CN112834608B - 用于核电站的孔壁缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电站检测技术领域，特别涉及一种用于核电站的孔壁缺陷检测方法，涉及核电厂机械。用于核电站的孔壁缺陷检测方法包括：在被检孔的孔壁设置有多个检测试片，且多个检测试片沿被检孔的周向排布；而后将绕有通电电缆的检测柱插入被检孔内，使得通电电缆的环绕轴线方向与被检孔的轴线方向基本平行；通电电缆通电后产生磁场，检测试片上的磁粉在磁场中改变分布状态。本发明提供的用于核电站的孔壁缺陷检测方法操作方便，只需将绕有通电电缆的检测柱放入被检孔内即可，不仅实现对被检孔周向缺陷的检测，而且承受被检孔结构或者形成被检孔的结构的形状影响较低，从而提高适用性。

Description

用于核电站的孔壁缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及核电站检测技术领域，特别是涉及用于核电站的孔壁缺陷检测方法。

背景技术

在核电厂构件中会有部分带有销钉孔的、结构呈长方形特殊复杂异型的部件，需要对该部件上销钉孔的孔壁进行缺陷检测。该部件大多采用铁磁性材料制成，主要用于核反应堆内结构及顶部拉伸三脚架上。在实际使用时，在该部件的销钉孔内通常会插入销钉，用于承受较大的载荷，故而极易因受力而出现失效的问题。因此，对于销钉孔的孔壁的缺陷检测尤为重要，然而虽然现有技术中有利用交流磁轭的方法进行可达表面的磁粉检测，但是在遇到特殊部位时需要多次检测，而且面对销钉孔周向缺陷时不易检测，甚至不能实现周向缺陷检测。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中异型结构孔壁检测不仅操作不便，而且操作困难，适用性较低的技术问题，提供一种用于核电站的孔壁缺陷检测方法。

一种用于核电站的孔壁缺陷检测方法，包括：

在被检孔的孔壁设置有多个检测试片，且多个所述检测试片沿所述被检孔的周向排布；而后将绕有通电电缆的检测柱插入所述被检孔内，使得所述通电电缆的环绕轴线方向与所述被检孔的轴线方向基本平行；所述通电电缆通电后产生磁场，观察所述检测试片上的磁粉在所述磁场中的分布状态。

在其中一个实施例中，根据所述被检孔沿自身轴线方向的尺寸确定所述通电电缆相对所述检测柱的环绕圈的数量。

在其中一个实施例中，根据所述通电电缆产生磁场对所述检测试片上磁粉的分布影响以及所述环绕圈的数量，调节通入所述通电电缆的电流值。

在其中一个实施例中，在进行所述通电电缆相对所述检测柱的环绕时，使得任意相邻的两个所述环绕圈之间的螺距在3mm-5mm之内。

在其中一个实施例中，当所述检测柱置于所述被检孔时，所述检测柱的轴线与所述被检孔的轴线之间具有偏移距离。

在其中一个实施例中，以所述检测柱相对所述被检孔的最近点为第一间距，以所述检测柱相对所述被检孔的最远点为第二间距，第一间距在23mm-27mm之内，第二间距在33mm-37mm之内。

