CN109727692B - 一种用于燃料棒端塞焊缝x射线检测的自动补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及射线检测技术领域，具体公开了一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，压缩空气通过超薄气缸的进气孔接入超薄气缸，此时超薄气缸的出气孔关闭，压缩空气通过超薄汽缸上的气口吹向上补偿块和下补偿块之间的接缝处，使上补偿块沿十字槽沉头螺钉b和十字槽沉头螺钉c向上运动，与下补偿块分离。本发明装置能够实现燃料棒端塞焊缝检测中的自动补偿，为燃料棒自动检测提供有力保障。
Description
技术领域
本发明属于射线检测技术领域，具体涉及一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置。
背景技术
燃料棒在反应堆里处于强中子场中，经受高温、高压、高流速冷却剂的冲刷，同时承受裂变物质化学作用和复杂的机械载荷、蒸汽腐蚀，工作条件十分苛刻，要求燃料棒有高度的可靠性和安全性。燃料棒包壳是核反应堆的第一道安全屏障，包壳与端塞之间的焊缝是这道屏障中最薄弱的环节，是易发生裂变产物泄漏的地方。因此，端塞的焊接质量直接影响核燃料棒在核反应堆中的安全运行，核燃料棒制造过程中的焊接工艺与相应的无损检测是关键的工序。
目前，国内外核燃料棒焊缝检测均采用X射线成像检测技术，燃料棒为棒状，其端塞焊缝为环形。根据有利于焊缝中缺陷检出原则，对焊缝进行X射线透照时，X射线束中心线必须垂直于燃料棒轴线，X射线穿透焊缝部位在胶片或平板探测器上成像。由于在X射线透照方向上的端塞焊缝厚度差大，整个环焊缝在X射线透照方向上的透照厚度不一致，在同一曝光条件下透照焊缝时到达成像板的感光量也不同，造成成像的图像上焊缝区域的本底灰度差别大，不利于缺陷的识别。将在工件附近产生散射线的干扰，使成像的图像清晰度差，降低检测灵敏度。
针对燃料棒端塞焊缝的特殊性，结合X射线成像的原理，一般采用厚度补偿的方法消除端塞焊缝透照部位厚度变化大对成像质量的影响。国家标准GB/T11809-2008关于压水堆燃料棒焊缝X射线照相检测方法中提及环形焊缝照相采用厚度补偿法，补偿块材质需与包壳管、端塞的材质相同，并提供了补偿块的结构示意图。目前在燃料棒端塞焊缝射线检测中采用全补偿或半补偿的透照方式，补偿块无自动张开或根据元件数量自动屏蔽等功能，当端塞焊缝余高偏上限时燃料棒进入补偿块时存在外壁划伤的现象；当透照数量少于补偿孔时无法自动确定最佳透照区，需要手动对空余补偿孔位置进行屏蔽；在透照过程中无法确保射线元件进入补偿孔内的距离一致，无法保证透照焊缝在一条直线上，在检测结果评价时存在透照灵敏度不一致的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，能够实现燃料棒端塞焊缝检测中的自动补偿。
本发明的技术方案如下：
一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，包括上补偿块、下补偿块和补偿块辅助部件；
所述的上补偿块为矩形板，在所述上补偿块的左右两侧加工两组螺纹孔；
在所述上补偿块的下表面等间距加工多个补偿槽，每个补偿槽的中心线相互平行；
所述上补偿块的补偿槽为半圆槽，弧度与焊缝外径圆弧相同；
所述的下补偿块为矩形板，长度、宽度、厚度均与上补偿块相同；
在所述下补偿块左右两侧加工两组螺纹孔，与上补偿块两侧的螺纹孔孔径相同且位置一一对应；
在所述下补偿块的上表面等间距加工多个补偿槽，每个补偿槽的中心线相互平行；
所述下补偿块的补偿槽为半圆槽，弧度与焊缝外径圆弧相同；
所述下补偿块上的补偿槽与上补偿块上的补偿槽位置一一对应，将上补偿块和下补偿块贴合后，上补偿块下表面的补偿槽和下补偿块上表面的补偿槽对中围成光滑圆孔作为补偿孔；
所述的补偿块辅助部件包括超薄汽缸、快插接头、内六角圆柱头螺钉、十字头沉头螺钉、上压盖、滑动轴、自润滑翻边轴套、定位套、滑动限位块、支撑板；
所述的支撑板为矩形平板，设于上补偿块的正上方；
