技术领域
[0001] 本
发明属于重水堆设备的自动检测装置，具体涉及一种重水堆压力管自动检测装置。
背景技术
[0002] 压力管是CANDU-6加压重水堆核电站的核心部件，承载重水传输
燃料棒束产生的
热能，受到在
中子辐照、高温高压和机械
应力长期作用，这些会使压力管的直径和内外表面状态均都发生变化。为了评估压力管在役期间的性能，加拿大核安全当局在役检查标准《定期检查核电站结构件》(CAN/CSA-N285.4-2005)12.2条款规定：压力管服役期间隔4～6年需定期抽出10根压力管进行体积及尺寸监督检查。内径测量、内表面外观观察、内表面
涡流探伤就是压力管进行体积及尺寸监督检查中的重要内容，其目的在于观测和分析这些变化，并与其它检验分析方法相结合，用于压力管堆内服役状态评定。
[0003] 我国重水堆所用压力管的材料为Zr-2.5Nb
合金，内径为103.4mm，壁厚4.19mm，运行过程中的入口
温度266℃，出口温度310℃，入口压力为11.48MPa出口压力为10.48MPa。辐照后压力管具有较强的
放射性，需在热室内进行压力管的内径测量、内表面外观观察、内表面涡流探伤等工作，传统手工操作的方式已无法满足检测要求。因此需要研制专用的热室用于对压力管直径、外观和涡流自动化检测装置。
[0004] 国内目前尚未见辐照后重水堆压力管热室内尺寸测量技术的文献报道，国外热室内辐照后压力管内径测量主要采用水浸超声检测技术，该技术具有自动化程度高，测量
精度高(可控制在±5μm以内)等特点，但在热室内进行水浸超声检测会产生大量放射性废液，将大大提高热室检验成本。而在热室内进行压力管内表面涡流探伤国内也尚属首次。传统的检测方式是往往采用涡流探伤仪、直径测量装置和内表面外观观察装置三套装置，占用热室面积大、检测效率低、自动化程度不高、热室操作工艺过于复杂，难以满足热室检验领域的检测要求。
发明内容
[0005] 针对
现有技术中存在的
缺陷，本发明提供一种重水堆压力管自动检测装置，可实现一次完成三项检查，工作效率大幅提高，降低了操作工作剂量。
[0006] 为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种重水堆压力管自动检测装置，该装置设置在热室内，其包括台架床身和设置在台架床身一侧的
探头体
支架，所述台架床身的一端设有压力管装夹卡盘，另一端设有压力管尾部支架，所述压力管的头部装卡在压力管装夹卡盘上，压力管的尾部放置在压力管尾部支架上，所述压力管能够进行轴向和周向运动，所述压力管的内部设有探头
支撑体，所述探头支撑体上设有涡流探头、内径探头以及内表面观察探头，所述探头支撑体通过所述探头体支架固定在压力管内。
[0007] 进一步，所述探头体支架与压力管尾部支架之间设有校对环规，所述校对环规固定在压力管尾部支架上。
[0008] 进一步，所述压力管装夹卡盘通过传动箱传递动力，实现轴向和周向移动，所述传动箱固定在台架床身上。
[0009] 进一步，所述涡流探头采用点式探头。
[0010] 进一步，所述内径探头采用十字形
定位系统进行定位。
[0011] 进一步，所述内表面观察探头采用
内窥镜。
[0012] 进一步，所述涡流探头、内径探头以及内表面观察探头均通
过热室外的自动控制系统控制。
[0013] 本发明的有益技术效果在于：本发明针对重水堆压力管辐照后具有较强的放射性不能直接测量等问题，在热室
无损检测平台上，利用平台上的压力管装夹卡盘实现压力管的装卡；采用校对环规定标的比较测量方法，建立了一套在十字定位
基础上的压力管内径自动测量系统；研制了专用的点式探头实现内表面缺陷的定位控制；采用内窥镜实现压力管内表面外观观察；最关键的是将内径测量探头、涡流探头、内表面外观观察探头集成在一个探头支撑体上，可一次性完成实现压力管三项检查，节约了热室的占用面积，工作效率大幅提高，降低了人员操作工作剂量。
附图说明
[0014] 图1是本发明重水堆压力管自动检测装置的结构示意图；
[0015] 图2是图1中内径探头测量的原理图。
[0016] 图中：
[0017] 1-压力管装夹卡盘 2-台架床身 3-压力管尾部支架
[0018] 4-传动箱 5-涡流探头 6-内径探头
[0019] 7-内表面观察探头 8-校对环规 9-探头支撑体
[0020] 10-探头体支架 11-被测件 61-定位臂
[0021] 62-测量臂
具体实施方式
[0022] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
