SE439691B - Sett att alstra en virvelstromssignatur av en spricka i ett ror invid en intilliggande del - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 HO strömsmetoden vid detektering av sprickor i rör är det viktigt att metoden medger alstring av rättvisande signatur för en spricka i när- heten av en stödplatta eller en rörskiva. Såsom rörskiva kan i och för denna uppfinnings ändamål anses en speciell typ av stödplatta; för enkelhets skull kommer i fortsättningen termen "stödplatta" ibland användas såsom överordnad benämning.

Av kritisk betydelse är behovet av att kunna lokalisera och be- stämma arten av sprickor i rör i ånggeneratorer som används i kärn- kraftverk. Dylika ànggeneratorer kan exempelvis innehålla mer än sex- tontusen relativt tunnväggiga rör med liten innerdiameter, av vilka vart och ett har en längd av över 18 meter och vilka genomströmmas av ett kylmedium. Rören hållas i önskad konfiguration av ett flertal stödplattor som är fördelade utefter deras längd och av relativt tjoc- ka rörskivor i deras ändar, vilka även tätar varje rörs inre från dess utsida. Vanligen är rören utförda av en legering, exempelvis ïnconeflâ Alloy 600, under det att stödplattor och rörskivor är utförda av kol- stål, så att man har en ändring i permeabiliteten och får en avskärm- ning av virvelströmssignaturen för en spricka i närheten av dylika in- tilliggande delar.

Alstring av virvelströmssignaturer för lokalisering av sprickor i vad som kan betecknas som fristående rör är en välkänd metod. Hänvis~ ning göres till exempelvis amerikanska patentskriften 3.302.105, som beskriver och visar virvelströmssignaturer för olika typer av rör- defekter. De lärdomar som framgår av denna patentskrift innefattar emellertid ingen insikt om att en av en defekt föranledd signatur invid av denna en intilliggande del, exempelvis en stödplatta, kan dölj vi: .ntilliggande del. Vad som visas är endast den karaktär I p.

"N 'J i!! 33 D.

(D < p.

*S <3 (D |._I U) rf f: .

O: 5 U) H1 p.

CO C 'ü Cl! O E? (D ål gl: <3 W in: 23 I! O) få (D fl! [_J U! H' “S m “S <.' 5... x <1 UI E B 5.: I S GQ Q ett felfritt rör invid en intilliggande del.

En uppgift för uppfinningen är därför att bl.a. åstadkomma en metod för att alstra virvelströmssignaturen för en spricka i ett rör invid en intilliggande del, exempelvis en stöaplatta.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett sätt medelst vilket försämringen av ett dylikt rör under en längre tids drift kan detekteras, så att korrigeringsâtgärder kan sättas in när en dylik försämring blir kritisk. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett sätt som är speciellt lämpet för att på plats företa virvelströmsavsökning av rör invid intilliggande stödorgan i värmeväxlare, exempelvis ànggene~ ratorer och kondensorer som används i kärnkraftverk och kraftverk som drivs med fossila bränslen. 15 h) in 30 (n. .'13 Dessa och ytterligare ändamål kommer att framgå av följande beskrivning i anslutning till bifogade ritning med fig. 1 - 5.

Pig. 1 är en schematisk bild av en typisk anordning för att erhålla en virvelströmssignatur. Pig. 2A - 2D är kurvor över olika virvel- strömssignaturer. Pig. 3 är ett blockschema över de förfaringssteg som ingår i sättet för erhållande av en virvelströmssignatur av en spricka i ett rör invid en intilliggande del. Fin. HA -HC visar gra- Pig. 5 är ett elementardíagram över fiskt de i fig. 3 angivna stegen. en analog kalkylatorkrets för uppriktning av virvelströmssignaturen för en spricka i ett rör invid en intilliggande del medelst den i fig. 3 åskådliggjorda metoden.

Redogörelse skall nu lämnas över en föredragen utföringsform av uppfinningen. På ritningen har samma hänvisningsbeteckningar konse- kvent använts för samma komponenter. I genomskärning visas en del av ett rör 1, som i sin övre ände stödes av en rörskiva 2 och i sin nedre av en rörskiva 3. Rörskivorna 2 och 3 är fastsvetsade vid att isolera rörets insida från dess utsida, så att om rö- ände stödes röret 1 för ret 1 utgör ett av ett flertal rör i en värmeväxlare, så kommer ett fluidum som cirkulerar genom röret, vilket fluidum exempelvis kan vara kylmediet från en kärnreaktor, att vara isolerat från det vatten och/eller den ånga som befinner sig på rörets utsida.