在其中一个实施例中，多个所述检测试片沿所述被检孔的周向呈螺旋形依次拼接设置。

在其中一个实施例中，多个所述检测试片粘接于所述被检孔的孔壁。

在其中一个实施例中，当所述通电电缆相对所述检测柱环绕之后，在绕有所述通电电缆的所述检测柱外侧包裹至少一层防护层。

在其中一个实施例中，所述防护层采用绝缘和绝热材料。

在其中一个实施例中，所述检测柱具有沿自身轴向贯穿的通孔；所述通电电缆相对所述检测柱环绕后，将所述通电电缆的环绕端从所述通孔穿过，以用于连接电源。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种用于核电站的孔壁缺陷检测方法包括：在被检孔的孔壁设置有多个检测试片，且多个检测试片沿被检孔的周向排布；而后将绕有通电电缆的检测柱置于被检孔内，使得通电电缆的环绕轴线方向与被检孔的轴线方向基本平行；同时对通电电缆通电后产生磁场，磁场能够作用于检测试片上的磁粉，使得磁粉随磁场改变分布状态。其中，多个检测试片沿被检孔的周向排布，使得在被检孔沿自身周向的方向上尽可能的存在有检测试片，以便于插入被检孔的检测柱在通电电缆通电的情况下，产生磁场与检测试片上磁粉互相作用，使得每个检测试片上的磁粉能够在磁场的作用下改变分布形态，从而实现周向缺陷的检测。而且也正是因为通电电缆相对检测柱的环绕轴线方向与被检孔的轴线方向基本平行，基于右手螺旋定则，得出通电电缆通电后的形成的磁场为沿被检孔的轴线方向的环形磁场。当被检孔的孔壁存在凹坑、凹槽等缺陷时，该环形磁场能够与上述缺陷沿被检孔轴线方向两侧的侧壁垂直，进而使得检测试片上位于该缺陷出的磁粉分布出现变化，相应的获知缺陷的位置。也就是说，正是因为行程的环形磁场是沿被检孔的轴线方向分布，故而能够实现被检孔的周向的缺陷检测。该用于核电站的孔壁缺陷检测方法操作方便，只需将绕有通电电缆的检测柱放入被检孔内即可，不仅实现对被检孔周向缺陷的检测，而且承受被检孔结构或者形成被检孔的结构的形状影响较低，从而提高适用性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于核电站的孔壁缺陷检测方法进行检测的被检测构件的俯视图；

图2为本发明实施例提供的用于核电站的孔壁缺陷检测方法进行检测的被检测构件的剖视图；

图3为本发明实施例提供的用于核电站的孔壁缺陷检测方法中检具的局部示意图；

图4为本发明实施例提供的用于核电站的孔壁缺陷检测方法的流程图。

附图标记：10-构件；11-被检孔；20-检测柱；30-通电电缆；40-防护层；100-检具。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1-图4所示，本发明一实施例提供了一种用于核电站的孔壁缺陷检测方法，主要用于检测在核电站中所用部分异型构件10上销钉孔(也就是下述的被检孔11)的孔壁缺陷，从而确保该构件10在实际使用中能够更好的承载较大的载荷，降低因受力过大而使得销钉相对销钉孔出现失效的问题。具体的，该用于核电站的孔壁缺陷检测方法包括：在被检孔11的孔壁设置有多个检测试片，且多个检测试片沿被检孔11的周向排布；而后将绕有通电电缆30的检测柱20插入被检孔11内，使得通电电缆30相对检测柱20的环绕轴线方向与被检孔11的轴线方向基本平行；通电电缆30通电后产生磁场，观察检测试片上的磁粉在该磁场中的分布状态。

其中，检测试片上具有磁粉，磁粉能够在磁场的作用下以磁痕的方向变化，当作用于检测试片的磁力线变化时，检测试片上磁痕也会相应改变。需要说明的是，众所周知的，在工件表面的沟槽会引起漏磁场，该漏磁场是作为吸附磁粉、呈现缺陷存在的依据。其中，当缺陷位于零件表面或者近表面时，磁力线不但在内部产生弯曲，而且还有一部分绕过缺陷，从而逸出工件表面，暴露在空气中，从而形成漏磁场。当工件表面施加磁粉或者磁悬液时，部分磁粉会被缺陷部位产生的漏磁场吸附住，并放大呈现出缺陷，从而便于工作人员在观察磁痕时即可判断工件表面是否具有缺陷的情况。

