DE2434467C3 - Verfahrbares Priifsystem für Druckbehälterwände - Google Patents
Verfahrbares Priifsystem für DruckbehälterwändeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein in unterschiedliche
Richtungen verfahrbares Prüfsystem, das bestimmte Prüfrichtungen erfordert, für insbesondere nicht oder
nur schwer zugängliche Stellen von Druckbehälterwänden, wobei das Prüfsystem durch Programm ferngesteuert in den vertikalen und horizontalen Koordinaten
bewegbar und in der Winkellage zu G<esen Koordinaten
drehbar ist
Es ist bekannt, daß ReaktordruckL :hälter in Kernkraftwerken in regelmäßigen Zeitabständen wiederkehrenden Prüfungen, insbesondere durch Ultraschallprüfungen, unterzogen werden müssen (Atom und Strom,
17/1971.11S. 22/24).
Es ist ferner bekannt, daß diese Prüfungen an durch Strahlenschutzvorrichtungen schwer zugänglichen Stellen nur lernbedient durch Manipulatoren durchgeführt
werden können. Zur Prüfung von der Außenseite der Behälter aus wird ein auf einem Prüfwagen angeordne-•c: rrüfjystem vertikal und horizontal in einem manuell
nicht zugänglichen engen Prüfspalt verfahren (Materialprüfung, Bd. 10,1970, Nr. 7,S. 329-336).
Reaktordruckbehälter von Kernkraftwerken größerer Leistung haben Durchmesser von über 5 m und sind
in verschiedenen Höhen mit kreisförmigen Anschlußstutzen für Zu- und Abflußrohre des Kühlmediums
versehen. Der Durchmesser dieser Anschlußstutzen ist unterschiedlich. Die Stutzen sind teilweise auf- bzw.
eingeschweißt. Die Behälterwand wird aus geschmiedeten Ringen oder auch aus ringförmig zusammengeschweißten Blechen hergestellt. Die gesamte Behälterwand, insbesondere die Schweißnähte müssen aus
Sicherheitsgründen periodisch in Form von wiederkehrenden Prüfungen mittels Ultraschall geprüft werden.
Diese Prüfungen müssen sich über den gesamte Volumenbereich der dickwandigen Behälter erstrecken.
Hierzu sind Ultraschallprüfsysteme bekannt, die aus mehreren in einer Reihe angeordneten Sende- und
Empfangsköpfen bestehen (Kerntechnik, Isotopentechnik und -chemie, 13. Jg., 1971, Heft 2, Seite 56-68).
Es ist bereits eine Einrichtung bekannt, die einen Prüfwagen verwendet, welcher auf fest instalüsrten,
senkrecht angeordneten Führungsschienen läuft, wobei der Wagen eine horizontal liegende Schiene trägt, auf
der Ultraschallwinkel-Prüfkopfketten verfahrbar sind.
Diese Prüfkopfketten sind manuell entweder vertikal 5 oder horizontal einstellbar (Materialprüfung, Bd. 10,
Nr. 7, Seite 329-336).
Mit dieser Einrichtung sind die vertikal und horizontal verlaufenden Schweißnähte auf Längs- und Querfehler
prüfbar. Es ist auch möglich, die Schweißnähte der
ίο Anschlußstutzen an ihren sogenannten 3, 6, 9 uiid 12
Uhr-Positionen zu prüfen.
Die Forderungen durch die Genehmigungsbehörden, vertreten durch die TUVs, gehen nunmehr jedoch dahin,
daß im Rahmen der wiederkehrenden Prüfungen auch
die Stutzenschweißnähte über ihren gesamten Umfang
ihres annähernd kreisringförmigen Verlaufs prüfbar sein sollen. Eine weitere Forderung besteht darin, daß
auch die kreisförmige Stutzeninnenkante mittels Ultraschall auf mögliche Anrisse prüfbar sein muß (Atooi und
Strom, 17/1971, I, S. 22/24). Diese Prüfung kann nur
durch Einschaltung mit einem großen Winkel zur Oberflächennormalen erfolgen, wodurch sich relativ
lange Schallwege ergeben. Diese Schallstrahlen müssen sehr genau senkrecht auf die aufgrund der Beanspru
chung radial verlaufenden Rißbildungen gerichtet sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfsystem zu schaffen, das eine reproduzierbare
Ultraschallprüfung jetfer Volumeneinheit einer Behälterwand, insbesondere die Bereiche aller Schweiß-
nähte einschließlich der nicht linear verlaufenden Stutzenschweißnähte auch an in Betrieb genommenen
Kernreaktoren in deren Abschaltpausen ermöglicht, d. h. auch variable Einschallrichtungen fernbedient
einzustellen erlaubt.
