CN117214208A - 华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极x射线探伤仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，该探伤仪包括能够伸入到U型管中的检测棒，所述检测棒为中空金属管，其内部设置有阳极靶，在所述检测棒的前端设置有散热块，通过括环形的机头与环状接头匹配安装，通过设置风冷通道，利用斜孔送风来直吹检测棒上阳极靶所在位置，利用检测棒更换检测焊缝的时间空隙来完成冷却作业，以便于连续进行焊缝检测作业。

Description

华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪

技术领域

华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，主要用于华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝射线检测。

背景技术

华龙一号蒸汽发生器是中国具有完全自主知识产权的第三代先进压水堆蒸汽发生器，其为立式倒U形管的自然循环换热器，通过U形管将一次侧反应堆冷却剂的热量传递给二次侧的水，产生两相的汽水混合物，在二次侧内的汽水分离装置将汽水混合物中的水分离出来，从蒸汽出口输出与饱和蒸汽供汽轮机发电。目前，传统的管子管板焊缝均采用Ir-192进行射线检测，由于Ir-192成像质量低、穿透力强，造成每次管子管板焊缝射线检测时，均需划定较大的监督区，从而造成其只能在三班进行，且检测效率低，此外，由于Ir-192具有放射性，其环保控制较严，且用于管子管板焊缝的Ir-192为特殊尺寸的射线源，未来存在无法采购的风险。

基于上述问题，研究设计管子管板焊缝X射线检测的技术极为重要，但传统的X射线检测并不适合蒸汽发生器管子管板焊缝检测，蒸汽发生器管子管板焊缝检测要求棒阳极X射线机电压高、焦点小，检测棒尺寸小，同时考虑效率问题，需有冷却系统，不用1∶1间歇休息，目前国内无此产品满足要求。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，该探伤仪包括能够伸入到U型管中的检测棒，所述检测棒为中空金属管，其内部设置有阳极靶，在所述检测棒的前端设置有散热块，通过括环形的机头与环状接头匹配安装，通过设置风冷通道，利用斜孔送风来直吹检测棒上阳极靶所在位置，利用检测棒更换检测焊缝的时间空隙来完成冷却作业，以便于连续进行焊缝检测作业，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，该探伤仪包括能够伸入到U型管中的检测棒1，所述检测棒1为中空金属管，其内部设置有阳极靶2，在所述检测棒1的前端设置有散热块3，

该探伤仪还包括环形的机头4，所述机头的中心位置向内凹陷形成圆形凹槽41，所述检测棒1即从所述圆形凹槽41的中心位置伸出，通过将所述机头4嵌入到环状接头外部来安装定位所述探伤仪；

在所述机头4的上部开设有上下通透的豁槽和对应的活动插板5，该插板5能够在机头4内部，从上方插入到凹槽41中，从而将探伤仪固定在环状接头上。

其中，在所述散热块3上开设有螺旋沟槽。

其中，在所述机头4的下方设置有快插接头5，通过该快插接头5与风冷的送风管道相连。

其中，在所述机头4内部设置有与快插接头5相连的冷却气腔6，从所述快插接头5进入到机头4的冷却气体暂时存储在该冷却气腔6中，并最终从机头4的前端面喷出。

其中，在所述机头4的前端面上开设有与冷却气腔6相连的斜孔7，所述斜孔7都朝向阳极靶2所在位置倾斜，以便于在该探伤仪在完成一个焊缝的探伤作业，将检测棒1从U型管中撤出并彼此脱离的短暂时间内，通过冷却气体充分带走检测棒1上阳极靶2所在位置的热量。

其中，在检测棒1伸入到U型管中执行探伤作业的过程中，所述冷却气腔6中的冷却气体还能够通过的圆形凹槽41周向上的缝隙和斜孔7，经过环状接头进入到U型管中，经过散热块3后进入到U型管深处，为环状接头及检测棒1冷却降温。

其中，该探伤仪还包括防重力倾斜装置，通过该防重力倾斜装置调整检测棒1与U型管的同心度，确保成像的圆整度。

其中，所述防重力倾斜装置包括调节螺母81，在该调节螺母81一侧旋拧连接有第一螺杆82，在调节螺母81另一侧旋拧连接有第二螺杆83，在所述第一螺杆82的端部连接有橡胶垫片84，在所述第二螺杆83的端部连接有卡槽85；

