核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備

《核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備》是中廣核檢測技術有限公司和中科華核電技術研究院有限公司於2009年6月30日申請的發明專利，該專利的申請號為2009101156285，公布號為CN101598682，公布日為2009年12月9日，發明人是汪濤、王彬、曹志軍、李明、陳懷東、劉金宏。

《核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備》用於對核反應堆壓力容器接管與安全端的連線焊縫以及安全端與主管道的連線焊縫進行檢測，它包括：焊縫檢測設備主體，主體內設定有源罐以及送源裝置；氣囊組件，氣囊組件的中心設定有準直器；以及，軸向定位部件和徑向定位部件；徑向定位部件包括至少3個沿主體的外圓周表面分布的支撐腿，各支撐腿均包括：固定連線在主體上的套筒、滑動配合連線在套筒上的導向件、以及固定連線在導向件上的伸縮部，伸縮部的外端部上可拆卸地連線有外端面為曲面的連線塊。該發明的焊縫檢測設備可以適用於不同規格和傾斜角度的接管，同時連線塊採用楔形的設計還能夠解決焊縫檢測設備水平送入接管的過程中發生偏心的問題。

2014年11月6日，《核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備》獲得第十六屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備
• 公布號：CN101598682
• 公布日：2009年12月9日
• 申請號：2009101156285
• 申請日：2009年6月30日
• 申請人：中廣核檢測技術有限公司、中科華核電技術研究院有限公司
• 地址：廣東省深圳市上步中路1001號科技大廈15層
• 發明人：汪濤、王彬、曹志軍、李明、陳懷東、劉金宏
• 分類號：G01N23/00（2006.01）I
• 代理機構：蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 學校類別：發明專利
• 代理人：孫仿衛

專利背景

核反應堆壓力容器是核反應堆的重要部件，核反應堆壓力容器的質量是保證核電設備和核動力裝置正常安全運行的關鍵，為確定壓力容器的質量，在核電廠和核動力裝置的檢驗規範和大綱中，對反應堆壓力容器的焊縫及其它部位提出了無損檢測的強制性要求，並指定分別在投入使用前和運行一定間隔時間內對反應堆壓力容器實施役前檢查和在役檢查。役前檢查和在役檢查的結果為分析評定壓力容器的運行狀態將提供極其重要的依據。

核反應堆壓力容器檢查的實施是個複雜的過程，它必須依賴專用的機械檢查設備和電氣控制驅動裝置來完成。如附圖3所示，對核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測包括壓力容器的進水接管8或出水接管分別與安全端81的連線處、主管道82與安全端81連線處的焊縫檢測，其中主管道82與安全端81的連線處為同種金屬焊接，即第二道焊縫84；而壓力容器的進水接管8與安全端81的連線處為異種金屬焊縫，即第一道焊縫83。由於異種材料的焊接容易發生氣孔、虛焊、未熔合或未焊透等缺陷，這些缺陷是發生安全事故的隱患，因此需要重點進行檢查。

通常對核反應堆壓力容器的無損檢測主要有超聲檢測技術和射線檢測技術。根據RCCM標準（Design and Construction Rulesfor Mechanical Components of PWR Nuclear Islands，《壓水堆核電站核島機械設備設計與建造法則》）和RSEM標準（In-Service Inspection Rules for Mechanical Components of PWR NuclearIs lands，《壓水堆核電站核島機械設備在役檢查規則》）的要求，核反應堆壓力容器接管安全端焊縫除了要進行超聲檢查外，還要進行射線檢查。採用射線檢測技術的焊縫檢測設備，通常包括帶有射線源以及送源裝置的檢測設備主體、用於排除檢測位置液體的氣囊、連線在主體上用於將主體送入進水接管或出水接管的操縱桿。進行檢查時，焊縫檢測設備在核反應堆壓力容器的內部，通過操縱桿將檢測設備緩慢送入位於水下的核反應堆壓力容器的進水接管或出水接管中，檢測設備被送入進水接管或出水接管之後，需要對其進行定位.進水接管的半逕自壓力容器向安全端逐漸縮小，並且進水接管內壁面為傾斜的表面，因此不容易對其進行精確的定位；而出水接管的內徑則各處相同。

