CN108799846B - 一种核电站压力管道声发射探测器及方法 - Google Patents

一种核电站压力管道声发射探测器及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电站压力管道声发射探测器及方法，所述探测器包括发射传感器，所述发射传感器的顶部设置有信号线缆，所述发射传感器的底部设置有第一波导杆，所述第一波导杆和发射传感器为一体式结构，还包括第二波导杆，所述第二波导杆一端与第一波导杆的端部连接，另一端与适配座连接，所述适配座安装在主管道或波动管上，所述第二波导杆的长度大于保温层的厚度。本发明解决了现有声发射探测方法导致相应偏差大、测量误差大的问题。

Description

一种核电站压力管道声发射探测器及方法
技术领域
本发明涉及高压介质泄漏探测技术领域，具体涉及一种核电站压力管道声发射探测器及方法。
背景技术
声发射技术是20世纪50年代后迅速发展起来的一种动态无损检测方法，其信号来自缺陷本身，声发射源释放的弹性波在结构中传播时携带有大量结构或材料缺陷处的信息。
核电站主管道和波动管是反应堆一回路冷却系统的重要组成设备，管内包含大量的高温高压冷却剂，对其进行缺陷泄漏监测具有十分重大的意义。
当冷却剂从管道承压边界穿壁裂缝或腐蚀孔逃逸时，会在管道的管壁中激发出应力波，在金属边界中传播的应力波信号携带着泄漏点的特征信息(如漏孔形状、大小、位置和泄漏率等)，根据这一特点，可利用声发射技术对主管道和波动管进行泄漏检测。
工程上，通过将声发射传感器紧密贴合被测物体表面从而探测其内部信号，在传感器安装过程中，一般通过添加耦合剂并施加预紧力的方式以获取更大响应的声发射信号。但受耦合剂用量、涂抹均匀程度及预紧力大小等诸多不确定因素影响，造成不同传感器对声源信号的响应偏差很大。
由于主管道和波动管表面温度高，受工作温度限制，声发射传感器不能直接贴合到高温管道表面，并且，同时主管道和波动管上铺设有厚厚的保温层，现有声发射探测方法导致相应偏差大、测量误差大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电站压力管道声发射探测器，解决现有声发射探测方法导致相应偏差大、测量误差大的问题。
此外，本发明还提供一种基于上述探测器的探测方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种核电站压力管道声发射探测器，包括发射传感器，所述发射传感器的顶部设置有信号线缆，所述发射传感器的底部设置有第一波导杆，所述第一波导杆和发射传感器为一体式结构，还包括第二波导杆，所述第二波导杆一端与第一波导杆的端部连接，另一端与适配座连接，所述适配座安装在主管道或波动管上，所述第二波导杆的长度大于保温层的厚度。
由于主管道和波动管表面温度高，受工作温度限制，声发射传感器不能直接贴合到高温管道表面。同时主管道和波动管上铺设有厚厚的保温层，为了获取更大响应的声发射信号并减小各传感器的响应偏差，本发明提出一种核电站压力管道声发射探测器及方法。
本发明所述发射传感器和保温层均为现有技术，所述第二波导杆的加工长度可根据压力管道表面温度的不同进行调整，以适应温度的递减。
本发明通过设置第二波导杆，相当于加长了第一波导杆的长度，增加了工作时发射传感器与的距离，降低了发射传感器的工作温度，避免破坏保温层，同时将第二波导杆的两端分别与第一波导杆和适配座连接，避免了因耦合剂使用不均及预紧力大小偏差等因素造成传感器对声源的响应不一致，提高了声发射信号的传播特性，如此，本发明解决了现有声发射探测方法导致相应偏差大、测量误差大的问题。
进一步地，第二波导杆的两端为锥形结构，所述锥形结构的端部为小尺寸端。
所述锥形结构的端部具体是指2个锥形结构相向的一端。
所述锥形结构的外壁为圆锥面，圆锥面增大了焊材与波导杆的接触面同时便于焊接操作。
进一步地，锥形结构的端部设置有定位销，所述第一波导杆的端部和适配座的顶部均设置有与定位销配合的定位孔。
所述定位销与定位孔的配合一方面便于第二波导杆与第一波导杆的端部和适配座的连接，另一方面便于后期的堆焊处理。
进一步地，定位销为圆柱体，所述定位孔为圆形孔。
进一步地，发射传感器和信号线缆的连接处设置有密封结构，所述密封结构与发射传感器的顶部接触，所述密封结构上设置有用于穿过信号线缆的通孔。
信号电缆便于声发射信号的传输，密封结构为信号电缆提供保护与固定支撑。
进一步地，密封结构为橡胶密封圈。
进一步地，适配座为下端大且上端小的梯形结构。
梯形结构便于声发射信号的汇集和传输。
进一步地，第二波导杆与第一波导杆的连接方式或第二波导杆与适配座的连接方式为是焊接、粘接或螺纹连接。
优选焊接，当连接方式为焊接时，在锥形结构外侧与第一波导杆之间或锥形结构外侧与适配座之间形成焊接区。
进一步地，适配座、第一波导杆和第二波导杆的材料与主管道或波动管一致或接近。
为提高声发射信号的传播特性，在上述焊接过程中，要求焊材性能不得低于母材性能，所有焊缝表面必须连续均匀，焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物等缺陷，焊后将焊缝打磨平整。
一种技术上述探测器的探测方法，所述包括以下步骤：
1)、将适配座安装在主管道或波动管上；
2)、将第二波导杆的一端连接在适配座上；
3)、然后在主管道或波动管上铺设保温层，使第二波导杆凸出于保温层；
