Page 45 - 无损检测2022年第七期

张晓峰,等:
核电主管道相控阵超声扫查器的国产化改进

设计, 该装置通过恒力弹簧提供给探头贴合被检管
道表面的压力。设计的不足在于该机构进给行程小
且恒力弹簧的弹力不足以抵消探头的重力。进给行
程小对导轨的安装精度要求较高, 而实际工况常常
难以达到这样的高要求; 恒力弹簧的弹力不足会造
成当主管道处于水平放置, 探头在最低点检测时, 探
头的重力大于弹簧的弹力, 探头表面无法继续贴合
图 3 万向脚杯外观
主管道表面。
国产化改进的探头进给装置为长行程恒力进给
( 3 )不同堆型的主管道管径为 690~1088mm ,

机构( 见图 4 ), 该设计很好地解决了上述提到的两

SAGE 自动扫查器轨道内径仅有1100mm , 而固定
个问题。国产化改进的探头进给装置由直线步进电
的支撑脚需要深入轨道内, 所以扫查器实际最大直
径仅有约1000mm 。其对于不同管径的管道, 尤其 机和压力传感器组成。直线步进电机通过电控进给

来给探头施加一定的压力, 再通过拉压力传感器反
是大直径弯管适应性不佳。
1.2 进口备品备件的采购周期和价格因素 馈数据, 最后通过算法来控制电机的进给量, 达到实
设备在使用过程中, 主要的机械部件难免会出 时调整压力的效果, 以保证探头施加给管道表面的
现老化或者损坏的情况, 由于设备为进口设备, 所以 压力为恒定或者仅在某一小范围内波动。
主要的备品备件均需进口采购。进口采购不仅周期
长, 价格也十分昂贵, 这给进口设备的维护和使用带
来了很大的不便, 影响了设备的使用效率。
2 国产化改进的实施

2.1 主管道弯管夹持装置的改进
改进设计采用单轨道 夹持, 不采用生根装置。
为了保证轨道对不同管径的适应性和夹持稳定性,

将轨道分 为 两 个 系 列 ( 直 径 分 别 为 1300 mm 和

1050mm ), 用以覆盖管径为 690~1088mm 的管 图 4 长行程恒力进给机构结构示意

道。 1500mm 导轨的外观如图 2 所示。 2.3 探头恒力装置设计

ϕ
相控阵超声探头恒力装置工作示意如图5所示。

图 2 ϕ 1050mm 导轨外观

为保证轨道夹持弯管时的稳定性, 夹持爪采用
万向脚杯( 见图 3 ), 该结构可以良好地贴合弯管处
的圆弧表面, 达到良好的夹持效果。 图 5 相控阵超声探头恒力装置工作示意
2.2 探头进给装置的改进 探头施加在被测管道表面的压力 F 与恒力装
原设计为由弹簧直接驱动探头径向方向的进给 置绕被测管道圆周运动的角度 θ 之间存在一定函数
运动, 当主管道处于水平位置时, 由于探头自身重力 关系( 设探头重力为 G , 拉压力传感器示数为 F 1 )。
的存在, 探头施加给被测管道表面的压力会随着探 函数关系如下所述。
头沿焊缝的运动而发生变化, 该情况势必会对检测 F
(
( 1 ) F=G · cos θ+F 1 0°≤ θ<arccos ), 此
精度和准确性产生一定的影响。 G
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2022 年 第 44 卷 第 7 期
无损检测