專利名稱：一種ω焊縫缺陷參數(shù)測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種D焊縫缺陷參數(shù)的測量方法，特別是一種應(yīng)用于核電
廠控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)n焊縫缺陷的參數(shù)的測量方法，屬物體的無損測量。
背景技術(shù)：
控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)是驅(qū)動控制棒在反應(yīng)堆堆芯內(nèi)上下移動的部件，用于反應(yīng)堆的啟動、關(guān)閉、功率調(diào)節(jié)等。由于結(jié)構(gòu)的原因，在控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)
的上部、中部以及下部都存在Q焊縫，由于Q焊縫的特殊結(jié)構(gòu)形狀，在焊接過程中極易產(chǎn)生未熔合、未焊透類缺陷，且核電廠在運(yùn)行過程中，Q焊縫長期處于震動環(huán)境之中，其內(nèi)部受高溫高壓以及核反應(yīng)堆內(nèi)介質(zhì)的共同作用，Q焊縫中焊接缺陷的存在會促使其腐蝕疲勞的加速發(fā)展，從而造成核反應(yīng)堆內(nèi)介質(zhì)的泄漏，因此必須能有效地檢測出Q焊縫內(nèi)部的缺陷，并對其進(jìn)行精確定量，為預(yù)防性維修提供必要的依據(jù)。
此前，由于缺乏相應(yīng)的檢測技術(shù)，Q焊縫的檢測僅對其外表面進(jìn)行液體滲透檢測，該檢測方法只能檢測出外表面開口缺陷，無法檢測出D焊縫內(nèi)部的缺陷，更不能對缺陷進(jìn)行精確定量，不能滿足預(yù)防性維修的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Q焊縫缺陷參數(shù)的測量方法。該方法能有效地對核電廠控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)n焊縫缺陷進(jìn)行精確參數(shù)測量，為控制棒驅(qū)
動機(jī)構(gòu)的預(yù)防性維修提供數(shù)據(jù)支持，為核安全提供保障。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種Q焊縫的缺陷參數(shù)的測量方法，所測缺陷的參數(shù)包括在焊縫上缺陷的位置、長度、距離上表面的深度以及缺陷自身的高度，所述n焊縫是釆用Q焊縫焊接工藝評定試件制作對比試塊；所述
Q焊縫缺陷參數(shù)測量是采用含超聲檢測方法、渦流檢測方法的自動檢測裝置進(jìn)行缺陷參數(shù)測量，綜合判定缺陷參數(shù)。
所述Q焊縫對比試塊的制作在所述n焊縫內(nèi)外表面中心線上分別加工了高度為lmm、 1.5mm、 2mm,寬度為0. 7mm，長度為25mm的六條周向電火花槽，即對比試塊周向內(nèi)槽和對比試塊周向外槽，用于模擬沿焊縫方向的線性缺陷；沿所述Q焊縫外側(cè)熔合線上加工高度為1. 0腿、1. 5mm、 2. Omm，直徑分別為l腿、0. 5mm的6個電火花孔，沿所述Q焊縫內(nèi)側(cè)熔合線上加工有深度為1. Omm、 1. 5mm、 2. Omm,直徑為 0. 5mm的3個電火花孔，用來模擬焊縫內(nèi)部體積性缺陷；沿所述。焊縫垂直方向加工有高度為lmm,寬度為0.7mm的電火花槽，即對比試塊軸向內(nèi)槽，用來模擬沿焊縫垂直的線性缺陷；沿所述Q焊縫中心線、外側(cè)熔合線和內(nèi)側(cè)熔合線上分別加工了一個直徑為lmm的通孔，即對比試塊柱孔。
所述含超聲檢測方法、渦流檢測方法的自動檢測裝置是帶動超聲、渦流檢測探頭在Q焊縫上的掃查，實(shí)現(xiàn)高輻射環(huán)境下的遠(yuǎn)程檢測；確定了超聲、渦流檢測探頭的掃查初始位置以及掃查過程中的位置，從而確定檢測
缺陷的位置及長度；保證超聲、禍流檢測探頭與Q焊縫的相對角度以及穩(wěn)
定性，確保檢測數(shù)據(jù)的精度以及重復(fù)性。
所述自動檢測裝置中的超聲檢測方法進(jìn)行缺陷參數(shù)測量其步驟為將超聲檢測探頭裝在自動檢測裝置上，然后將自動檢測裝置置于Q焊縫對比試塊上，進(jìn)行掃查；記錄對比試塊上不同位置、不同高度人工缺陷的反射波在超聲波儀器屏幕上出現(xiàn)的位置以及波幅大??；將自動檢測裝置置于需檢測Q焊縫上，掃查并記錄缺陷波形以及長度。將記錄缺陷的波形在超聲波儀器上的顯示位置、波幅大小與對比試塊上各人工缺陷進(jìn)行對比，確定缺陷的位置以及缺陷的自身高度。