所述的十字槽沉头螺钉b和十字槽沉头螺钉c分别由下至上依次穿过下补偿块两侧的螺纹孔、上补偿块两侧的螺纹孔、定位套以及支撑板，在所述十字槽沉头螺钉b和十字槽沉头螺钉c的顶端拧入螺母限位；
所述的上压盖为铅板，通过自润滑翻边轴套和十字槽沉头螺钉a与支撑板的前端面相连，可以盖住非透照补偿孔的前端开口进行屏蔽；
在所述的自润滑翻边轴套中设有滑动轴，能够控制上补偿块的开合；
在所述的滑动轴上安装有滑动限位块，用于控制上补偿块的开合位置；
在所述支撑板的左侧通过内六角圆柱头螺钉a安装有一个超薄汽缸，在支撑板的右侧通过内六角圆柱头螺钉b安装有另一个超薄汽缸；
在所述的两侧超薄汽缸上均设有气口，气口均朝向上补偿块和下补偿块之间的接缝处；
在所述超薄汽缸的进气孔和出气孔处分别安装有快插接头，用于接入和排出压缩空气。
所述的上补偿块和下补偿块的厚度均大于待检测燃料棒端塞焊缝半径。
还包括在所述补偿孔的后端开口处设有压力感应装置，所述压力感应装置的前端与补偿孔的后端开口平齐；
当燃料棒进入补偿孔后与压力感应装置接触，达到指定压力值时燃料棒停止进入，此时燃料棒端塞焊缝距补偿孔的端口距离不小于10mm，以有效避免散射线。
在所述压力感应装置的前端使用核反应堆准用柔性材料缓冲，以防止燃料棒端面与压力感应装置直接碰撞损伤燃料棒表面或压力感应装置。
所述的上补偿块的补偿槽和下补偿块的补偿槽内壁光洁度不低于3.2μm。
在所述支撑板的左侧与超薄汽缸之间还设有弹簧垫圈a，在支撑板的右侧与超薄汽缸之间还设有弹簧垫圈b；
所述的弹簧垫圈a和弹簧垫圈b用于缓冲两侧超薄汽缸的冲击力。
压缩空气通过超薄气缸的进气孔接入超薄气缸，此时超薄气缸的出气孔关闭，压缩空气通过超薄汽缸上的气口吹向上补偿块和下补偿块之间的接缝处，使上补偿块沿十字槽沉头螺钉b和十字槽沉头螺钉c向上运动，与下补偿块分离。
当所述的上补偿块运动到十字槽沉头螺钉b和十字槽沉头螺钉c的顶端并维持稳定后，将待检测的燃料棒置于下补偿块的补偿槽中，其中燃料棒的前端与补偿槽的前端开口平齐；然后调整超薄汽缸的出气量和出气速率，使上补偿块和下补偿块缓缓合并，将燃料棒夹住以继续进行后续检测。
本发明的显著效果在于：
(1)本发明装置能够实现燃料棒端塞焊缝检测中的自动补偿，为燃料棒自动检测提供有力保障。
(2)在燃料棒进入本发明装置的补偿孔时能够有效避免燃料棒外壁与补偿块的摩擦，避免划伤表面。
(3)在燃料棒进入本发明装置的补偿块后能够实现自动对齐，保证待检测焊缝在一条直线，确保检测灵敏度最佳，便于检测结果评定。
(4)当透照数量不足指定补偿孔数量时，本发明装置能够自动确定最佳透照区，对检测空余补偿孔位置进行屏蔽以降低边缘散射，提高透照灵敏度。
(5)本发明装置可结合自动机械控制系统实现燃料棒端塞焊缝的自动检测。
附图说明
图1为自动补偿装置主视图；
图2为自动补偿装置俯视图；
图3为自动补偿装置左视图；
图4为上补偿块结构示意图；
图5为下补偿块结构示意图。
图中：1.超薄汽缸；2.快插接头；3.内六角圆柱头螺钉a；4.弹簧垫圈a；5.上补偿块；6.十字槽沉头螺钉a；7.上压盖；8.滑动轴；9.自润滑翻边轴套；10.下补偿块；11.十字槽沉头螺钉b；12.定位套；13.内六角圆柱头螺钉b；14.弹簧垫圈b；15.滑动限位块；16.十字槽沉头螺钉c；17.支撑板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1～3所示的一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，包括上补偿块5、下补偿块10和补偿块辅助部件。
如图4所示，所述的上补偿块5为矩形板，长度为350mm，宽度为80mm，厚度大于待检测燃料棒端塞焊缝半径。
在所述上补偿块5的左右两侧加工两组螺纹孔。在所述上补偿块5的下表面等间距加工多个补偿槽，每个补偿槽的中心线相互平行。所述的补偿槽为半圆槽，弧度与焊缝外径圆弧相同，内壁光洁度不低于3.2μm。所述上补偿块5的长度能够确保当燃料棒置于补偿槽中时，端塞焊缝距上补偿块5的边缘距离不小于10mm，以有效避免散射线。
