CN211785334U - 用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置，包括磁力爬行器、光栅臂、扫查架、控制驱动装置、相控阵检测仪器、充水耦合泵和安装在扫查架内的探头，光栅臂固定安装在磁力爬行器的后侧，控制驱动装置固定安装在在磁力爬行器的前侧，光栅臂上设有连接部，检测前，将打磨片安装至连接部进行打磨；检测时，将充水耦合泵安装至扫查架，将扫查架安装至连接部进行检测。本实用新型提供的自动化打磨检测装置是实现自动打磨、自动检测、激光自动寻迹纠偏、自动耦合监控的综合检测系统；可实现核电厂辐射环境下的快速定位安装、长时间自动检测作业，将人员辐射剂量吸收量降低到最小值。

Description

用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置

技术领域

本实用新型涉及核电站领域，更特别地，涉及一种用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置。

背景技术

目前相控阵技术应用在工业检测领域范围越来越广泛，电力行业已经对于碳钢焊缝的相控阵检测发布了DL/T1718标准，规定了火电厂管道焊缝相控阵检测的详细要求。随着技术的不断发展，近几年核电核岛领域焊缝及相关部的相控阵检测技术也在不断地研究中。针对于核级管道焊缝的在役检查，目前按照相关标准主要检测手段为常规手动超声或者射线检测。在高辐射环境下，这两种方法实施过程中检测人员所吸收的辐射剂量较大，油漆及焊缝打磨人员也存在同样问题，一定程度上影响检测人员的身体健康。

因此有必要设计一套装置来满足现场检测的需求，一方面能够在检测前进行自动化打磨及可视化视频跟踪打磨效果，另一方面采用相控阵超声检测仪结合自动扫查装置实现自动检测，利用相控阵超声探头多角度的特性，来解决常规超声检测时，使用多个单常规超声探头所带来的检测工作量大的问题，即一个相控阵探头可以代替多个角度的单超声波探头，将焊缝以往实施的多次扫查集成为一次扫查，大大提高了工作效率。

目前各种各样的自动化扫查装置淋漓满目，经过分析可知目前具有的装置基本可解决自动化扫查问题，扫查精度也相对较高，但是基于辐射环境下的检测应用案例较少。目前核电领域在反应堆压力容器部件的在役检查，已完全实现了自动化超声及自动化射线检测。其主要原因是辐射剂量太高，导致人员无法接近实施检测。但是，该套装置只是针对反应堆压力容器设计，无法直接应用在管道焊缝的检测中。而目前对于核岛管道焊缝的在役检查，一般将焊缝表面打磨至于母材平齐，通过人眼已无法识别焊缝位置，因此现有专利或者已研发的设备所采用的激光跟踪+视频纠正的方式已不能够满足检测需要。而在采用轨道式自动化打磨及检测时，安装轨道的过程也存在因工作时间长，导致人员吸收剂量较高的情况发生。国内相关电厂检测单位做过相关试验，安装轨道及设备调校的时间太长而导致未能顺利应用。此外，相关自动扫查装置只针对检测过程进行了考虑，未综合考虑打磨工作。因此目前现有的专利技术和产品设备不能够满足核电厂在役检查时管道焊缝的自动化打磨和检测工作开展。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于针对于核电厂管道焊缝，一般都存在辐射剂量，因此检测人员不能够长期停留在辐射剂量较高的环境区域进行检测工作，对于一般的碳钢管道焊缝，检测前还需要对表面油漆或焊缝表面余高进行打磨的问题，提供一种用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置，包括磁力爬行器、光栅臂、扫查架、控制驱动装置、视频和激光集成系统、相控阵检测仪器、充水耦合泵和安装在扫查架内的探头，所述光栅臂固定安装在所述磁力爬行器的后侧，所述控制驱动装置固定安装在在所述磁力爬行器的前侧，所述光栅臂上设有连接部，检测前，将打磨片安装至所述连接部进行打磨；检测时，将所述充水耦合泵安装至所述扫查架，将所述扫查架安装至所述连接部进行检测。

在本实用新型提供的装置中，所述扫查架包括探头耦合装置、方槽、弹簧和充水口，所述探头放置在所述方槽内，所述充水口设置在所述方槽的上端面，所述方槽经由所述探头耦合装置连接至所述弹簧，检测时，将所述充水耦合泵与所述充水口连接，将所述弹簧连接至所述连接部。