通过所述卡槽85与探伤仪抵接，通过所述橡胶垫片84与管板抵接，并通过旋拧调节螺母81来调节所述防重力倾斜装置的整体长度，从而调整检测棒1与U型管的同心度。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，结构简单、操作方便，棒阳极X射线机检测棒尺寸小，焦点小，有独立风冷系统，可连续作业，效率高；

(2)根据本发明提供的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其成像的底片比γ射线成像的底片灵敏度要高出许多，成像质量好，对比度高，图像锐利、更清晰，噪声小，颗粒度小，更利于小缺陷识别；

(3)根据本发明提供的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其上设置有防重力倾斜装置，能够快速调节使得检测棒与U型管同心，进而确保成像的圆整度，确保焊缝探伤的成像质量；

(4)根据本发明提供的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其上的防重力倾斜装置仅需一次调节即可适配几乎所有焊缝，每次将探伤仪安装到新的U型管中时，仅需要观测确认检测棒与U型管是否同心即可，在同心的情况下无需额外操作，可以直接开始探伤作业，整体探伤效率高；

(5)根据本发明提供的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其上设置有冷却系统，能够通过机头上的斜孔，朝着阳极靶所在位置喷出冷却气体；尤其能够利用更换U型管，探伤仪与管子管板脱离的短暂时间，通过冷却气体直吹检测棒来为检测棒及其中的阳极靶冷却降温，从而使得检测棒每次进入到新的U型管中时都处于正常的可工作稳定状态，确保焊缝检测工作能够联系进行，从整体上提高焊缝检测效率。

附图说明

图1示出华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪整体结构示意图；

图2示华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪正面结构示意图；

图3示图2中B-B截面图；

图4中示出自身防重力倾斜装置的结构示意图；

图5示出棒阳极X射线探伤仪及华龙一号蒸汽发生器管子管板在焊缝检测探伤时的结构示意图。

附图标记

1-检测棒

2-阳极靶

3-散热块

4-机头

41-凹槽

42-斜孔

5-活动插板

6-快插接头

7-冷却气腔

81-调节螺母

82-第一螺杆

83-第二螺杆

84-橡胶垫片

85-卡槽

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的一种华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，如图1、图2和图3中所示，该探伤仪包括能够伸入到U型管中的检测棒1，所述检测棒1为中空金属管，其内部设置有阳极靶2，在所述检测棒1的前端设置有散热块3，本申请中所述的U型管焊接在管板上，构成所述蒸汽发生器管子管板结构；所述检测棒1的尺寸为φ7.5-10mm；所述阳极靶由高纯度的金属制成，如铜、铬、铁、镍、钨等，不同的金属靶可以产生不同波长的X射线，以满足不同厚度的检测焊缝需求。

该探伤仪还包括环形的机头4，所述机头的中心位置向内凹陷形成圆形凹槽41，所述检测棒1从所述圆形凹槽41的中心位置伸出，通过将所述机头4嵌入到环状接头外部来安装定位所述探伤仪；本申请中所述的环状接头为辅助安装该探伤仪的辅助器件，即能够用于将探伤仪固定安装在管板上，确保检测过程中探伤仪相对于管板的位置稳定，还能够用于安装固定胶片，确保顺利获得曝光影像。该环状接头整体呈圆筒状，部分嵌入到U型管中，探伤仪即固定安装在裸露在U型管外侧的部分环状接头上。

在所述机头4的上部开设有上下通透的豁槽和对应的活动插板5，该活动插板5能够在机头4内部，从上方插入到凹槽41中，从而将探伤仪固定在环状接头上。相应地，在所述环状接头上开设豁槽，用以与活动插板5配合，从而提高探伤仪固定安装的稳定性。

在一个优选的实施方式中，所述散热块3为金属块，优选设置为圆柱状，能够增大检测棒端部的散热面积，在所述散热块3上开设有螺旋沟槽，优选地，螺旋沟槽的宽为1.5mm、深为0.5mm，冷却气体在经过散热块3时，受到该螺旋沟槽的影响，能够与散热块3接触的更充分，从而带走更多的热量，由于U型管的长度至少有几米长，冷却气体在其中的移动的过程中，携带的热量逐渐损失消耗，U型管的另一端是开口的，故对另一端几乎无影响。