J5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß ein Meßarm vorgesehen ist, der an einem Ende das Prüfsystem mit zugeordnetem Dreh-Stellantrieb trägt,
daß der Meßarm an einem Wagen gelagert ist, an dem ein dem Meßarm zugeordneter Stellantrieb angeordnet
ist, daß der Wagen auf einer Führungsschiene mittels eines Stellantriebes verfahrbar und der Meßarm im
rechten Winkel zur Verfahrrichtung des Wagens verstellbar ist.
Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dargestellt ist lediglich ein
Ausschnitt einer Reaktordruckbehälterwand mit einem Anschlußstutzen und den für die Ultraschallprüfung
erforderlichen Elementen. Als Beispiel ist die Prüfung
der nicht linear verlaufenden Stutzenschweißnaht
gewählt. Es zeigt
Fig. I eine Übersicht über Druckbehälter und biologischen Schild,
Druckbehälterwand mit der Prüfeinrichtung,
F i g. 3 eine Seitenansicht dieses Ausschnittes,
F i g. 4 eine Draufsicht dieses Ausschnittes.
Fig.5 ein mögliches Prinzipschaltbild einer Steuerung einschl. Meßelektronik und Datenerfassungssy-
stern für die Prüfeinrichtung.
In die Reaktordruckbehälterwand 1 sind eine Reihe
von AnschluBstutzen 2 eingeschweißt, wobei der Ausschnitt lediglich einen Stutzen zeigt. Der Durchmesser der annähernd kreisförmigen Schweißnaht 3 beträgt
bei den größeren Stutzen etwa 900 mm. Die Prüfung mit Ultraschall muß auf mögliche Längs- bzw. Querfehler in
der Schweißnaht erfolgen, d.h. eventuell entstandene Risse längs oder quer zur Schweißnahtrichtung. Die
Schweißnaht 3 sei in diesem Beispiel 50 mm breit und
etwa 140 mm tief, entsprechend der Wanddicke,
Der Druckbehälter I wird von einem Wärmeschutz 4 sowie einem biologischen Schild 5 — einer Stahlbetonwand
mit einer Dicke von ca. 1 m — umschlossen, wobei der Abstand zwischen Druckbehälterwand 1 und
Wärmeschutz 4 mindestens 370 mm beträgt
In dem Raum 6 zwischen Druckbehälterwand 1 und Wärmeschutz 4 sind in annähernd regelmäßigen
Abständen fest mcniierte vertikale Führungsschienen 7
so angeordnet, daß in den vertikalen freien Gassen zwischen den Anschlußstutzen 2 mindestens eine
Führungsschiene 7 vorhanden ist Zur Prüfung der Schweißnähte wird die jeweils einer Gasse zugeordnete
Führungsschiene 7 mit Wagen 8, 9 bestückt die miteinander verbunden sind. Nach Prüfung in einer
Gasse werden die Wagen 8, 9 auf die einer anderen Gasse zugeordnete Führungsschiene umgesetzt usf. Die
Wagen 8,9 werden durch einen Stellantrieb 10 (F i g. 1) über einen Seiltrieb U in vertikaler Richtung Y in
vorbestimmte Ausgangsstellungen gefahren.
Zur Positionierung der Wagen 8, 9 in eine Ausgangsstellung dient ein nicht weiter darges^llter
Weggeber, der auf dem Wagen 8 montiert ist und der über eine auf der Führungsschiene 7 angeordnete
Zahnstange 12 verstellt wird.
Der Seiltrieb 11 ergibt nicht die Positioniergenauigkeit,
die zur Führung des Prüfsystems 14 auf nicht linearen Prüfbahnen, wie bei der Prüfung von
Stutzenschweißnähten 3, erforderlich ist. Hierzu wi"-d an
der erforderlichen Stelle der Führungsschienen 7 durch Fixieren des Wagens 8 ein Festpunkt gebildet, gegen
den mittels des Stellantriebs 13 der Wagen 9 genau verfahren werden kann.