如图5所示，所述的下补偿块10为矩形板，长度、宽度、厚度均与上补偿块5相同。
在所述下补偿块10左右两侧加工两组螺纹孔，与上补偿块5两侧的螺纹孔孔径相同且位置一一对应。
在所述下补偿块10的上表面等间距加工多个补偿槽，每个补偿槽的中心线相互平行。所述的补偿槽为半圆槽，弧度与焊缝外径圆弧相同，内壁光洁度不低于3.2μm。
所述下补偿块10上的补偿槽与上补偿块5上的补偿槽位置一一对应，将上补偿块5和下补偿块10贴合后，上补偿块5下表面的补偿槽和下补偿块10上表面的补偿槽对中围成光滑圆孔作为补偿孔。
在所述补偿孔的后端开口处设有压力感应装置，所述压力感应装置的前端与补偿孔的后端开口平齐。当燃料棒进入补偿孔后与压力感应装置接触，达到指定压力值时燃料棒停止进入，此时燃料棒端塞焊缝距补偿孔的端口距离不小于10mm，以有效避免散射线。在所述压力感应装置的前端使用核反应堆准用柔性材料缓冲，以防止燃料棒端面与压力感应装置直接碰撞损伤燃料棒表面或压力感应装置。
所述的补偿块辅助部件包括超薄汽缸1、快插接头2、内六角圆柱头螺钉、弹簧垫圈、十字头沉头螺钉、上压盖7、滑动轴8、自润滑翻边轴套9、定位套12、滑动限位块15、支撑板17。
所述的支撑板17为矩形平板，设于上补偿块5的正上方。所述的十字槽沉头螺钉b11和十字槽沉头螺钉c16分别由下至上依次穿过下补偿块10两侧的螺纹孔、上补偿块5两侧的螺纹孔、定位套12以及支撑板17，在所述十字槽沉头螺钉b11和十字槽沉头螺钉c16的顶端拧入螺母限位。
所述的上压盖7为铅板，通过自润滑翻边轴套9和十字槽沉头螺钉a6与支撑板17的前端面相连，可以盖住非透照补偿孔的前端开口进行屏蔽。在所述的自润滑翻边轴套9中设有滑动轴8，能够控制上补偿块5的开合。在所述的滑动轴8上安装有滑动限位块15，用于控制上补偿块5的开合位置。
在所述支撑板17的左侧通过内六角圆柱头螺钉a3和弹簧垫圈a4安装有一个超薄汽缸1，在支撑板17的右侧通过内六角圆柱头螺钉b13和弹簧垫圈b14安装有另一个超薄汽缸1。所述的弹簧垫圈a4和弹簧垫圈b14用于缓冲两侧超薄汽缸1的冲击力。在所述的两侧超薄汽缸1上均设有气口，气口均朝向上补偿块5和下补偿块10之间的接缝处。
在所述超薄汽缸1的进气孔和出气孔处分别安装有快插接头2，用于接入和排出压缩空气。
压缩空气通过进气孔接入超薄气缸1，此时出气孔关闭，压缩空气通过超薄汽缸1上的气口吹向上补偿块5和下补偿块10之间的接缝处，使上补偿块5沿十字槽沉头螺钉b11和十字槽沉头螺钉c16向上运动，与下补偿块10分离。
当上补偿块5运动到十字槽沉头螺钉b11和十字槽沉头螺钉c16的顶端并维持稳定后，将待检测的燃料棒置于下补偿块10的补偿槽中，其中燃料棒的前端与补偿槽的前端开口平齐；然后调整超薄汽缸1的出气量和出气速率，使上补偿块5和下补偿块10缓缓合并，将燃料棒夹住以继续进行后续检测。
Claims (8)
1.一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，其特征在于：包括上补偿块(5)、下补偿块(10)和补偿块辅助部件；
所述的上补偿块(5)为矩形板，在所述上补偿块(5)的左右两侧加工两组螺纹孔；
在所述上补偿块(5)的下表面等间距加工多个补偿槽，每个补偿槽的中心线相互平行；
所述上补偿块(5)的补偿槽为半圆槽，弧度与焊缝外径圆弧相同；
所述的下补偿块(10)为矩形板，长度、宽度、厚度均与上补偿块(5)相同；
在所述下补偿块(10)左右两侧加工两组螺纹孔，与上补偿块(5)两侧的螺纹孔孔径相同且位置一一对应；
在所述下补偿块(10)的上表面等间距加工多个补偿槽，每个补偿槽的中心线相互平行；
所述下补偿块(10)的补偿槽为半圆槽，弧度与焊缝外径圆弧相同；
所述下补偿块(10)上的补偿槽与上补偿块(5)上的补偿槽位置一一对应，将上补偿块(5)和下补偿块(10)贴合后，上补偿块(5)下表面的补偿槽和下补偿块(10)上表面的补偿槽对中围成光滑圆孔作为补偿孔；