2009年6月前研究人員提出一種方法，在本體上設定一些可以伸縮的支撐腿，當作業人員將本體送入進水接管或出水接管之後，這些可以伸縮的支撐腿能夠支撐在進水接管或出水接管的內壁面上。然而由於進水接管和出水管的半徑不同，並且進水接管的內壁面為傾斜的表面，因此設計者需要找到一種方法使焊縫檢測設備在定位時，能夠同時適用於進水接管和出水接管；此外，由於不同規格的進水接管和出水接管的半徑以及內壁面傾斜角度不同，因此需要配合不同的支撐腿，為方便檢測，研發人員希望能夠開發一種普遍適用於多種角度傾斜面檢測的支撐腿結構和檢測設備。此外，在本體伸入到進水接管或出水接管的過程中，容易將進水接管或出水接管的內壁面刮壞，造成新的缺陷。

發明內容

專利目的

《核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備》的目的是提供一種核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備，其能夠適用於核反應堆壓力容器的進水接管和出水接管的焊縫檢測以及半徑不同規格的接管的焊縫檢測。

技術方案

《核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備》用於對核反應堆壓力容器接管與安全端的連線焊縫以及安全端與主管道的連線焊縫進行檢測，包括：焊縫檢測設備主體，所述的主體內設定有內部裝有射線源的源罐以及用於將所述的源罐內的射線源送入準直器的送源裝置；氣囊組件，用於在檢測前排除待檢測部位的液體，所述的準直器位於所述的氣囊組件的中心；以及，分別用於使所述的主體在待測接管內進行軸向定位和徑向定位的軸向定位部件以及徑向定位部件；所述的徑向定位部件沿所述的本體的徑向可伸縮，所述的徑向定位部件包括至少3個沿所述的主體的外圓周表面分布的支撐腿，所述的支撐腿包括：固定連線在所述的主體上的套筒、滑動配合連線在所述的套筒上的導向件、以及固定連線在所述的導向件上的伸縮部，所述的伸縮部的外端部可拆卸地連線有連線塊，該連線塊的外端面為曲面，優選地，所述的連線塊的外端面與待測接管的內壁面的曲率相同，並且在過待測接管的軸心線的平面上，所述的連線塊的投影為楔形。

該發明更進一步地技術方案是：所述的徑向定位部件的前部還設定有軟性保護部件，當所述的徑向定位部件處於收縮狀態時，所述的軟性保護部件的外端面凸出於所述的徑向定位部件的外圓周表面；當所述的徑向定位部件處於伸長狀態時，所述的徑向定位部件的外圓周表面凸出於所述的軟性保護部件的外端面。

所述的軟性保護件為可轉動地連線在所述的套筒上的滾輪。

所述的連線塊和滾輪均為橡膠材質。

所述的至少3個支撐腿均勻分布在所述的主體的外圓周表面上。

所述的徑向定位部件包括一個上支撐腿、一個下支撐腿以及一對側支撐腿，所述的上支撐腿與下支撐腿之間呈180度角，所述的一對側支撐腿對稱分布在所述的下支撐腿的兩側。

所述的套筒內設定有驅動氣缸，所述的伸縮部固定連線在所述的驅動氣缸的活塞桿上。

改善效果

通過以上技術方案使得該發明具有如下優點：連線塊可拆卸地連線在支撐腿的伸縮部上，通過更換傾斜角度不同的連線塊，使得該發明的焊縫檢測設備可以適用於核反應堆壓力容器的進水接管以及出水接管的焊縫檢測，也適用於不同半徑規格接管的檢測，同時採用楔形的連線塊還能夠解決焊縫檢測設備水平送入待測接管時發生偏心的問題；另外，通過設定軟性保護件使得焊縫檢測設備在伸入接管內時不會劃傷接管的內壁面。