Utspridda längs röret finns ett flertal stödplattor 4, vilka häl- ler röret i önskat läge, eller, om röret är ett rör i ett rörknippe, håller rören i den önskade konfigurationen. Röret eller rören är ej fästa vid stödplattorna medelst svetsning eller dylikt utan passerar e -ed sm toleranser i enom hål som är borrade eller nå annat sätt u - J. :i a. tagna i plattorna, vilka även är försedda med passager för flödet av ånga och/eller vatten längs rörens utsida. Vanligtvis är rören ut- förda av en legering, exempelvis InconelQ\60O, under det att stödplat- terna är utförda av kolstàl eller en annan legering som har en perme- abilitet vilken avsevärt skiljer sig från rörene.

Inuti röret 1 är en differential-virvelströmsavkännare 6 visad, vilken är fäst vid en kabel 8 för att göra det möjligt att dra avkän- naren igenom röret 1 med en förutbestämd hastighet, vanligen av stor- leksordningen 30 cm per sekund, medelst en med konstant hastighet ar- betande servomotor 12 och en drivrulle 1u. Olika arrangemang är kända för att dra avkännarcn igenom röret. Ett sådant arrangbmang som är speciellt lämpat för virvelströmsavkänning av rör är visat och be- skrivet i den samtidigt under behandling varande amerikanska patent- 15 20 30 35 10 1: Det är uppenbart att en avkännare som avkänner stället för skriften 4 172 492. absoluta vírvelströmmarna om så önskas kan användas i differentíal-virvelströmsavkännaren 6.

När man genomför ett avsökningssvep i röret I drivs serve- motorn ett förutbestämt märke (ej visafl. Servomotorns rotatíons- riktning omkastas därefter och avkännaren dras genom röret med en förutbestämd konstant hastighet. Som visas i den ovannämnda amerikanska patentskriften används vanligen en flexibel wire för att lägesplacera avkännaren 6, men i fig. I har kabeln 8 i syfte att markera en distinkt drivkoppling visats såsom innefattande en kuggstång i ingrepp med ett kugghjul 14, vilket är drivet av _ servomotorn 12.

Wiren 8 uppbär även de elektriska anslutningarna från avkännaren 8 till en uppsättning instrument som används för att analysera vir- velströmssignaturen, exempelvis Zetec/Automation Ind:s EH 3300 vir- velströmsprovare 16 och en magnetbandspelare 11 av Ampex/Zeteczs mo- dell FM 755. Den signatur som uppträder på oscilloskopet när avkänna- ren genomgår röret vanliga kretsjusteringar får man under det att avkännaren avkänner en felfri del av röret en liten horisontalavböjning vilken är represen- tativ för avkännarens kastningsrörelse när avkännaren genomgår röret.

När avkännaren förskjutes över en spricka 18 kommer den att alstra en signal som presenteras på oscilloskopet i enlighet med vad som fram- går av fig. 2A. Av egenskaperna för det visade mönstret och fasvinkel Û, kan man bestämma läget, djupet och typen av röranomali.

I fig. 28 visas en typisk fet, tvålobig signal, som har alstrats av avkännaren, såsom presenterad på oscilloskopet vid förskjutning förbi en stödplatta.

Denna signal kan kallas referensstödplattsignal och alstras till följd av den höga permeabiliteten i det ferromagnetiska stål varav stödplattan är utförd. Om å andra sidan en defekt förefinns i röret invid en intilliggande del, exempelvis en stödplatta, kommer den nor- mala stödplatt-signalen att bli förvrängd. I detta fall kommer man ett få en sammansatt signal (sprickan plus stödplattan). Typisk för den sammansatta signalen som den i enlighet med fig. 2C visas på oscil- loskopet är den som är förorsakad av en spricka 20 i röret 5,08 mm ovanför överkantcn av en stödplatta 4. Om emellertid spriokan är så belägen att dess nedre kant är i linje med stödplattans H övre yta, kommer man att få en sammansatt signatur i enlighet med 10 15 20 25 30 35 HO 5 vad som visas i fig. 2D. Det är uppenbart att om stödplattsignalen i enlighet med vad som visas i fig. 2B är förvrängd på grund av en röranomali, kommer konventionell virvelströmsanalys att vara otill- räcklig som underlag för ett beslut huruvida ett störande inflytande beror på ett skadligt eller ett oskadligt tillstànd i röret. Vid av- sökning av ett typiskt rör har det visat sig att området för inver- kan på virvelströmssignaturen ej endast innefattar den intilliggande delen utan kan sträcka sig en sträcka av storleksordningen 13 mm på ömse sidor om den intilliggande delen. Dessutom kommer formen på den distorderade signalen (den sammansatta signalen) att fortlöpande änd- ras med små ändringar i de relativa lägena för sprickan och stöd- plattan.

