DE19641888C2

DE19641888C2 - Prüfmanipulator zur Wirbelstrom- und Ultraschallprüfung von hohlzylindrischen Kernreaktorbauteilen, insbesondere von Steuerstabantriebsgehäusen

Info

Publication number: DE19641888C2
Application number: DE19641888A
Authority: DE
Inventors: Franz Ferdinand Huber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: INTELLIGENDT SYSTEMS & SERVICES GMBH, 91052 ER, DE
Priority date: 1996-10-10
Filing date: 1996-10-10
Publication date: 1998-10-29
Anticipated expiration: 2016-10-11
Also published as: DE19641888A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfmanipulator zur Prüfung ei nes hohlzylindrischen Kernreaktorbauteils, insbesondere eines abgestuft verjüngten Gehäuseteils, wobei der Prüfmanipulator von einer Seite in das Bauteil eingeführt wird und mehrere Sonden (z. B. Ultraschall- und Wirbelstromsonden) aufweist. Vor allem betrifft die Erfindung einen Prüfmanipulator zur Innenprüfung von Steuerstabantriebsgehäusen in Kernreaktoren.

Die Erfindung geht dabei aus von einem Prüfmanipulator mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solcher Prüfmanipulator ist aus der DE-A-24 03 635 bekannt und dient zur Prüfung von Schrauben an Reaktordruckbehältern. Dort wird auf axialen Bohrungen der Schrauben ein Manipulator aufgesetzt, bei dem ein in die Bohrungen versenkbarer Träger zwischen Dichtungsscheiben aus Gummi oder gummielastischem Kunststoff zwei Ebenen mit Ultraschallköpfen trägt, und ein Koppelmedium in den Raum zwischen die beiden Dichtungen ein geleitet wird.

Steuerstabantriebsgehäuse sind in der Regel hohlzylindrische, abgestuft, verjüngte Bauteile, die im unteren, größeren Teil mehrere (meistens zwei) Schweißnähte enthalten und im oberen, engeren Teil mit einer Schweißnaht mit dem Reaktordruckbehäl ter verbunden sind. Die dafür verwendeten Rohrstücke sind in deutschen Siedewasserreaktoren praktisch standardisiert, wo raus sich nur bestimmte Lagen der Schweißnähte an den zu prü fenden Steuerstabantriebsgehäusen ergeben. Diese Schweißnähte können mit Ultraschall (US) und Wirbelstrom (WS) geprüft wer den. Es sind Manipulatoren bekannt geworden, die mittels ei nes Schubschlauches einen Prüfkopf an die zu untersuchende Schweißnaht verfahren. Das Verfahren mittels Schubschlauches führt zu einer hohen Positionierungsgenauigkeit des Prüfkopf trägers im Rohr, und der Prüfkopf muß für die Prüfung jeder Schweißnaht neu ausgerichtet werden. Da sich das Steuerstab antriebsgehäuse im oberen Teil verjüngt, muß bei der Prüfung der in diesem Teil liegenden Schweißnaht zusätzlich der Prüf kopf ausgetauscht werden. Der Aufbau des Prüfsystems in die ser Weise führt zu ungenauen Meßergebnissen und aufgrund lan ger Rüst- und Meßzeiten zu hohen Dosisbelastungen des Perso nals.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Prüfmani pulator für die US-Prüfung, insbesondere eine kombinierte WS- und US- Prüfung von Steuerstabantriebsgehäusen oder ähnlichen hohlzylindrischen Kernreaktorbauteilen, bereit zu stellen, welcher in einem Prüfvorgang alle Schweißnähte des Steuer stabantriebsgehäuse prüft.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Prüfmanipulator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Wei terbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei kommt bevorzugt ein modular aufgebauter Prüfmanipulator zum Einsatz, welcher mit Prüfköpfen zur WS- und US-Prüfung der Schweißnähte des Steuerstabantriebsgehäuses bestückt ist.

