CN110824008B - 一种控制棒导向筒开口销的超声检测探头及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制棒导向筒开口销的超声检测探头及检测方法，其包括主体呈筒状的壳体，设于壳体内用于检测开口销叶片区域的第一晶片和第二晶片，以及设于壳体外用于插入开口销的开口第三晶片、第四晶片以及第五晶片，第三晶片和第四晶片相平行设置且与延迟块相倾斜设置，第五晶片与第一晶片和第二晶片相平行设置，方法如下：将第三、四、五晶片插入开口销的开口并使第一、二晶片紧贴开口销叶片区域，激发超声检测探头五个晶片，可同时进行信号采集，可有效提高检测效率。

Description

一种控制棒导向筒开口销的超声检测探头及检测方法
技术领域
本发明涉及超声检测设备领域，特别涉及一种控制棒导向筒开口销的超声检测探头及检测方法。
背景技术
控制棒导向筒开口销位于核电站反应堆上部堆内构件中，开口销的主体为螺栓结构、开口通过两个半圆型叶片成圆柱形来实现，属于堆内构件内重要的紧固件。随着核电站运行时间的增长，开口销可能发生磨损、断裂等形式的失效。开口销的失效不仅会控制棒导向筒错位，影响控制棒下落时间，而且断裂的开口销部件作为异物进入核电站一回路将会损伤其他重要设备，影响核电设备的完整性。因此有必要对控制棒导向筒开口销实施在役检查，保证核电站的安全运行。
控制棒导向筒开口销的在役检查主要采用超声检查技术，超声检查技术可以有效检测材料内部的裂纹等缺陷。在役检查时，控制棒导向筒开口销随上部堆内构件组件整体被存放在构件水池内，开口销凹槽宽度仅为3mm，深度为30mm，这对开口销的检查带来了很大难度。由于控制棒导向筒在役检查时的特殊空间位置，超声检查的实施空间受限，因此需要设计新型的超声探头，实现对开口销的精确定位和有效检查。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够快速、准确、有效地完成检测的控制棒导向筒开口销的超声检测探头。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种控制棒导向筒开口销的超声检测探头，其包括主体呈筒状的壳体，所述壳体的上端部外周面上设有法兰，所述超声检测探头还包括封盖于所述壳体下端口上的保护膜、填充于所述壳体内部且位于所述壳体下端部的阻尼块、贴设于所述保护膜上端面且位于所述阻尼块和所述保护膜之间的第一晶片和第二晶片、用于将所述第一晶片和所述第二晶片分隔开的隔声板、填充于所述阻尼块上方且位于所述壳体内部的吸声材料，所述超声检测探头还包括与所述阻尼块相固定连接且呈U型的插接座、卡设于所述插接座内的延迟块、依次且上下位地分布于所述延迟块内的第三晶片、第四晶片以及第五晶片，所述第三晶片和所述第四晶片相平行设置且与延迟块相倾斜设置，所述第五晶片与所述第一晶片和所述第二晶片相平行设置。
优化的，所述超声检测探头还包括用于使超声检测探头与开口销卡紧的板簧。
优化的，所述第三晶片和所述延迟块所成夹角度数为30°-60°。
本发明还提供了一种基于上述控制棒导向筒开口销的超声检测探头的检测方法，其包括如下步骤：
步骤1：将安装有控制棒导向筒开口销超声检测探头的自动检查装置放置于构件水池内，并利用自动检查装置的探头驱动装置驱动超声检测探头在标定试块中进行灵敏度标定；
步骤2：借助自动检查装置上的垂直升降机构，将超声检测探头插入控制棒导向筒开口销间隙中，通过垂直升降机构向上的压紧力以及板簧的弹力作用，使五个晶片与开口销完全贴合，达到良好的耦合状态；