Die zur Ausgangsstellung des Wagens 8 unabhängige Positionierung des Wagens 9 erfolgt über den
Stellantrieb 13 mit dargestelltem Getriebe und Spindel. Der Stellantrieb 10 verstellt über den Seiltrieb 11
gemeinsam die Wagen 8 und 9, während der Stellantrieb 13 nur den Wagen 9 verstellt. Die Kombination der
beiden Antrieb: 10, 13 stellt sicher, daß bei einem Versagen, beispielsweise durch Brechen oder Verklemmen
eines Getriebes oder mechanisch fester Übertragungselemente, die Führungsschienen 7 nicht für
weitere Prüfungen blockiert und damit der weitere Betrieb des Kernkraftwerkes nicht behindert wird. Mit
Hilfe des Seiles. 11 und des Antriebs 10 kann ein nicht
mehr funktionsfähiges Prüfsystem 14 aus dem Raum 6 ohne Beschädigung der Führungsschiene 7 notfalls
unter Opferung des Prüfsystems entfernt werden. Die programmgesteuerte Verstellung der Vertikalbewegung
in V-Richtung wird daher in zwei Schritten vorgenommen. Im ersten Schritt werden die Wagen 8
und 9 gemeinsam über den Seiltrieb 11 und Antrieb 10 in
eine definierte Position gebracht. Die Verstellung wird durch einen nicht weiter dargestellten Weggeber
gemessen. Der Wagen 8 wird in dieser Stellung in geeigneter Weise an der Führungsschiene 7 fixiert. Im
zweiten Schritt wird der Wagen 9 über den Stellantrieb 13, Getriebe und Gewindespindel gegenüber dem
festgestellten Wagen 8 programmgemäß verstellt. Der Wagen 9 trägt eine gekrümmte,der Druckbehälterwand
angepaßte Führungsschiene 15 in Form eines Meßarmes, die von einem Stellantrieb 16 senkrecht zur
Verfahrrichtung des Wagens 9 in horizontaler Richtung b5
X verschiebbar ist. Der Meßarm 15 trägt an einem Ende das Prüfsystem 14, beispielsweise ein Ultraschallprüfsystem
mit sieben Sende- und "mpfangsknöpfen, die auf
einer Halteschiene 17 angeordnet sind. Das Prüfsystem 14 ist auf einem Prüfsystemhalter 18 drehbar gelagert
und mit einem Stellantrieb 19 versehen, welcher das Prüfsystem programmgesteuert in jede gewünschte
Winkellage zu den X- und V-Koordinaten dreht. Die Stellantriebe 13 und 16 für die Verstellung von Wagen 9
und Meßarm 15 können beispielsweise Schrittmotore sein, die über Getriebe die Bewegung von Wagen 9 und
Meßarm 15 bewirken.
Wie bereits vorstehend erwähnt, besteht das Ultraschall-Prüfsystem
14 beispielsweise aus einer Mehrzahl von an die Außenfläche der Druckbehälterwand 1
abdrückbaren Prüfköpfen, die für jeden zu prüfenden Punkt des Prüfbereiches, in diesem Beispiel die
Stutzenschweißnaht 3, mittels des Stellantriebes 19 in die erforderliche Prüfrichtung auf dem Prüfsystemhalter
18 gedreht werden. In Fig.2 und 4 ist die Stellung des
Prüfsystems 14 angedeutet, die für eine Längsfehlerprüfung der Schweißnaht 3 in der 3 Uhr-Position
erforderlich ist, während die Fig.2 und 3 die Stellung
für die Längsfehlerprüfung in der 6 Uhr-Position zeigen.
Wie ersichtlich, steht die Reihe der Vrüfköpfe des Systems 14 im 6 Uhr-Punkt in vertikaler Richtung Kund
im 3 Uhr-Punkt in horizontaler Richtung X. Für jede zwischen den gezeigten Positionen liegende Stelle muß
das Prüfsys«em 14 so gedreht werden, daß z. B. für die Längsfehlerprüfung die Prüfkopfreihe immer im rechten
Winkel zur Priifebene steht. Für eine Querfehlerprüfung muß die Prüfkopfreihe immer tangential zu der
kreisförmigen Stutzenschweißnaht 3 stehen. Die Einrichtung erlaubt durch das auf dem Prüfsystemhalter 18
beliebig drehbare Prüfsystem 14 auch die Prüfung auf zwischen der Längs- und Querrichtung verlaufende
Fehler.
