CH616524A5

CH616524A5 - Method and device for testing the nozzle areas of a reactor pressure vessel by means of ultrasonic waves.

Info

Publication number: CH616524A5
Application number: CH797677A
Authority: CH
Inventors: Hermann Dr Wuestenberg; Rudolf Zipser; Frederik Hendrik Dijkstra
Original assignee: Babcock Brown Boveri Reaktor
Priority date: 1976-08-12
Filing date: 1977-06-29
Publication date: 1980-03-31
Also published as: ATA510777A; DE2636246C2; DE2636246A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Stutzenfelder am Boden und/oder Deckel eines Reaktordruckbehälters mittels Ultraschallwellen.

Bei Reaktordruckbehältern ist es seit geraumer Zeit vorgeschrieben, vor der Inbetriebnahme einer Anlage und auch in gewissen Zeitabständen nach der Inbetriebnahme im Bereich der Schweissnähte eine Ultraschallprüfung vorzunehmen.

Gemäss den Richtlinien der Reaktorsicherheitskommission für Reaktordruckbehälter vom 24.4.1974 sind auch die Stutzenfelder (Steuerstab- und Incore-Instrumentierungsdurchführun-gen) des Reaktordruckbehälterbodens und -deckels vor Inbetriebnahme der Anlage Nullmessungen und in bestimmten Zeitintervallen danach Wiederholungsprüfungen mittels Ultraschall zu unterziehen. Bei den Prüfungen sollen alle Stege der Stutzenfelder volumetrisch durch die ganze Wandstärke nach Reflektoren, welche auch in diagonaler Richtung, von Stutzen zu Stutzen verlaufen können, untersucht werden. Die geforderte volumetrische Prüfung der Stege der Stutzenfelder mit starr angeordneten, in Gassen längsbewegten Prüfköpfen, ist nur teilweise zu erfüllen; sie ist nur bei Gassen die am Grosskreis liegen 100%ig möglich. Die Aussenstege können wegen ihrer Geometrie nur beschränkt volumetrisch geprüft werden. Eine gewisse Verbesserung kann hier durch «Anstellen» (Schwenken der Prüfköpfe in eine andere, jedoch ebenfalls starre Lage) erzielt werden. Jedoch ist bei diesem «Anstellen» von Nachteil, dass nur Reflektoren bestimmter Richtungen (nicht wie gefordert aller Richtungen an bestimmten Stellen (nicht wie gefordert über die ganze Steglänge und die ganze Wandstärke) zu erfassen sind.

Ferner hat das «Anstellen» der Prüfköpfe ausserdem zur Folge, dass das geprüfte Volumen bei Untersuchungen der nicht am Grosskreis liegenden Gassen aus der Gassenmitte, sogar in benachbarte, aussenliegende Gassen verschoben wird und die Auswertung der Prüfungen beschränkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe eine volumetrische Prüfung aller Stutzenfelder möglich ist.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass ein Winkelprüfkopf eine konstante Drehbewegung mit einem Rotationsradius «r» ausführt und dabei gleichzeitig um die Prüflingsnormale verdreht wird.

Diese erfindungsgemässen Massnahmen haben den Vorteil, dass durch die Drehbewegungen des Winkelprüfkopfes ein grosses Volumen prüfbar ist. Das Auffinden und die Befund-Analyse (Lage und Grösse) eines Reflektors wird durch das Verdrehen um die Prüflingsnormale wesentlich erleichtert.

Selbst eventuelle Anrisse der Bodenlöcher und Risse der Dichtungsschweissnähte können mit dem erfindungsgemässen Verfahren weitgehend erkannt werden.

Die Drehbewegung des Winkelprüfkopfes wird vorzugsweise bei konstantem Schielwinkel <p durchgeführt.

Je nach den Gegebenheiten des zu prüfenden Stutzenfeldes kann es von Vorteil sein, während der Drehbewegung des Winkelprüfkopfes denselben eine Pendelbewegung um die Prüflingsnormale ausführen zu lassen. Durch dieses Verdrehen um den sogenannten Schielwinkel <p wird der Einschallwinkel laufend verändert und somit ein optimales Erkennen von Reflektoren ermöglicht sowie deren Befundanalyse unterstützt.