所述自動檢測裝置中渦流檢測方法進(jìn)行缺陷參數(shù)測量其步驟為將渦流檢測探頭裝在自動檢測裝置上，然后將自動檢測裝置置于Q焊縫對比試
塊上，進(jìn)行掃查；根據(jù)不同深度電火花槽在渦流儀器上顯示的相位角度繪制缺陷深度與相位角的關(guān)系曲線；將自動檢測裝置置于需檢測Q焊縫上，掃查并記錄缺陷。將記錄缺陷釆用缺陷深度與相位角的關(guān)系曲線進(jìn)行測量，確定缺陷的深度。
本發(fā)明由于釆用上述方法其有益效果在于控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)Q焊縫缺陷深度測量精度可達(dá)0. 25mm;控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)Q焊縫缺陷壁厚方向高度尺寸測量精度可達(dá)0. 5mm。


圖1是本發(fā)明的Q焊縫結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的對比試塊示意圖；圖3是本發(fā)明的檢測系統(tǒng)方框圖；圖4是本發(fā)明的超聲穿透法檢測Q焊縫示意圖5是本發(fā)明的當(dāng)Q焊縫存在缺陷時，超聲穿透法檢測Q焊縫示意圖；圖6是本發(fā)明的渦流檢測缺陷深度與相位角度的關(guān)系曲線圖。圖中1. Q焊縫、2.對比試塊周向內(nèi)槽、3.對比試塊周向外槽、4.對比試塊軸向內(nèi)槽、5.對比試塊柱孔、6.機(jī)械裝置控制系統(tǒng)、7.。焊縫自動檢測機(jī)械裝置、8.超聲/渦流探頭位置測量單元、9.超聲/渦流檢測探頭、10.超聲/渦流數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)、11.對比試塊/被檢工件、12.超聲波發(fā)射探頭、13.超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波、14.超聲波接收探頭接收的超聲波、15.超聲波接收探頭、16. Q焊縫中的缺陷。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
核電廠控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)Q焊縫缺陷定量具體實(shí)施方式
如下如圖1所示，1為控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的上中下部存在的Q焊縫。Q焊縫對比試塊的制作
釆用Q焊縫1焊接工藝評定試件制作對比試塊，用于檢測過程中對超聲以及渦流檢測系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，見圖2所示，其步驟如下
① 在Q焊縫1的內(nèi)外表面中心線上分別加工了高度為lmm、 1.5mm、2mm,寬度為0.7mm,長度為25mm的六條周向電火花槽，即對比試塊周向內(nèi)槽2和對比試塊周向外槽3，用于模擬沿焊縫方向的線性缺陷；
② 沿。焊縫1外側(cè)熔合線上加工高度為1. Omm、 1.5mm、 2. Omm,直徑分別為lmm、 0. 5mm的6個電火花孔，沿焊縫內(nèi)側(cè)熔合線上加工有深度為1. Omm、 1. 5mm、 2. Omm,直徑為 0. 5mm的3個電火花孔，用來模擬焊縫內(nèi)部體積性缺陷；
③ 沿Q焊縫1垂直方向加工有高度為lmm，寬度為0.7rmn的電火花槽，即對比試塊軸向內(nèi)槽4,用來模擬沿焊縫垂直的線性缺陷；
④ 沿。焊縫1的中心線、外側(cè)熔合線和內(nèi)側(cè)熔合線上分別加工了一個直徑為lmm的通孔，即對比試塊柱孔5。
如圖3所示，機(jī)械裝置控制系統(tǒng)6對Q焊縫自動檢測裝置7進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，超聲/渦流探頭位置測量單元8以及超聲/渦流探頭9安裝在焊縫自動檢測裝置7上，當(dāng)Q焊縫自動檢測裝置7在機(jī)械裝置控制系統(tǒng)6控制下進(jìn)行運(yùn)動時，超聲/渦流探頭9實(shí)現(xiàn)對對比試塊/被檢工件11的掃查，同時，超聲/渦流探頭位置測量單元8將超聲/渦流探頭的位置信息、超聲/渦流探
頭9將超聲/渦流的數(shù)據(jù)信息傳輸給超聲/渦流數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)10，從而實(shí)現(xiàn)Q焊縫的自動檢測.
