Page 46 - 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

为负值, 为拉力。
时 F 1
F

(
( 2 ) F=G · cosθ+F 1 arccos ≤θ<90° ), 此
G
为正值, 为压力。
时 F 1

(
( 3 ) F=-G · sinθ+F 1 90°≤θ<180° ), 此时
为正值, 为压力。
F 1
(

( 4 ) F=G · cosθ+F 1 180°≤ θ<270° ), 此时
为正值, 为压力。
F 1
图 6 扫查定位精度测试现场
F
(
( 5 ) F=G · cosθ+F 1 270°≤θ<arccos ),
G 轨道适应性测试表明, 自动扫查器通过更换不同
为正值, 为压力。 尺寸的轨道、 采用合适的万向接头, 能够有效地适应
此时 F 1
F 不同尺寸直管和弯管的扫查, 保证探头和待检部位的
(

( 6 ) F=G · cosθ+F 1 arccos ≤θ<360° ),
G 有效耦合, 同时扫查器运动能够保证与焊缝平行且同
为负值, 为拉力。
心。扫查器弯管适应性测试现场如图7所示。
此时 F 1
3 现场应用
对自 动 扫 查 器 进 行 国 产 化 改 进 后, 在 某 核 电
站进行了适应性试验和运动紧固带 测试。课题组

分别选择了大直径弯管( 875mm ) 和中等直径直
ϕ

管( 457mm ) 对扫查器的适应性和运动精度进行
ϕ
测试( 见图 6 )。测试得到自动 扫 查 器 轴 向 定 位 误

差为 ±1mm , 重复定位误差为 ±0.5 mm 。周向运
动误差为 0.5 mm , 重复定 位 误 差 为 ±0.5 mm , 运 图 7 扫查器弯管适应性测试现场

行精度较 高。同 时 采 用 电 机 控 制 进 给 装 置, 保 证 为了验证探头恒力装置的准确性, 将压力传感
探头始终 能 够 以 相 对 恒 定 的 压 力 压 紧 待 检 部 位, 器与探头表面固定, 通过压力传感器来直接反馈恒
未出现压力过大影响运动或压力过小影响耦合的 力机构施加给管道表面的力。相控阵超声探头恒力
情况。 装置验证数据如表 1 所示。
表 1 相控阵超声探头恒力装置验证数据
各角度下的实测压力 / N
组别 预设压力 / N
0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315°
1 10 9.6 10.4 13.3 12.8 11.9 10.6 10.3 11.8
2 15 14.3 15.9 16.2 15.6 15.1 15.7 14.6 14.8
3 20 20.6 20.3 20.1 21.2 22.5 23.2 19.8 20.4
由表 1 可知, 探头施加给管道表面的压力在预 备品备件的成本且缩短了周期, 改进效果显著。
设压力 ±3N 的范围内波动。探头恒力装置能够保

4 结语
证探头在管道不同位置维持相对恒定的压力, 避免
探头自身重力导致其在管道顶部位置时压力过大影 ( 1 )国产化改进后, 实现了机械部件的完全国产

响运动, 或者导致其在底部位置时重力与弹力抵消 化, 在实际使用和维护过程中, 减少了维护成本且缩
而离开待检面的情况。 短了周期, 简化了维护维修流程, 提高了设备的使用
经过一系列的国产化改进, 相控阵超声自动扫查 效率。
器在整体设计和机械部件生产方面完全实现了国产 ( 2 )国产化改进后, 提高了扫查器的适应性, 能

化, 经过了一段时间的现场试验和实际作业, 完全满足 够通过两种轨道结构适应管径为 688~1100 mm

实际的使用要求, 既达到了原设备的运行状况, 同时提 以 及不同曲率半径的弯管或直管, 大大简化了前期
高了扫查器的适用性, 降低了使用难度, 也降低了更换 ( 下转第 18 页)
2
1
2022 年 第 44 卷 第 7 期

无损检测