步骤3：同时激发超声检测探头里的五个探头晶片，并将超声检测探头接受到的超声波信号传输到超声仪内，激发超声检测探头的第一晶片和第二晶片，用于检测开口销叶片区域的裂纹缺陷；其中，激发超声检测探头的第三晶片和第四晶片，用于检测开口销肩部过渡区域的裂纹缺陷；激发超声检测探头的第五晶片，用于检测开口销螺栓区域的裂纹缺陷；
步骤4：借助垂直升降机构将超声检测探头完全退出控制棒导向筒开口销，将超声检测探头旋转180°后，借助自动检查装置上的垂直升降机构，将超声检测探头插入控制棒导向筒开口销间隙中，通过垂直升降机构向上的压紧力以及板簧的弹力作用，使五个晶片与开口销完全贴合，达到良好的耦合状态；
步骤5：同时激发超声检测探头里的五个探头晶片，并将超声检测探头接受到的超声波信号传输到超声仪内；
步骤6：通过对比分析两次检查接受到的超声波信号的幅值和声程信息来判断控制棒导向筒开口销是否存在裂纹。
本发明的有益效果在于：本发明通过插接座以及安装于插接座上的第三、四、五晶片完全插入开口销即可实现超声检测探头的准确定位，提高检测稳定性和可靠性；超声检测探头集成了五个超声晶片，五个晶片可同时进行信号采集，可有效提高检测效率。
附图说明
图1是本发明的剖视图；
图2是本发明的总体结构示意图；
图中：1-探头壳体；2-法兰；3-探头电缆；4-1第一晶片；4-2第二晶片；4-3第三晶片；4-4第四晶片；4-5第五晶片；5-插接座；6-板簧；7-隔声板；8-保护膜；9-延迟块；10-阻尼块；11-吸声材料。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
如图1、2所示，控制棒导向筒开口销的超声检测探头包括主体呈筒状的壳体1，封盖于所述壳体1下端口上的保护膜8，填充于所述壳体1内部且位于所述壳体1下端部的阻尼块10，贴设于所述保护膜8上端面且位于所述阻尼块10和所述保护膜8之间的第一晶片4-1和第二晶片4-2，用于将所述第一晶片4-1和所述第二晶片4-2分隔开的隔声板7，填充于所述阻尼块10上方且位于所述壳体1内部的吸声材料11，与所述阻尼块10相固定接且呈U型的插接座5，卡设于所述插接座5内的延迟块9，依次且上下位地分布于所述延迟块9内的第三晶片4-3、第四晶片4-4以及第五晶片4-5，用于使超声检测探头与开口销卡紧的板簧6，每个晶片通过一根电缆3将超声信号传输至超声仪器，保护膜8用于保护晶片，增加超声检测探头的耐磨性，插接座5和延迟块9通过胶水粘合，而且插接座5、延迟块9与隔声板7所在的平面相重合，板簧6在超声检测探头完全插入开口销后起到固定作用的同时，板簧紧也保证了晶片4-3和晶片4-4在开口销内壁的有效贴合。
所述壳体1的上端部外周面上设有法兰2，法兰2上均匀开设有固定螺纹孔，通过螺钉与自动检查装置上的探头垂直升降机构相固定，所述第三晶片4-3和所述第四晶片4-4相平行设置且与延迟块9相倾斜设置，所述第五晶片4-5与所述第一晶片4-1和所述第二晶片4-2相平行设置。所述第三晶片4-3和所述延迟块9所成夹角度数为30°-60°，当插接座5插入开口销时，由于插接座5的厚度与开口销的开口宽度一致，因此能保证第三晶片4-3和第四晶片4-4的入射角度也在30°-60°。
基于上述控制棒导向筒开口销的超声检测探头的检测方法，其包括如下步骤：
步骤1：将安装有控制棒导向筒开口销超声检测探头的自动检查装置放置于构件水池内，并利用自动检查装置的探头驱动装置驱动超声检测探头在标定试块中进行灵敏度标定；
步骤2：借助自动检查装置上的垂直升降机构，将超声检测探头插入控制棒导向筒开口销间隙中，通过垂直升降机构向上的压紧力以及板簧的弹力作用，使五个晶片与开口销完全贴合，达到良好的耦合状态；
