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            反应堆压力容器接管安全端超声检查装置设计研究

            文档作者: 王俊涛 王龙 陈妹 张军        文档来源: 中核武汉核电运行技术股份有限公司
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            更新时间: 2021年01月05日
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            Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd 学术交流 理论/研发/设计/制造A OMMUNICATION 反应堆压力容器接管安全端超声检查装置设计研究 王俊涛,王龙,陈妹,张军 (中核武汉核电运行技术股份有限公司,武汉430223) 摘要:针对反应堆压力容器接管安全端焊缝超声检查装置进行了总体结构设计,设计的吊装机构解决了偏心吊装问 题,轴向拉伸机构提高了设备安装效率,轴向与周向定位方法保证了超声检查定位精度与重复定位精度。该检查装置独 立携带多超声托盘实施接管安全端超声检查,能与大型压力容器检查装置并行工作,可为压力容器接管安全端超声检 查提供一种高效安全的接管安全端焊缝超声检验方式。 关键词:反应堆压力容器;接管安全端焊缝:超声检查检查装置 中图分类号:TH273 文献标志码: 文章编号:1002-233(2015)01-0071-03 Design and Research of Ultrasonic Inspection Device for Reactor Pressure Vessel Safe End Weld WANG Juntao, WANG Long, CHEN Shu, ZHANG Jun (China Nudear Power Operation Technology Co., Wuhan 430223,China) Abstract: The article introduces the detailed structural design of device for ultrasonic inspection of reactor power vessel safe end weld. The design of the hoist device has corrected the ecentricity issue.The axial stretching device has enhanced the installation efficieney. The cireumferential and axial locating metho assures the precise location of the ultrason for multiple test phases. The ultra inspeetion device has the feature of multiple ultrasonic probe carriers. It is lear power vessel. It is a high-efficiency and nd weld Key words: reactor pressure vessel: safe end weld: ultrasonic 0引言 闭容器,是压水堆核电站中 反应堆压力容器主管道是保证核电站一回路压力边的关键设备。压力容器结构 接管 界完整性的关键部件,为了确保一回路压力边界完整性,如图1所示,反应堆压力容 安全端 及时发现核反应堆压力容器接管焊缝材料缺损及其不良器接管位于反应堆压力容 压力容器 趋势,我国核安全法规要求对上述焊缝进行全面在役检器上部,与压力容器筒体焊 查或每隔固定周期需对接管安全端焊缝进行超声检查。接在一起,同时与蒸发器主 目前,国内运行压水堆核电厂均采用接触式超声技术管道焊接在一起,是反应堆 的大型压力容器检查装置对压力容器实施检查,包括筒体一回路的压力边界,其焊缝 环焊缝、筒体接管焊缝和安全端焊缝,尚无独立的安全端完整性将影响核电站正常图1压力容器结构图 焊缝超声检查装置。若使用大型压力容器检查装置实施运行 接管安全端焊缝检查时,需要大量的人力、物力,而且检查 接管超声检查在水下进行,超声扫查方式为接触式 设备占反应堆时间过长,检查响应速度慢。鉴于此世界核检查2条焊缝:接管与安全端连接焊缝(低合金钢/奥氏 电国家正在开发各种接管安全端超声检查装置 体不锈钢,异种金属焊缝);安全端与主管道连接焊缝(焊 1检查对象描述与环境条件分析 缝两侧均为奥氏体不锈钢,同种金属焊缝)。