一种小管径内壁检查超声-涡流组合探头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于核电站一回路系统以及其它行业无损检测技术领域，具体涉及一种小 管径内壁检查超声-涡流组合探头。
【背景技术】
[0002] 根据美国机械工程师协会(简称ASME)规范的相关要求，核电机组的反应堆压力容 器顶盖贯穿件需要进行在役检查，其检验范围包括贯穿件本体以及与顶盖封头相连的J型 焊缝。反应堆压力容器贯穿件的材质一般为Alloy600或Alloy690。垂直贯穿反应堆压力 容器上封头，并与压力容器封头内壁形成J型焊缝。贯穿件内径一般为60~70mm，壁厚在 15~20_左右。J型焊缝属异种金属焊缝，通常为了提高焊接性能，在J型焊缝坡口处堆 有预堆边。
[0003] 探头是作为核反应堆压力容器贯穿件检验系统的核心元件，是实现检验方法的关 键载体，其直接影响或者决定其预防性检查的质量。目前，国内外均采用探头从贯穿件内部 接近的检验方式。进入贯穿件内部实施检查的构件不仅只是探头，还包括探头夹持器，探头 连接电缆以及水耦合回路。贯穿件内部狭小空间，给探头的布置带来极大限制。截止目前， 针对贯穿件检查所采用探头是由数量有限的常规探头单元组成，仅包括双晶〇度探头和横 波45度探头。随着世界无损检测技术的发展，对于贯穿件内部缺陷尺寸的测量精度也相应 提高。而传统类型的探头，对与缺陷自身高度的测量精度又十分有限。因此，亟需研制适用 于新型反应堆压力容器顶盖贯穿件等小管径件检测的一种小管径内壁检查超声-涡流组 合探头。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术对缺陷高度的测量精度要求有限的技术问题，提供 了一种小管径内壁检查超声-涡流组合探头，该探头既能满足检测方法上对缺陷高度的测 量精度要求，同时又能克服贯穿件内部狭小空间的限制，以满足反应堆压力容器顶盖贯穿 件的检查要求。
[0005] 实现本发明目的的技术方案为：
[0006] -种小管径内壁检查超声-涡流组合探头，探头支架包括3块或多块瓦片形组合 探头块；3块或多块组合探头块固定在探头夹持机构上，组合形成圆筒状结构。圆筒状的探 头支架外径尺寸与待测贯穿件的内径基本一致，用于保证安装在组合探头块内的探头与待 测贯穿件内壁紧密贴合。
[0007] 每块组合探头块上设有探头安装槽用于安装探头单元，探头安装槽包括长条状超 声探头安装槽和点式涡流探头安装孔；超声探头安装槽内安装有超声探头，超声探头通过 电缆与超声仪连接，用于检测待测贯穿件内部缺陷的位置和尺寸；点式涡流探头安装孔内 安装有涡流探头，涡流探头通过电缆与涡流仪连接，用于检测贯穿件表面的缺陷。每个超声 探头由一组晶片构成，通过两个晶片的相向布置，使入射声束可在设定范围交汇，形成有效 检测区域。
[0008] 所述探头安装槽的类型、数量和尺寸根据实际需要的探头的类型、尺寸和数量确 定。实际需要的探头的类型、尺寸和数量根据被检部件的结构尺寸以及材质确定。
[0009] 所述探头支架包括第一组合探头块、第二组合探头块和第三组合探头块；第一组 合探头块为柱体结构，其截面为圆环的一部分，沿第一组合探头块轴向开有三个长条形通 槽作为超声探头安装槽，分别为探头TOFD-45-Ax安装槽、探头TOFD-60-Ax安装槽和探头 L-45-Ax-U、TRL-0-F15 和L-45-Ax-D安装槽；探头TOFD-45-Ax安装槽内安装有TOFD-45-Ax 探头，探头TOFD-60-Ax安装槽内安装有TOFD-60-Ax探头，探头L-45-Ax-U、TRL-0-F15和 L-45-Ax-D安装槽内从上到下依次安装有L-45-Ax-U探头、TRL-0-F15探头和L-45-Ax-D探 头。
[0010] 第二组合探头块为柱体结构，其截面为圆环的一部分，沿第二组合探头块轴向 开有一个纵向长条形通槽作为探头S-45-Ax-U、TRL-0-F40、S-45-Ax-D安装槽，在纵向长 条形通槽右侧沿第二组合探头块周向开有上下平行的两个横向长方形通槽，分别为探头 TOFD-45-Cir安装槽和探头TOFD-60-Cir安装槽；探头S-45-Ax-U、TRL-0-F40、S-45-Ax-D 安装槽内从上到下依次安装有S-45-Ax-U探头、TRL-0-F40探头和S-45-Ax-D探头；探 头TOFD-45-Cir安装槽内安装有TOFD-45-Cir探头；探头TOFD-60-Cir安装槽内安装有 TOFD-60-Cir探头。
[0011] 第三组合探头块为柱体结构，其截面为圆环的一部分，沿第二组合探头块周向开 有上下平行的两个横向长方形通槽，分别为探头S-45-Cir-L、S-45-Cir-R安装槽和探头 L-45-Cir-L、L-45-Cir-R安装槽；在横向长方形通槽下方开有圆形通槽作为点式涡流探头 安装孔，通槽内安装有点式涡流探头；探头S-45-Cir-L、S-45-Cir-R安装槽内从左向右依 次安装有S-45-Cir-L探头和S-45-Cir-R探头；探头L-45-Cir-L、L-45-Cir-R安装槽内从 左向右依次安装有L-45-Cir-L探头和L-45-Cir-R探头。
[0012] 本发明的有益效果为：本发明的小管径内壁检查超声-涡流组合探头由多块组合 探头块结构组成，所有探头单元布置在组合探头块结构上，最低限度的占用管道内部空间， 为探头夹持器等其他构件预留了足够的布置空间。所需探头单元均布置在一个探头上，可 同时进行超声、涡流信号的采集，大幅提高了检测效率。根据贯穿件的结构尺寸，设计了相 应的T0FD探头单元。方法试验结果表明，T0FD探头单元可检出1_高的模拟裂纹（EDM槽)， 并可对2_以上高度的模拟裂纹进行精确定量，缺陷高度的测量误差小于1_。有较大的信 噪比，满足了检测要求。使用组合式超声波-涡流检测探头的夹持结构，保证了检测探头与 受检对象表面贴合良好且压紧力均匀；在安装时收紧探头的动作确保探头不受损伤。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的总体结构示意图；
[0014] 图2为本发明的俯视图；
[0015] 图3为第一组合探头块的侧视图；
[0016] 图4为第一组合探头块的剖视图；
[0017] 图5为第二组合探头块的侧视图；
[0018] 图6为第二组合探头块轴向沿探头TOFD-45-Cir安装槽位置的剖视图；
[0019] 图7为第三组合探头块的侧视图；
[0020] 图8为第三组合探头块沿探头头S-45-Cir-L、S-45-Cir-R安装槽位置的剖视图；
[0021] 图9为TOFD-45-Ax(45°轴向T0FD探头）晶片布置图；
[0022] 图10为TOFD-60-Ax(60°轴向T0FD探头）晶片布置图；
[0023] 图11为TOFD-45-Cir(45°周向T0FD探头）晶片布置图；
[0024] 图12为TOFD-60-Cir(60°周向T0FD探头）晶片布置图；
[0025] 图1