Um die Sicherheit beim Erkennen von Reflektoren noch zu erhöhen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass das durch die Drehbewegung eines Winkelprüfkopfes geprüfte Volumen zumindest teilweise von der Winkelprüfkopf-Drehbewegung benachbarter Stutzenfelder überlagert wird.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Winkelprüfkopf senkrecht zur Prüflingsnormalen bewegt, wobei er eine Rotationsbewegung ausführt. Mit dieser Mass-

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

J 616524

nähme können die Gassen zwischen den Stutzen besonders das Rotieren und Schielen werden rissartige Reflektoren unter vorteilhaft geprüft werden. Durch entsprechende Einstellung einem optimalen Einschallwinkel beschallt, womit eine hohe des Verhältnisses von Drehbewegung zur Bewegung senkrecht Auffindwahrscheinlichkeit des Prüfverfahrens erzielt wird,

zur Prüflingsnormalen ergibt sich eine Zykloidenbewegung des Diese Auffindwahrscheinlichkeit wird noch erhöht durch die

Prüfkopfes, welche die Prüfung der gesamten Gassenbreite mit 5 Überlagerung eines geprüften Volumens durch die Drehbewe-

einem Durchgang ermöglicht. gung eines anderen Prüfkopfes. Aus den schraffierten Feldern 6

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist der Fig. 3 ist eine derartige Überlagerung zu ersehen. Die Fig. 3

dadurch gekennzeichnet, dass auf dem abgesetzten Bund einer zeigt weiterhin, dass mehrere Prüfköpfe gleichzeitig eingesetzt sowohl um ihre Achse drehbare als auch vertikal bewegbaren werden können. Der Einfachheit halber wird in der Beschrei-

Stange ein Halter befestigt ist, auf dem parallel zur Achse der 10 bung nur von einem Prüfkopf ausgegangen.

Stange ein teleskopförmig ausgebildetes Rohr befestigt ist, je nach dem Einsatzgebiet des Prüfverfahrens können Win-

dass am freien Ende einer vertikal beweglichen Weile ein Kar- kelprüfköpfe eingesetzt werden, die nach verschiedenen dangelenk angeordnet ist, dass ein Winkelprüfkopf mit diesem Methoden arbeiten. Beispielsweise der Impulsechomethode

Kardangelenk verbunden ist, dass ein in dem Teleskoprohr mit S+E-Betrieb (Einkopftechnik) oder S/E-Betrieb (Sendeemp-

angeordneter Drehantrieb die Welle antreibt und der Winkel- 15 fangstechnik mit zwei getrennten Systemen) mit Longitudinal-

prüfkopf über das Kardangelenk um die Prüflingsnormale in oder Transversalwellen.

beiden Richtungen drehbar ist, dass die Stange die Hubstange Die Fig. 4 und 4a zeigen die Anwendung des Verfahrens eines kombinierten Hub- und Drehantriebs ist und mit dem zur Analyse eines Reflektors bezüglich seiner Lage und Grösse,

freien Ende ihres abgesetzten Teils in einer Stutzenbohrung Bei der Rotationsbewegung des Winkelprüfkopfes 3 ohne geführt ist, dass der kombinierte Hub- und Drehantrieb auf 20 Schielen wird ein Reflektor erkannt (Fig. 4). Mit Hilfe des einem Prüfwagen befestigt ist der entlang einer diametral auf Schielens in einer Pendelbewegung um die Prüflingsnormale 33

einem Drehkranz angeordneten Führungsschiene bewegbar (Fig.'4a) wird der Reflektor zumindest teilweise analysiert. Eine ist, dass der kugelgelagerte Drehkranz auf Konsolen ruht, die weitgehendere Befundanalyse kann mit geeigneten Mitteln,

am Abstellring für den Reaktordruckbehälter-Deckel befestigt wie z. B. fokussierten Prüfköpfen, vorgenommen werden.

sind- 25 Aus Fig. 5 und 6 ist die Anwendung des Verfahrens zur

Zur Prüfung der Stutzenfelder am Reaktordruckbehälter- Erfassung von Anrissen der Stutzenbohrungen zu ersehen. Zur boden ist der Prüfwagen vorzugsweise in einer an einem Mani- Prüfung der sogenannten innennahen Zonen (Prüfkopf-Nahe-

pulator für Reaktordruckbehälter-Innenuntersuchungen befe- zonen) muss der Winkelprüfkopf genügend nahe am Stutzen stigten Führungsschiene bewegbar. angeordnet sein (Fig. 5). Bei der Prüfung von aussenliegenden