附圖說明

附圖1為該發明的焊縫檢測設備的主視圖；

附圖2為該發明的焊縫檢測設備的左視圖；

附圖3為該發明的定位方法的動作過程示意圖一（軸向定位前）；

附圖4為該發明的定位方法的動作過程示意圖二（軸向定位後）；

附圖5為該發明的定位方法的動作過程示意圖三（徑向定位後，檢測第一道焊縫時）；

附圖6為該發明的定位方法的動作過程示意圖四（檢測第二道焊縫時）；

附圖7為該發明的支撐腿的主視圖；

附圖8為附圖7中沿A-A的剖視圖（支撐腿處於收縮狀態下）；

附圖9為附圖7中沿A-A的剖視圖（支撐腿處於伸長狀態下）；

其中：1、本體；11、主密封箱；13、水平儀；14、外框；2、軸向定位部件；21、止推桿；22、感測器；3、徑向定位部件；30、上支撐腿；31、下支撐腿；32、側支撐腿；33、導向件；34、驅動氣缸；35、伸縮部；36、連線塊；37、套筒；38、銷釘；39、滾輪；40、螺釘；4、源罐；5、送源裝置；51、電機；52、絲桿；53、導源管；6、氣囊組件；61、準直器；62、氣囊支架；63、氣囊；7、操作桿；8、進水接管；81、安全端；82、主管道；83、第一道焊縫；84、第二道焊縫。

權利要求

1、《核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備》用於對核反應堆壓力容器接管與安全端的連線焊縫以及安全端與主管道的連線焊縫進行檢測，包括：焊縫檢測設備主體，所述的主體內設定有內部裝有射線源的源罐以及用於將所述的源罐內的射線源送入準直器的送源裝置；氣囊組件，用於在檢測前排除待檢測部位的液體，所述的準直器位於所述的氣囊組件的中心；以及，分別用於使所述的主體在待測接管內進行軸向定位和徑向定位的軸向定位部件以及徑向定位部件；其特徵在於：所述的徑向定位部件沿所述的本體的徑向可伸縮，所述的徑向定位部件包括至少3個沿所述的主體的外圓周表面分布的支撐腿，所述的支撐腿包括：固定連線在所述的主體上的套筒、滑動配合連線在所述的套筒上的導向件、以及固定連線在所述的導向件上的伸縮部，所述的伸縮部的外端部可拆卸地連線有連線塊，所述的連線塊的外端面為曲面。

2、根據權利要求1所述的核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備，其特徵在於：所述的連線塊的外端面與待測接管的內壁面的曲率相同。

3、根據權利要求1所述的核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備，其特徵在於：在過待測接管的軸心線的平面上，所述的連線塊的投影為楔形。

4、根據權利要求1所述的核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備，其特徵在於：所述的徑向定位部件的前部還設定有軟性保護部件，當所述的徑向定位部件處於收縮狀態時，所述的軟性保護部件的外端面凸出於所述的徑向定位部件的外圓周表面；當所述的徑向定位部件處於伸長狀態時，所述的徑向定位部件的外圓周表面凸出於所述的軟性保護部件的外端面。

5、根據權利要求4所述的核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備，其特徵在於：所述的軟性保護件為可轉動地連線在所述的套筒上的滾輪。

6、根據權利要求5所述的核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備，其特徵在於：所述的連線塊和滾輪均為橡膠材質。

7、根據權利要求1所述的核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備，其特徵在於：所述的至少3個支撐腿均勻分布在所述的主體的外圓周表面上。

8、根據權利要求1所述的核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備，其特徵在於：所述的徑向定位部件包括一個上支撐腿、一個下支撐腿以及一對側支撐腿，所述的上支撐腿與下支撐腿之間呈180度角，所述的一對側支撐腿對稱分布在所述的下支撐腿的兩側。