4)、将第二波导杆的另一端连接在第一波导杆的端部。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明所述探测器针对性地降低传感器的工作环境温度，避免破坏保温层，同时避免了使用耦合剂和施加预紧力，减小了各传感器对声源的响应差异，提高了声发射信号的传播特性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是探测器应用于主管道或波动管上结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-信号线缆，2-密封结构，3-发射传感器，4-第一波导杆，5-第二波导杆，6-保温层，7-适配座，8-主管道，51-定位销。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示，一种核电站压力管道声发射探测器，包括发射传感器3，所述发射传感器3的顶部设置有信号线缆1，其特征在于，所述发射传感器3的底部设置有第一波导杆4，所述第一波导杆4和发射传感器3为一体式结构，还包括第二波导杆5，所述第二波导杆5一端与第一波导杆4的端部连接，另一端与适配座7连接，所述适配座7安装在主管道8或波动管上，所述第二波导杆5的长度大于保温层6的厚度，所述连接方式为焊接，也可以是粘接或螺纹连接相比粘接和螺纹连接等方式，焊接更利于声发射信号的传播，为提高声发射信号的传播特性，在上述焊接过程中，要求焊材性能不得低于母材性能，所有焊缝表面必须连续均匀，焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物等缺陷，焊后将焊缝打磨平整；发射传感器3的工作频率：30～300kHz，工作温度范围：-20～150℃，最大湿度：100％RH，耐辐射性能≥1.0×106Gy，第二波导杆5的加工长度可根据压力管道表面温度的不同进行调整，以适应温度的递减。
实施例2：
如图1所示，本实施例基于实施例1，所述第二波导杆5的两端为锥形结构，所述锥形结构的端部为小尺寸端，在锥形结构外侧与第一波导杆4之间或锥形结构外侧与适配座7之间形成焊接区；所述锥形结构的端部设置有定位销51，所述第一波导杆4的端部和适配座7的顶部均设置有与定位销51配合的定位孔；所述定位销51为圆柱体，所述定位孔为圆形孔；所述发射传感器3和信号线缆1的连接处设置有密封结构2，所述密封结构2与发射传感器3的顶部接触，所述密封结构2上设置有用于穿过信号线缆1的通孔；所述密封结构2为橡胶密封圈。
核电站为减少主管道8和波动管的热量损失，在高温管道上均设有保温层6，为保证声发射传感器3安装，保温层6铺设前，将第二波导杆5下端的定位销预先与适配座7顶端的定位孔配合实现定位并通过四周堆焊连接。第二波导杆5的高度要求高于保温层6的厚度，保证在后续焊接过程中不破坏已铺设的保温层6。
保温层6铺设后，将第一波导杆4底部的定位孔与第二波导杆5顶部定位销进行对中定位并通过四周堆焊或螺纹和粘接方式连接，相比粘接和螺纹连接等方式，焊接更利于声发射信号的传播。
实施例3：
如图1所示，本实施例基于实施例1或实施例2，所述适配座7为下端大且上端小的梯形结构；所述适配座7、第一波导杆4和第二波导杆5的材料与主管道8或波动管一致或接近。
基于实施例1至实施例3任一项所述的探测器的探测方法，所述包括以下步骤：
1)、将适配座7安装在主管道8或波动管上；
2)、将第二波导杆5的一端连接在适配座7上；
3)、然后在主管道8或波动管上铺设保温层6，使第二波导杆5凸出于保温层6；
4)、将第二波导杆5的另一端连接在第一波导杆4的端部。。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种核电站压力管道声发射探测器，包括发射传感器（3），所述发射传感器（3）的顶部设置有信号线缆（1），其特征在于，所述发射传感器（3）的底部设置有第一波导杆（4），所述第一波导杆（4）和发射传感器（3）为一体式结构，还包括第二波导杆（5），所述第二波导杆（5）一端与第一波导杆（4）的端部连接，另一端与适配座（7）连接，所述第二波导杆（5）与第一波导杆（4）的连接方式或第二波导杆（5）与适配座（7）的连接方式为是焊接，所述适配座（7）安装在主管道（8）或波动管上，所述第二波导杆（5）的长度大于保温层（6）的厚度；所述适配座（7）为下端大且上端小的梯形结构；所述适配座（7）、第一波导杆（4）和第二波导杆（5）的材料与主管道（8）或波动管一致或接近，焊接时焊材性能不低于母材性能；发射传感器（3）的工作频率为30~300kHz。
2.根据权利要求1所述的一种核电站压力管道声发射探测器，其特征在于，所述第二波导杆（5）的两端为锥形结构，所述锥形结构的端部为小尺寸端。
3.根据权利要求2所述的一种核电站压力管道声发射探测器，其特征在于，所述锥形结构的端部设置有定位销（51），所述第一波导杆（4）的端部和适配座（7）的顶部均设置有与定位销（51）配合的定位孔。
4.根据权利要求3所述的一种核电站压力管道声发射探测器，其特征在于，所述定位销（51）为圆柱体，所述定位孔为圆形孔。
5.根据权利要求1所述的一种核电站压力管道声发射探测器，其特征在于，所述发射传感器（3）和信号线缆（1）的连接处设置有密封结构（2），所述密封结构（2）与发射传感器（3）的顶部接触，所述密封结构（2）上设置有用于穿过信号线缆（1）的通孔。
6.根据权利要求5所述的一种核电站压力管道声发射探测器，其特征在于，所述密封结构（2）为橡胶密封圈。
7.基于权利要求1至6任一项所述的探测器的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、将适配座（7）安装在主管道（8）或波动管上；
2）、将第二波导杆（5）的一端连接在适配座（7）上；
3）、然后在主管道（8）或波动管上铺设保温层（6），使第二波导杆（5）凸出于保温层（6）；
4）、将第二波导杆（5）的另一端连接在第一波导杆（4）的端部。
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