所述的补偿块辅助部件包括超薄汽缸(1)、快插接头(2)、内六角圆柱头螺钉、十字槽沉头螺钉、上压盖(7)、滑动轴(8)、自润滑翻边轴套(9)、定位套(12)、滑动限位块(15)、支撑板(17)；
所述的支撑板(17)为矩形平板，设于上补偿块(5)的正上方；
所述的十字槽沉头螺钉b(11)和十字槽沉头螺钉c(16)分别由下至上依次穿过下补偿块(10)两侧的螺纹孔、上补偿块(5)两侧的螺纹孔、定位套(12) 以及支撑板(17)，在所述十字槽沉头螺钉b(11)和十字槽沉头螺钉c(16)的顶端拧入螺母限位；
所述的上压盖(7)为铅板，通过自润滑翻边轴套(9)和十字槽沉头螺钉a(6)与支撑板(17)的前端面相连，可以盖住非透照补偿孔的前端开口进行屏蔽；
在所述的自润滑翻边轴套(9)中设有滑动轴(8)，能够控制上补偿块(5)的开合；
在所述的滑动轴(8)上安装有滑动限位块(15)，用于控制上补偿块(5)的开合位置；
在所述支撑板(17)的左侧通过内六角圆柱头螺钉a(3)安装有一个超薄汽缸(1)，在支撑板(17)的右侧通过内六角圆柱头螺钉b(13)安装有另一个超薄汽缸(1)；
在两侧所述的超薄汽缸(1)上均设有气口，气口均朝向上补偿块(5)和下补偿块(10)之间的接缝处；
在所述超薄汽缸(1)的进气孔和出气孔处分别安装有快插接头(2)，用于接入和排出压缩空气。
2.如权利要求1所述的一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，其特征在于：所述的上补偿块(5)和下补偿块(10)的厚度均大于待检测燃料棒端塞焊缝半径。
3.如权利要求2所述的一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，其特征在于：还包括在所述补偿孔的后端开口处设有压力感应装置，所述压力感应装置的前端与补偿孔的后端开口平齐；
当燃料棒进入补偿孔后与压力感应装置接触，达到指定压力值时燃料棒停止进入，此时燃料棒端塞焊缝距补偿孔的端口距离不小于10mm，以有效避免散射线。
4.如权利要求3所述的一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，其特征在于：在所述压力感应装置的前端使用核反应堆准用柔性材料缓冲，以防止燃料棒端面与压力感应装置直接碰撞损伤燃料棒表面或压力感应装置。
5.如权利要求4所述的一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，其特征在于：所述的上补偿块(5)的补偿槽和下补偿块(10)的补偿槽内壁光洁度不低于3.2μm。
6.如权利要求5所述的一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，其特征在于：在所述支撑板(17)的左侧与超薄汽缸(1)之间还设有弹簧垫圈a(4)，在支撑板(17)的右侧与超薄汽缸(1)之间还设有弹簧垫圈b(14)；
所述的弹簧垫圈a(4)和弹簧垫圈b(14)用于缓冲两侧超薄汽缸(1)的冲击力。
7.如权利要求1～6任一项所述的一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，其特征在于：压缩空气通过超薄汽缸 (1)的进气孔接入超薄汽 缸(1)，此时超薄汽 缸(1)的出气孔关闭，压缩空气通过超薄汽缸(1)上的气口吹向上补偿块(5)和下补偿块(10)之间的接缝处，使上补偿块(5)沿十字槽沉头螺钉b(11)和十字槽沉头螺钉c(16)向上运动，与下补偿块(10)分离。
8.如权利要求7所述的一种用于燃料棒端塞焊缝X射线检测的自动补偿装置，其特征在于：当所述的上补偿块(5)运动到十字槽沉头螺钉b(11)和十字槽沉头螺钉c(16)的顶端并维持稳定后，将待检测的燃料棒置于下补偿块(10)的补偿槽中，其中燃料棒的前端与补偿槽的前端开口平齐；然后调整超薄汽缸(1)的出气量和出气速率，使上补偿块(5)和下补偿块(10)缓缓合并，将燃料棒夹住以继续进行后续检测。
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