CN101672829B - 一种ω焊缝缺陷参数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种Ω焊缝缺陷参数的测量方法，特别是一种应用于核电厂控制棒驱动机构Ω焊缝缺陷的参数的测量方法，其采用Ω焊缝焊接工艺评定试件制作对比试块、采用含超声检测方法、涡流检测方法的自动检测装置进行缺陷参数测量，综合判定缺陷参数；该方法能有效地对核电厂控制棒驱动机构Ω焊缝缺陷进行精确参数测量，为控制棒驱动机构的预防性维修提供数据支持，为核安全提供保障，适用于核工业系统的焊缝缺陷的参数检测。

Description

一种Ω焊缝缺陷参数测量方法

技术领域

本发明涉及一种Ω焊缝缺陷参数的测量方法，特别是一种应用于核电厂控制棒驱动机构Ω焊缝缺陷的参数的测量方法，属物体的无损测量。

背景技术

控制棒驱动机构是驱动控制棒在反应堆堆芯内上下移动的部件，用于反应堆的启动、关闭、功率调节等。由于结构的原因，在控制棒驱动机构的上部、中部以及下部都存在Ω焊缝，由于Ω焊缝的特殊结构形状，在焊接过程中极易产生未熔合、未焊透类缺陷，且核电厂在运行过程中，Ω焊缝长期处于震动环境之中，其内部受高温高压以及核反应堆内介质的共同作用，Ω焊缝中焊接缺陷的存在会促使其腐蚀疲劳的加速发展，从而造成核反应堆内介质的泄漏，因此必须能有效地检测出Ω焊缝内部的缺陷，并对其进行精确定量，为预防性维修提供必要的依据。

此前，由于缺乏相应的检测技术，Ω焊缝的检测仅对其外表面进行液体渗透检测，该检测方法只能检测出外表面开口缺陷，无法检测出Ω焊缝内部的缺陷，更不能对缺陷进行精确定量，不能满足预防性维修的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ω焊缝缺陷参数的测量方法。该方法能有效地对核电厂控制棒驱动机构Ω焊缝缺陷进行精确参数测量，为控制棒驱动机构的预防性维修提供数据支持，为核安全提供保障。

本发明是这样实现的：一种Ω焊缝的缺陷参数的测量方法，所测缺陷的参数包括在焊缝上缺陷的位置、长度、距离上表面的深度以及缺陷自身的高度，所述Ω焊缝是采用Ω焊缝焊接工艺评定试件制作对比试块，在所述Ω焊缝内外表面中心线上分别加工了高度为1mm、1.5mm、2mm，宽度为0.7mm，长度为25mm的三条周向电火花槽，即对比试块周向内槽和对比试块周向外槽，用于模拟沿焊缝方向的线性缺陷；沿所述Ω焊缝外侧熔合线上加工高度为1.0mm、1.5mm、2.0mm，直径分别为1mm、0.5mm的6个电火花孔，沿所述Ω焊缝内侧熔合线上加工有深度为1.0mm、1.5mm、2.0mm，直径为0.5mm的3个电火花孔，用来模拟焊缝内部体积性缺陷；沿所述Ω焊缝垂直方向加工有高度为1mm，宽度为0.7mm的电火花槽，即对比试块轴向内槽，用来模拟沿焊缝垂直的线性缺陷；沿所述Ω焊缝中心线、外侧熔合线和内侧熔合线上分别加工了一个直径为1mm的通孔，即对比试块柱孔；所述Ω焊缝缺陷参数测量是采用含超声检测方法、涡流检测方法的自动检测装置进行缺陷参数测量，综合判定缺陷参数，将超声检测探头装在自动检测装置上，然后将自动检测装置置于Ω焊缝对比试块上，进行扫查；记录对比试块上不同位置、不同高度人工缺陷的反射波在超声波仪器屏幕上出现的位置以及波幅大小；将自动检测装置置于需检测Ω焊缝上，扫查并记录缺陷波形以及长度；将记录缺陷的波形在超声波仪器上的显示位置、波幅大小与对比试块上各人工缺陷进行对比，确定缺陷的位置以及缺陷的自身高度；将涡流检测探头装在自动检测装置上，然后将自动检测装置置于Ω焊缝对比试块上，进行扫查；根据不同深度电火花槽在涡流仪器上显示的相位角度绘制缺陷深度与相位角的关系曲线；将自动检测装置置于需检测Ω焊缝上，扫查并记录缺陷；将记录缺陷采用缺陷深度与相位角的关系曲线进行测量，确定缺陷的深度。