I fig. 3 visas i blockschemaform förfaringsstegen vid denna nya metod medelst vilken virvelströmssignaturen för en spricka i ett rör invid en intilliggande del kan bestämmas. Som visas i blocket 22 er- hålles vid denna metod koordinaterna XR, YR (horísontal- resp. vertikal- koordinaterna) för en referensvirvelströmssignal, tillgängliga vid klämmorna 9 och 10, alstrade genom avsökning av ett referens- eller kopie-rör och en intilliggande del, och dessa koordinater lagras i en lämplig lagringsanordning, exempelvis magnetbandspelaren 11. Dessa registreringar av koordinaterna XR, YR för referensvirvelströmssignalen kan om så öns8ks lagras mer eller mindre permanent för att periodiskt jämföras med koordinaterna XU, YU för virvelströmssignalen för det i drift varande röret och den intilliggande delen.

Med referensrör eller kopie-rör och intilliggande del avscs en anordning av ett felfritt rör och en intilliggande del liknande den finns vid det i drift varande röret och intilliggande del Referensrö- som som av- sökes för utrönande huruvida sprickor förefinns eller ej. ret och den intilliggande delen kan befinna sig intill eller på av- stånd från det i drift varande röret och den intill detta befintliga delen. Den kan innefatta uteslutande den del av ett rör och en intill- liggande del som är av kritisk betydelse. Den kan innefatta en del av det i drift varande röret vilken är känd såsom varande sprickfri, in- vid en intilliggande del genom att uppvisa en signatur som har de ovan beskrivna egenskaperna, vilka ovan beskrivits och vilka är åskådlig- gjorda i fig. ZB.

Som framgår i blocket ZH avsökes det i drift varande röret, och koordinaterna XU, Yu för virvelströmssignalen lagras i en magnetband- spelare liknande magnetbandspelaren 11. Det spelar ingen roll huruvida avsökningen av rcíerensröret och den intill detta befintliga delen l0 l5 20 25 30 35 H0 utföres före eller efter avsökningen av det i drift varande röret och den intill detta befintliga delen. företrädesvis utföres av- sökningarna vid identiskt samma hastighet och bandspelarna drives likaledes med identiskt samma hastighet.

Som anges i blocken 26, 28, 30 och 32 bestämmas värdena för komponenterna.XR, YR och XU, YU av virvelströmssignalen för refe- i drift varande röret i punkterna T,, T2, T3 -ï rensröret och det TN i banan. Dessa punkter i banan, T1, T2, T3 --- TN kan enlighet med vad som vises identifieras med en klocka 21, som alstrar en sig- nalpuls med förutbestämda tidsinkrement. Signalpulser kan även er- hållas direkt från ett godtyckligt lämpligt organ som är funktions- mässigt kopplat till servomotorn 12 på grund av det bestämda driv- ningssambandet mellan servomotorn och kabeln 8.

Som framgår av blocket 3% subtraheras därefter XR-värdena i de identifierade punkterna i banan från de motsvarande XU-värdena, och resultatet blir XP (X-komponentvärdena för en spricksígnal) i de identifierade punkterna 1 banan. På liknande sätt erhålles motsva- rande värden pâ YF (Y-komponentvärdena för en spricksignal) i enlig- het med vad som anges i blocket 36. v Som framgår i blocket 38 alstras sedan virvelströmssignaturen c för en spricka ur en uppritad kurva över motsvarande Xr- o h Yi- -komponenter i de identifierade punkterna i banan.

Sättet är grafiskt åskådliggjort i fig. HA den sammansatta virvelströmssignalen för ett i drift varande rör med en spricka invid en intilliflgande del i identifierade punkter i banan vilka är bestämda i stegen 30, 32. Pig. &B visar referens-stöd-platt- -signaturen från referens- eller kopie-röret invid en intillig ande S f J. erade p. | del som har uppritats med XR- och ïR-komponenterna i de ident punkterna i banan. ïig. 40 visar den vlrvelströms-sprickaignatur som är härledd genom att man från det i drift varande röretscammansatta signal subtraherarreferenssignalen i de identifierade punkterna i banan.