缺陷壁厚方向高度尺寸的確定
如圖4所示，D焊縫l缺陷壁厚方向高度尺寸的確定釆用超聲穿透法，其原理為釆用一發(fā)一收兩個超聲波檢測探頭進(jìn)行Q焊縫1缺陷檢測，超聲波由發(fā)射探頭12發(fā)射的超聲波13,通過耦合介質(zhì)進(jìn)入Q焊縫l,再通過耦合介質(zhì)被接收探頭15接收，接收的超聲波14通過調(diào)整超聲波探頭12、15與Q焊縫1的相對位置以及角度，實(shí)現(xiàn)超聲波聲束對Q焊縫1需要檢測區(qū)域的完全覆蓋，由此，當(dāng)Q焊縫1中存在缺陷16時， 一部分發(fā)射超聲波13將由于缺陷的存在而無法通過Q焊縫1，從而不能被接收探頭15接收到，因此可以根據(jù)接收探頭15接收到的超聲波14能量的大小確定Q焊縫1存在的缺陷的大小(如圖5所示)。
具體實(shí)施檢測時，首先將超聲波探頭9裝在自動檢測裝置上，然后將自動檢測裝置置于圖2的對比試塊上，釆用超聲波穿透探頭檢測標(biāo)定試塊上的不同高度尺寸的電火花槽即對比試塊周向內(nèi)槽2、對比試塊周向外槽3、對比試塊軸向內(nèi)槽4、柱孔5，記錄超聲波經(jīng)過不同高度尺寸電火花槽后，接收探頭15接收到的超聲波14能量的大小以及反射波在超聲波儀器上出現(xiàn)的位置；然后將檢測裝置置于需要檢測的控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)Q焊縫1上進(jìn)行檢測，全過程記錄接收探頭15的接收能量的大小及探頭位置，并將記錄的缺陷的波形在超聲波儀器上的位置、波幅大小與對比試塊上各人工缺陷進(jìn)行對比，從而確定Q焊縫1中存在的缺陷的位置以及沿壁厚方向的高度尺寸。缺陷深度的確定
Q焊縫1缺陷深度定位方法是釆用渦流檢測平面探頭的方法。渦流檢測方法是一種阻抗分析法，通過分析缺陷的幅度和相位角度來確定缺陷的大小和深度，特別是相位角度與深度存在一定的線性關(guān)系，因此可以釆用渦流的檢驗(yàn)方法來進(jìn)行Q焊縫1缺陷深度的精確確定。
具體實(shí)施檢測時，首先將渦流平面探頭9裝在自動檢測裝置上，然后釆用渦流檢測平面探頭檢測標(biāo)定試塊上不同深度的電火花槽，根據(jù)不同深度電火花槽在渦流儀器上顯示的相位角度繪制缺陷深度與相位角的關(guān)系曲
線(如圖6所示)；然后將檢測裝置置于需要檢測的控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)O焊縫1上進(jìn)行檢測，利用檢測到缺陷信號的相位角度與缺陷深度與相位角關(guān)系曲線進(jìn)行對比，從而確認(rèn)Q焊縫1缺陷的深度。缺陷精確參數(shù)確定。
根據(jù)超聲檢測方法以及渦流檢測方法的結(jié)果，綜合確定Q焊縫1中缺陷的精確深度以及其沿壁厚方向的高度尺寸，實(shí)現(xiàn) 對O焊縫1缺陷的精確
權(quán)利要求
1.一種Ω焊縫缺陷參數(shù)測量方法，所測缺陷的參數(shù)包括缺陷在焊縫上的位置、長度、距離上表面的深度以及缺陷自身的高度，其特征在于(1)所述的Ω焊縫是采用Ω焊縫焊接工藝評定試件制作對比試塊；(2)所述的Ω焊縫缺陷參數(shù)測量是采用含超聲檢測方法、渦流檢測方法的自動檢測裝置進(jìn)行缺陷參數(shù)測量，綜合判定缺陷參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Q焊縫對比試塊的制作，其特征在于(1) 在所述。焊縫內(nèi)外表面中心線上分別加工了高度為lmm、 1.5mm、 2mm,寬度為0.7mm,長度為25mm的六條周向電火花槽，即對比試塊周向 內(nèi)槽和對比試塊周向外槽，用于模擬沿焊縫方向的線性缺陷。(2) 沿所述Q焊縫外側(cè)熔合線上加工高度為l.Omm、 1.5mm、 2. Omm, 直徑分別為01mm、 00. 