基于此，本实施例中的用于核电站的孔壁缺陷检测方法在实际使用时，先在被检孔11的孔壁设置多个检测试片，每个检测试片上均具有磁粉，以便于在磁场的作用下呈磁痕分布。多个检测试片沿被检孔11的周向排布，以使得沿被检孔11的周向范围内尽可能的均覆盖有检测试片，从而提高检测效率，增大检测范围。接着，将绕有通电电缆30的检测柱20插入被检孔11内，使得通电电缆30相对检测柱20的环绕轴线方向与被检孔11的轴线方向基本平行。而后，将通电电缆30接通电源，使得电流能够通过通电以产生磁场。正是因为通电电缆30相对检测柱20的环绕轴线方向与被检孔11的轴线方向基本平行，基于右手螺旋定则，得出通电电缆30通电后形成的磁场为沿被检孔11的轴线方向的环形磁场。无论通电电缆30相对检测柱20如何环绕，其只要环绕轴线方向与被检孔11的轴线方向基本平行，即可在通电电缆30通电的情况下得出沿被检孔11轴线方向的环形磁场。因此，当被检孔11的孔壁上出现缺陷，例如凹坑、凹槽或者沟槽时，该缺陷中沿被检孔11的轴线方向的侧壁与形成磁场的磁感线垂直，也就是与磁场方向垂直。正是因为磁场沿被检孔11的轴线方向呈环形磁场，故而相当于在检测柱20的外周侧分布有沿检测柱20的周向环绕的磁力线，也是沿被检孔11的孔壁周向均分布有磁力线，而且磁力线与缺陷上第一侧壁(也就是沿被检孔11的轴线方向的侧壁)垂直，从而实现沿被检孔11的周向的缺陷检测。

其中，当绕有通电电缆30的检测柱插入被检孔11时，检测柱20与被检孔11的孔壁之间存在间隙，以便于工作人员能够通过该间隙观察孔壁上的检测试片，以查看检测试片上磁粉形成磁痕的情况。当被检孔11的孔壁出现缺陷时，因为在缺陷处会形成漏磁场，漏磁场对磁粉的吸附使得在检测试片上会形成明显的磁痕。当然，也可以是，在通电电缆30通电一段时间后，将通电电缆30断电并维持一段时间，而后取出被检孔11内的检测柱20，以便于工作人员观察孔壁上检测试片上磁粉的情况。

而且，多个检测试片沿被检孔11的周向排布，使得在被检孔11沿自身周向的方向上尽可能的存在有检测试片，以便于插入被检孔11的检测柱20在通电电缆30通电的情况下，产生磁场与检测试片上磁粉互相作用，使得每个检测试片上的磁粉能够在磁场的作用下改变分布形态，从而实现周向缺陷的检测。

综上可知，该用于核电站的孔壁缺陷检测方法操作方便，只需将绕有通电电缆30的检测柱20放入被检孔11内即可，不仅实现对被检孔11周向缺陷的检测，而且承受被检孔11结构或者形成被检孔11的结构的形状影响较低，从而提高适用性。

如图3和图4所示，在一些实施例中，根据被检孔11沿自身轴线方向的尺寸确定通电电缆30相对检测柱20的环绕圈的数量。也就是说，以被检孔11沿自身轴线方向的尺寸为第一长度，以通电电缆30的直径为第一直径，能够根据第一长度和第一直径的比例计算确定通电电缆30相对检测柱20的环绕圈数。例如，当第一长度为10cm，第一直径为1cm，那么环绕于检测柱20上的通电电缆30的环绕圈数最多可以在10圈。考虑到相邻环绕圈贴靠太近，使得环绕的通电电缆30产生涡流，进而增加通电电缆30发热的情况，进一步的，环绕圈的数量应当小于10圈。当然，上述的这种计算都是工作人员在实际操作中，根据实操经验以及实际情况进行选择。

如图3和图4所示，进一步的，在进行通电电缆30相对检测柱20的环绕时，使得任意相邻的两个环绕圈之间的螺距在3mm-5mm之间。也就是说，在进行通电电缆30相对检测柱20的环绕时，任意相邻的两个环绕圈之间的间距不宜过大，也不宜过小。正如上述所言，当环绕圈太过于密集时，通电电缆30的环绕设置时需要考虑通电发热和涡流的情况，当出现过热情况时可以会导致通电电缆30或检测柱20烧损，甚至影响检测孔的孔壁。但是如果环绕圈太过于稀疏，通电电缆30通电后产生的磁场强度较弱，不能精准的进行缺陷检测。在本实施例中，以任意相邻的两个环绕圈之间的间距在3mm-5mm之间为相对最优状态。

