凈，修復(fù)后的涂層均勻光亮，作業(yè)質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)人工方式。該項裝備與技術(shù)的成功應(yīng)用，填補了國內(nèi)核電站管道防腐作業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)空白，國內(nèi)核電站自動化防腐作業(yè)開啟了新篇章。

 ▲機(jī)器人作業(yè)前后

   瞄準(zhǔn)痛點：“管道醫(yī)生”的實踐與思考

長期以來，國內(nèi)核電行業(yè)的管道作業(yè)方式比較傳統(tǒng)，普遍都是施工人員爬行進(jìn)入狹窄的管道，開展高強(qiáng)度的打磨除銹與涂裝修復(fù)工作，耗時長、難度高、風(fēng)險大。

 “管道空間狹小，在里面待上一小會兒都會讓人感覺不大好受，幽暗濕熱的環(huán)境，凝固的空氣伴著些許海腥味兒，一趟下來渾身肯定是濕透了。”蘇州院研發(fā)負(fù)責(zé)人孫永亮介紹傳統(tǒng)作業(yè)方式時說道，“施工作業(yè)人員就更不用說了，或爬，或躺，或蜷縮蹲立，在這些姿勢下還要手持磨機(jī)進(jìn)行打磨，火花四濺，粉塵彌漫，伸手不見五指，立體環(huán)繞雙聲道噪音更是時時刻刻縈繞耳旁，仿佛在跟你說：加油兄弟，再堅持個把小時，你就能出去歇歇腳了！”

 不僅在高風(fēng)險的作業(yè)環(huán)境下挑戰(zhàn)施工人員身心極限，傳統(tǒng)作業(yè)方式還面臨著管道表面鹽份無法徹底去除，導(dǎo)致修復(fù)后的涂層產(chǎn)生滲透壓鼓泡，管道壽期內(nèi)需要頻繁維修，成本耗費過高。

 “修修補補又一輪，這個大修又得縫幾塊補丁上去了。”這是機(jī)組大修前防腐工程師們經(jīng)常吐槽的一句話。事實也的確如此，經(jīng)過一輪接一輪的大修洗禮，管道內(nèi)壁早已是形態(tài)各異的補丁。

▲防腐工程師“躺”在海水管道中進(jìn)行作業(yè)

有沒有更好的辦法呢？蘇州院和大亞灣核電組建以黨員為核心骨干的聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊，瞄準(zhǔn)痛點，決心嘗試做一些改變。

創(chuàng)新智造: 機(jī)器人“超級馬里奧”上線

如何既能降低風(fēng)險又能提升維修質(zhì)量？研發(fā)團(tuán)隊在這個問題上絞盡腦汁。“我們通過開展國內(nèi)外廣泛調(diào)研，技術(shù)路線多次研討與思想碰撞，最終確定了自動化裝備研發(fā)的整體方向，選擇高壓水射流替代傳統(tǒng)磨機(jī)打磨，選擇自動無氣噴涂替代人工刷涂?！?/font>

說干就干，研發(fā)團(tuán)隊于2019年初正式啟動了研發(fā)工作。

研發(fā)遇到的第一個關(guān)鍵問題就是：高壓水射流的水壓、流量、靶距等各項參數(shù)如何設(shè)置才能達(dá)到最優(yōu)效果呢？所謂高壓水射流，就是把自來水通過柱塞泵加壓到壓力2000bar以上，水就會以高速的射流狀態(tài)從噴槍中噴出，噴出來的水就叫高壓水射流。研發(fā)團(tuán)隊不斷摸索嘗試，同時還對水射流表面處理后閃銹對涂層附著力影響，進(jìn)行測試評價。

“在研發(fā)過程中，我們一次次嘗試、一次次推翻、一次次重來，任何一個小小的細(xì)節(jié)考慮不到位，都有可能導(dǎo)致試驗失敗?！睆母邏簾o氣噴涂噴幅搭接寬度、轉(zhuǎn)速與行進(jìn)速度協(xié)同的理論計算到試驗驗證，從機(jī)器人本體、除銹模塊、噴涂模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計、負(fù)載計算和通過性分析，再到模擬臺架離線測試……研發(fā)團(tuán)隊在“數(shù)不清多少次的失敗、調(diào)整、改進(jìn)”中，逐漸找到一個個問題的解決方案。

▲團(tuán)隊為研發(fā)工作搭建的1:1尺寸的試驗管道

 “除銹效果看著還不錯，噴涂功能的實現(xiàn)看來問題也不大，可是到了現(xiàn)場除銹結(jié)束后，一大堆漆皮銹渣堆在管道里面，沒法開展噴涂?！贝髞啚澈穗姼呒壒こ處煱讟s國的一句話點破了研發(fā)工作存在的漏洞，“我們還需要再設(shè)計一套殘渣清理的功能模塊，才能實現(xiàn)全工藝鏈條上的自動化，機(jī)器人的研發(fā)也才能算大功告成”。

為了解決這個漏洞，研發(fā)團(tuán)隊又開展了排渣功能模塊的設(shè)計開發(fā)工作。

2020年11月，一款集成除銹、排渣與噴涂修復(fù)功能的管道防腐作業(yè)機(jī)器人成套裝置研制完成。經(jīng)過機(jī)器人成套裝置在1:1尺寸模擬管道上的測試驗證，效果良好，實現(xiàn)了預(yù)期研發(fā)目標(biāo)。

“機(jī)器人擁有穩(wěn)固、靈活的三足，可自行適應(yīng)管道內(nèi)徑并做前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動作?！睂O永亮表示，機(jī)器人依次搭載配套設(shè)計的除銹模組、排渣模組和噴涂模組，可實現(xiàn)管道內(nèi)壁全工藝流程自動化作業(yè)，高質(zhì)量完成工程師交辦的防腐作業(yè)任務(wù)。