[0023] 如图1所示，是重水堆压力管自动检测装置，该装置设置在热室内，其包括台架床身2和设置在台架床身2一侧的探头体支架10。其中，台架床身2的一端设有压力管装夹卡盘1，另一端设有压力管尾部支架3，压力管的头部装卡在压力管装夹卡盘1上，压力管的尾部放置在压力管尾部支架3上，压力管能够随压力管装夹卡盘1进行轴向和周向运动。压力管的内部设有探头支撑体9，探头支撑体9上设有用于检测压力管缺陷的涡流探头5、用于检测压力管内径的内径探头6以及用于观察压力管内表面的内表面观察探头7，探头支撑体9通过探头体支架10固定在压力管内部。由此，采用上述技术方案，将涡流探头5、内径探头6以及内表面观察探头7集成在一个探头支撑体上，不但减少了热室的占用面积，还可一次性完成三项检查，工作效率大幅提高。
[0024] 压力管装夹卡盘1通过传动箱4传递动力,传动箱4连接有直流
电机，直流电机包括旋转电机和轴向移动电机，从而压力管装夹卡盘能够进行轴向和周向运动。
[0025] 探头体支架10与压力管尾部支架之间设有校对环规8，该校对环规8固定在压力管尾部支架3上。在压力管内径测量前，先通过校对环规8对压力管的尺寸进行校对。
[0026] 针对重水堆压力管辐照后具有较强的放射性不能直接测量等问题，本发明采用一种在十字定位基础上的比较测量方法，首先在热室内建立了一套可使用计算机远程控制的压力管内径测量系统。压力管内径的测量要解决直径瞄准与定位以及两个瞄准点之间距离测量这两个关键问题。本发明利用十字形定位具有定位精度高、
稳定性好的特点，其测量原理图，如图2所示。从图2可以看出，被测件11通过十字定位系统测量，十字定位系统包括定位臂61和测量臂62，测量臂62在机械定位臂61的中垂线上，使测量臂62瞄
准直径；测量臂62测得的直径变化通过机械杠杆传递给差动
变压器式微位移
传感器，从而得到直径变化值；再采用比较测量法，采用微位移传感器测量压力管与标准校对环规的差值△D，通过已知标准件的直径值D0就可得出被测件的直径值D＝D0+△D。压力管内径测量过程中，主要依靠定位臂内的压紧
弹簧实现测量臂在直径方向自由活动，以保证十字架的端点与侧头对面的固定点均与内壁圆
接触；再利用微位移传感器获得直径变化值，从而达到精确测量压力内径值的要求。该套系统可实现自动校准，且采用比较测量法将较大尺寸的测量转化为小尺寸的测量，测量精度高。该测量系统重复测量精度可控制在0.4μm以内，绝对测量精度在±3μm以内，这可直接应用于压力管的内径测量，为开展我国重水堆压力管性能监督和寿命评估奠定基础，为反应堆的安全运行提供保障。
[0027] 内表面涡流检验采用“点式探头”+“旋转探伤”的方式进行，其中旋转探伤采用“压力管旋转形式”，点探头灵敏度高。该装置可通过热室外操作热室吊车及机械手实现热室内压力管装卡，并且测量过程可由电脑及专
门设计制作的
电路系统和相关
软件进行操控，涡流
信号可通过仪表和微机及专门软件进行采集和
数据处理，该套系统测量能够检验出宽度为0.1mm，深度为0.08mm的缺陷。
[0028] 内表面观察探头7采用内窥镜进行观察，观察准确直观。
[0029] 综上所述，本发明的自动检测装置能够保证压力管的检验
质量，检测效率。
[0030] 压力管装夹卡盘1用于装卡压力管，压力管尾部支架3用于支撑1m压力管，压力管装夹卡盘1和压力管尾部支架3均放置在台架床身2上，传动箱4连接到直流电机，提供压力管装夹
头架1的动力。测头支撑体9上设有涡流探头5、内径探头6和内表面观察探头7，探头支撑体9通过探头体支架10固定在压力管内，压力管内径测量前先通过校准后尺寸分别为Φ103.4489mm、Φ103.3981mm、Φ103.3479mm的三个校对环规8，压力管的轴向运动及周向旋转通过热室外的计算机控制。
[0031] 将材料为304不锈
钢，外径名义尺寸为111.70mm，内径名义尺寸为105.40mm，管长1050mm的模拟压力管装夹在热室内的台架上，利用所研制的内径、外观和涡流复合自动检测装置对模拟压力管的内径、内表面外观状态和内表面缺陷进行了检查。通过测量，该套系统可实现一次性完成三项无损检查，涡流探头可以检验出宽度为0.1mm，深度为0.08mm的人工缺陷，内径测量测量系统重复测量精度可控制在0.4μm以内，绝对测量精度在±3μm以内，内表面外观图像清晰，该系统满足重水堆压力管监督检查的要求。
[0032] 本发明的重水堆压力管自动检测装置并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