如图3和图4所示，在一些实施例中，根据通电电缆30产生磁场对检测试片上磁粉的分布影响以及环绕圈的数量，调节通入通电电缆30的电流值。也就是说，通入通电电缆30的电流值的大小会影响通电电缆30通电后产生磁场的分布和强度。需要说明的是，一般为了更为清楚的显示检测试片上磁痕的变化，需要通电电缆30产生磁场的强度较大。根据欧姆定律U＝IR可知，当电阻越大，电流越小。当通电电缆30环绕于检测柱20时，所有环绕圈的总电阻为单个环绕圈的电阻与环绕圈数的乘积。同时，根据电磁力公式F＝BILsinθ可知，当电流越大，产生的电磁力越大，对检测试片上磁粉的影响也就是越大。因此，在实际使用时，为了具有较大的电磁力，需要较大的电流，也就需要较小的电阻，对应的环绕圈的数量不宜过大。

其中，U为电压，I为电流，R为电阻，F为电磁力，B为磁感应强度，L为磁场中导体的长度，θ为磁感应强度方向与电流方向的夹角。在本实施例中，θ等于90度，那么sinθ＝1，所以F＝BIL。

在实际使用时，可以先对通电电缆30进行通电测试，选择最佳的电流值后，在将绕有通电电缆30的检测柱20插入被检孔11内。

在可选的实施例中，当检测柱20置于被检孔11时，检测柱20的轴线与被检孔11的轴线之间具有偏移距离。也就是说，当绕有通电电缆30的检测柱20插入被检孔11时，检测柱20的轴线与被检孔11的轴线不重合。其中，检测柱20呈圆柱结构，以便于通电电缆30环绕。其中，通电电缆30绕检测柱20的轴线呈螺旋形环绕。当检测柱20沿竖直方向设置时，在通电电缆30进行环绕时，以通电电缆30自检测柱20的顶部向检测柱20的底部环绕为例，通电电缆30具有第一端和第二端，第一端位于检测柱20的顶部，用于与电源连接，第二端为环绕端，第二端绕检测柱20的轴线呈螺旋形环绕，且第二端的末尾也用于连接电源，进而使得通电电缆30能够形成完成的电流回路。其中，在检测柱20的顶部可以呈瓶颈结构设置，以便于工作人员手持。

其中，检测柱20采用塑料材质制成。

进一步的，检测柱20具有沿自身周向贯穿的通孔，通电电缆30相对检测柱20环绕后，将通电电缆30的环绕端从通孔穿过，以用于连接电源。也就是上述的第二端在相对检测柱20环绕结束后，第二端多出来的部分能够从检测柱20的底部沿通孔穿出至检测柱20的顶部，从而与电源连接。这样的设置，便于通电电缆30的两端均能够与电源连接，而且第二端无需从检测柱20的外侧引伸出被检孔11，降低对磁场的影响。

在实际使用时，以检测柱20相对被检孔11的最近点为第一间距，以检测柱20相对被检孔11的孔壁的最远点为第二间距，第一间距为23mm-27mm之间，第二间距在33mm-37mm之间。也就是，当绕有通电电缆30的检测柱20插入被检孔11时，因为检测柱20的轴线与被检孔11的轴线不重合，即二者之间有偏移距离，故而使得检测柱20沿自身径向的两侧分别与同向的对应的两侧孔壁之前的距离不相同。这样的设置，便于观察置于被检孔11的孔壁上的检测试片上的磁粉形成磁痕的变化情况。需要说明的是，检测柱20相对被检孔11的偏移，需要考虑到检测试片的灵敏度和通电电缆30通电产生磁场相对被检孔11的孔壁的可达性。其只要能够精度获取被检孔11的周向缺陷检测结果即可。

如图3和图4所示，在可选的实施例中，当通电电缆30相对检测柱20环绕之后，在绕有通电电缆30的检测柱20外侧包裹至少一层防护层40。这样的设置，能够利用包裹防护层40时，防护层40相对检测柱20缠绕的作用力，促使通电电缆30能够相对检测柱20夹紧，降低通电电缆30沿检测柱20的轴向滑脱的风险，提高检测精确度。

