一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于法兰孔超声检验技术领域，具体涉及一种法兰孔及法兰孔带检测 用水浸超声探头。
【背景技术】
[0002] 反应堆压力容器法兰孔带螺纹区和韧带区是与顶盖连接的边界，用于保持压力边 界，防止放射物质外泄，属于核一级部件。法兰孔带在反应堆压力容器服役过程中，由于受 到高温高压以及高辐射环境作用，材料性能会产生退化，螺纹孔螺纹根部容易产生裂纹。韧 带区也有可能产生缺陷扩展。由于是一回路压力容边界，一旦该部件失效，将产生不可估量 的损失。因此按照相关规范的要求，需要对反应堆压力容器法兰孔带进行周期性检查，一般 选择从法兰面对螺纹孔区及韧带区进行超声检验。
[0003] 目前一般采用人工手动常规超声检验的方式，该方式对反应堆水池的水位有要 求，而且在低水位期间法兰孔带区域辐射剂量较高，在短时间内完成整个法兰孔带的检查 工作时间紧张，检查质量受人为因素影响较大。另一种传统检验模式，即使用长杆手工控制 探头扫查，该方式的检验效率较低，检查时一直占用核岛环吊，并且检验质量不够理想。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头，能够同 时完成螺纹区和韧带区的检查，保证检查灵敏度，提高检查效率。
[0005] 本实用新型的技术方案如下：一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头，该超 声探头包括纵波直探头和圆形声扩散楔块，在纵波直探头外套有圆柱筒状结构的圆形声扩 散楔块，并通过螺栓紧固固定，其中，圆形声扩散楔块底端下端面为圆锥面结构，并采用声 衰减系数低，在水中声透射率高的材料制成。
[0006] 所述的圆形声扩散楔块内直径Djt纵波直探头的外径大2~4_，用于灌入耦合 剂水。
[0007] 所述的圆形声扩散楔块外直径02比内直径D:大5mm，用于加工固定孔。
[0008] 所述的圆形声扩散楔块顶部距离内表面高度为H，其中，圆形声扩散楔块顶部距离 内表面高度H在保证连接强度的同时尽量小。
[0009] 所述的圆形声扩散楔块下端面圆锥面与水平所形成夹角的倾斜角度为a，其中， 圆形声扩散楔块倾斜角度a通过下面公式确定：
[0010]
[0011] 其中，为声扩散楔块声速；C7X为水介质声速；C钢为法兰孔带材料声速；a为声 扩散楔块锥面与水平面夹角；0为水介质中声束与竖直方向夹角；Y为法兰孔带工件内部 声束与检测面法线夹角。
[0012] 本实用新型的显著效果在于：本实用新型所述的一种法兰孔及法兰孔带检测用 水浸超声探头，利用圆形声扩散楔块，使声场在工件中半扩散角增大，利用竖直方向声能对 韧带区缺陷进行探测；利用增大的扩散角对螺纹区缺陷进行探测；由于探头声束向四周扩 散，所以探头与圆形螺纹孔区呈任意夹角，均有部分声束垂直于螺纹孔区，从而保证螺纹孔 区裂纹的信噪比和分辨率；由于声扩散楔块产生的特殊声场，可以利用简单的矩形扫查同 时完成对螺纹孔带韧带区和螺纹区的扫查，减少附加设备，提高检测效率。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型所述的一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头结构示意 图；
[0014]图2为图1中圆形声扩散楔块的结构示意图；
[0015] 图3为本实用新型所述的一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头照射钢工 件的不意图；
[0016] 图4为本实用新型所述的一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头扫查螺纹 孔区的示意图；