Das Prüfsystem 14 wird also bei stillstehendem Wagen 8 durch entsprechende Positionierung von
Wagen 9 über den Antrieb 13, Meßarm 15 über den Antrieb 16 und Prüfsystemhalter 18 über den Antrieb 19
in den drei Koordinaten X, Y, Z derart versteilt, daß stets die gewünschte Einschallrichtung vorliegt. Die
Stutzenschweißnaht 3 wird von der festgestellten Position des Wagens 8 auf über 180° geprüft. Zur
Prüfung der restlichen 180° der Schweißnaht werden die Wagen 8 und 9 auf die links von dem S'.utzen 2
befindliche, nicht weiter dargestellte Führungsschiene (wie 7) aufgesetzt, wobei das Prüfsystem 14 einschließlich
des Prüfsystemhalters 18 auf das entgegengesetzte Ende des Meßarmes 15 montiert ist. In gleicher Weise
sind auch Stutzen (wie 2) prüfbar, die rechts von der dargestellten Führungsschiene 6 liegen.
Ist der Raum 6 zwischen Behälterwand 1 und Wärmeschutz 4 wesentlich größer als 370 mm, so ist es
zweckmäßig, den Prüfsystemhalter 18 auf einem Schlitten anzuordnen, der über dem Meßarm 15
verfahrbar ist, so daß der Prüfsystemhalter 18 ferngesteuert von dem einen Ende des Meßarmes 15
zum anderen Ende verschoben werden kann
Außer dem im Beispiel gezeigten Prüfsystem 14 für die volumetrische Prüfung der Behälterwand 1 und der
Schweißnähte sind π It der Einrichtung auch andere Prüfsysteme anwendbar, beispielsweise für die Prüfung
der Stutzeninnenkanten 20. Hierzu wird ein spezielles Prüfkopfsystem 21 (F i g. 2) angewendet, das mit einzeln
arbeitenden Winkelprüfköpfen unterschiedlicher Einschallwinkel arbeitet. Durch Programmsteuerung kann
für jeden Punkt der Innertkante 20 der Stutzen 2 durch verfahren in den X- und V-Koordinaten und der
Verstellung des Winkels Zuber den Prüfsystemhalter 18
der entsprechende Priifkopf in die erforderliche
Position zur Prüfung gebracht werden.
Außerdem erlaubt diese Einrichtung bei Auftreten einer Fehleranzeige, die nicht eindeutig zu interpretieren
ist, eine zusätzliche Untersuchung dieses Bereiches, indem der fragliche Bereich durch kreisförmiges
Umfahren mit dem Prüfsystem 14, oder eines anderen, wie bei einer Handprüfung gezielt untersucht werden
kann.
Zur Prüfung linear verlaufender Prüfbereiche, beispielsweise der vertikalen Schweißnähte 22 der
Behälterwand 1 wird durch Verstellen des Prüfsystemhalters 18 und des Meßarmes 15 das Prüfsystem 14 in die
erforderliche Lage gebracht und mit Hilfe des Seiltriebes 11 die Wagen 8 und 9 gemeinsam in
V-Richmng verfahren.
Die Prüfung linear und horizontal verlaufender Prüfbereiche, z. B. horizontaler Schweißnähte 23 der
Behälterwand 1, erfolgt durch Verstellen des Prüfsy-
erforderliche Lage des Prüfsystems 14, sowie durch Verfahren des Meßarmes 15 in horizontaler X-Richtung.
Die Positionierung der Wagen 8 und 9 vertikal in Richtung Y und des gekrümmten MeLiarmes 15
horizontal in Richtung X und der Winkelverstellung Z des Prüfsystems 14 auf dem Prüfsystemhalter 18 erfolgt
mittels einer Steuereinrichtung nach F i g. 5.
Die geometrische Kontur nicht linear verlaufender Prüfbereiche, beispielsweise der Stutzeneinschweißnähte
3 bzw. der Stutzeninnenkanten 20, kann in eine elektronische Datenverarbeitungsanlage eingegeben
werden, die einen entsprechenden Datenträger 24. beispielsweise in Form eines Lochstreifens, liefert. Die
Informationen des Datenträgers 24 — X- und V-Werte für den Wagen 9 und den gekrümmten Meßarm 15 und
die dazugehörigen Winkelwerte Zfür das Prüfsystem 14 — werden in eine numerische Steuereinrichtung 25
eingegeben, durch welche die Stellantriebe 13 (Y). 16 (X) und 19 (/^beeinflußt werden.