步骤3：同时激发超声检测探头里的五个探头晶片，并将超声检测探头接受到的超声波信号传输到超声仪内，激发超声检测探头的第一晶片和第二晶片，用于检测开口销叶片区域的裂纹缺陷；其中，激发超声检测探头的第三晶片和第四晶片，用于检测开口销肩部过渡区域的裂纹缺陷；激发超声检测探头的第五晶片，用于检测开口销螺栓区域的裂纹缺陷；
步骤4：借助垂直升降机构将超声检测探头完全退出控制棒导向筒开口销，将超声检测探头旋转180°后，借助自动检查装置上的垂直升降机构，将超声检测探头插入控制棒导向筒开口销间隙中，通过垂直升降机构向上的压紧力以及板簧的弹力作用，使五个晶片与开口销完全贴合，达到良好的耦合状态；
步骤5：同时激发超声检测探头里的五个探头晶片，并将超声检测探头接受到的超声波信号传输到超声仪内；
步骤6：通过对比分析两次检查接受到的超声波信号的幅值和声程信息来判断控制棒导向筒开口销是否存在裂纹。
Figure 925610DEST_PATH_IMAGE001
表1
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种控制棒导向筒开口销的超声检测探头，其包括主体呈筒状的壳体，所述壳体的上端部外周面上设有法兰，所述超声检测探头还包括封盖于所述壳体下端口上的保护膜、填充于所述壳体内部且位于所述壳体下端部的阻尼块、贴设于所述保护膜上端面且位于所述阻尼块和所述保护膜之间的第一晶片和第二晶片、用于将所述第一晶片和所述第二晶片分隔开的隔声板、填充于所述阻尼块上方且位于所述壳体内部的吸声材料，其特征在于：所述超声检测探头还包括与所述阻尼块相固定连接且呈U型的插接座、卡设于所述插接座内的延迟块、依次且上下位地分布于所述延迟块内的第三晶片、第四晶片以及第五晶片，所述第三晶片和所述第四晶片相平行设置且与延迟块相倾斜设置，所述第五晶片与所述第一晶片和所述第二晶片相平行设置。
2.根据权利要求1所述的控制棒导向筒开口销的超声检测探头，其特征在于：所述超声检测探头还包括用于使超声检测探头与开口销卡紧的板簧。
3.根据权利要求1所述的控制棒导向筒开口销的超声检测探头，其特征在于：所述第三晶片和所述延迟块所成夹角度数为30°-60°。
4.一种基于权利要求1-3中任一项所述的控制棒导向筒开口销的超声检测探头的检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤1：将安装有控制棒导向筒开口销超声检测探头的自动检查装置放置于构件水池内，并利用自动检查装置的探头驱动装置驱动超声检测探头在标定试块中进行灵敏度标定；
步骤2：借助自动检查装置上的垂直升降机构，将超声检测探头插入控制棒导向筒开口销间隙中，通过垂直升降机构向上的压紧力以及板簧的弹力作用，使五个晶片与开口销完全贴合，达到良好的耦合状态；
步骤3：同时激发超声检测探头里的五个探头晶片，并将超声检测探头接受到的超声波信号传输到超声仪内，激发超声检测探头的第一晶片（4-1）和第二晶片（4-2），用于检测开口销叶片区域的裂纹缺陷；其中，激发超声检测探头的第三晶片（4-3）和第四晶片（4-4）用于检测开口销肩部过渡区域的裂纹缺陷；激发超声检测探头的第五晶片（4-5），用于检测开口销螺栓区域的裂纹缺陷；
步骤4：借助垂直升降机构将超声检测探头完全退出控制棒导向筒开口销，将超声检测探头旋转180°后，借助自动检查装置上的垂直升降机构，将超声检测探头插入控制棒导向筒开口销间隙中，通过垂直升降机构向上的压紧力以及板簧的弹力作用，使五个晶片与开口销完全贴合，达到良好的耦合状态；
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