检查区域包 1.1检查对象描述 括焊缝金属和焊缝两侧各150mm母材。焊缝结构示意图 反应堆压力容器是放置核燃料并承受高温高压的密如图2所示。 3]孔工程流体力学M]北京:水利电力出版社92 7]姜雪梅,董守平,张红光液液旋流器中分散相液滴破碎机理 4]袁晓林,袁惠新旋流场内液滴破碎与临界入口雷诺数的确定 研究(]石油天然气学报,2005,27(1):306-307 ]江南大学学报:自然科学版,2004,3(1):60-61 8 Wolber轨分析法预测液液水力旋流器的效率国外石 5]胡孟明,董守平油水乳化液中分散相液滴的力学行为初探 油机械,19978(3):52-60 流体力学试验与测量,200014(4):46-50 (编辑启迪) [6] Listewni K. Some factors influence in the performance of de- oiling hydroeyelones tor marine applications CPICKFORD作者简介:徐继勇(1977),男,硕士,讲师,主要研究方向为机电一 2nd Int Conf on Hydrocyelones. BHRA: The Fluid Eng 体化。 Center1984:198-199 收稿日期:2014-10-27 机械工程师2015年第1期71 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd. 学术交流 理论/研发/设计/制适 同种金属焊缝标记异种金属焊缝 ??槭迪殖觳?。通过视频监视??槭凳奔嗍犹酵吠?盘贴合情况及探头托盘运动情况。检查装置上布置2个 超声托盘,超声托盘沿接管径向对称分布,保证两个托盘 同时扫查记录,缩短接管超声检查时间。超声探头在直线 管 压力容器 扫查??樯焖跗鬃饔孟露ソ?伸缩气缸压力可调,调节 超声探头与被检管道表面贴合耦合情况,探头托盘与大 型反应堆压力容器检查系统通用,保证超声检验一致性。 2.2检查装置系统说明 堆厂房内,检查人员操作长杆工具将检查设备安装在接 镍基堆焊层不锈钢堆层管内,通过终端传输装置,厂房外控制系统、超声数据采 图2安全端焊缝结构示意图 集系统对远端实施远程???在接管内进行焊缝超声扫 查。检查系统连接示意图如图4所示。超声检查系统采用 1.2环境条件描述 多通道超声数据采集和分析系统,与其配套的软件控制 反应堆压力容器接管安全端位于RPV接管简体段,系统采用自研的通用多轴控制器和驱动器。检查装置接 该区域为高辐射区,无法实施手动超声检查。须从接管内管安全端检查状态如图5所示 侧实施检查,设备定位安装位置位于换料水池近15m深 的水下 集装箱 反应堆厂房 2接管安全端焊缝超声检查装置总体设计 2.1检查装置机械结构设计 数据采集工作站 多通道超声 根据反应堆压力容器进出水接管的管道结构形式及 检验设备 超声检查规范要求,检查装置机械结构为两端三脚架内 部支撑,机架布置直线、旋旋两运动轴结构。检查装置机 彩色打印机数据分析工作站 探头托盘 械机构由轴向定位???、管道支撑顶紧???、直线扫查模 扫查工具 块、旋转扫查???、联接管、视频监视???、吊装头、轴向 模 控制系统 定位指示??樽槌?扫查工具控制工作站 机械系统安装操作如图3所示,检查实施时,长杆检 图4检查装置系统连接图 查装置吊装头连接,核岛环形吊车吊装长杆,将机械装置 放入水池,检查人员操作长杆工具,利用长杆工具将检查 装置装入接管内部,通过轴向定位??楹椭嵯蚨ㄎ恢甘???槿范ń庸馨踩硕ㄎ痪?确定完超声检验扫查的 坐标基准后,管道支撑顶紧??槎?机械装置在管道内 安装固定。长杆工具脱离机械装置,反应堆厂房外的超声 采集人员通过远程控制器??刂毕呱ú槟?楹托ú?图5设备检查工作状态图 1.浮筒2.前支腿3.中支腿4.直线运动部件5托盘 6.周向运动部件7限位杆8吊装机构9筒体10.限位 机构11接管 3主要技术研究 图3反应堆压力容器接管安全端超声检查安装图 3.1设备安装吊运及操作实施性研究 1便桥2.长杆工具3控制电缆及气管4电气控制系 统5.反应堆压力容器水池平台6压力容器水池7接 反应堆压力容器接管安全端焊缝距压力容器中心轴 管8接管超声扫查工具9压力容器 线大于300mm查装置超查声查7-300m 安全端异种焊缝距离压力容器筒壁大于1200mm,检查 721机械工程师2015年第1期 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd 学术交流 理论/研发/设计/制 ACADEMIC COMMUNICATION 装置在接管内的长度大于1500mm,为狭长杆结构,检 轴向定位??