[0017] 图中：1、纵波直探头；2、圆形声扩散楔块；3、螺栓；4、韧带区；5、螺纹区。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0019] 如图1~4所示，一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头，包括纵波直探头1 和圆形声扩散楔块2,在纵波直探头1外套有圆柱筒状结构的圆形声扩散楔块2,并通过螺 栓3紧固固定，其中，圆形声扩散楔块2内直径Di比纵波直探头1的外径大2~4mm，用于 灌入耦合剂水；圆形声扩散楔块2外直径％比内直径D1大5mm，用于加工固定孔；圆形声扩 散楔块2底端下端面为圆锥面结构，并采用声衰减系数低，在水中声透射率高的材料制成； 圆形声扩散楔块2顶部距离内表面高度为H，圆形声扩散楔块2下端面圆锥面与水平所形成 夹角的倾斜角度为a，其中，圆形声扩散楔块2顶部距离内表面高度H在保证连接强度的同 时尽量小，以减少圆锥体内杂波干扰；圆形声扩散楔块2倾斜角度a通过下面公式确定：
[0020]
[0021] 其中，为声扩散楔块声速；C7X为水介质声速；C钢为法兰孔带材料声速；a为声 扩散楔块锥面与水平面夹角；0为水介质中声束与竖直方向夹角；Y为法兰孔带工件内部 声束与检测面法线夹角。
[0022] 本实用新型所述的一种法兰孔带检测用水浸超声探头，探头向圆周及竖直方向反 射，所以在任意角度都可以垂直扫查螺纹孔区，所以可以利用简单的矩形扫查对螺纹孔带 韧带区4和螺纹区5进行扫查；利用竖直方向声能对韧带区4缺陷进行扫查，利用倾斜方向 声能对螺纹孔区5缺陷进行扫查。
【主权项】
1. 一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头，其特征在于：该超声探头包括纵波直 探头（1)和圆形声扩散模块（2)，在纵波直探头（1)外套有圆柱筒状结构的圆形声扩散模块 (2)，并通过螺栓（3)紧固固定，其中，圆形声扩散模块（2)底端下端面为圆锥面结构，并采 用声衰减系数低，在水中声透射率高的材料制成。2. 根据权利要求1所述的一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头，其特征在于： 所述的圆形声扩散模块（2)内直径化比纵波直探头（1)的外径大2~4mm，用于灌入禪合 剂水。3. 根据权利要求1所述的一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头，其特征在于： 所述的圆形声扩散模块（2)外直径〇2比内直径Di大5mm，用于加工固定孔。4. 根据权利要求1所述的一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头，其特征在于： 所述的圆形声扩散模块（2)顶部距离内表面高度为H，其中，圆形声扩散模块（2)顶部距离 内表面高度H在保证连接强度的同时尽量小。5. 根据权利要求1所述的一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头，其特征在于： 所述的圆形声扩散模块（2)下端面圆锥面与水平所形成夹角的倾斜角度为a，其中，圆形 声扩散模块（2)倾斜角度a通过下面公式确定：其中，为声扩散模块声速；为水介质声速；C钢为法兰孔带材料声速；a为声扩散 模块锥面与水平面夹角；P为水介质中声束与竖直方向夹角；T为法兰孔带工件内部声束 与检测面法线夹角。
【专利摘要】本实用新型涉及法兰孔超声检验技术领域，具体公开了一种法兰孔及法兰孔带检测用水浸超声探头。该超声探头包括纵波直探头和圆形声扩散楔块，在纵波直探头外套有圆柱筒状结构的圆形声扩散楔块，并通过螺栓紧固固定，其中，圆形声扩散楔块底端下端面为圆锥面结构，并采用声衰减系数低，在水中声透射率高的材料制成。水浸超声探头，利用圆形声扩散楔块，使声场在工件中半扩散角增大，利用竖直方向声能对韧带区缺陷进行探测；利用增大的扩散角对螺纹区缺陷进行探测；由于探头声束向四周扩散，所以探头与圆形螺纹孔区呈任意夹角，均有部分声束垂直于螺纹孔区，从而保证螺纹孔区裂纹的信噪比和分辨率。
【IPC分类】G21C17/00
【公开号】CN204732171
【申请号】CN201420858106
【发明人】刘云, 尹鹏, 卢威, 葛亮, 王羽翀, 柯涛
【申请人】中核武汉核电运行技术股份有限公司, 核动力运行研究所
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2014年12月30日