Damit der Rotationsradius «r» sowohl beim Stillstand der 30 Zonen (Prüfkopf-Fernzonen) wird der Abstand «a» so gewählt, Vorrichtung als auch während des Einsatzes derselben verstellt dass ein eventueller Anriss optimal angeschallt wird (Fig. 6). werden kann, wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Halter Ein Beispiel der Bewegung des Winkelprüfkopfes senk-aus einem Innen- und einem Aussenteil besteht, dass das Innen- recht zur Prüflingsnormalen 33 ist aus der Fig. 7 zu ersehen. Mit teil mit dem abgesetzten Bund der Stange fest verbunden ist, dieser Ausbildung kann z. B. die Gasse eines Stutzenfeldes mit dass auf dem Aussenteil das teleskopförmig ausgebildete Rohr 35 einem Durchgang geprüft werden, wenn die aus Drehbewe-befestigt ist und dass über einen am Innenteil angelenkten Stell- gung gemäss Pfeil 41 und der Bewegung parallel zur zu prüfenantrieb das im Innenteil geführte Aussenteil senkrecht zur den Fläche 42 gemäss Pfeil 43 resultierende Zykloide 44 entAchse bewegbar ist. sprechend gewählt wird.

Die Berührungsfläche des Winkelprüfkopfes wird Vorzugs- Fig. 8,9 und 10 zeigen die Ausbildung einer Vorrichtung zur weise mit Hilfe einer Druckfeder immer mit gleicher Kraft an 40 Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens am Beispiel •

die Prüflingsfläche angedrückt. Diese Massnahme bringt den des Stutzenfeldes eines Reaktordruckbehälterdeckels.

Vorteil, dass stets die gleichen Prüfbedingungen vorliegen. Der Reaktordruckbehälterdeckel 1 wird nach dem Abhe-Weiterhin wird vorgeschlagen, die Achse der Stange senk- ben vom Reaktordruckbehälter auf einem ringförmigen Tragrecht zur Prüfungsfläche anzuordnen. Durch diese Massnahme gesteil, dem sogenannten Abstellring 8, gelagert. Mit den Tragwerden die Prüfkopfspuren kreisförmig anstatt elipsenförmig. 45 konsolen 9, die am Abstellring befestigt sind, ist ein Tragring 10 Ausserdem wird die Prüfkopfhalterung nicht so stark bean- fest verbunden. Der Drehkranz 11 bildet mit Tragring 10 über spracht. die Kugeln 12 eine Art Rillenkugellager. Ein Drehantrieb 13

Eine weitere Ausgestaltung zur Prüfung der an die Stutzen- treibt mit seinem Zahnrad 14 über eine am Drehkranz 11 ange-felder des Reaktordruckbehälter-Deckels angrenzenden brachte Innenverzahnung denselben an, so dass er sich in Pfeil-Bereiche ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Prüfköpfe 50 richtung 15 bewegt. Der Drehantrieb weist einen Ortsgeber 16 vorhanden sind, die auf dem Aussenteil des Halters angeordnet auf, der die Winkelkoordinate der auf dem Drehkranz 11 diasind, um den an die Stutzenfelder des Reaktordruckbehälter- metral angeordneten Führungsschiene 17 anzeigt. Entlang der Deckels anschliessenden Bereiche zu prüfen. Führungsschiene bewegt sich, von einem Motor 18 angetrie-

Anhand von Ausführungsbeispielen und der schematischen ben, der Prüfwagen 19, dessen Position von dem Ortsgeber 20 Zeichnungen (Fig. 1-13) wird nachfolgend das erfindungsge- 55 angezeigt wird. Auf dem Prüfwagen 19 ist ein kombinierter mässe Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung des Hub- und Drehantrieb 21 befestigt. Dieser Antrieb bewegt beiVerfahrens erläutert. spielsweise über hydraulische Mittel die Stange 22 in vertikaler