Die Steuerung 25 gibt beispielsweise am Beginn einer Schweißnahtprüfung (für den Stutzen 2) einen Befehl an
eine Meßelektronik 26 für das Prüf sys tem 14. Nach Durchführung der Prüfung eines Punktes der Schweißnaht
3 gibt die Meßelektronik 26 eine Fertigmeldung der Prüfung an die Steuereinrichtung 25. welche darauf
an einen Positionsstellenzähler 27 ein Signal gibt, der damit seinen Zählstand um eine Einheit ändert. D^s
Prüfungsergebnis der Meßelektronik 26 über jeden angefahrenen Punkt der .Schweißnaht 3 und der
Zählerstand des Zählers 27 werden einem Protokolldrucker 28 zugeführt, der damit die Meßwerte des
Prüfsystems 14 und den Zählerstand, welcher der jeweiligen Position des Prüfsystems 14 en spricht.
ausdruckt.
Um den ganzen Prüfbereich, beispielsweise einer Stutzenschweißnaht 3. flächenmäßig zu erfassen, erfolgt
über die Steuereinrichtung 25 mit Hilfe des Steuerlochstreifens 24 ferner eine taktweise Verstellung des
Prüfsystems 14 um frei wählbare Schritte, beispielsweise iö liitii, je Tiiki. Nach Abfahren und Prüfen einer ersten.
z. B. inneren. Bahn der Schweißnaht 3 durch das Prüfsystem 14 wird dieses in einem ersten Takt darauf
auf eine Bahn mit einem um eine Schrittgröße größeren Radius eingestellt und diese Bahn abgefahren, worauf
im nächsten Takt das Prüfsystem 14 wieder um eine Schrittgröße verstellt wird und dann diese Bahn
abgefahren wird usf.
Die Wagen 8 und 9 mit dem Meßarm 15 und dem Prüfsysi .m 14 werden vor dem Prüfen auf die jeweilige
fest installierte Führungsschiene 7. deren oberes Ende frei zugänglich ist, aufgesetzt. Dieser zugängliche
Bereich befindet sich oberhalb der Abschirmungszwekken
dienenden biologischen Schildes 5. Hier ist die Radioaktivität relativ klein, so daß eine manuelle
Montage der Einrichtung möglich ist.
Der durch die Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß mit nur einer Einrichtung
ferngesteuert alle linearen und nichtlincaren Prüfbereiche und Prüfbahnen mit beliebig wählbaren Prüfrichtungen
einfach, sicher und schnell prüfbar sind.
Claims (2)
- Patentansprüche;1, In unterschiedliche Richtungen verfahrbares Prüfsystem, das bestimmte Prüfrichtungen erfordert, für insbesondere nicht oder nur schwer zugängliche Stellen von Druckbehälterwänden, wobei das Prüfsystem durch Programm ferngesteuert in den vertikalen und horizontalen Koordinaten bewegbar und in der Winkellage zu diesen Koordinaten drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßarm (15) vorgesehen ist, der an einem Ende das Prüfsystem (14) mit zugeordnetem Dreh-Stellantrieb (19) trägt, daß der Meßarm (15) an einem Wagen (9) gelagert ist, an dem ein dem Meßarm (15) zugeordneter Stellantrieb (16) angeordnet ist, daß der Wagen (9) auf einer Führungsschiene (7) mittels eines Stellantriebes (13) verfahrbar und der Meßarm (15) im rechten Winkel zur Verfahrrichtung des Wagens (9) verstellbar ist.
- 2. Prüfsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS mit dem Wagen (9) ein weiterer Wagen (8) verbunden ist, die gegeneinander durch den Stellantrieb (13) verstellbar sind.
Priority Applications (1)
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DE2434467A DE2434467C3 (de) | 1974-07-18 | 1974-07-18 | Verfahrbares Priifsystem für Druckbehälterwände |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2434467A DE2434467C3 (de) | 1974-07-18 | 1974-07-18 | Verfahrbares Priifsystem für Druckbehälterwände |
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DE2434467A1 DE2434467A1 (de) | 1976-02-05 |
DE2434467B2 DE2434467B2 (de) | 1980-01-17 |
DE2434467C3 true DE2434467C3 (de) | 1980-09-18 |
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ID=5920845
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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1974
- 1974-07-18 DE DE2434467A patent/DE2434467C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BGA | New person/name/address of the applicant | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |