DE2452801B2 - Anordnung zur Inspektion gekrümmter Rohre in Dampferzeugern - Google Patents
Anordnung zur Inspektion gekrümmter Rohre in DampferzeugernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Inspektion zahlreicher nebeneinander angeordneter, mindestens an
einzelnen Stellen gekrümmter Rohre in Dampferzeugern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Anordnung ist in der US-PS 36 08 363
beschrieben. Bei ihr läßt sich die Sonde mittels der Einstellglieder auf einem schraubenförmigen Weg längs
der Innenwand des Rohres bewegen, wozu die Einstellglieder in axialer Richtung entsprechend bewegt
und entsprechend um ihre Achse gedreht werden. Insbesondere bei langen elastischen Einstellgliedern
führt aber die Elastizität zu einer gewissen Tordierbarkeit, so daß man durch Drehen der Enden der
Einstellglieder die Winkelstellung der Sonde, welche
unter Reibung an der Innenwand des zu prüfenden
Rohres anliegt, nicht einwandfrei und reproduzierbar vorgeben kann.
In der US-PS 3t 82 197 ist ferner eine Anordnung zum Überprüfen von Schweißnähten doppelwandiger
Tanks beschrieben, bei welcher die Sonden als Gliederfahrzeuge ausgebildet sind, welche durch Räder
parallel auf die zu überprüfende ebene Wand ausgerichtet sind. Diese Art der winkelmäßigen Ausrichtung ist
jedoch bei Rohren nicht möglich.
In der US-PS 34 19 797 ist ferner eine Anordnung zum Oberprüfen von Rohren beschrieben, bei welcher
die Sonde um die Rohrachse drehbar und längs dieser verschiebbar ist Die Überprüfung gekrümmter Rohre
und das dann auftretende Problem, daß die Winkelstellung des Antriebs zum Drehen der Sonde bei elastischer
Verbindung zwischen Sonde und Antrieb infolge von Reibungskräften und Oberflächenunregelmäßigkeiten
der Rohrinnenwand nicht mit der wirklichen Winkelstellung der Sonde übereinstimmt, ist dort noch nicht
erkannt
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weitergebildet werden, daß trotz flexibler Einstellglieder eine
zuverlässige winkelmäßige Positionierung der Sonden erhalten wird.
Ausgehend von den? Im Oberbegriff des Anspruches 1
berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im Kennzeichen des
Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Bei der Erfindung wird davon Gebrauch gemacht daß
Einstellglieder, welche im entlasteten Zustand gekrümmt sind, sich in die Ebene der Krümmung
einstellen. Schiebt man derartige Einstellglieder durch ein zu überprüfendes Rohr, welches zumindest eine
Krümmung aufweist so suchen sich die Einstellglieder winkelmäßig so auszurichten, daß ihre durch die von
Haus aus vorhandene Krümmung vorgegebene Ebene mit derjenigen Ebene übereinstimmt welche durch die
Krümmung des Rohres vorgegeben ist. Ua letztere für einen bestimmten Dampferzeuger bekannt ist z- B. aus
den Konstruktionszeichnungen entnommen werden kann, kennt man auch die winkelmäßige Einstellung der
Sonde zum Rohr.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Die Verwendung hohler elastischer Kunststoffschläuche ist deshalb vorteilhaft weil diese durch entsprechende thermische Behandlung leicht mit der gewünschten
Krümmung in entlastetem Zustand versehen werden können. Derartige Kunststoffe haben darüber hinaus
einen geringen Reibungskoeffizienten, stellen sich also besonders gut und leicht auf die Ebene der Krümmung
des überprüften Rohres ein.
Mit einer Anordnung gemäß Anspruch 3 lassen sich auch enge Krümmungen von Rohren ohne Aufwendung
großer Kräfte durchfahren.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist insofern vorteilhaft, als eine Anzeige der Winkellage
von Unregelmäßigkeiten in der Rohrwand erfolgt, obwohl die Winkelstellung der Einstellglieder und damit
auch der fest mit ihnen verbundenen Richtungssonden stets der durch die Krümmung des überfprüften Rohres
vorgegebenen Ebene entspricht
Bei einer Anordnung gemäß Anspruch 5 läßt sich die Lage der Unregelmäßigkeit in der Rohrwand trotz
Verwendung einer nur begrenzten Anzahl von Sonden verhältnismäßig genau angeben.
Die Überprüfung der Rohrwand unter Verwendung von an sich aus der US-PS 3419 797 bekannten
Wirbelstromsonden (vgL Anspruch 6) oder unter Verwendung von an sich bekannten mit radioaktiven
Präparaten arbeitenden Sonden (US-PS 31 82 197) ist bei der vorliegenden Erfindung von besonderem
Vorteil, da diese Sonden die Rohrwand berührungsfrei überprüfen. Ein flächiges Anliegen der Sonden an der
Innenwand des Rohres ist also nicht erforderlich, so daß
sich die Sonde und die EinsteUglieder unter der ihnen
von Haus aus mitgegebenen elastischen Vorspannung besonders gut auf die Ebene der Krümmung des zu
prüfenden Rohres einstellen können.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert In dieser zeigt
F i g. 1: Einen vertikalen axialen Schnitt durch einen
Dampferzeuger mit einer angesetzten Anordnung zur Inspektion eines seiner Rohre;
F i g. 2: Eine seitliche Ansicht des oberen Abschnittes des zu überprüfenden Rohres und eines benachbarten
Rohres, teilweise im Schnitt;
F i g. 3: Eine perspektivische Ansicht des zu überprüfenden Rohres in nochmals vergrößertem Maßstab,
wobei ein Teil der Rohrwand weggebrochen ist, um Einzelheiten einer Sondenkette und mit ihr verbundener
Einstellglieder besser zeigen zu können;
F i g. 4a—6a: Transversale Schnitte durch die Sondenkette
von Fig.3 längs der Schnittlinien AaAa, 5a-5a,
6a-6a;
Fig.4b—6b: Den Fig.4a—6a zugeordnete schematische
Schnitte durch das zu überprüfende Rohr, wobei die jeweils von einzelnen Sonden der Sondenkette
erfaßten Umfangsabschnitte der Rohrwand schraffiert eingezeichnet sind;
Fi g. 7: Eine schematische Darstellung des Rohrquerschnittes,
in welcher die verschiedenen Erfassungsbereiche der Sonden der Sondenkette überlagert dargestellt
sind;
Fig.8: Einen transversalen Schnitt durch den Dampferzeuger nach F i g. 1 längs der Linie 8-8, wobei
Einzelheiten von Montageplatten der Überprüfungsanordnung gezeigt sind;
F i g. 9: Einen transversalen Schnitt durch eine Sonde
der Sondenkette, welche einen auf radioaktive Strahlung ansprechenden Film enthält; und
Fig. 10: Einen Schnitt durch eine Rohrplatte des
Dampferzeugers von F i g. 1 und eine seitliche Ansicht einer mit dieser verbundenen Montageplatte der
Überprüfungsanordnung iSigs der Linie 10-10 von Fig. 8.
F i g. 1 zeig«, einen Dampferzeuger 10 zur Verwendung
zusammen mit einem Kernreaktor. Er hat einen Druckkessel 12 mit einer großen Anzahl, z. B. 7000 bis
9000 WärmetauschenOhren 14. Letztere sind an ihren
Enden in einer Rohrplatte 16 befestigt, welche einen Durchmesser von etwa 4 m aufweist und ihrerseits am
Druckkessel 12 befestigt ist Die Wärmetauscherrohre 14 sind zu Rohrbündeln 15 zusammengefaßt, welche
jeweils mehr als 100 Seite an Seite angeordnete parallele Rohrreihen umfassen, die ihrerseits jeweils 1
bis 50 ineinandergeschachtelte Wärmetauscherrohre haben.
Die Wärmetauscherrohre 14 haben kreisförmigen Querschnitt, und ihre Enden sind an der Rohrplatte 16
festgeschweißt. Ihr Auöendurchmesser beträgt etwa
20 mm, ihr Innendurchmesse- etwa 16 mm. Als Material für die Wärmetauscherrohre wird nicht ferritischer
rostfreier Stahl verwendet Die Wärmetauscherrohre haben geradlinige vertikale Rohrabschnitts mit einer
Länge von 6—9 m und obere horizontale Rohrabschnitte von etwa 2—3,5 m. Diese Rohrabschnitte sind über
90°-Krümmer miteinander verbunden, so daß jedes der
Wärmetauscherrohre 14 die Form eines auf dem Kopf stehenden U hat Die innersten der Wärmetauscherrohre
14 haben vertikale Rohrabschnitte, die direkt über einen 180°-Krümmer miteinander verbunden sind.
Die verschiedenen Roltirreihen verlaufen parallel
zueinander, benachbarte Rohrreihen sind um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt Wie aus den F i g. 8 und
11 ersichtlich ist, erhält man auf diese Weise eine Anordnung, bei der jedes Wärmetauscherrohr 6 in
gleichem Abstand befindliche, gleichen Winkelabstand voneinander aufweisende benachbarte Wärmetauscherrohre
aufweist
Stützgitter 19 und 21 dienen dazu, die Wärmetauscherrohre
21 in der gewünschten parallelen Ausrichtung zueinander zu halten. Im oben-n Bereich der
vertikalen Rohrabschnitte erfüllen o!;ese Aufgabe
schräggeneigte Stützgitter 23.
Die Rohrplatte 16, die etwa I1Sm oberhalb des
unteren Endes des Druckkessels 12 befestigt ist, trägt eine Trennplatte 18, welche den unteren Teil des
Druckkessels in einen Einlaßraum und einen Auslaßraum unterteilt Letztere kommunizieren mit einem
Einlaßstutzen 20 bzw. einem oder mehreren Auslaßstutzen 22. Mannlöcher 24 und 26 gestatten das Hineinsteigen
in den unterhalb der Rohrplatte 16 liegenden Einlaßraum bzw. den gegenüberliegenden Auslaßraum.
Der Druckkessel 12 hat ferner einen Einlaßstutzen 28 für Speisewasser und einen Auslaßstutzen 30 für im
Dampferzeuger 10 erzeugten Dampf.
In den F i g. 1 bis 3 ist eine Anordnung zum Überprüfen eines beliebigen der Wärmetauscherrohre
14 dargestellt Das zu überprüfende Wärmetauscherrohr ist in der Zeichnung mit 14'' gekennzeichnet ',hm
unmittelbar benachbarte Wärmetauscherrohre tragen die Bezugszeichen 14a bis Hf, während etwas weiter
entferr'e benachbarte Wärmetauscherrohre mit i4g— 14/bezeichnet sind.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, gehört zu der Anordnung zum Überprüfein der Wärmetauscherrohre
eine Sondenkette 100, deren eines Ende mit einem elastischen rohrförmigen Einstellglied 48 und deren
anderes Ende mit einem elastischen rohrförmigen Einstellglied 50 verbunden ist Die Sondenkette 100
besteht aus einer Mehrzahl von Wirbelstromsonden 110
sowie einer drehfest mit diesen verbundenen Filmkassettensonde 36. In dem benachbarten Wärmetauscherrohr
14a ist eine gekapselte radioaktive Strahlungsquelle
32 gezeigt, welche an dem Ende eines weiteren flexiblen Einsteügüedes 34 befestigt ist Die Strahlungsquelle
32 fluchtet mit der Filmkassettensonde 36, und diese beiden Teile der Anordnung dienen zur genaueren
Untersuchung von Wandunregelmäßigkeiten des Wärmetauscherrohres 14'.
Als derartige Wandriregelmäßigkeiten sind in F i g. 3
eine Vertiefung 31 in der oberen Wand des horizontalen Rohrabschnittes sowie eine Ausnehmung 33 im
90°-Krümmer zwischen dem horizontaler Rohrabschnitt und dem vertikalen Rohrabschnitt gezeigt
Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, weist die Wirbelstromsonde
HO drei Spulen U2,114 und 116 auf, die jeweils
aus zwei Wicklungen 112a, 1120,114a, 1146 sowie 116a
und 116/) bestehen. Diese Wicklungen sind unter axialem Abstand auf Soulenköroern 118. 120 und im
angeordnet, die ihrerseits auf einem rohrförmigen Träger 124 angeordnet sind. Je nach Art des zu
überprüfenden Wärmetauscherrohres kann der Abstand »wischen benachbarten der Spulen 112, 114 und
116 zwischen etwa 25 mm und 150 mm schwanken.
Der Träger 124 ist ein Stück Nylonrohr mit einem Durchmesser von etwa 10 mm. Seine Länge beträgt je
nach der Anzahl der verwendeten Spulen und je nach ihrem Abstand zwischen 50 und 300 mm. Durch die
Elastizität des Trägers 124 ist sichergestellt, daß die Wirbelstromsonde 110 gut durch Rohrkrümmer bewegt
werden kann. Der Träger 124 braucht kein gesondertes Bauteil zu sein, er kann auch durch einen Abschnitt des
Einstellgliedes 48 oder des Einstellgliedes 50 gebildet sein.
Die Spulenkörper 118, 120 und 122 haben nockenförmigen
Querschnitt, wie am besten aus den F i g. 4a bis 6a ersichtlich ist. Sie sind aus hartem Kunststoff hergestellt.
kungder Nockenflächen der Spulenkörper 118,120,122
größer als 120° gewählt werden, z. B. zu 145°.
Es versteht sich, daß man zur Erhöhung der Auflösung der Winkelstellung von Wandunregelmäßigkeiten
der Wärmetauscherrohre eine größere Anzahl von Spulen vorsehen kann als drei, welche dann
wiederum zusammen den vollen Winkel überdecken,
Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, ist ein Ende 136 eines
Drahtes 134, aus welchem die Wicklungen 112a bis 116a
ίο hergestellt sind, mit dem Mittelleiter eines Koaxialkabels
142 kleinen Durchmessers verbunden. Das andere Ende 128 des Drahtes 134 ist mit dem Außenleiter des
Koaxialkabels 142 verbunden. Ein Ende 140 eines Drahtes 138, aus welchem die Wicklungen 1126 bis 1166
'5 hergestellt sind, ist mit dem Mittelleiter eines zweiten
Koaxialkabels 144 verbunden, während das mit dem Ende 128 des Drahtes 134 verbundene Ende des Drahtes
138 mit dem Außenleiter des Koaxialkabels 144
num.iiuuit.ririn.331.1 ULI
■ -«in.ivciiiiai.iic ist
kleiner als der Innendurchmesser der Wärmetauscherrohre 14, während der radial zurückspringende Teil der
Spulenkörper einen Radius hat, der im wesentlichen gleich dem Radius der Außenfläche des Trägers 124 ist.
Die Spulenkörper 118, 120 und 122 sind drehfest mit dem Träger 124 verbunden, z. B. an diesem festgeklebt
oder festzementiert. Die drehfeste Verbindung kann auch mechanisch, z. B. durch Stifte sichergestellt
werden.
Die Nockenfläche der Spulenkörper 118, 120, 122 erstrecken sich über einen Winkel von etwa 120° und
sind um den gleichen Winkel gegeneinander versetzt, wie insbesondere aus den F i g. 4a—6a gut ersichtlich ist.
Die Spulenkörper haben jeweils zwei Kammern, welche die Wicklungen 112a, 114a, 116a bzw. 1126, 1146 und
1166 aufnehmen, die jeweils in Reihe geschaltet sind. Die Spulen 112, 114 und 116 haben so eine ähnlich
exzentrische Form bezüglich der Achse des Trägers 124 wie die Spulenkörper selbst. Die radial außenliegenden
Abschnitte der Spulen haben einen Abstand von der Innenseite der Rohrwand von etwa 0,8 mm, während ihr
radial innenliegender Abschnitt einen Abstand von der Rohrwand von etwa 8 mm aufweist. Damit ist die
elektromagnetische Kopplung zwischen diesen Spulenabschni'üen
und der Rohrwand entsprechend stark verschieden.
Auf dem Träger 124 sind koaxiale Führungsköpfe 126 unter axialem Abstand angeordnet, um die Wirbelsonde
110 bezüglich des Wärmetauscherrohres 14' zu zentrieren. Die Führungsköpfe 126 haben einen
Außendurchmesser, welcher etwa gleich dem Innendurchmesser der Wärmetauscherrohre 14 ist. Damit
gleiten die Führungsköpfe 126 auf der Rohrinnenwand. Zur Verminderung der Reibungskräfte und zum
leichteren Einführen in ein Wärmetauscherrohr sind die Fühningsköpfe abgerundet Sie haben jeweils in
Längsrichtung verlaufende Schlitze oder Nuten, so daß sie sich beim Durchfahren von Rohrkrümmern verwinden
können. Die Führungsköpfe 126 sind ebenfalls aus Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten hergestellt,
z. B. aus Nylon. Damit ist einerseits eine Beschädigung der Wärmetauscherrohre 14 ausgeräumt
außerdem ist sichergestellt daß unerwünschte Materialien nach dem Durchziehen der Sondenkette im
Wärmetauscherrohr verbleiben.
Wie insbesondere aus F i g. 7 ersichtlich ist überlappt sich derjenige Umfangsbereich der Rohrinnenwand,
welcher durch die drei Spulen 112, 114 und 116 zusammen erfaßt ist Hierzu kann die Umfangserstrek-Die
Wicklungen 112a bis 116a und 1126 bis 1166 sind
über die Koaxialkabel 140 und 142 in hintereinanderliegende
Zweige einer nicht gezeigten Wechselstrombrükke geschaltet, welche bei unterschiedlichen Frequenzen
betrieben werden kann, z. B. bei 25 kHz und 400 kHz.
Das Ausgangssignal des Nullzweiges dieser Brücke dient zur Anzeige von Wandunregelmäßigkeiten des
Wärmetauscherrohres 14', z. B. der Vertiefung 31 und der Ausnehmung 33.
Die Wirbelstromsonde 110 erzeugt auch dann ein
μ Ausgangssignal, wenn die Spulen 112 bis 116 an einem
der Stützgitter 19, 21 oder 23 vorbeiläuft. Diese Signale können als Wegmarken verwendet werden und
erlauben die genaue Bestimmung der axialen Lage einer Wandunregelmäßigkeit durch Interpolation zwischen
aufeinanderfolgenden derartigen Wegmarken, wenn man die Einstellglieder 48 und 50 gleichförmig, d. h. mit
konstanter Geschwindigkeit bewegt in diesem Falle braucht man also nicht gesondert zu messen, um welche
Strecke die Einstellglieder 48 und 50 nach dem Einführen der Sondenkette in eines der Rohrenden
bewegt worden ist.
Für jede angetroffene Wandunregelmäßigkeit erhält man am Ausgang der Wechselstrombrücke drei Spitzen,
welche durch die Spule 112, 114 bzw. die Spule 116
erzeugt werden. Aus dem Amplitudenverhältnis dieser Spitzen läßt sich dann die Winkellage der Wandunregelmäßigkeit
mit großer Genauigkeit angeben.
Da die Stützgitter 23 schräg geneigt zur Rohrachse angeordnet sind, können die beim Passieren dieser
Stützgitter von der Wirbelstromsonde 110 erzeugten Signale auch als Anzeige für die Winkelstellung o^r
Wirbelstromsonde 110 verwendet werden.
Die Filmkassettensonde 36 ist — wie oben schon dargelegt — drehfest mit der Wirbelstromsonde 110
verbunden. Wie aus F i g. 9 ersichtlich ist weist sie eine federnde Hülse 38 auf, die ein Filmstück 40 trägt
Koaxial zur Hülse 38 ist in deren Innerem eine Spinne 41 vorgesehen, deren in großer Anzahl vorgesehene Arme
die Innenwand der Hülse 38 bedecken und Verschiebungen
in Längsrichtung und Änderungen der Winkellage verhindern. Die Länge der Hülse 38 beträgt beispielsweise
75 bis 100 nun. Das Filmstück 40 überdeckt nur 180° oder weniger der Hülse 38, was bei Hindurchfahren
der Filmkassettensonde 36 durch Rohrkrümmer von Vorteil ist
Hinter dem FHmstuck 40 ist ein Bleischirm 42 angeordnet welcher das auf dem Filmstück erzeugte
Bild verstärkt Eine bandförmige Hülle 44 umgibt das
Filmstück 40 dicht und schützt es vor einer Belichtung
durch Licht. Als weiterer Schutz gegen falsche Handhabung, Feuchtigkeit und Verunreinigung ist eine
Hülle 46 vorgesehen, welche die Hülse 38, das Filmstück 40 und die Hülle 44 umgibt. Die Hülle 46 besteht aus bei 5
Wärmeeinwirkung schrumpfendem Material.
Der A';2endurchmesser der Filmkassettensonde 36
ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Wärmetauscherrohre 14, beträgt z.B. 15mm. Man
erhalt so eine präzise und doch leichte Führung im Wärmetauscherrohr.
Die gekapselte Strahlungsquelle 32 wird über das aus
SpezialStahl hergestellte Einstellglied 34 bewegt. Dieses ist so lang, daß die Strahlungsquelle 32 auch beim
längsten der Wärmetauscherrohre ausgehend von einem seiner Enden an eine beliebige Stelle des Rohres
gestellt werden kann. Zur Führung der Strahlungsquelle Xl ixt ein Nylonrohr vorgesehen, das am Ende
verschlossen ist und das Einstellglied 34 und die Strahlungsquelle 32 am direkten Berühren der Innenwand des sie aufnehmenden Wärmetauscherrohres
hindert. Bei der Überprüfung eines Wärmetauscherrohres unter Verwendung radioaktiver Strahlen wird
zunächst die Führung an die zuvor ausgewählte Stelle des Wärmetauscherrohres 14a bewegt, und danach wird
die Strahlungsquelle 32 durch Bewegen des Einstellgliedes 34 bis zum Anschlag an das verschlossene Ende der
Führung bewegt.
Die drehfest mit der Sondenkette 100 verbundenen Einstellgl:»der 48 und 50 haben in entlastetem Zustand
kreisförmig gebogene Gestalt oder die Form einer Spirale. Die Einstellglieder 48 und 50 haben also eine
Längsachse, welche bei Abwesenheit äußerer Kräfte Kreisform oder spiraügc Form hat. Diese Ausgangsform kann man beim Herstellen von Rohren, z. B.
Kunststoffrohren oder Metallrohren und beim Herstellen von Metalldraht dadurch erhalten, daß man das
Material zu einem kreisförmigen Bund aufwickelt. Man kann diese Ausgangsform aber auch durch gesondertes
Biegen ursprünglich geraden Materials herstellen. Da die oben angegebenen Materialien elastisch sind, kehren
die in unbelastetem Zustand gebogenen Einstellglieder dann in ihre gebogene Form zurück, wenn sie nach
einem elastischen Biegen zu gerader Gestalt unter Einwirkung äußerer Kräfte wieder entlastet werden.
Vorzugsweise wird als Material für die Einstellglieder
48 und 50 ein hohler Kunststoffschlauch, z. B. ein Nylonschlauch verwendet, da sich derartiges Schlauchmaterial chemisch neutral verhält, abriebfest ist und
auch bis zu einem gewissen Ausmaße in Längsrichtung so gedehnt werden kann.
Üblicherweise zur Überprüfung von Dampferzeugern verwendete Einstellglieder 48 und 50 haben eine
Länge von bis zu 35 bis 40 m und bestehen vorzugsweise aus Nylonschlauch mit einem Außendurchmesser von 6 ss
bis 16 mm. Dieser hat in unbelastetem Zustand Kreisform, d. h. die Einstellglieder 48 und 50 bilden im
entlasteten Zustand zylindrische Rollen. In der Zeichnung ist die innere Begrenzungslinie einer Windung der
Einstellglieder 48 und 50 mit 52 bezeichnet, die äußere Begrenzungslinie mit 54. Die durch eine kreisförmige
Windung vorgegebene Ebene ist in der Zeichnung mit 56 gekennzeichnet, der Mittelpunkt einer Windung mit
58. In der Zeichnung fällt die Ebene 56 mit der Zcichencber.e zusammen.
Durch die Rohrkrümmer des Wärmetauscherrohres 14' ist ebenfalls eine Ebene vorgegeben, welche in der
Zeichnung mit 60 bezeichnet ist und ebenfalls parallel
zur Zeichenebene verläuft. Die Mittelpunkte der
Rohrkrümmer sind mit 62 bezeichnet
Führt man die Einstellglieder 48 und 50 nun in das Wärmetauscherrohr 14' ein, so drehen sie sich um ihre
Längsachse derart, daß die Ebene 56 und die Ebene 60 zusammenfallen und daß die Mittelpunkte 58 und die
Mittelpunkte 62 auf derselben Seite des Wärmetauscherrohres 14' liegen. Die Einstellglieder 48 und 50
stellen sich also winkelmäßig so ein, daß die gespeicherte elastische Energie ein Minimum wird. Auf
diese Weise wird eine zwangsweise Ausrichtung der Winkelstellung der Einstellglieder 48 und 50 erhalten.
Die außenliegende Begrenzungslinie 54 des Einstellgliedes 48 oder 50 befindet sich in diesem Zustand
minimaler elastischer Energie in unmittelbarer Nachbarschaft zur Außenwand des Rohrkrümmers, während
sich die innere Begrenzungslinie 52 eines Windungsabschnittes der Einstellglieder 48 und 50 auf die radial
inncnliegende Wand des Rohrkrümmers ausrichtet. In geradlinigen Abschnitten des Wärmetauscherrohres
erfolgt die winkelmäßige Positionierung der Einstellglieder 48 und 50 durch Mitdrehen mit dem in einem
Rohrkrümmer befindlichen Abschnitt der Einstellglieder 48 und 50.
Da die Sondenkette 100 drehfest mit den Einstellgliedern 48 und 50 verbunden ist, ist zusammen mit der
Winkelstellung der Einstellgüeder auch die der Sondenkette bekannt.
Die Verbindung der Sondenkette mit den Einstellgliedern 48 und 50 erfolgt über Stecker 64, die an den beiden
Enden des Trägers 124 angreifen. Die Spinne 141 der Filmkassettensonde 36 ist am Ende des Steckers 64 des
Einstellgliedes 50 befestigt. Die drehfeste Verbindung zwischen Filmkassettensonde 36 und der Wirbelstromsonde 110 erfolgt durch einen Sperrbolzen 66 oder eine
Rastverbindung. Am anderen Ende der Wirbelstromsonde 110 ist der entsprechende Stecker 64 ähnlich über
einen Sperrbolzen 66 mit dem Stecker 64 am Einstellglied 48 verbunden. Die Stecker 64 und die
Sperrbolzen 66 kann man einsparen, wenn man die Sondenkette iOO als integralen Bestandteil des Einstellgliedes 48 und 50 ausbildet.
Anstelle von zwei Einstellgliedern 48 und 50 kann man auch nur ein einziges Einstellglied mit entsprechend größerer Länge verwenden.
Fig.9 zeigt die feste Zuordnung zwischen den Ebenen 56 und 60. Die Ebene 56 enthält die Achse der
Filmkassettensonde 36 und der Wirbelstromsonde 110. Von der Achse oer Spinne 41 weglaufende, in der Ebene
56 liegende Radiusstrahlen sind mit 52' und 54' gekennzeichnet.
Die oben beschriebene zwangsweise winkehnäßige Positionierung der Sondenkette 100 wird auch dann
erhalten, wenn ein Abstand von mehreren Metern zwischen der Sondenkette und dem nächst benachbarten Rohrkrümmer liegt
Befindet sich die Sondenkette 100 in einem vertikalen Rohrabschnitt, so müssen zusätzlich die Drehmomente,
welche die Einstellglieder um ihre Längsachse zu drehen suchen, berücksichtigt werden, welche durch das
Einführen der Einstellglieder durch die Mannlöcher 24 und 26 erzeugt werden.
Hierzu werden an den Einführstellen in das Wärmetauscherrohr 14' gesonderte, aufgesetzte Rohrkrümmer verwendet, welche eine vorgegebene Orientierung haben. Dies wird nachstehend nun genauer
beschrieben.
sind Montageplatten 78 bzw. 68 vorgesehen. Wie aus F i g. 10 ersichtlich ist, hat die Montageplatte 68 Finger
70, welche in weiter abgelegene der dem zu untersuchenden Wärmetauscherrohr 14' benachbarten Wärmetauscherrohre
eingeführt sind und zum Positionieren der Montageplatte 68 dienen. Die Montageplatte 68 hat
ferner eine Mehrzahl senkrecht verlaufender runder Öffnungen, die mit den offenen Enden des Wärmetauscherrohres
14' und der Wärmetauscherrohre 14a bis 14/ von F i g. 11 in Deckung gebracht werden können.
