CN104181227A - 一种外穿式弹性线圈涡流探头 - Google Patents

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Abstract

本发明属于管材或棒材的无损检测技术领域，具体涉及一种外穿式弹性线圈涡流探头。其应用在核电厂燃料棒的无损检测过程中，包括线圈、弹性装置和限位架，将燃料棒插入到外穿式弹性线圈涡流探头中进行检测，在检测过程中轴向移动涡流探头或燃料棒使两者具有匀速的相对运动，来对燃料棒进行涡流检测。其中：线圈为圆环型结构，N个线圈同时对棒材进行检测；线圈分别设置在N个弹性装置内，每个弹性装置由滑块、弹簧和限位销组成；利用弹簧推动滑块和与滑块共同运动的线圈在限位槽内移动；两两相邻的两个线圈配合检测，从而实现燃料棒安全通过的情况下外穿式弹性线圈涡流探头整体具有较高的缺陷检测灵敏度。

Description

一种外穿式弹性线圈涡流探头
技术领域
本发明属于管材或棒材的无损检测技术领域，具体涉及一种外穿式弹性线圈涡流探头。
背景技术
核电厂燃料棒是核电厂的重要设备，也是防止核泄漏的第一道安全屏障。为了保证核设施的安全稳定的运行，所以需要对燃料棒进行无损检测。燃料棒的检测条件是只能从外部进行检测，要求能够发现表面和内表面的裂纹或磨损等缺陷，并且可以发现缺陷的位置和大小。进而分析燃料棒产生缺陷的原因，制定相应的措施来避免由于相同原因造成燃料组件再次损伤，保障燃料组件在运行期间的安全可靠性。
采用外穿式弹性线圈涡流探头对燃料棒进行无损检测是发现缺陷的主要的方法之一。检测过程中为了可以达到一定的检测灵敏度来发现最小为0.3mm的缺陷，需要外穿式弹性线圈涡流探头具有80%以上的填充率，并且填充率越高其检测灵敏度就越好。但是燃料棒如果有变形或肿胀等形状变化情况，就容易出现卡棒，甚至会损坏燃料棒或其他辅助工具。
外穿式弹性线圈涡流探头结构原理是由两个或两个以上的线圈同时对燃料棒进行检测，线圈在燃料棒的周向位置对称分布，并采用弹性装置使线圈内表面的某一点与燃料棒的外表面相切，在相切处的填充率可以到达100%。虽然单个线圈只对燃料棒的局部具有较高的检测灵敏度，但是在周向位置对称分布的多个线圈同时作用下，就很大的提高了这套外穿式弹性线圈涡流探头整体的检测灵敏度。但是，目前还没有关于采用外穿式线圈涡流探头对燃料棒进行无损检测的公开的信息。因此，亟需研制一套燃料棒涡流检测设备，其中外穿式弹性线圈涡流探头是设备的核心部件。一方面使其探头有较低的填充率以降低卡棒的风险；另一方面保证其具有较高的检测灵敏度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种外穿式弹性线圈涡流探头，应用这种探头对棒材或管材（简称棒材）进行外穿式涡流检查时，既可保证棒材形状变化情况下的通过性，也可以保证在小填充率的情况下具有较高的缺陷检测灵敏度。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种外穿式弹性线圈涡流探头，应用在核电厂燃料棒的无损检测过程中，包括线圈、弹性装置和限位架，将燃料棒插入到外穿式弹性线圈涡流探头中进行检测，在检测过程中轴向移动涡流探头或燃料棒使两者具有匀速的相对运动，来对燃料棒进行涡流检测。
其中：线圈为圆环型结构，N个线圈同时对棒材进行检测，N≥2；线圈分别设置在N个弹性装置内，每个弹性装置由滑块、弹簧和限位销组成；滑块的前部有一个与线圈配合的圆形安装孔，后部有一个与弹簧连接的圆形安装孔；安装好线圈和弹簧的滑块通过限位销压紧在限位架内，限位架由限位外壳和限位主体组成；在限位主体上有N个上下周向均匀分布的限位槽，将N个滑块均匀分布的限制在周向位置；限位主体安装到限位外壳后弹性装置只能在限位槽内移动；N个滑块压紧在限位槽上后，任意两个滑块之间的周向角度为360°/N，在轴向位置呈上下交叉状态；利用弹簧推动滑块和与滑块共同运动的线圈在限位槽内移动；当燃料棒通过时，挤压线圈使其弹起并贴合在燃料棒表面，以保证在贴合点处的填充率达到100%；N个线圈中两两相邻的两个线圈配合检测，其中一个线圈针对燃料棒的上表面进行缺陷检测，另一个线圈针对燃料棒的下表面进行缺陷检测，从而实现燃料棒安全通过的情况下外穿式弹性线圈涡流探头整体具有较高的缺陷检测灵敏度。
进一步的，如上所述的一种外穿式弹性线圈涡流探头，线圈的直径D1和燃料棒的直径D2的关系是：D22=（0.6～0.7）D12。
通过采取本发明技术方案，一方面增大线圈的内径，使线圈的填充率小于70%以上，从而保证线圈可以很容易轴向通过棒材，而不会出现卡棒的故障；另一方面，通过使用多个线圈同时对棒材进行检测，提高了涡流检测的灵敏度，从而可以发现最小为0.3mm的缺陷。
附图说明
图1是外穿式弹性线圈涡流探头结构示意图；
图2是外穿式弹性线圈涡流探头结构剖视图；
图3是外穿式弹性线圈涡流探头中的相邻两个线圈位置示意图；
图4是外穿式弹性线圈涡流探头中的弹性装置结构示意图。
图中：1燃料棒；2涡流探头；3弹性装置；4限位架；5线圈；6限位销；7弹簧；8滑块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明。
本发明技术方案的设计思路是：线圈与棒材相对运动时，其两者之间的距离越小填充率越大。当线圈与棒材的填充率达到100%时缺陷检测灵敏度最高，但是填充率越大其棒材的通过性能就越差。为了保证棒材在有形状变化情况下的通过性，我们增大了线圈的内径，即使线圈的填充率小于70%以上。这样线圈就可以很容易轴向通过棒材。但是这种情况下，如果使用单线圈进行涡流检测，很难发现最小为0.3mm的缺陷。为了提高涡流检测的灵敏度，可以使用多个线圈同时对棒材进行检测。
一种外穿式弹性线圈涡流探头，应用在核电厂燃料棒的无损检测过程中，如图1和图2所示，包括线圈、弹性装置和限位架，将燃料棒插入到外穿式弹性线圈涡流探头中进行检测，在检测过程中轴向移动涡流探头或燃料棒使两者具有匀速的相对运动，来对燃料棒进行涡流检测。
其中：线圈为圆环型结构，N个线圈同时对棒材进行检测，N≥2；线圈的直径D1和燃料棒的直径D2的关系是：D22=（0.6～0.7）D12，即在具有一定的填充率的条件下保证不卡棒。
如图4所示，线圈分别设置在N个弹性装置内，每个弹性装置由滑块、弹簧和限位销组成；滑块的前部有一个与线圈配合的圆形安装孔，后部有一个与弹簧连接的圆形安装孔；安装好线圈和弹簧的滑块通过限位销压紧在限位架内，限位架由限位外壳和限位主体组成；在限位主体上有N个上下周向均匀分布的限位槽，将N个滑块均匀分布的限制在周向位置；限位主体安装到限位外壳后弹性装置只能在限位槽内移动。
如图3所示，N个滑块压紧在限位槽上后，任意两个滑块之间的周向角度为360°/N，在轴向位置呈上下交叉状态；利用弹簧推动滑块和与滑块共同运动的线圈在限位槽内移动；当燃料棒通过时，挤压线圈使其弹起并贴合在燃料棒表面，以保证在贴合点处的填充率达到100%；N个线圈中两两相邻的两个线圈配合检测，其中一个线圈针对燃料棒的上表面进行缺陷检测，另一个线圈针对燃料棒的下表面进行缺陷检测，从而实现燃料棒安全通过的情况下外穿式弹性线圈涡流探头整体具有较高的缺陷检测灵敏度。

Claims (2)

1.一种外穿式弹性线圈涡流探头，应用在核电厂燃料棒的无损检测过程中，其特征在于：包括线圈、弹性装置和限位架，将燃料棒插入到外穿式弹性线圈涡流探头中进行检测，在检测过程中轴向移动涡流探头或燃料棒使两者具有匀速的相对运动，来对燃料棒进行涡流检测；
其中：线圈为圆环型结构，N个线圈同时对棒材进行检测，N≥2；
线圈分别设置在N个弹性装置内，每个弹性装置由滑块、弹簧和限位销组成；滑块的前部有一个与线圈配合的圆形安装孔，后部有一个与弹簧连接的圆形安装孔；
安装好线圈和弹簧的滑块通过限位销压紧在限位架内，限位架由限位外壳和限位主体组成；在限位主体上有N个上下周向均匀分布的限位槽，将N个滑块均匀分布的限制在周向位置；限位主体安装到限位外壳后弹性装置只能在限位槽内移动；
N个滑块压紧在限位槽上后，任意两个滑块之间的周向角度为360°/N，在轴向位置呈上下交叉状态；
利用弹簧推动滑块和与滑块共同运动的线圈在限位槽内移动；当燃料棒通过时，挤压线圈使其弹起并贴合在燃料棒表面，以保证在贴合点处的填充率达到100%；
N个线圈中两两相邻的两个线圈配合检测，其中一个线圈针对燃料棒的上表面进行缺陷检测，另一个线圈针对燃料棒的下表面进行缺陷检测，从而实现燃料棒安全通过的情况下外穿式弹性线圈涡流探头整体具有较高的缺陷检测灵敏度。
2.如权利要求1所述的一种外穿式弹性线圈涡流探头，其特征在于：线圈的直径D1和燃料棒的直径D2的关系是：D22=（0.6～0.7）D12。
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