9、根據權利要求1所述的核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備，其特徵在於：所述的套筒內設定有驅動氣缸，所述的伸縮部固定連線在所述的驅動氣缸的活塞桿上。

實施方式

如附圖1所示，《核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備》包括：焊縫檢測設備主體1，所述的主體1內包括有主密封箱11和設在主密封箱11外側用於連線其它組件的外框14，所述的主密封箱11內設定有內部裝有γ源的源罐4以及用於將所述的源罐4內的γ源送入準直器61的送源裝置5；氣囊組件6，氣囊組件6包括可移動地連線在外框14上的氣囊支架62、可膨脹的氣囊63、設定在氣囊內部的準直器61，外框14上固定連線有電機51，電機51的輸出軸上固定有絲桿52，所述的氣囊支架62螺紋連線在絲桿52上，通過控制電機51可使氣囊63在檢查前被送到焊縫處即曝光點，並充氣膨脹，從而排除待檢查部位的液體；送源裝置5，其用於將源罐4內的放射源送入準直器中；操作桿7，所述的操作桿7固定連線在所述的本體1的後部，用於將本體1推入待測的接管內，該實施例中以核反應堆壓力容器進水接管8的檢測為例進行說明。

所述的主體1的後端部連線有凸出於本體1的外圓周表面的軸向定位部件2，所述的軸向定位部件2在所述的主體被推入進水接管8之後抵在核反應堆壓力容器的側壁面上。具體地說，所述的軸向定位部件2可以是一個半徑大於主體1的圓盤或凸台，在該實施例中所述的軸向定位部件2包括固定連線在所述的本體1上的四個止推桿21，各止推桿21沿圓周方向均勻分布在所述的主體1的外側，止推桿21先沿主體1的徑向延伸一段距離而後向前彎折並沿主體1的軸向延伸一段距離，且各止推桿21的前端部分別設定有接觸式感測器22。儀器在設計的時候根據核反應堆壓力容器的側壁面與進水接管8結合處的形狀，將軸向定位部件2設定成當四個感測器22均接觸到核反應堆壓力容器的側壁面時，主體1的中心線為水平，通過實時檢知感測器22所發出的信號，可以知道檢測設備主體1是否已大致水平；為更精確的調整主體1的水平度，主密封箱11內還設定有電子水平儀13，主體1完成軸向定位以後，還可以通過前後微微晃動操作桿7，對焊縫檢測設備的水平狀態進行微調，觀測電子水平儀13，直到其顯示水平則完成了焊縫檢測設備的軸向定位，在調整的過程中保證感測器22始終接觸核反應堆壓力容器的側壁面。

完成軸向定位以後，還需要對焊縫檢測設備進行徑向定位，從而將其進一步固定。主體1上沿軸向設定有兩組沿本體1的徑向可伸縮的徑向定位部件3，在所述的主體1軸向定位以後，所述的徑向定位部件3支撐在進水接管8的內壁面上，對所述的主體1進行徑向定位。進一步地說，所述的徑向定位部件3可發生徑向膨脹，從而抵緊在進水接管8的內壁面上。該實施例中徑向定位部件3包括多個沿所述的主體1的外圓周表面分布的支撐腿，所述的多個支撐腿30包括一個上支撐腿30、一個下支撐腿31以及一對側支撐腿32，所述的上支撐腿30與下支撐腿31之間呈180度角，所述的一對側支撐腿32對稱分布在所述的下支撐腿31的兩側，這樣的結構能夠更益於穩定地固定主體1。上述的多個支撐腿也可以選擇沿圓周方向均勻分布在所述的主體1的外圓周表面上。

所述的各支撐腿包括：固定連線在所述的主體1上的套筒37、滑動配合連線在所述的套筒37上的導向件33、以及固定連線在所述的導向件13上的伸縮部35，所述的套筒37內設定有驅動氣缸34，所述的伸縮部35固定連線在所述的驅動氣缸34的活塞桿上。