在本实用新型提供的装置中，所述磁力爬行器为四轮双轴磁力爬行器，包括车身和吸附在所述车身上的四个磁轮。

在本实用新型提供的装置中，所述磁轮采用稀土材料制成。

在本实用新型提供的装置中，还包括固定连接至所述控制驱动装置的电缆桥架，使用时，所述相控阵检测仪器通过电缆连接至所述电缆桥架。

在本实用新型提供的装置中，还包括在装置不使用时安装在所述连接部的锁紧螺钉。

本实用新型的用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置，具有以下有益效果：本实用新型提供的自动化打磨检测装置是实现自动打磨、自动检测、激光自动寻迹纠偏、自动耦合监控的综合检测系统；可实现核电厂辐射环境下的快速定位安装、长时间自动检测作业，将人员辐射剂量吸收量降低到最小值。相对于目前其他领域广泛应用的轨道扫查装置，减少了轨道安装过程，进一步降低了检测人员的辐射危害。本装置可满足不同管径大小的管道扫查，也可满足平面、非平面扫查面的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1所示为本实用新型提供的用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置的结构图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

图1所示为本实用新型提供的用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置的结构图。如图1所示，该装置包括磁力爬行器、光栅臂2、扫查架、控制驱动装置5、相控阵检测仪器7、充水耦合泵8、安装在扫查架内的探头和视频和激光集成系统13，所述光栅臂2固定安装在所述磁力爬行器的后侧，所述控制驱动装置5固定安装在在所述磁力爬行器的前侧，所述光栅臂2上设有连接部12，检测前，将打磨片安装至所述连接部12进行打磨；检测时，将所述充水耦合泵8安装至所述扫查架，将所述扫查架安装至所述连接部12进行检测。在装置不使用时所述连接部12安装有锁紧螺钉。

具体地，在本实用新型一实施例中，所述扫查架包括探头耦合装置1、方槽9、弹簧10和充水口11，所述探头放置在所述方槽9内，所述充水口11设置在所述方槽9的上端面，所述方槽9经由所述探头耦合装置1连接至所述弹簧10，检测时，将所述充水耦合泵8与所述充水口11连接，将所述弹簧10连接至所述连接部12。在该装置中，通过连接部可实现不同类型打磨片的安装、不同类型超声相控阵探头的安装：检查前，按照检测工艺要求把焊缝表面余高打磨与母材平齐，将光栅臂上的连接部12处安装的锁紧螺钉换成打磨片安装牢固，在ARE管道焊缝上用红/黑色标识出焊缝的边缘轮廓便于位置的识别，磁力爬行器带动打磨片在焊缝上按照设定的速度行走，前进的速度要保证焊缝余高打磨与母材平齐；打磨完毕后将打磨片换成抛光轮进行再次打磨处理，尽量保证焊缝表面光滑；打磨完毕后，将抛光片换成安装有拟定的相控阵探头的扫查架，连接好探头与仪器之间的数据线，设定探头距离焊缝中心线为固定距离，设置磁力爬行器固定的移动速度，启动充水耦合泵，开启相控阵检测仪器，按照拟定的检测工艺执行扫查工作。由此，可以实现核电厂管道焊缝的自动打磨、自动检测。为保证检测过程中相控阵探头可实现距离焊缝不同位置的扫查，以1mm为单位作为最小调节进度，实现探头距离焊缝中心线不同间距可调节，同时按照标准规定的双侧扫查原则，扫查器可以同时夹一组(两个)或多组探头进行扫查。

在本实用新型中，超声相控阵探头安装在方槽内，通过弹簧压力和充水耦合的方式实现探头与检测表面的耦合力度一致性，同时为了监测在检测过程中的耦合效果，保证检测灵敏度不因受到耦合不良而出现降低的现象，相控阵检测仪器的软件系统应具备耦合检测功能。耦合检测功能的实现原则为：相控阵探头晶片发射声波射入扫查面母材，母材反射波达到满屏的80％，此时的耦合监控参数作为下限值a；在同样材质条件在同一深度位置(偏差±5％)上的位置钻有直径为φmm的横孔(φ值的大小取决于灵敏度对比试块上的孔径大小)。同等参数条件下相控阵探头移动到对应的横孔，使横孔的波幅达到满屏的80％，此时的耦合监控参数作为上限值b。检测时在上限值a，下限值b之间的耦合状态都是满足检测要求的。