Die Fig. 1 zeigt den Ausschnitt des Stutzenfeldes eines Richtung und versetzt über geeignete mechanische Mittel

Reaktordruckbehälter-Bodens 1 bzw. -Deckels 2. diese Stange 22 um ihre Achse 23 in Drehung. Die jeweilige

Ein Winkelprüfkopf 3 rotiert mit einer konstanten Winkel- 60 Stellung der Stange 22 wird durch den Ortsgeber 46 angezeigt,

geschwindigkeit mit einem Rotationsradius «r» und beschallt Mit dem freien Ende ihres abgesetzten Teils 34 ist die Stange 22

unter einem bestimmten Einschallwinkel ein ringförmiges in einer Stutzenbohrung 35 geführt. An dem abgesetzten Bund

Volumen. Die Wirkung des gleichzeitigen Verdrehens des Win- 24 der Stange 22 ist das Innenteil 26 eines Halters 25 befestigt kelprüfkopfes 3 um den Schielwinkel cp ist aus Fig. 2 zu ersehen. (Fig. 10). Das Aussenteil 27 des Halters 25 ist im Innenteil 26

Während in Fig. 1 beim Rotieren des Winkelprüfkopfes das 65 geführt und über einen Stellantrieb 28 in Pfeilrichtung 29

schraffierte Feld 5 nicht beschallt wird, ist mit Verdrehen des bewegbar. Die jeweilige Stellung des Aussenteils 27 wird über

Winkelprüfkopfes um den Schielwinkel (p das verbleibende, den Ortsgeber 36 angezeigt. In einem Abstand «r» ist parallel nicht beschallte Feld 5a gem. Fig. 2 wesentlich kleiner. Durch zur Achse der Stange 22 an dem Aussenteil 27 ein teleskopför-

616524

mìg ausgebildetes Rohr 30 befestigt. An dem freien Ende der Welle 45 ist ein Kardangelenk 32 befestigt mit dem der Winkelprüfkopf 3 verbunden ist.

Die Welle 45 wird durch einen im Teleskoprohr 48 angeordneten Stellantrieb 47 vorzugsweise in zwei Richtungen verdreht, so dass der Winkelprüfkopf 3 über das Kardangelenk um seine Achse 33 die gleiche Drehbewegung ausführt. Über die mittels einer Druckfeder 31 vertikal bewegbare Welle 45 wird der Winkelprüfkopf 3 mit einer gleichbleibenden Kraft an die Fläche des Stutzenfeldes gedrückt.

Die Vorrichtung wird über nicht dargestellte Leitungsverbindungen fernbedient. Nachdem über Drehkranz 11, Prüfwa-gen 19, Stange 22 und Aussenteil 27 das zu prüfende Stutzenfeld angefahren ist, wird die Stange 22 über den kombinierten Hub- und Drehantrieb in Bewegung versetzt. Der Winkelprüfkopf rotiert entsprechend dem eingestellten Rotationsradius «r» über das zu prüfende Stutzenfeld und wird mit Hilfe der Druckfeder 31 mit gleichmässiger Kraft an das Stutzenfeld gedrückt. Die Drehbewegung kann selbstverständlich durch zusätzliche Veränderung des Rotationsradius «r» zu einer Spiralbewegung werden. Eine zusätzliche Drehung des Winkelprüfkopfes um seine Achse 33 im Bereich des Schiel-Winkels <p ergibt den erwünschten Erfolg des erfindungsgemässen Verfahrens.

Fig. 11 zeigt eine besondere Ausbildung der Vorrichtung bei der eine Führung durch den abgesetzten Teil 34 der Stange 22 in einer Stutzenbohrung nicht erforderlich ist. Die Achse der Stange 22 ist dabei senkrecht zur Prüflingsfläche 48 angeord-s net.

