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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufspürung
oder Ermittlung und Quantifizierung eines gekrümmten Deckels eines reaktordruckbehälters
auf Risse und dgl. durch Ultraschallwellen, welcher Deckel mit vertikalen Hohren
für die Durchführung von Regel- und/oder Instrumentenstäben versehen ist.
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Es ist in der Praxis bekannt, halbkugelförmige Deckel von Ieaktordruckbehält.F?rn
sowohl bei der Herstellung wie auch während des Betriebes des Reaktors auf Risse
oder ähnliche Störungen zu untersuchen. Dabei müssen alle moplichen risse, die im
allgemeinen von einem Durchführrohr zum anderen verlaufen, in allen Tiefenbereichen
über das gesamte Volumen des gekrümmten Deckels aufgespürt werden können. Dazu wird
im allgemeinen ein gegen die Aussenseite des Deckels angedrückter elektro-akustischer
Fühler oder ein mehrfaches Fühlersystem entlang der im wesentlichen iri X- und Y-f?ichtung
verlaufenden Bahnen oder Gassen zwischen den ohren bewegt, und zwar durch einen
Führungsmechanismus der ;iufspür- und Quantifiziervorrichtung.
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Ein kardanisch mit dem Führungsmechanismus gekuppelter Fühlerwagen
wird zwischen den Durchführrohren entlang der Bahnen bewegt.
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Gleichzeitig wird während der Bewegung unter d m Einfluss einer Sendeschaltung
der Fühler pulsartig betätigt, um Ultraschallwellen auszusenden, die nach einer
reflexion an einer Störung durch den gleichen Fühler auf enommen werden zur weiteren
Verwertung oder Quantifizi rung. Die von den reflektierten Ultraschallwellen abgeleiteten
Signale werden durch die Empfangsschaltung weiter verarbeitet und auf einer Registriervorrichtung
angegeben.
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Es ist bei diesen Untersuchungen von grösster wichtig keit, dass bei
ihnen auch die Tiefenbereiche volumetrisch
erfasst werden. Ein Nachteil
des bisher verwendeten Verfahrens besteht darin, dass zufolge der im Volumen begrenzten
Bündelstrahlung des Fühlers sowie als Folge einer Abschirmung durch die Durchführrohre
gewisse Abschnitte der Tiefenbereiche nicht untersucht werden. Das ist insbesonder
ein Problem in den am Hand der Deckel befindlichen bereichen, und zwar wegen der
dort bestehenden Geometrie. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht auch
darin, das." etwaigen Kisse, die von der plattierten Innenseite de:. Deckel: das
Material hineintreten, sehr schlecht festgestell werden können. Beim senkrechten
Treffen der Risse ist iflektion schon ein Problem durch das geringe Signal-geräuschverhältnis
wegen der Struktur der rostbeständigen Stlplat tierung. Wenn die Hisse ausserdem
nicht senkrecht angestrahlt werden, was bei diesem Verfahren durch ciie Gometrie
des Deckels, insbesondere an den Ränderen, tatsählich nicht der Fall ist, dann ist
Detektion nicht möglich.
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Die Erfindung hat die Schaffung eines verbesserten Vorfahrens und
einer entsprechenden Vorrichtung zum Zie durch welche die erwähnten Nachteile vermieden
werden, und durch welche von der oberen Seite des gewölbten Deckels eines Heaktordruckbehälters
alle Tiefenbereiche des Deckels mit Ultraschallwellen auf Hirse und ähnliche Störungen
untersucht werden können. Dabei werden mindessens ein oder mehr gegen die obere
weite des Deckels angedruckter elektro-akustischer Fühler entlang von Bahnen zwischen
den Hohren durch einen Führungsmechanismus einer Aufspür- und Quantifiziervorrichtung
bewegt, derart, dass die durch die Fühler ausgesandten Ultraschallwellen ach einer
Heflexion an einer störung im Deckel du 2h die lüh-1er aufgenommen und einer weiteren
Verarbeitung zugeführt werden.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ilusführungsbeispieles
erlautert. Es zeigt:
Fig. 1a eine Ansicht von oben eines Teiles
eines keaktordeckels, wobei ein Fühlerwagen mit einem mehrfachen Fühlersystem nach
der Erfindung zwischen den Durchführrohren bewegt wird, Fig. Ib eine Ansicht eines
Schnittes nach der linie I-I in der Figur la, Fig. 2 eine Ansicht von oben eines
quadrates des Deckels, und zwar nach der Art einer Projektion in eine ebene Fläche
woraus ersichtlich ist, dass die Durchführrohre nach aussen in eine Sternform auslaufen,
