一种核电厂水池不锈钢覆面及焊缝在役检查的探头装置的制作方法

1.本实用新型涉及核电厂水池不锈钢覆面及焊缝在役检查工作，具体涉及一种用于核电厂水池不锈钢覆面及焊缝在役检查中阵列涡流与交变电磁场检测的探头装置。


背景技术：

2.核电厂水池不锈钢覆面一般由厚度3-6mm的304l不锈钢板材焊接而成，内部具有一定量的水装量，起着放射性屏蔽、冷却等重要功能。在长期服役过程中不锈钢覆面及焊缝会发生泄漏，泄漏的失效机理主要包括原始焊接缺陷、机械冲击(如砸伤)、不锈钢覆面从水侧开始的腐蚀、不锈钢覆面从混凝土侧开始的腐蚀，而水池本身的机械应力与热应力对水池不锈钢覆面及焊缝失效的影响较小。
3.当前，在水池不锈钢覆面及焊缝的泄漏位置检查方面，主要采用的方法有充水排水法(通过调整水位判断漏点高度)、目视检查法、真空盒检查法、渗透检查法等，部分电厂开始使用氦质谱查漏法来提高漏点检出效率。
4.然而，核电厂水池结构体积较大、焊缝总长度多，在实施检修过程中存在较高工业安全风险与辐射防护风险。对于可排水的反应堆水池，在不锈钢覆面墙壁检测时，往往需要搭设脚手架，附加气衣等辐射防护用品，在工作过程中容易对水池结构造成损伤风险且工作效率低下。对于不可排水的乏燃料水池，当前缺乏有效的在线检测手段。因此，在提高检测技术漏点检出率与检测精度的同时，需开发专用的机器人技术，搭载探头组件进行检测，以减少人员作业量，降低辐照剂量，提高检测效率。
5.国内外核电业界已在水池结构泄漏检测方面开展了长期工作。某核电厂针对反应堆水池不锈钢覆面焊缝泄漏问题，开发出阵列涡流检测法，检查方式当前为堆池排水后人工执行。从实施结果看，阵列涡流方法具备一定缺陷检出能力，但由于水池壁堆焊层表面状态粗糙且焊缝具有一定余高，阵列涡流采集得到数据常伴有严重噪声，影响真实缺陷的检出概率，阵列涡流检测法可兼顾各取向的缺陷。而交变电磁场测量法(alternating current field measurement,acfm)能够对水池不锈钢覆面及焊缝的缺陷进行探测，适用于干式环境及水下环境，在粗糙表面上执行接触式检测时，具有一定的提离高度，但也存在一定噪声，降低了真实缺陷的检出概率，其对缺陷的不同取向与形式，检出率有所不足。