所述含超声检测方法、涡流检测方法的自动检测装置进行缺陷参数测量是带动超声、涡流检测探头在Ω焊缝上的扫查，实现高辐射环境下的远程检测；确定了超声、涡流检测探头的扫查初始位置以及扫查过程中的位置，从而确定检测缺陷的位置及长度；保证超声、涡流检测探头与Ω焊缝的相对角度以及稳定性，确保检测数据的精度以及重复性。

本发明由于采用上述方法其有益效果在于：控制棒驱动机构Ω焊缝缺陷深度测量精度可达0.25mm；控制棒驱动机构Ω焊缝缺陷壁厚方向高度尺寸测量精度可达0.5mm。

附图说明

图1是本发明的Ω焊缝结构示意图；

图2是本发明的对比试块示意图；

图3是本发明的检测系统方框图；

图4是本发明的超声穿透法检测Ω焊缝示意图；

图5是本发明的当Ω焊缝存在缺陷时，超声穿透法检测Ω焊缝示意图；

图6是本发明的涡流检测缺陷深度与相位角度的关系曲线图。

图中：1.Ω焊缝、2.对比试块周向内槽、3.对比试块周向外槽、4.对比试块轴向内槽、5.对比试块柱孔、6.机械装置的控制系统、7.Ω焊缝自动检测的机械装置、8.超声和涡流探头位置测量单元、9.超声和涡流检测探头、10.超声和涡流数据采集系统、11.对比试块或被检工件、12.超声波发射探头、13.超声波发射探头发射的超声波、14.超声波接收探头接收的超声波、15.超声波接收探头、16.Ω焊缝中的缺陷。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

核电厂控制棒驱动机构Ω焊缝缺陷定量具体实施方式如下：

如图1所示，1为控制棒驱动机构的上中下部存在的Ω焊缝。

Ω焊缝对比试块的制作

采用Ω焊缝1焊接工艺评定试件制作对比试块，用于检测过程中对超声以及涡流检测系统进行标定，见图2所示，其步骤如下：

①在Ω焊缝1的内外表面中心线上分别加工了高度为1mm、1.5mm、2mm，宽度为0.7mm，长度为25mm的三条周向电火花槽，即对比试块周向内槽2和对比试块周向外槽3，用于模拟沿焊缝方向的线性缺陷；

②沿Ω焊缝1外侧熔合线上加工高度为1.0mm、1.5mm、2.0mm，直径分别为1mm、0.5mm的6个电火花孔，沿焊缝内侧熔合线上加工有深度为1.0mm、1.5mm、2.0mm，直径为0.5mm的3个电火花孔，用来模拟焊缝内部体积性缺陷；

③沿Ω焊缝1垂直方向加工有高度为1mm，宽度为0.7mm的电火花槽，即对比试块轴向内槽4，用来模拟沿焊缝垂直的线性缺陷；

④沿Ω焊缝1的中心线、外侧熔合线和内侧熔合线上分别加工了一个直径为1mm的通孔，即对比试块柱孔5。

如图3所示，机械装置的控制系统6对Ω焊缝自动检测的机械装置7进行远程控制，超声和涡流探头位置测量单元8以及超声和涡流探头9安装在Ω焊缝自动检测的机械装置7上，当Ω焊缝自动检测的机械装置7在机械装置的控制系统6控制下进行运动时，超声和涡流探头9实现对对比试块或被检工件11的扫查，同时，超声和涡流探头位置测量单元8将超声和涡流探头的位置信息、超声和涡流探头9将超声和涡流的数据信息传输给超声和涡流数据采集系统10，从而实现Ω焊缝的自动检测。

缺陷壁厚方向高度尺寸的确定

如图4所示，Ω焊缝1缺陷壁厚方向高度尺寸的确定采用超声穿透法，其原理为：采用一发一收两个超声波检测探头进行Ω焊缝1缺陷检测，超声波由发射探头12发射的超声波13，通过耦合介质进入Ω焊缝1，再通过耦合介质被接收探头15接收，接收的超声波14通过调整超声波探头12、15与Ω焊缝1的相对位置以及角度，实现超声波声束对Ω焊缝1需要检测区域的完全覆盖，由此，当Ω焊缝1中存在缺陷16时，一部分发射超声波13将由于缺陷的存在而无法通过Ω焊缝1，从而不能被接收探头15接收到，因此可以根据接收探头15接收到的超声波14能量的大小确定Ω焊缝1存在的缺陷的大小(如图5所示)。

具体实施检测时，首先将超声波探头9装在自动检测装置上，然后将自动检测装置置于图2的对比试块上，采用超声波穿透探头检测标定试块上的不同高度尺寸的电火花槽即对比试块周向内槽2、对比试块周向外槽3、对比试块轴向内槽4、柱孔5，记录超声波经过不同高度尺寸电火花槽后，接收探头15接收到的超声波14能量的大小以及反射波在超声波仪器上出现的位置；然后将检测装置置于需要检测的控制棒驱动机构Ω焊缝1上进行检测，全过程记录接收探头15的接收能量的大小及探头位置，并将记录的缺陷的波形在超声波仪器上的位置、波幅大小与对比试块上各人工缺陷进行对比，从而确定Ω焊缝1中存在的缺陷的位置以及沿壁厚方向的高度尺寸。

缺陷深度的确定

Ω焊缝1缺陷深度定位方法是采用涡流检测平面探头的方法。涡流检测方法是一种阻抗分析法，通过分析缺陷的幅度和相位角度来确定缺陷的大小和深度，特别是相位角度与深度存在一定的线性关系，因此可以采用涡流的检验方法来进行Ω焊缝1缺陷深度的精确确定。

具体实施检测时，首先将涡流平面探头9装在自动检测装置上，然后采用涡流检测平面探头检测标定试块上不同深度的电火花槽，根据不同深度电火花槽在涡流仪器上显示的相位角度绘制缺陷深度与相位角的关系曲线(如图6所示)；然后将检测装置置于需要检测的控制棒驱动机构Ω焊缝1上进行检测，利用检测到缺陷信号的相位角度与缺陷深度与相位角关系曲线进行对比，从而确认Ω焊缝1缺陷的深度。

缺陷精确参数确定。

根据超声检测方法以及涡流检测方法的结果，综合确定Ω焊缝1中缺陷的精确深度以及其沿壁厚方向的高度尺寸，实现对Ω焊缝1缺陷的精确定量。

Claims (2)

1.一种Ω焊缝缺陷参数测量方法，所测缺陷的参数包括缺陷在焊缝上的位置、长度、距离上表面的深度以及缺陷自身的高度，其特征在于：

(1)所述的Ω焊缝是采用Ω焊缝焊接工艺评定试件制作对比试块，在所述Ω焊缝内外表面中心线上分别加工了高度为1mm、1.5mm、2mm，宽度为0.7mm，长度为25mm的三条周向电火花槽，即对比试块周向内槽和对比试块周向外槽，用于模拟沿焊缝方向的线性缺陷；沿所述Ω焊缝外侧熔合线上加工高度为1.0mm、1.5mm、2.0mm，直径分别为1mm、0.5mm的6个电火花孔；沿焊缝内侧熔合线上加工有深度为1.0mm、1.5mm、2.0mm，直径为0.5mm的3个电火花孔，用来模拟焊缝内部体积性缺陷；沿所述Ω焊缝垂直方向加工有高度为1mm，宽度为0.7mm的电火花槽，即对比试块轴向内槽，用来模拟沿焊缝垂直的线性缺陷；沿所述Ω焊缝中心线、外侧熔合线和内侧熔合线上分别加工了一个直径为

1mm的通孔，即对比试块柱孔；

(2)所述的Ω焊缝缺陷参数测量是采用含超声检测方法、涡流检测方法的自动检测装置进行缺陷参数测量，综合判定缺陷参数，将超声检测探头装在自动检测装置上，然后将自动检测装置置于Ω焊缝对比试块上，进行扫查；记录对比试块上不同位置、不同高度人工缺陷的反射波在超声波仪器屏幕上出现的位置以及波幅大小；将自动检测装置置于需检测Ω焊缝上，扫查并记录缺陷波形以及长度；将记录缺陷的波形在超声波仪器上的显示位置、波幅大小与对比试块上各人工缺陷进行对比，确定缺陷的位置以及缺陷的自身高度；将涡流检测探头装在自动检测装置上，然后将自动检测装置置于Ω焊缝对比试块上，进行扫查；根据不同深度电火花槽在涡流仪器上显示的相位角度绘制缺陷深度与相位角的关系曲线；将自动检测装置置于需检测Ω焊缝上，扫查并记录缺陷；将记录缺陷采用缺陷深度与相位角的关系曲线进行测量，确定缺陷的深度。

2.根据权利要求1所述的一种Ω焊缝缺陷参数测量方法，其特征在于所述含超声检测方法和涡流检测方法的自动检测装置进行缺陷参数测量是带动超声、涡流检测探头在Ω焊缝上的扫查，实现高辐射环境下的远程检测；确定了超声、涡流检测探头的扫查初始位置以及扫查过程中的位置，从而确定检测缺陷的位置及长度；保证超声、涡流检测探头与Ω焊缝的相对角度以及稳定性，确保检测数据的精度以及重复性。

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