Am unteren Ende des Prüfmanipulators sitzt bei der nachste hend beschriebenen, besonders vorteilhaften Ausführungsform eine Antriebseinheit, die aus zwei Antriebsachsen besteht und ein zentral gelagertes Hüllrohr verfahren kann. Das Hüllrohr kann durch eine Antriebsachse in Drehung versetzt und durch die andere Antriebsachse axial verfahren werden. Die An triebseinheit wird am Flansch des Steuerstabantriebsgehäuses befestigt. Ein im Hüllrohr gelagertes Zentralrohr, welches aus mehreren zusammenkuppelbaren Einheiten besteht, ragt in das Steuerstabantriebsgehäuse hinein. An definierten Stellen des Zentralrohres sitzen Prüfsystemträger zum Prüfen der Schweißverbindungen, welche untereinander möglichst den sel ben Abstand haben, wie die zu prüfenden Schweißnähte. Dieser Abstand kann an den jeweiligen Gehäusetyp angepaßt werden, indem Zwischenstücke in das Zentralrohr eingekoppelt werden. Im Inneren des Zentralrohres befinden sich sämtliche Zulei tungen für die Prüfsystemträger, wie z. B. Spannungsversor gung, Zu- und Abfuhr des Ankoppelmediums und eventuell Druck luft zum Aufblasen von Dichtungen. Die Verbindung der Zulei tungen beim Kuppeln der Rohrstücke kann seitlich außerhalb des Zentralrohres über SJT-Steckverbindungen und Schlauch kupplungen erfolgen, jedoch können auch Kupplungen im Inneren der Rohrenden der einzelnen Zentralrohrmodule vorgesehen sein.

Im unteren, größeren Teil des Steuerstabantriebsgehäuses kom men dabei bevorzugt zwei Prüfsystemträger zum Einsatz, sowie ein weiterer Prüfsystemträger, der im oberen, sich verjüngen den Teil eingesetzt wird. Die Prüfsystemträger für den grö ßeren Gehäuseteil tragen z. B. je sechs Prüfköpfe am Umfang, vier US-Prüfköpfe und zwei WS-Prüfköpfe. Der kleinere Träger für den oberen Gehäuseteil ist vorteilhaft mit zwei bis drei US-Prüfköpfen am Umfang bestückt. Die Prüfköpfe können in Fenstern eines Kunststoffkörpers sitzen und durch Federn an die zu prüfenden Schweißnähte gedrückt werden. Durch diese vorteilhafte Ausführungsform kann eine aufwendige Vollkar danaufhängung mit Hebelmechanismen und pneumatischer Fernbe dienung entfallen. In den Zwischenraum zwischen Ultraschall sonden und der Gehäuseinnenwand wird über das Zentralrohr ein Ankoppelmedium eingespeist.

Unterhalb der Prüfsystemträger sind tellerförmige Dichtein heiten z. B. mit aufblasbarer Dichtmanschette angebracht. Die Dichtmanschette wird aufgeblasen, indem das Zentralrohr, wel ches mit Hilfe einer Wellendichtung über die tellerförmige Dichteinheit mit der Dichtmanschette verbunden ist, mit Druck beaufschlagt wird. Die tellerförmige Dichteinheit mit zuge ordneter Dichtmanschette übernimmt die Abdichtung für das An koppelmedium und gleichzeitig die Radiallagerung des Zentral rohres, welches in der Wellendichtung drehbar gelagert ist. Durch Drehung des Zentralrohres werden die im Prüfsystemträ ger sitzenden Prüfköpfe am gesamten Umfang der zu prüfenden Schweißnähte vorbeigeführt. Bei der WS- und US- Prüfung der Schweißnähte wird das Ankoppelmedium für die Prüfköpfe durch eine im Zentralrohr gelegene Zuleitung zum Prüfsystemträger geleitet und tritt dort hinter den angefederten Prüfköpfen oder durch die Prüfköpfe aus. Diese Vorgehensweise ermöglicht das definierte Füllen eines kleinen Abschnitts des Steuer stabantriebsgehäuses von der Dichteinheit bis über die Prüf köpfe. Im Gegensatz zur herkömmlichen Vollflutung des Steuer stabantriebsgehäuses müssen die Komponenten des Prüfmanipula tors, insbesondere der Prüfsystemträger, nicht für drei bar Wasserdruckresistenz ausgelegt werden.

Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn das Ankoppelmedium kontinuierlich zu- und abgeführt wird. Dazu wird das Ankop pelmedium durch die im Zentralrohr verlaufenden Zuleitungen bis zu den Prüfköpfen geführt, über Bohrungen in den Prüfköp fen zur Prüfkontaktfläche geleitet und füllt den Spalt zwi schen dieser Fläche und den Prüfköpfen. Das überschüssige An koppelmedium tropft dann von den Prüfköpfen ab und wird von der Dichteinheit mit Dichtmanschette aufgefangen und über eine Abflußöffnung im Zentralrohr einem Ableitungsschlauch zugeführt. Bei einer Zirkulation wird dann selbst für lang wierige Prüfungen insgesamt weniger Ankoppelmedium benötigt als bei einer lokalen Flutung oder einer Vollflutung des Sy stems.

Bei dem oben beschriebenen Prüfmanipulator werden sämtliche Schweißnähte durch US- und WS-Prüfung in einem Prüfvorgang untersucht. Dies reduziert Rüst- und Prüfzeiten und führt zu einer geringeren Dosisbelastung des Personals. Die Befesti gung der Prüfsystemträger an definierten Stellen des starren Zentralrohres erlaubt eine genauere Positionierung gegenüber der Positionierung mittels eines Schubschlauches und führt weiterhin zu einer mechanisch weniger aufwendigen Konstruk tion und damit höheren Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit des Prüfmanipulators.

Diese Vorteile treten vor allem dann auf, wenn mehrere Schweißnähte geprüft werden sollen, die jeweils ungefähr kreisförmig um die Achse eines Bauteils mit hohlzylindrischem Querschnitt verlaufen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie len näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein Steuerstabantriebsge häuse mit Prüfmanipulator.

Am unteren Ende des Prüfmanipulators sitzt eine Antriebsein heit 4, bestehend aus zwei Antriebsachsen 4.1, 4.2, welche ein zentral gelagertes Hüllrohr 5 verfahren kann. Das Hüll rohr 5 kann durch eine Antriebsachse 4.1 in Drehung versetzt werden und durch die andere Antriebsachse 4.2 axial verfahren werden. Die Antriebseinheit 4 wird am Flansch des Steuerstab antriebsgehäuses 1 befestigt. Ein im Hüllrohr 5 gelagertes Zentralrohr 3, welches aus mehreren zusammenkuppelbaren Ein heiten besteht, ragt in das Steuerstabantriebsgehäuse 1 hin ein. An definierten Stellen des Zentralrohres 3 sitzen Prüf systemträger 7 zum Prüfen der Schweißverbindungen 2, welche untereinander den selben Abstand haben, wie die zu prüfenden Schweißnähte 2. Im Inneren des Zentralrohres 3 befinden sich sämtliche Zuleitungen für die Prüfsystemträger 7, wie z. B. Spannungsversorgung, Zufuhr 10 und Abfuhr 11 des Ankoppelme diums. Die Verbindung der Leitungen 10, 11 beim Kuppeln der Rohrstücke erfolgt seitlich außerhalb des Zentralrohres 3 über SJT-Steckverbindungen und Schlauchkupplungen 12.

Im unteren, größeren Teil des Steuerstabantriebsgehäuses 1 kommen zwei Prüfsystemträger 7 zum Einsatz, während ein wei terer Prüfsystemträger 7 im oberen, sich verjüngenden Teil eingesetzt wird. Die Prüfsystemträger 7 für den großen Ge häuseteil tragen je sechs Prüfköpfe 8 am Umfang, vier US- Prüfköpfe und zwei WS-Prüfköpfe. Der Träger 7 für den oberen Gehäuseteil ist mit zwei bis drei US-Prüfköpfen 8 am Umfang bestückt. Die Prüfköpfe 8 sitzen in Fenstern eines Kunst stoffkörpers und werden durch Federn 9 an die zu prüfenden Schweißnähte 2 gedrückt. Unterhalb der Prüfsystemträger 7 sind tellerförmige Dichteinheiten 6 mit aufblasbarer Dicht manschette 6.1 angebracht. Die Dichtmanschette 6.1 wird auf geblasen, indem das Zentralrohr 3, welches über die teller förmige Dichteinheit 6 mit der Dichtmanschette 6.1 verbunden ist, mit Druck beaufschlagt wird. Die tellerförmige Dichtein heit 6 mit zugeordneter Dichtmanschette 6.1 übernimmt die Ab dichtung für das Ankoppelmedium und gleichzeitig die Radial lagerung des Zentralrohres 3, welches in der Wellendichtung 14 drehbar gelagert ist. Durch Drehung des Zentralrohres 3 werden die im Prüfsystemträger 7 sitzenden Prüfköpfe 8 am ge samten Umfang der zu prüfenden Schweißnähte 2 vorbeigeführt. Das Ankoppelmedium für die WS- und US- Prüfung der Schweiß nähte 2 durch die Prüfköpfe 8 wird durch eine im Zentralrohr 3 gelegene Zuleitung 10 zum Prüfsystemträger geleitet und tritt hinter den angefederten Prüfköpfen 8 aus. Diese Vorge hensweise ermöglicht das definierte Füllen eines kleinen Ab schnitts des Steuerstabantriebsgehäuses 1 von der Dichtein heit 6 bis über die Prüfköpfe 8. Im Gegensatz zur herkömmli chen Vollflutung des Steuerstabantriebsgehäuses 1 arbeiten die Komponenten des Prüfmanipulators, insbesondere der Prüf systemträger 7, höchstens gegen einen vernachlässigbaren Was serdruck.

Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn das Ankoppelmedium kontinuierlich zu- und abgeführt wird. Dazu wird das Ankop pelmedium durch die im Zentralrohr 3 verlaufenden Zuleitungen 10 bis zu den Prüfköpfen 8 geführt und über Bohrungen in den Prüfköpfen 8 zur Prüfkontaktfläche zwischen Schweißnaht 2 und Prüfkopf 8 geleitet. Das ablaufende Ankoppelmedium wird von der Dichteinheit 6 mit Dichtmanschette 6.1 aufgefangen und über eine Abflußöffnung 13 im Zentralrohr 3 dem Ableitungs schlauch 11 zugeführt. Bei dieser Ausführungsform wird insge samt weniger Ankoppelmedium benötigt als bei einer lokalen Flutung oder einer Vollflutung des Systems.

Claims

1. Prüfmanipulator zur Prüfung eines Kernreaktorbauteils mit ungefähr hohlzylindrischem Querschnitt, wobei der Prüfmanipu lator von einem Ende aus in das Bauteil (19) einführbar ist und mehrere Ultraschallsonden (8) aufweist, mit

1. einem Zentralrohr (3) zur Aufnahme von Versorgungsleitungen (10, 11)
2. in mehreren Ebenen am Zentralrohr angeordnete an die Ver sorgungsleitungen angeschlossene Prüfsystemträger (7) mit jeweils mindestens einer Ultraschallsonde (8) und Mittel zum Einspeisen eines Ankoppelmediums in den Zwischenraum zwischen der Ultraschallsonde (8) und der Innenwand des Bauteils (1)
3. jeweils einer am Zentralrohr (3) unterhalb jedes Prüfsy stemträgers (7) angeordneten Dichteinheit (6) zum Auffangen des Ankoppelmediums

gekennzeichnet durch

1. eine Antriebseinheit (4) für eine Axialbewegung und Rota tionsbewegung des Zentralrohrs (3) mit den Prüfsystemträ gern (7) und den Dichteinheiten (6), wobei diese Dichtein heiten für sich je eine aufblasbare Dichtmanschette (6.1) mit einer ins Zentralrohr (3) führenden Abführung (13) für das Ankoppelmedium enthält.

2. Manipulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere über den Umfang der Bauteilinnenwand verteilte Ultraschallsonden (8) auf mindestens einem Prüfsystemträger (7).

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf minde stens einem der Prüfsystemträger (7) mindestens eine (vorteilhaft mehrere) Wirbelstromprüfsonden angeordnet sind.

4. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zentralrohres (3) durch einkoppelbare Zwischenstücke ver änderlich ist.

5. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Teil des Zentralrohres (3) einen Prüfsystemträger (15) und eine Dichteinheit (16) trägt, die auf einen kleineren Innen querschnitt des Bauteils ausgelegt sind als ein Prüfsystem träger (7) und eine Dichteinheit (6) an einem unteren Teil des Zentralrohres (3).

6. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Prüfköpfe (8) durch Federn (9) zwischen dem Prüfsystemträger (8) und den Sonden an die Innenfläche des Reaktorbauteils (1) angefe dert werden.