该探伤仪还包括高频控制台、高压发生器、控制电缆等，所述高压发生器与棒阳极X射线机机头包括检测棒1及其内部的阳极靶；所述高压发生器与棒阳极X射线机机通过高压电缆连接，且棒阳极X射线机机头、高压发生器与高压电缆的连接方式均为高压插头连接，插头与插座中涂有耐高压硅脂。高频控制台与高压发生器通过控制电缆连接。

棒阳极X射线探伤仪原理为通过高频控制台集成所有的电路控制，包括中央处理器、可编控制器等，其通过控制电缆与高压发生器连接，交流电源220V通过稳压电源输入至高频控制台，高频控制台转化输入至高压发生器产生高压作用于X光管。所述X光管主要由高压缆座、阴极灯丝、真空罩、阳极靶、冷却槽、保护罩、散热块、快速卡扣组成；高压发生其内部变压器产生高压，通过高压电缆与X光机机头高压缆座配合，使得灯丝产生的电子加速撞击阳极靶产生轫致辐射，产生X射线。

高频控制台(恒频)采用西门子PLC进行程序控制，采用7英寸彩色大屏(触摸屏)设计，操作简便、工作稳定可靠,可与联锁构成双重防护；可存储20000条以上的曝光参数,可轻松调阅以往曝光参数，同时设置有USB接口，可进行数据传输；电压、电流、时间均可根据自行要求进行调整，同时配有相应的报警标识灯，其中，报警提示包括：管头过温、过压、欠压、过mA、欠mA、拉弧、急停未解锁、门机联锁未闭合。

在一个优选的实施方式中，在所述机头4的下方设置有快插接头6，通过该快插接头6与风冷的送风管道相连。由于冷却气体的气压接近常压，对所述快插接头的性能要求交底，选择市面常见的快插接头即可。

优选地，在所述机头4内部设置有与快插接头6相连的冷却气腔6，从所述快插接头6进入到机头4的冷却气体临时存储在该冷却气腔7中，并最终从机头4的前端面喷出。所述冷却气体可以为普通空气。

优选地，在所述机头4的前端面上开设有与冷却气腔7相连的斜孔42，所述斜孔42可以设置有2至4个，所述斜孔42都朝向阳极靶2所在位置倾斜，以便于在该探伤仪在完成一个焊缝的探伤作业，将检测棒1从U型管中撤出并彼此脱离的短暂时间内，通过冷却气体充分带走检测棒1上阳极靶2所在位置的热量。其中，在焊缝检测的全部过程中，所述冷却气体持续不断地从快插接头6进入，从斜孔42等出口喷出，持续进行空冷作业。

优选地，所述斜孔设置有2-4个，本发明人发现，设置有两个斜孔时，在供风量一定的情况下，经过检测棒中阳极靶所在位置的风量更大，冷却效果最佳，并且两个斜孔已经能够使得检测棒周围360度区域都有冷却风经过。

优选地，所述斜孔的的孔径尺寸为10mm；所述斜孔的倾斜角度为40度，即该斜孔的轴线与检测棒轴线之间的夹角为40度，本申请人发现，该角度的斜孔，实际工作中获得的冷却效果最佳。

优选地，在检测棒1伸入到U型管中执行探伤作业的过程中，所述冷却气腔7中的冷却气体还能够通过圆形凹槽41周向上的缝隙和斜孔42，经过环状接头进入到U型管中，经过散热块3后进入到U型管深处，为环状接头及检测棒1冷却降温，这些冷却气体会流经散热块3并且进入到U型管深处。

在一个优选的实施方式中，当探伤仪通过圆形凹槽41与环状接头彼此挂接时，由于圆形凹槽41位于探伤仪的上部，在探伤仪自身重力作用下，探伤仪极下部极易朝向管板方向倾斜，进而导致检测棒1与U型管之间不能完全平行，继而影响焊缝成像效果，影响检测精度。

基于此，该探伤仪还包括防重力倾斜装置，通过该防重力倾斜装置调整检测棒1与U型管的同心度，确保成像的圆整度。

优选地，如图4中所示，所述防重力倾斜装置包括调节螺母81，在该调节螺母81一侧旋拧连接有第一螺杆82，在调节螺母81另一侧旋拧连接有第二螺杆83，在所述第一螺杆82的端部连接有橡胶垫片84，在所述第二螺杆83的端部连接有卡槽85；