為使該發明的焊縫檢測設備普遍適應於各種規格和尺寸的進水接管8或出水接管，伸縮部35的外端部通過螺釘40可拆卸地連線有外端面為曲面的連線塊36，在垂直於接管軸線的截面上，連線塊36的外端面的投影為弧線，如附圖7至附圖9所示。由於進水接管8的內壁面存在傾斜的角度，為便於支撐腿的固定，在檢測進水接管8時，連線塊36選擇楔形連線塊，其沿進水接管8的軸向向後半徑逐漸變大，在過進水接管8的軸心線的平面上，連線塊36的投影為楔形；如果是對出水接管進行檢測，相應的伸縮部35的外端部則連線一個外端面與待測接管的內壁面曲率相同的連線塊36；總之選擇連線塊時，優選外端面與待測接管的內壁面曲率相同的連線塊。此外，連線塊36與伸縮部35可拆卸地連線，可以通過選擇合適高度的連線塊或選擇外端面具有合適角度的楔形連線塊，使該發明適用於不同尺寸的管道內壁檢測。

為使焊縫檢測設備在進入進水接管8後進一步保持水平，所述的主體1上沿軸向設定多組徑向定位部件3，這樣更利於使主體1前部與後部保持水平，同時也使其更可靠地被固定。

為避免焊縫檢測設備在向進水接管8送入的過程中，支撐腿與進水接管8的內壁發生碰撞，所述的徑向定位部件3的前側部還設定有軟性保護部件，如附圖7至9所示，該軟性保護件向前向外傾斜地設定在各支撐腿上，該軟性保護件可以是橡膠條或凸塊等，該實施例中該軟性保護件指的是可轉動地連線在所述的套筒37上的橡膠滾輪39，該滾輪39為球形，當支撐腿處於收縮狀態時，滾輪39的外表面凸出於支撐腿的外圓周表面；當支撐腿處於伸長狀態時，支撐腿的外端面凸出於滾輪39的外表面。

為避免支撐腿抵在進水接管8的內壁面上時會刮壞接管，所述的連線塊36為橡膠材質。

該發明的焊縫檢測設備的整個工作過程如下：

A）粗定位：操作員站在操作平台上，通過操作桿將所述的焊縫檢測設備的主體1緩慢送入進水接管8，使所述的主體1的前端進入進水接管8內，使位於所述的主體1後端的軸向定位部件2與核反應堆壓力容器的側壁面相對；

B）軸向定位：當4個止推桿21上的感測器22均接觸到核反應堆壓力容器的側壁面時，通過前後小幅擺動操作桿7調整焊縫檢測設備的水平狀態，直到電子水平儀13顯示水平為止，在調整的過程中保證4個感測器22始終接觸核反應堆壓力容器的側壁面，焊縫檢測設備完成軸向定位；

C）徑向定位：伸出支撐腿使其抵在進水接管8的內壁面上，從而完成焊縫檢測設備的定位；

D）焊縫檢查：此時，按照預定的設計，氣囊組件6應當剛好位於第一道焊縫83處，可以開始對氣囊63充氣，5-10分鐘後，通過送源裝置5將γ源送至曝光點（即第一道焊縫83處）進行水下射線檢查；第一道焊縫83射線檢查完畢後，將γ源收回源罐4中，氣囊63排氣；若氣囊組件6沒有按照預定的設計剛好位於第一道焊縫83處，也可以通過移動氣囊支架62，調節氣囊63的位置，氣囊支架62的位置通過電機51和絲槓52能夠得到精確的控制。

然後，移動氣囊組件6，使其位於第二道焊縫84處，開始對氣囊63充氣，5-10分鐘後，通過送源裝置5將γ源送至曝光點處進行水下射線檢查；

E）結束操作：氣囊63排氣，氣囊支架62退回原點，收縮支撐腿，通過操作桿7將焊縫檢測設備從進水接管8中緩緩退出來，完成整個檢測過程。

榮譽表彰

2014年11月6日，《核反應堆壓力容器接管安全端焊縫檢測設備》獲得第十六屆中國專利優秀獎。