I fig. HA kan man bestämma vektorn för den sammansatta signalen i banpunkterna T1, T2, T3 --- TN ur XU och Yu-koordinaterna i dessa punkter i banan. På liknande sätt kan man bestämma vektorn för refe- renssignalen i banpunkterna T1, T2, T3 --- TN. Signaturen för sprickan kan sedan konstrueras genom vektoriell subtraktion av referensvektorer- na från de motsvarande sammansatta vektorerna för att bilda de resul- "71 *kr Av det föregående framgår att den här diskuterade metoden kan terande sprick-vektorerna i banpunkterna T1, T2, T3 --- förverkligas medelst olika kalkylatorkretsar, analoga eller digitala, 10 l5 20 k) sin eller en kombination av analoga och digitala sådana kretsar. Genom användning av en minidator kan exempelvis referenssignalerna och de sammansatta signalerna digitaliseras och lagras i minnet och den be- skrivna metoden kan förverkligas sâ att man får utsígnalerna XF och YF i digital form för uppritning av en kurva.

I fig. 5 visas ett enkellinje-diagram över principen för en analog krets för förverkligande av den här uppenbarade metoden.I en- lighet med stegen 22, 2% i den i fig. 3 áskàdliggjorda metoden regi- streras och lagras XR- och YR-koordinaterna för den sammansatta sig- nalen i magnetbandspelare 22, 2H. Magnetbanden avspelas därefter i synkronism och i fas med varandra. Medelst grindar 26, 32 tillföres värdena pá XR, Yu till en skillnadsförstärkare 3M i förutbestämda av- kännarbanpunkter i enlighet med klockpulser som alstras i klockan 21.

På liknande sätt tillföras genom grindarna 28, 30 värdena på YR, YU till skillnadsförstärkaren 36 i de förutbestämda avkännarbanpunkterna.

Skillnadsförstärkaren 3% alstrar utgångssignalen XF och skillnadsför- stärkaren 36 alstrar utgàngssignalen YF. Dessa båda signaler tillföras till en X-Y-skrivare 38 tillsammans med pulserna från klockan 21, och i denna skrivare alstras och registreras en kurva över virvelströms- spricksignaturen.

Bandspelarna 22, ZU kan avspelas i synkronism och i fas med va- randra från motsvarande märke vid en vald hastighet som kan vara lika med eller skild från den hastighet med vilken utgángssignalerna från virvelströmsavkännaren är registrerade. De i enheten 21 alstrade klock- pulserna, som är logiskt proportionella mot förflyttningssteg i avkän- narbanan, kan ställas in på en godtycklig frekvens i enlighet med vad som erfordras för noggrann uppritníng av virvelströmssignaturen för en spricka.

Claims (6)

3 PÄTENTKRÅVS

1. Sätt att alstra en virvelströmssignatur av en spricka i ett rör invid en intilliggande del som gör nämnda signatur svår att upptäcka, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar förfarings- stegen att man i en bana genomlöper ett referensrör med en virvel- strömsavkännare invid en liknande intilliggande del för erhållande av en referens-virvelströmssígnatur av den förstnämnda intilliggande delen och att man på exakt samma sätt genomlöper det förstnämnda röret för erhållande av en sammansatt virvelströmssignatur av spric- kan och den intilliggande delen, samt att man alstrar en virvel- strömssignatur av sprickan genom att jämföra den sammansatta signa- turen med referenssignaturen, varvid förfaringssteget att man jämför den sammansatta signaturen med referenssignaturen för alstring av sprickans signatur innefattar förfaringsstegen att man bestämmer vektorn för den sammansatta signaturen i de valda punkterna i banan och bygger upp sprickans signatur av de vektorer som är erhållna som resultat av att man vektoriellt subtraherar referensvektorn från den sammansatta vektorn i de valda punkterna i banan.

2. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att vekto- rerna för den sammansatta signaturen och referens-virvelströmssigna- turen härleds ur X- och Y-koordinaterna (horisontal- och vertikal- koordinaterna) för respektive virvelströmssignaler i var och en av de valda punkterna i banan.

3. Sätt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att de resulterande vektorerna för spricksignaturen härleds ur de X- och Y-koordinater som är beräknade genom att man från den sammansatta virvelströmssignalens X-komponent subtraherar X-komponenten av referens-virvelströmssignalen och att man från den sammansatta virvelströmssignalens Y-komponent subtraherar "-komponenten av referens-signalen i var och en av de valda punkterna i banan. B.

4. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att virvel- strömsavkännarens genomlöpníng sker från åtminstone 12,7 mm från en ~ yta hos den intilliggande delen till åtminstone 12,7 mm förbi den motsatta ytan av den intilliggande delen.

5. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c ” n a t av att virvel- strömsavkännarens banor genomlöpes med en hastighet av storleksord- ningen 30 cm per sekund.

6. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att valda tidsintervall som har ett känt samband med förflyttningssteg för avkännaren i dennas bana används för att fastställa de valda punk- terna i avkännarens bana. _