5mm的6個電火花孔；沿焊縫內(nèi)側(cè)熔合線上加工有 深度為l.Omm、 L5mm、 2. Omm,直徑為00. 5mm的3個電火花孔，用來模擬焊縫內(nèi)部體積性缺陷。(3) 沿所述Q焊縫垂直方向加工有高度為lmm，寬度為0. 7mm的電火 花槽，即對比試塊軸向內(nèi)槽，用來模擬沿焊縫垂直的線性缺陷。(4) 沿所述Q焊縫中心線、外側(cè)熔合線和內(nèi)側(cè)熔合線上分別加工了一 個直徑為01mm的通孔，即對比試塊柱孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含超聲檢測方法和渦流檢測方法的自動檢 測裝置，其特征在于其是帶動超聲、渦流檢測探頭在Q焊縫上的掃查，實(shí) 現(xiàn)高輻射環(huán)境下的遠(yuǎn)程檢測；確定了超聲、渦流檢測探頭的掃查初始位置以 及掃查過程中的位置，從而確定檢測缺陷的位置及長度;保證超聲、渦流檢 測探頭與Q焊縫的相對角度以及穩(wěn)定性，確保檢測數(shù)據(jù)的精度以及重復(fù)性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動檢測裝置中的超聲檢測方法進(jìn)行缺陷參數(shù)測量，其特征在于其步驟為(1) 將超聲檢測探頭裝在自動檢測裝置上，然后將自動檢測裝置置于Q焊縫對比試塊上，進(jìn)行掃查；(2) 記錄對比試塊上不同位置、不同髙度人工缺陷的反射波在超聲波儀器屏幕上出現(xiàn)的位置以及波幅大?。?3) 將自動檢測裝置置于需檢測Q焊縫上，掃查并記錄缺陷波形以及長度。將記錄缺陷的波形在超聲波儀器上的顯示位置、波幅大小與對比試 塊上各人工缺陷進(jìn)行對比，確定缺陷的位置以及缺陷的自身高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動檢測裝置中的渦流檢測方法進(jìn)行缺陷 參數(shù)測量，其特征在于其步驟為(1) 將渦流檢測探頭裝在自動檢測裝置上，然后將自動檢測裝置置于 Q焊縫對比試塊上，進(jìn)行掃查；(2) 根據(jù)不同深度電火花槽在渦流儀器上顯示的相位角度繪制缺陷深度與相位角的關(guān)系曲線；(3) 將自動檢測裝置置于需檢測Q焊縫上，掃查并記錄缺陷。將記錄缺陷釆用缺陷深度與相位角的關(guān)系曲線進(jìn)行測量，確定缺陷的深度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Ω焊縫缺陷參數(shù)的測量方法，特別是一種應(yīng)用于核電廠控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)Ω焊縫缺陷的參數(shù)的測量方法，其采用Ω焊縫焊接工藝評定試件制作對比試塊、采用含超聲檢測方法、渦流檢測方法的自動檢測裝置進(jìn)行缺陷參數(shù)測量，綜合判定缺陷參數(shù)；該方法能有效地對核電廠控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)Ω焊縫缺陷進(jìn)行精確參數(shù)測量，為控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的預(yù)防性維修提供數(shù)據(jù)支持，為核安全提供保障，適用于核工業(yè)系統(tǒng)的焊縫缺陷的參數(shù)檢測。
文檔編號G01N29/30GK101672829SQ200910196368
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者智 嚴(yán), 卞雪飛, 琛 葉, 夏煒銘, 張寶軍, 剛 曹, 李勁松, 李卓群, 畢炳榮, 袁光華, 峰 許 申請人:國核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)有限公司