Fig. 3 eine Ansicht von oben eines Teiles einer Hahn zwischen mehreren Rohren des
Deckels, wobei ein von rechts nach links sich bewegender Fühler dargestellt ist,
welcher in bezug auf die Bewegungsrichtung Ultraschallwellen in Längsrichtung und
seitlich in uerrichtung ausstrahlt, Fig. 4a eine Seitenansicht eines Querschnittes
entlang eines Meridianes des Deckels mit den durch den Deckel verlaufenden vertikalen
Hohren und mit den durch eine der Fühlereinheiten bestrichenen Gebieten bei Längsausstrahlung;
die Fühlereinheit ist dabei nicht um ihre vertikale Achse gedreht und bewegt sich
senkrecht zur ebene der Zeichnung, Fig. 4b eine Ansicht von oben eines abgewickelt
darin stellten Teiles eines Deckels mit den darin etngezeichneten Gebieten, welche
durch die Fühlereinheit mit Längsausstrahlung während der Bewegung bestrichen werden,
Fig. 5a eine Seitenansicht eines uerschnittes entlang eines Meridianes des Deckels
mit durch den Deckel verlaufenden vertikalen ohren und mit den durch eine andere
Fühlereinheit angestrahlten Rissen von Rohr zu Rohr bei seitlicher Ausstruhlung,
wobei
das Fühlersystem senkrecht zur Ebene d r Zeichnung bewegt wird und Fig. 5b eine
Obenansicht eines in Hbuicklung dargest 1-ten Teiles eines Deckels mit den darin
durch iiie Fühlereinheit bei Querausstrahlung während ti r Fortbewegung an der Innenfläche
bestrichenen Gebieten.
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In den Figuren 1a und 1b ist ein Beispiel einer Ausführungsform einer
Untersuchungsvorrichtung dargestelll 1 niit welcher das erfindungsgemässe Verfahren
ausgefürt w kann.
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Dabei wird ein Fühlerwagen mit einem eingebauten mei fachen Fühlersystem
mit der Hilfe eines elektrischen tntriebssystems bewegt. Die Abtastgeschwindigkeit;
beträgt wenigstens 20 oder mehr mm pro Sekunde.
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Die einzelnen Fühlereinheiten sind im Fühlerwagen k@ danisch aufgehängt
und werden einzeln federnd gegen die Oberfläche des Deckels angedrückt. Das ganze
system kann seitli h gegenüber der Bewegungsrichtung verstellt werden, wodurch die
Bahnen in verschiedenen Spuren erfasst werden können.
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Durch eine weiter nicht dargestellte Sendeschaltung :3nn das elektro-akustische
Fühlersystem betätigt werden, um Ultraschallwellen in verschiedenen Richtungen auszusenden,
welche nach einer Reflexion an einer eventuellen Störung in einer der Lagen des
Deckels im Fühler aufgenommen Werden, worauf sie in einer Empfangsschaltung der
Untersuchungsvorrichtung verarbeitet und registriert werden können.
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Wie bereits erwähnt worden ist, bewegt sich dn; system im allgemeinen
entlang in X-Richtung und in Y-Richtung verlaufender Bahnen zwischen den Durchführrohren,
um Hisse und ähnliche Störungen in den verschie-
denen Lagen und
in verschiedenen Tiefen untersuchen können (oben, mitte, unten).
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Zu diesem Zweck wird ein mehrfaches Pühlersystern ver ndet, das aus
mehreren Fühlern besteht, welche zur di verschiedenen zu untersuchenden Gebiete
geeignet sind und die Ultraschallwellen verschiedenenr Art in verschiedenen Richtungen
aussenden können. Zur Untersuchung von an der Oberfläche befindlichen Lagen, z.B.
in einer Tiefe von mm, werden longidudinale Ultraschallwellen verwendet, wo che
unter einem Winkel von ca. 700 zur Normalen der zur fläche an der betreffenden stelle
und mit einet Frequenz von z.B. 2 MHz ausgesandt werden.
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Dabei wird in der Empfangsschaltung ein zugehörige empfangsfenster
eingestellt, um die in dieser Zone ? Elektierten Wellen gut und die ausserhalb dieser
Zone re lektierten Wel]en nicht weiter zu verarbeiten.
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Zum Unterrsuchen der nn der unteren Jeite und im üb@ Wandvolumen befindlichen
Lagen werden transversale U traschallwellen verwendet. Diese haben eine Frequenz
ve z.B. 1 MHz, und der Winkel unter welchem sie gesende erden, beträgt z.B. für
das übrige Volumen der Wand 45' Es kann für jeden Tiefenbereich ein bestimmtes Zeitempfangsfenster
eingestellt werden, wonach die Tiefenlage der gefundenen Fehler abzulesen ist.