樯系幕乩资迪旨觳樽爸迷诮庸苣?查装置重心与长杆重心偏离1m,检查装置吊装高度要求部的轴向伸缩移动。在轴向伸缩移动和管道支撑顶紧模 大于15m,使用常规吊运方式检查装置吊运过程非常??橄嗷プ饔孟?检查工具自移动进入接管内部直至轴向 险,考虑检查实施困难、操作风险大等难点,设计吊装模定位指示??橛牖枷喙嵯呓哟ネV苟?。轴向定位指 块、浮力调节装置。 示??樯系乃露ㄎ恢甘究赜胙沽θ萜魍脖诮哟?开 吊装??槭迪只迪低吃冻贪踩踝?检查装置定关动作指示检查装置的伸缩移动到位。移动到位后,轴向 位安装完毕后长杆工具可与检查设备水下对接、脱钩等定位指示??樯习沧暗某酵方兴畈悴饩?精确 功能。吊装??橹饕傻踝巴?、吊装铰链座锁紧顶珠、销测定检查装置轴向定位误差,对轴向定位基准纠偏。 轴等组成,吊装头可绕销轴在吊装铰链座内90范围内转3.2.2检查装置接管周向扫查定位方法研究 动,锁紧顶珠在长杆工具脱钩时锁固吊装头。吊装??榈?接管圆周方向扫查基准确定,依据轴向定位指示模 翻转铰链设计,避免了由于检查工具的长杆结构,吊装点块上双轴倾角仪测定偏转角度,检查工具的吊装??榉?重心不均匀,需要额外增加吊装配重块等不足。 转法线与检查工具轴线平行,长杆工具与检查工具为刚 浮力调节装置在检查装置前端,吊装??樵诩觳樯璞感粤?双轴倾角仪可以测量出检查工具相对于接管轴 末端,浮力调节装置采用高抗压、低吸水性的高密度浮力向、接管径向上的角度偏差。按照倾角仪测量的角度偏 材料,浮力调节装置入水前垂直向下,水中往上的翻转力差,调整旋转??橹芟蛄愕阈?榈闹芟蛄愕阍谙卵?矩略大于检查装置在水下的重力下垂力矩,保持水中平力容器前人工校零,如接管安装完毕后产生的径向偏转, 衡。该浮力可以通过改变浮块的体积或改变??橄喽越铝纯梢酝ü刂葡低车鹘?° 的位置来调节,保证检查装置在水下处于最佳安装状态。 上述设计解决了超声检验所需要的扫查基准难题, 3.2检查装置接管轴向及周向扫查定位方法研究 使得接管安全端焊缝检查工具实施超声检查可行,保证 超声检查需要检查装置在接管内部轴向定位和圆周了超声检查结果的准确性,为与大型压力容器检查系统 方向定位,确定记录起始点保证检查装置扫查范围为实相同位置超声检查数据结果的一致性提供了保障。 际范围一致,并能通过其他方式复查检查记录的准确性。4检查装置应用情况 因检查操作人员很难在15m以上的距离操作柔性的长 研制的反应堆压力容器接管安全端超声检查装置各 杆工具将检查工具准确定位在接管内部,且保证重复定项技术指标满足接管安全端超声在役检查要求,通过了 位误差在可控范围内,需要检查装置具有自动定位功能。英国验证中心的压力容器接管安全端焊缝检验技术的验 超声扫查基准的确定,是该检查装置能否实施超声检查证。既可适用于M310型,可适用于AP1000型,为国内 的最重要环节,该环节决定了超声检验的定位精度、重复核电单独实施接管安全端超声检查提供了一种高效、安 定位精度。 全的检查手段。该装置已成功完成了多个核电机组的接 3.2.1检查装置接管轴向扫查定位方法研究 管安全端焊缝役前和在役超声检查工作。 反应堆压力容器接管与压力容器筒壁连接处相贯母5结语 线作为沿接管轴向方向定位起始基准,以该起始基准确反应堆压力容器接管安全端超声检查装置的研制成 定接管安全端焊缝中心线距母线距离,确定反应堆压力功,解决了反应堆压力容器接管安全端独立实施水下超 容器接管坐标,该相贯母线与轴向定位指示??榻哟?轴声检验的技术难题,满足了安全端焊缝独立实施超声检 向定位指示??槲觳樽爸蒙匣挡考?根据检查装置查的要求 ° 机械系统结构位置关系,实现检查装置扫查轴的坐标转通过使用该安全端超声检查装置,缩短了反应堆压 换到反应堆压力容器接管实际坐标关系。轴向坐标确定力容器检查时间,提供了快速有效的反应堆压力容器 示意图见图6 管安全端焊缝超声检验方式,降低了核电站运行风险。 参考文献] ]李田生,刘志远焊接结构现代无损检测技术M]北京:机械 工业出版社1999 接管 压力容器 2]刘坤管道焊缝超声检测扫查器机械装置研究[D]武汉:武汉 接管与压力容器 理工大学2002 交贯母线基准 3]甘小明,徐滨土,董世运,等、管道机器人的发展现状[]机器 接管轴向 人技术及应用,2003(6):5-10 (编辑启迪) 作者简介:王俊涛(1979),男,在职硕士,高级工程师,从事无损检 测设备研发工作 王龙(1984一),男,硕士,工程师,从事无损检测设备研发 工作 图6压力容器接管坐标 收稿日期:2014-10-09 机械工程师2015年第1期73
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