通过所述卡槽85与探伤仪抵接，通过所述橡胶垫片84与管板抵接，并通过旋拧调节螺母81来调节所述防重力倾斜装置的整体长度，从而调整检测棒1与U型管的同心度。其中，所述调节螺母81为双向螺纹螺母，即其两侧的螺纹旋向不同，从而能够在旋转该调节螺母81时，使得第一螺杆和第二螺杆同步向外移动或者同步向内移动。

在针对华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝做棒阳极X射线探伤的过程中，如图5中所示，在第一次应用本申请中的所述防重力倾斜装置时，首先较快速地旋拧所述调节螺母，使得防重力倾斜装置的整体长度基本能够使其一端抵接在管板上，一端抵接在探伤仪上；持续观测探伤仪上检测棒与U型管的同心度，并且通过缓慢旋拧所述调节螺母来逐渐调节该防重力倾斜装置的整体长度，使得探伤仪上检测棒与U型管同心。该首次调节时间约为1分钟左右。在后续其他焊缝的检测探伤过程中，将该防重力倾斜装置放置在适宜位置，两端分别与管板和探伤仪抵接，无需进一步调节其长度，即可使得伤仪上检测棒与U型管同心。即，在华龙一号蒸汽发生器管子管板的上万个焊缝的检测过程中，每次安装固定探伤仪时，仅需将该防重力倾斜装放置在预定位置即可，探伤仪的固定安装及放置防重力倾斜装放置的整体用时为10秒左右，后续再经过20秒左右的曝光时间，即可完成一个焊缝的探伤检测工作。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其特征在于，该探伤仪包括能够伸入到U型管中的检测棒(1)，所述检测棒(1)为中空金属管，其内部设置有阳极靶(2)，在所述检测棒(1)的前端设置有散热块(3)，

该探伤仪还包括环形的机头(4)，所述机头的中心位置向内凹陷形成圆形凹槽(41)，所述检测棒(1)从所述圆形凹槽(41)的中心位置伸出，通过将所述机头(4)嵌入到环状接头外部来安装定位所述探伤仪；

在所述机头(4)的上部开设有上下通透的豁槽和对应的活动插板(5)，该活动插板(5)能够在机头(4)内部，从上方插入到凹槽(41)中，从而将探伤仪固定在环状接头上。

2.根据权利要求1所述的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其特征在于，

在所述散热块(3)上开设有螺旋沟槽。

3.根据权利要求1所述的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其特征在于，

在所述机头(4)的下方设置有快插接头(6)，通过该快插接头(6)与风冷的送风管道相连。

4.根据权利要求3所述的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其特征在于，

在所述机头(4)内部设置有与快插接头(6)相连的冷却气腔(6)，从所述快插接头(6)进入到机头(4)的冷却气体临时存储在该冷却气腔(7)中，并最终从机头(4)的前端面喷出。

5.根据权利要求4所述的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其特征在于，

在所述机头(4)的前端面上开设有与冷却气腔(7)相连的斜孔(42)，所述斜孔(42)朝向阳极靶(2)所在位置倾斜，以便于在该探伤仪在完成一个焊缝的探伤作业，将检测棒(1)从U型管中撤出并彼此脱离的短暂时间内，通过冷却气体充分带走检测棒(1)上阳极靶(2)所在位置的热量。

6.根据权利要求4所述的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其特征在于，

在检测棒(1)伸入到U型管中执行探伤作业的过程中，所述冷却气腔(7)中的冷却气体还能够通过圆形凹槽(41)周向上的缝隙和斜孔(42)，经过环状接头进入到U型管中，经过散热块(3)后进入到U型管深处，为环状接头及检测棒(1)冷却降温。

7.根据权利要求1所述的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其特征在于，

该探伤仪还包括防重力倾斜装置，通过该防重力倾斜装置调整检测棒(1)与U型管的同心度，确保成像的圆整度。

8.根据权利要求7所述的华龙一号蒸汽发生器管子管板焊缝棒阳极X射线探伤仪，其特征在于，

所述防重力倾斜装置包括调节螺母(81)，在该调节螺母(81)一侧旋拧连接有第一螺杆(82)，在调节螺母(81)另一侧旋拧连接有第二螺杆(83)，在所述第一螺杆(82)的端部连接有橡胶垫片(84)，在所述第二螺杆(83)的端部连接有卡槽(85)；

通过所述卡槽(85)与探伤仪抵接，通过所述橡胶垫片(84)与管板抵接，并通过旋拧调节螺母(81)来调节所述防重力倾斜装置的整体长度，从而调整检测棒(1)与U型管的同心度。