An diesen senkrechten Durchgangsöffnungen sind hohle Ansätze 72a bis 72/ vorgesehen, welche in die
Wärmetauscherrohre 14a bis 14/ eingreifen und an
denen rohrförmige Leitungen 74a bis 74/befestigt sind, welche zu einer Stützplatte 76 führen, die der
Montageplatte 68 ähnelt, jedoch außerhalb des Druckkessels 12 befestigt ist.
Ein gebogenes Rohr 71 erstreckt sich in vorgegebener fester Orientierung von der Montageplatte 68 nach
unten. Es stellt eine bogenförmige Verlängerung des Wärmetauscherrohres 14' dar und hat eine ähnliche
Aufgabe wie die Rohrkrümmer des Wärmetauscherrohres 14' selbst. Das Rohr 71 kann starr sein und den
gewünschten Krümmungsradius aufweisen. Es kann aber ebenso wie die Einstellglieder 48 und 50 aus einem
elastischen Material hergestellt sein, das in die entsprechende bogenförmige Gestalt gebracht worden
ist. Die Ebene, welche durch die Achse des gebogenen Rohres 71 vorgegeben ist und den Krümmungsmittelpunkt
des Rohres 71 enthält, fällt zusammen mit der Ebene 60, welche durch die Rohrkrümmer des
Wärmetauscherrohres 14' vorgegeben ist. Der Mittelpunkt des bogenförmigen Rohres 71 liegt ferner in
Längsrichtung des Wärmetauscherrohres 14' gesehen auf der selben Seite wie der Mittelpunkt 62 der oberen
Rohrkrümmer. Das Rohr 71 hat denselben Innendurchmesser wie das Wärmetauscherrohr 14' und erstreckt
sich von der Montageplatte 68 bis zu 0,3 m oder mehr nach unten. Ist das Rohr 71 starr, so hat es die Gestalt
eines Krümmers von nahezu 90° oder weniger bei einem Radius von 125 bis 500 mm oder mehr. Dieser
Radius entspricht größenordnungsmäßig einem typischen Radius eines Wärmetauscherrohres 14.
Am unteren Ende des Rohres 71 ist eine flexible Leitung 74' befestigt, welche sich durch das Mannloch
26 zur Stützplatte 76 erstreckt.
Die Montageplatte 78 ist ähnlich ausgebildet wie die Montageplatte 68. Wird die Strahlungsquelle 32 durch
ein Stellglied 34 bewegt, das zum Durchfahren eines ganzen Wärmetauschen-ohres ausreicht, so braucht die
Montageplatte 78 jedoch keine Ansätze 72 aufzuweisen. Die Montageplatte 78 hat jedoch ebenfalls ein
gekrümmtes Rohr 73', welches eine Verlängerung des Wärmetauscherrohres 14' darstellt und eine Ebene
vorgibt, die Wiederumg mit der Ebene 60 zusammenfällt,
weiche durch die Krümmer des Wärmetauscherrohres 14' definiert ist Der Krümmungsmittelpunkt des
Rohres 73' liegt in Richtung des vertikalen Rohrabschnittes des Wärmetauscherrohres 14' gesehen wieder
auf derselben Seite wie der Mittelpunkt 62 des darüberliegenden Rohrkrümmers. Am unteren Ende des
gebogenen Rohres TX ist eine flexible Leitung 75'
befestigt, weiche durch das Mannloch 24 nach außen zu einem Punkt der Stützplatte 76 geführt ist, welcher in
der Zeichnung nie /<t im einzelnen wiedergegen ist.
Es versteht sich, daß die Montageplatte 78 dann nicht benötigt wird, Kenn das Wärmetauscherrohr 14' nur
zwischen dem bogenförmigen Rohr 71 und dem darüber liegenden Rohrkrümmer des Wärmetauscherrohres
oder zwischen letzterem und dem zweiten Rohrkrümmer des Wärmetauscherrohres 14' überprüft werden
soll.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, werden die Einstellglieder 48 und 50 durch die Leitungen 75' und 74' nach außen aus dem Dampferzeuger 10 herausgeführt.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, werden die Einstellglieder 48 und 50 durch die Leitungen 75' und 74' nach außen aus dem Dampferzeuger 10 herausgeführt.
Die Rohre 71 und 73' können auch entfallen, wenn die Leitungen 74' und 75' drehfest mit den Montageplatten
68 bzw. 78 verbunden sind und in unbelastetem Zustand bogenförmige Gestalt haben. Der Krümmungsradius
sollte dann etwa 125 bis 250 mm betragen. Arbeitet man
nur mit solchen von Haus aus bogenförmigen Leitungen 74' und 75', so kann man näher an der Trennwand 18
arbeiten als bei Verwendung starrer Rohre 71 und 73'.