进一步的，防护层40采用绝缘和绝热材料。也就是说，防护层40需要具有良好的绝缘性能，并不会进行电流的传导，从而也就不会对通入通电电缆30的电流造成影响，降低对磁场的影响。同时，防护层40还需要具有良好的绝热性能，当通电电缆30通电产生热量时，尽可能的确保热量不会通过防护层40传递至被检孔11的孔壁上，提高使用安全性。

需要说明的是，通过防护层40、通电电缆30和检测柱20共同形成用于对被检孔11的孔壁进行周向缺陷检测检具100，该检具100插入被检孔11内，并相对被检孔11偏心放置，通电电缆30通电后即可实现孔壁周向的缺陷检测。

在可选的实施例中，多个检测试片沿被检孔11的周向呈螺旋形依次拼接设置。也就是说，设置在被检孔11上的多个检测试片也需要沿被检孔11的轴向呈螺旋形设置，尽可能的保证与通电电缆30相对检测柱20的环绕方向相同。同时，任意相邻的两个检测试片之间拼接设置，确保在被检孔11的周向上不存在漏检部位，提高检测性能。其中，检测试片的数量为三个，三个检测试片能够呈螺旋形依次拼接设置。当然，检测试片的数量也可以为四个、五个等。需要说明的是，检测试片的数量与被检孔11的孔径以及检测试片自身的尺寸相关。其只要能够满足对被检孔11的孔壁周向缺陷检测即可。

进一步的，多个检测试片粘接于被检孔11的孔壁。这样的设置，确保每个检测试片均能够相对被检孔11牢固固定，提高检测可行性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，包括：

在被检孔(11)的孔壁设置有多个检测试片，且多个所述检测试片沿所述被检孔(11)的周向排布；而后将绕有通电电缆(30)的检测柱(20)插入所述被检孔(11)内，使得所述通电电缆(30)的环绕轴线方向与所述被检孔(11)的轴线方向基本平行；所述通电电缆(30)通电后产生磁场，观察所述检测试片上的磁粉在所述磁场中的分布状态；

其中，当所述通电电缆(30)相对所述检测柱(20)环绕之后，在绕有所述通电电缆(30)的所述检测柱(20)外侧包裹至少一层防护层(40)，所述防护层(40)以将所述通电电缆相对所述检测柱夹紧；

当所述检测柱(20)置于所述被检孔(11)时，所述检测柱(20)的轴线与所述被检孔(11)的轴线之间具有偏移距离；

以所述检测柱(20)相对所述被检孔(11)的最近点为第一间距，以所述检测柱(20)相对所述被检孔(11)的最远点为第二间距，第一间距在23mm-27mm之内，第二间距在33mm-37mm之内。

2.根据权利要求1所述的用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，根据所述被检孔(11)沿自身轴线方向的尺寸确定所述通电电缆(30)相对所述检测柱(20)的环绕圈的数量。

3.根据权利要求2所述的用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，根据所述通电电缆(30)产生磁场对所述检测试片上磁粉的分布影响以及所述环绕圈的数量，调节通入所述通电电缆(30)的电流值。

4.根据权利要求2所述的用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，在进行所述通电电缆(30)相对所述检测柱(20)的环绕时，使得任意相邻的两个所述环绕圈之间的螺距在3mm-5mm之内。

5.根据权利要求1所述的用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，多个所述检测试片沿所述被检孔(11)的周向呈螺旋形依次拼接设置。

6.根据权利要求1所述的用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，多个所述检测试片粘接于所述被检孔(11)的孔壁。

7.根据权利要求1所述的用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，所述防护层采用绝缘和绝热材料。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，所述检测柱(20)具有沿自身轴向贯穿的通孔；所述通电电缆(30)相对所述检测柱(20)环绕后，将所述通电电缆(30)的环绕端从所述通孔穿过，以用于连接电源。

9.根据权利要求1-7任一项所述的用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，所述通电电缆(30)绕所述检测柱(20)的轴线呈螺旋形环绕。

10.根据权利要求1-7任一项所述的用于核电站的孔壁缺陷检测方法，其特征在于，所述检测柱(20)采用塑料材质制成。

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