Fig. 12 zeigt in vereinfachter Darstellung die Prüf Vorrichtung beim Prüfen der Stutzenfelder des Reaktordruckbehälterbodens 2. Die gleiche Vorrichtung wie für den Reaktordruckbehälterdeckel beschrieben, arbeitet hier lediglich in hängender "> Weise. Der kombinierte Hub- und Drehantrieb 21 ist an einem Prüfwagen 19 befestigt, der in der Führungsschiene 17 geführt ist. Die Führungsschiene ist Teil einer bekannten Manipuliereinrichtung 36. Wie aus Fig. 13 zu ersehen ist, sind auch die an die Stutzenfelder des Reaktordruckbehälterdeckels angrenzen-i5 den Bereiche, wie z. B. Rundschweissnaht 37 und Konsolen 38 der Steuerstabbühne, mit der Vorrichtung prüfbar. Dazu wird an das freie Ende des abgesetzten Teils 34 der Stange 22 das Innenteil 26 des Halters 25 gelenkig befestigt. Auf dem Aussenteil 27 sind mehrere Prüfköpfe 39 angeordnet. Die Stellung des 2o Aussenteils kann über den Stellantrieb 28 in Pfeilrichtung 40 bewegt werden. Nachdem die Prüfköpfe an die Geometrie des Prüflings angepasst sind, erfolgt die Drehbewegung der Gesamtvorrichtung über den Drehantrieb 13 des Drehkranzes 11.

G

5 Blatt Zeichnungen

Claims

616524 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Prüfen der Stutzenfelder am Boden und/ oder Deckel eines Reaktordruckbehälters mit Hilfe von Ultraschallwellen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkelprüfkopf (3) eine konstante Drehbewegung mit einem Rotationsradius «r» ausführt und dabei gleichzeitig um die Prüflingsnormale (33) verdreht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass während der Drehbewegung der Winkelprüfkopf einen konstanten Schielwinkel cp aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Drehbewegung der Winkelprüfkopf eine Pendelbewegung um die Prüflingsnormale ausführt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelprüfkopf senkrecht zur Prüflingsnormalen (33) bewegt wird und dabei eine Rotationsbewegung ausführt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Drehbewegung des Winkelprüfkopfes (3) geprüfte Volumen zumindest teilweise von der Drehbewegung anderer Winkelprüfköpfe überlagert wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem abgesetzten Bund (24) einer sowohl um ihre Achse (23) drehbaren als auch vertikal bewegbaren Stange (22) ein Halter (25) gelagert ist auf dem parallel zur Achse (23) der Stange (22) ein teleskop-förmig ausgebildetes Rohr (30) befestigt ist, dass am freien Ende einer vertikal beweglichen Welle (45) ein Kardangelenk (32) angeordnet ist, dass der Winkelprüfkopf mit diesem Kardangelenk verbunden ist, dass ein in dem Teleskoprohr (48) angeordneter Steilantrieb (47) die Welle (45) antreibt und der Winkelprüfkopf um die Prüflingsnormale (33) über das Kardangelenk in beiden Richtungen drehbar ist, dass die Stange (22) die Hubstange eines kombinierten Hub- und Drehantriebes (21) darstellt und mit dem freien Ende ihres abgesetzten Teils (34) in einer Stutzenbohrung (35) geführt ist, dass der kombinierte Hub- und Drehantrieb (21) auf einem Prüfwagen (19) befestigt ist, der entlang einer diametral auf einem Drehkranz (11) angeordneten Führungsschiene (17) bewegbar ist, dass der kugelgelagerte Drehkranz auf Konsolen (9) ruht, die am Abstellring (8) für den Reaktordruckbehälterdeckel befestigt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfwagen (19) in einer an einem Manipulator für Reaktordruckbehälter-Innenuntersuchungen befestigten Führungsschiene (17) bewegbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (25) aus einem Innen- (26) und Aussenteil (27) besteht, dass das Innenteil (26) mit dem abgesetzten Bund (24) der Stange (22) fest verbunden ist, dass auf dem Aussenteil (27) das teleskopförmig ausgebildete Rohr (30) befestigt ist und dass über einen am Innenteil (26) angelenkten Stellantrieb (28) das im Innenteil (26) geführte Aussenteil (27) senkrecht zur Achse (23) bewegbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelprüfkopf mit Hilfe einer Druckfeder (31) immer mit gleicher Kraft an die Prüflingsfläche gedrückt wird.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (23) der Stange (22) senkrecht zur Prüflingsfläche (48) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7,8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Prüfköpfe vorhanden sind die auf dem Aussenteil (27) des Halters (25) angeordnet sind, um den an die Stutzenfelder des Reaktordruckbehälters anschliessenden Bereich zu prüfen.