技术实现要素：

6.有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种核电厂水池不锈钢覆面及焊缝在役检查的探头装置，能够有效降低信号背景噪声，提高检验灵敏度以及焊缝缺陷的检验效率。
7.为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
8.一种核电厂水池不锈钢覆面及焊缝在役检查的探头装置，包括小车、探头组件和提离调节组件，所述探头组件通过所述提离调节组件连接于所述小车上，所述小车行走于被检测表面，所述探头组件包括交流电磁场探头和涡流阵列探头。通过非接触式交流电磁
场检测方法与涡流阵列检测方法融合，提离调节组件可以根据焊缝余高等被检测表面的状态调节提离距离，实现两种方法同时检验，避免了各自的不足，使得联合扫查中一次可以发现各个取向的缺陷，探头的移动方式由探头滑动摩擦变为小车与被检测表面的滚动摩擦，有效降低探头与被检测表面之间滑动摩擦带来的剧烈晃动，有效降低信号背景噪声，提高焊缝缺陷的检验效率与检验灵敏度。
9.上述技术方案中，优选地，所述探头组件还包括设置于所述交流电磁场探头和/或所述涡流阵列探头上的垂直距离传感器。垂直距离传感器设置于交流电磁场探头上，或设置于涡流阵列探头上，或两个探头上都设置有垂直距离传感器，其主要用于精确监测探头与被检测表面之间的距离。
10.上述技术方案中，进一步优选地，所述交流电磁场探头和所述涡流阵列探头并列对称设置于所述提离调节组件的下方。交流电磁场探头与涡流阵列探头之间具有一定的距离且不发生电磁场干扰，可使用一次性完成焊缝缺陷的扫查检验工作。
11.上述技术方案中，更进一步优选地，所述探头组件还包括固定板、第一连杆、第二连杆、第一弹性件和第二弹性件，所述固定板与所述提离调节组件连接，所述第一连杆和所述第二连杆对称设置于所述固定板的下方，所述第一连杆的两端分别连接所述固定板和所述交流电磁场探头，所述第二连杆的两端分别连接所述固定板和所述涡流阵列探头，所述第一弹性件连接于所述固定板和所述第一连杆之间，所述第二弹性件连接于所述固定板和所述第二连杆之间。通过设置独立的第一连杆、第二连杆、第一弹性件和第二弹性件来配合安装两个探头，从而可以降低或消除小车经过凹凸表面而产生的振动，从而降低探头振动，有效降低信号背景噪声，提高焊缝缺陷的检验效率与检验灵敏度，最终提升核电厂水池壁缺陷检出概率。
12.上述技术方案中，再进一步优选地，所述第一连杆和所述第二连杆均折弯设置，且折弯方向相背。方便第一弹性件、第二弹性件以及两个探头的安装。
13.上述技术方案中，还进一步优选地，所述第一连杆和所述第二连杆均包括第一段杆体和第二段杆体，所述第一段杆体与所述固定板垂直设置，所述第一段杆体和所述第二段杆体之间的折弯角度大于90
°
且小于180
°
。从而有足够的空间安装两个探头。
14.上述技术方案中，且进一步优选地，所述第一弹性件的一端作用于所述固定板，所述第一弹性件的另一端作用于所述第一连杆的第二段杆体，所述第二弹性件的一端作用于所述固定板，所述第二弹性件的另一端作用于所述第二连杆的第二段杆体。
15.上述技术方案中，更进一步优选地，所述小车包括小车本体和车轮，所述探头组件设置于所述小车本体的前侧或后侧，所述交流电磁场探头和所述涡流阵列探头通过所述车轮与所述被检测表面之间的滚动摩擦在所述被检测表面上方移动。
16.上述技术方案中，再进一步优选地，所述小车本体连接有探头位置调节组件，所述探头组件通过所述提离调节组件连接于所述探头位置调节组件上，所述探头组件可沿所述小车本体的左右方向移动。
17.上述技术方案中，还进一步优选地，所述探头位置调节组件包括第一固定板、第二固定板、横杆以及滑动块，所述第一固定板和所述第二固定板设置于所述小车本体上，所述横杆设置于所述第一固定板和所述第二固定板之间，所述滑动块穿设于所述横杆上且可沿所述横杆的长度方向移动，所述提离调节组件设置于所述滑动块上。提离调节组件为紧固
螺栓。
18.由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本实用新型的有益之处在于：本实用新型的用于检测焊缝的探头装置，通过非接触式交流电磁场检测方法与涡流阵列检测方法融合，提离调节组件可以根据焊缝余高等被检测表面的状态调节提离距离，实现两种方法同时检验，避免了各自的不足，使得联合扫查中一次可以发现各个取向的缺陷，探头的移动方式由探头滑动摩擦变为小车与被检测表面的滚动摩擦，有效降低探头与被检测表面之间滑动摩擦带来的剧烈晃动，有效降低信号背景噪声，提高焊缝缺陷的检验效率与检验灵敏度。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型优选实施例中用于检测焊缝的探头装置的结构示意图；