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Der verwendete Fühler hat einen getrennten Sendekristall und einen
Empfangskristall, so dass er imstande ist, das ganze Volumen von z.B. 35 mm Tiefe
bis zur inneren Oberfläche zu untersuchen, wobei der Sendekristall und der Empfangskristall
eine derartige gegenseitige Lage baben, dass in dem betreffenden Gebiet eine optimale
okussierung erreicht wird. Zur Untersuchung der Unterseite kannen ausserdem auch
andere Winkel verwendet werden, wie e.; später erläutert. wird.
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Das Material des Deckels kann ein feinkörniger Reaktorstahl sein,
z.B. 22 NiMoCr 37, wobei die Plattierung z.B.
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aus einer oder mehr Lagen von unter Pulver geschweisstem Inconel oder
einer oder mehr Lagen von aufgeschweisstem rostfestem Stahl bestehen kann.
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Die Durchführrohre haben einen Durchmesser von z.P. 105 mm, bei einem
gegenseitigen Achsabstand von z.B. 309 mm.
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Radius des Deckels beträgt z.B. 3267 mm (innen), ei einer Wandstarke
von 200 mm.
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In der Figur 2 wird für einen quadrant eine. in einer Art Abwicklung
dargestellten Deckels gezeigt, wie die Borhunggen von der Mitte leicht sternförmig
nach aussen verlaufen.
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Das hat für die Untersuchung zur Folge, dass in der Fläche der Fühler
die Anordnung der Durchtührrohre keine Quadrate mehr bildet.
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In der Figur 3 ist dargestellt, dass eine in der Bewegungsrichtung
sendende Fühlereinheit einen Riss, der sich in einer Entfernung vom Zentrum des
Deckels befindet, nicht mehr richtig anstrahlen kann, da eine Winkelabweichung #
entsteht (Stellung 1). Auch ist aus dieser Figur ersichtlich, dass ein seitlich
oder in Querrichtung au.'wstrahlender Fühler diese Winkelabweichung nicht oder nahezu
nicht aufweist (Stellung 2, # # 0).
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In der Figur 4a ist dargestellt, wie gross ein maximal bestrichenes
Volumen einer Fühlereinheit ist, welche iri der Längsrichtung sendet. Wegen der
Abschirmung der Bündel von Ultraschallwellen durch die Durchführrohre und durch
die Geometrie des Deckels entstehen Beschränkungen der Festestellbarkeit von Fehlern.
Von rechts nach links gebend nimmt die Grösse des durch die Fühler nicht mehl er''j,ssten
Volumens zu.
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In der Figur 4b ist schraffiert in einer nach der ArI; einer Abwicklung
ausgebildeten Ansicht von oben eines Tei-
les des Deckels dargestellt,
wie gross das durch die Fühler erfasste Volumen ist. Auch ist hier zu sehen, dass
an der Unterseite die Durchführrohre (gestrichelt) dises Volumen teilweise abschirmen.
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Es hat sich erwiesen, dass durch eine Verdrehung des i4'ühlers um
seine vertikale Achse, derart, dass die Begrenzungen der bestrichenen Gebiete in
der Figur 4a vertikal liegen ( durch gestrichelte Linien dargestellt) das erfasste
Gebiet vergrössert wird.
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Dabei werden zwar eventelle von Rohr zu Rohr verlaurende Hisse nicht
immer senkrecht angestrahlt, das Verhältnis vom Signal zum Geräusch ist aber im
Mittenbereich der Wand von Natur aus so gross, dass die Detektion von £ventuellen
Rissen doch möglich ist.
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In der Figur 5a ist angegeben, wie bei der Queranstrahlung durch eine
genaue Wahl des Fühlerwinkels eben die GeLiete an der plattierten Unterseite bestrichen
werden können, wo eventuelle Risse zu erwarten sind. Die Risse werden dabei senkrecht
oder nahezu senkrecht angestrahlt, wobei Gebrauch gemacht wird von einer Reflexion
im Winkel zwischen dem Riss und der unteren Fläche. Die Fühlerbewegung verläuft
senkrecht zur Ebene der Zeichnung. Wie b'reits erwohnt, ist beim Erfassen von Hissen
in oder von dieser Plattierschicht aus das senkrechte Anstrahlen ohl wcsentlich,
wegen des geringen Verhältnisses von Siü al zu Geräusch. Der verwendete E'ühler
hat dabei einen .ristall, welcher sowohL als Sender wie auch als Empfaar r arbeitet.
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In der Figur 5b sind durch Schaffur nochmals die an der Unterseite
durch seitliche Anstrahlung erfassten Gebiete dargestellt.
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Die einzelnen Fühler für Längsausstrahlung und seitliche Ausstrahlung
können gemeinsam in einem Fühlersystem enthalten
sein und können
damit gleichzeitig arbeiten.
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Der einzelne Fühler oder bei einem mehrfachen lühlersystem jeder der
Fühler wird erfindungsgemäss einzeln gegen die Aussenfläche des Deckels angedrückt.
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