具体地，在本实用新型一实施例中，所述磁力爬行器为四轮双轴磁力爬行器，包括车身4和吸附在所述车身4上的四个磁轮3，所述磁轮3采用稀土材料制成。为了实现该装置在大多数管径的管道外表面上行走，且最大程度地减少检测人员的辐射剂量，本装置选用成熟度较高的四轮双轴磁力爬行器结构。此套自动化爬行系统通过高强度稀土材料制成的四个轮子吸附在装置上，其具有以下特点：车身小巧、磁吸力超强、适用领域广、操控精度高、分体车身设计可适应不同的曲率变化、精准的激光定位、高性能动力传输、自动化泵送耦合等。车体驱动采用电机+差速器的方式实现不同速度的设置，实现检测时不同扫查速度的调节；车身配备精密编码器，可实现精确到毫米级的编程控制，从而确保车体移动过程中缺陷的定位非常精准，满足标准规定的±1mm。

以对CPR1000机组中给水流量控制系统(ARE)系统碳钢管道焊缝进行相控阵检测及打磨工作为例详细介绍该自动化打磨检测装置的工作流程，管道标称直径为406mm，标称厚度为21mm。焊缝表面状态有一定余高，检测前表面油漆需要去除：

首先，在相控阵检测仪器中按照拟定的工艺设置检测参数，根据管道材质设置声速，输入探头的详细参数(频率、波型、晶片尺寸、晶片间隙、楔块尺寸)，在灵敏度对比试块上调节好距离—波幅曲线，连接好相控阵仪器与磁力爬行器之间的电缆。使用软管将充水耦合泵与充水口连接好，保证密封性，不漏水。

检查前，按照检测工艺要求把焊缝表面余高打磨与母材平齐，将小车锁紧螺钉换成打磨片安装牢固，在ARE管道焊缝上用红/黑色标识出焊缝的边缘轮廓便于位置的识别，小车带动打磨片在焊缝上按照设定的速度行走，前进的速度要保证焊缝余高打磨与母材平齐。打磨完毕后将打磨片换成抛光轮进行再次打磨处理，尽量保证焊缝表面光滑。

打磨完毕后，将抛光片换成拟定的相控阵探头，连接好探头与仪器之间的数据线，设定探头距离焊缝中心线为固定距离，设置小车固定的移动速度，启动充水耦合装置，开启相控阵检测仪器，按照拟定的检测工艺执行扫查工作。

本实用新型提供的自动化打磨检测装置是实现自动打磨、自动检测、激光自动寻迹纠偏、自动耦合监控的综合检测系统；可实现核电厂辐射环境下的快速定位安装、长时间自动检测作业，将人员辐射剂量吸收量降低到最小值。相对于目前其他领域广泛应用的轨道扫查装置，减少了轨道安装过程，进一步降低了检测人员的辐射危害。本装置可满足不同管径大小的管道扫查，也可满足平面、非平面扫查面的检测。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (6)

1.一种用于核电厂管道焊缝的自动化打磨检测装置，其特征在于，包括磁力爬行器、光栅臂(2)、扫查架、控制驱动装置(5)、相控阵检测仪器(7)、充水耦合泵(8)、安装在扫查架内的探头和视频和激光集成系统(13)，所述光栅臂(2)固定安装在所述磁力爬行器的后侧，所述控制驱动装置(5)固定安装在所述磁力爬行器的前侧，所述光栅臂(2)上设有连接部(12)，检测前，将打磨片安装至所述连接部(12)进行打磨；检测时，将所述充水耦合泵(8)安装至所述扫查架，将所述扫查架安装至所述连接部(12)进行检测。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扫查架包括探头耦合装置(1)、方槽(9)、弹簧(10)和充水口(11)，所述探头放置在所述方槽(9)内，所述充水口(11)设置在所述方槽(9)的上端面，所述方槽(9)经由所述探头耦合装置(1)连接至所述弹簧(10)，检测时，将所述充水耦合泵(8)与所述充水口(11)连接，将所述弹簧(10)连接至所述连接部(12)。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁力爬行器为四轮双轴磁力爬行器，包括车身(4)和吸附在所述车身(4)上的四个磁轮(3)。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁轮(3)采用稀土材料制成。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括固定连接至所述控制驱动装置(5)的电缆桥架(6)，使用时，所述相控阵检测仪器(7)通过电缆连接至所述电缆桥架(6)。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括在装置不使用时安装在所述连接部(12)的锁紧螺钉。

Images