21.图2为图1中a处放大图；
22.附图中，小车本体-110；车轮-120；紧固螺栓-200；第一固定板-310；第二固定板-320；第一横杆-330；第二横杆-340；滑动块-350；固定板-410；第一连杆-420；第二连杆-430；第一弹簧-440；第二弹簧-450；交流电磁场探头-460；涡流阵列探头-470；第一垂直距离传感器-480；第二垂直距离传感器-490。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
24.实施例：参见图1和图2，实施例的探头装置，应用于核电厂水池不锈钢覆面及焊缝缺陷的在役检查中，其包括小车、探头位置调节组件、提离调节组件和探头组件，其中，小车行走于被检测表面，提离调节组件为紧固螺栓200。
25.小车包括小车本体110和车轮120，小车本体110的前侧连接有探头位置调节组件，探头组件通过紧固螺栓200连接于探头位置调节组件上，探头组件可沿小车本体110的左右方向移动。
26.探头位置调节组件包括第一固定板310、第二固定板320、第一横杆330、第二横杆340以及滑动块350，第一固定板310和第二固定板320设置于小车本体110的前侧，第一横杆330和第二横杆340并列沿横向设置于第一固定板310和第二固定板320之间，滑动块350穿设于第一横杆330和第二横杆340上且可沿第一横杆330和第二横杆340的长度方向移动，紧固螺栓200设置于滑动块350的下方，通过旋转紧固螺栓200使得探头组件上下方向移动从而得以调节探头组件与被检测表面之间的距离，通过沿左右方向移动滑动块350从而得以
在左右方向移动探头组件。
27.探头组件包括固定板410、第一连杆420、第二连杆430、第一弹簧440、第二弹簧450、交流电磁场探头460、涡流阵列探头470、第一垂直距离传感器480和第二垂直距离传感器490，固定板410与紧固螺栓200连接，第一连杆420和第二连杆430对称设置于固定板410的下方，第一连杆420的两端分别连接固定板410和交流电磁场探头460，第二连杆430的两端分别连接固定板410和涡流阵列探头470，第一弹簧440连接于固定板410和第一连杆420之间，第二弹簧450连接于固定板410和第二连杆430之间，第一垂直距离传感器480和第二垂直距离传感器490分别设置于交流电磁场探头460和涡流阵列探头470上。其中，第一连杆420和第二连杆430均折弯设置，且折弯方向相背，第一连杆420和第二连杆430均包括第一段杆体和第二段杆体，第一段杆体与固定板410垂直设置，第一段杆体和第二段杆体之间的折弯角度为120
°
，进而，第一弹簧440的一端与固定板410连接，第一弹簧440的另一端与第一连杆420的第二段杆体连接，第二弹簧450的一端与固定板410连接，第二弹簧450的另一端与第二连杆430的第二段杆体连接。综上，交流电磁场探头460和涡流阵列探头470并列对称设置于紧固螺栓200的下方，且两者之间具有一定距离，从而两者之间不发生电磁场干扰，又有利于第一弹簧440和第二弹簧450的安装。
28.在执行检验时，根据被检测表面的平面状态、可能缺陷取向、需求灵敏度等来确定非接触式测量的提离高度，两个探头并列对称且分开设置，两者之间不发生电磁场干扰，可一次性完成扫查检验工作，在融合电磁检测过程中，交流电磁场探头460先经过被检区域完成初步粗检，主要功能是发现缺陷与定位缺陷，之后进行涡流阵列探头精检，主要功能是定性缺陷与定量参考。
29.当发现缺陷后，可根据实际情况，按照垂直距离传感器返回值，通过调整提离高度取得背景噪声与灵敏度之间最优配合，从而获得最大信噪比信号，最终进行精确定性与定量参考。
30.本实施例的用于核电厂水池不锈钢覆面及焊缝在役检查的探头装置，一方面通过设置小车，使得小车的车轮120与被检测表面之间的滚动摩擦带动探头的移动从而代替探头与被检测表面之间的滑动摩擦，能有效降低探头与被检测表面之间滑动摩擦带来的剧烈晃动，从而降低了信号背景噪声，提高了系统检验效率与检验灵敏度；另一方面，探头组件中通过设置独立的第一连杆420、第二连杆430、第一弹簧440和第二弹簧450来配合安装两个探头，从而可以降低或消除小车经过凹凸表面而产生的振动，从而降低探头振动，有效降低信号背景噪声，提高焊缝缺陷的检验效率与检验灵敏度，最终提升核电厂水池壁缺陷检出概率。
31.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。