Auch bei alleiniger Verwendung von bogenförmigen Leitungen 74' und 75' wird darauf geachtet, daß die
durch sie vorgegebenen Ebenen mit der Ebene 60 zusammenfallen.
Die oben beschriebene Anordnung zum Überprüfen von Wärmetauscherrohren eines Dampferzeugers arbeitet
wie folgt:
Zunächst wird die Sondenkette 100 mittels der Einstellglieder 48 und 50 durch das zu untersuchende
Wärmetauscherrohr 14' gezogen. Das am Nullzweig der mit der Wirbelstromsonde verbundenen Wechselstrombrücke
UO erhaltene Signal wird zugleich mit dem Durchziehen der Sondenkette ausgewertet, und aus ihm
läßt sich die Lage einer Wandunregelmäßigkeit in Längsrichtung des Wärmetauscherrohres 14' und auch
die Winkellage der Wandunregelmäßigkeit in der schon weiter oben angegebenen Art und Weise bestimmten.
Nach der so ermittelten Lage der Wandunregelmäßigkeit wird dasjenige der benachbarten Wärmetauscherrohre
14a bis 14/ bestimmt, in welches die radioaktive Strahlungsquelle 32 zur näheren Untersuchung
der Wandunregelmäßigkeit eingeführt werden soll. Die Filmkassettensonde 36 wird nun — gegebenenfalls
nach Einsetzen eines unbelichteten Filmstückes — an die Wandunregelmäßigkeit gefahren, wobei das
Ausgangssignal der mit der Wirbelstromsonde 110 verbundenen Wechselstrombrücke als Einstellhilfe
verwendet wird. Auf diese Weise findet man die Wandunregelmäßigkeit auch dann präzise wieder, wenn
sich die Einstellglieder 48 und 50 gedehnt haben sollten.
so Die Filmkassettensonde und die Strahlungsquelle 32 verbleiben dann solange in der bei der Wandunregelmä-Qigkeit
liegenden Stellung, bis das Fiimstück 40 ausreichend durch von der Strahlungsquelle 32 abgegebene
Gammastrahlung belichtet ist Mit einer einzigen Einstellung der Filmkassettensonde 36 und der Strahlungsquelle
32 kann ein Drittel bis ein Viertel des Umfanges des Wärmetauscherrohres 14' aufgenommen
werden. Dies ist in Normalfällen ausreichend. Überdeckt
jedoch die Wandunregelmäßigkeit einen größeren Winkel, so kann man die Strahlungsquelle 32 aus
dem Wärmetauscherrohr 14a herausziehen und in ein anderes Wärmetauscherrohr 14Z>
hineinschieben und die Belichtung des Filmstückes 40 für den anschließenden Winkelbereich wiederholen.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Anordnung zur Inspektion zahlreicher nebeneinander angeordneter, mindestens an einzelnen
Stellen gekrümmter Rohre in Dampferzeugern, s insbesondere solche mit Kernreaktor, bei der
Sonden mit elastischen Einstellgliedern in Längsund Drehrichtung fest verbunden sind, Sonden und
Einstellglieder aber frei in dem jeweils zu prüfenden
Rohr beweglich sind, dadurch gekennzeich- to net, daß die Einstellglieder (48,50) im entlasteten
Zustand eine gekrümmte Längsachse besitzen, daß die Größenordnung der Krümmungsradien der
Rohre (14) und der Einstellglieder im entlasteten Zustand ähnlich ist und daß die Sonden (36,110) nur
axial angetrieben werden, aber von sich aus eine winkelgetreue Orientierung in Bezug auf die Ebene
der Krümmung des jeweils durchfahrenen Rohres halten.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellglied ein hohler elastischer
Kunststoffschlauch (48,50), vorzugsweise aus Nylon, verwendet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kette (100) von mehreren
Sonden vorgesehen ist
4. Anordnung nach Anspruch *, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette (100) Richtungssonden (110)
zur Anzeige der Lage von Unregelmäßigkeiten (31)
in Richtung der Länge und des Umfangs der
Rohrwandung enthält
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Richtungssonr!·» eine Kette (100)
von Sonden dient, die in Drehrichtung und axial gegeneinander versetzt angeord-et sind, deren
Umfang der Rohre entsprechende Kreisbögen sich überschneiden (F i g. 4—6).
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an sich
bekannte auf Wirbelstrom ansprechende Sonden benutzt werden.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette (100) ein Aufzeichnungsgerät
(36) für Strahlung enthält, das zur Richtungssonde unmittelbar benachbart, ihr gegenüber nicht drehbar
angeordnet ist
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde der Kette (100) einen
strahlungsempfindlichen Film enthält, um ein genaues Bild der Unregelmäßigkeiten herzustellen.
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DE2452801C3 DE2452801C3 (de) | 1980-01-03 |
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