螺旋盘式传热管导行波检测技术及其传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种螺旋盘式传热管在役检查用的导行波检测方法，包括以下步骤：导行波检测装置的探头发射导行波信号，导行波沿螺旋盘式传热管内部传输，沿管内壁传至传热管的出口端，传热管的出口端有开路和短路两种状态；传热管内壁的不连续缺陷与导行波相互作用后，导行波携带不连续缺陷的基本信息，经传感器，接入信号收发分析处理器的平衡电桥；利用信号收发分析处理器的快速傅里叶变换将频域信号转变为时域信号，显示出谐振频幅响应曲线。由于本发明的导行波检测技术，使用传感器以快捷的扫查速度检测第四代核电站高温气冷堆蒸发器螺旋盘式传热管，将得到比较精确的不连续点反射定位。
【专利说明】螺旋盘式传热管导行波检测技术及其传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种螺旋盘式管在役检查用的导行波检测方法及其导行波检测用的导行波传感器。
【背景技术】
[0002]在第四代核电站高温气冷堆蒸发器螺旋盘式传热管的检测技术研究中，到目前为止，涡流检测技术无法使用。压水堆核电站的蒸汽发生器U形传热管可以使用涡流检测技
术。在此即使提高填充系数，根据Lf2+R2P反推空心线圈的自感，按下式确定圈
数并反复核算。线圈自感L=0.03(rN)2/6r+91+10b式中N—圈数；r、l、b为计量单位。圈数相同，线径细则难绕，电阻增大，Q值下降，发热增加，故宜加大线径，一般为0.1-0.15mm。保证电感量准确应整齐分层密绕。两个差动线圈尽可能保持一致，至于绕向，因接成桥路，尽管对检测并无实际影响。但在对第四代高温气冷堆蒸发器螺旋盘式传热管的检测时遇到了困难。无论是内穿式或外套式涡流探头均无法检测此类传热管。或换用远场涡流和多频涡流技术，反复试验也无济于事。
[0003]现有技术中存在的欠缺为:首先涡流探头无法送达。再者螺旋盘管层次多，一圈盘绕一圈，即使内穿涡流探头用电动机自动化方式输送也无法到位，尤其该高温气冷堆蒸发器的上部弯曲呈不规则扭折盘旋的连接用管，更加不可行。对于第四代核电站高温气冷堆蒸发器螺旋盘式传热管的检测和在役检查，使用涡流方法或内窥镜技术，都必须将探头送达被测部位。没有一种常规检测技术可以不要传送探头抵达被测管相关部位的。而本发明所用导行波检测技术的传感器则具有不送、不套、不穿、不必达和没有耦合剂的“四不一没有”的特点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服检测螺旋盘式传热管时发送探头的麻烦，克服现有技术中螺旋盘式传热管的不连续点及腐蚀减薄难以准确定位的欠缺。同时为解决以上技术问题，本发明提供一种螺旋盘式管在役检查用的导行波检测方法，利用导行波检测装置，对螺旋盘式管内部的不连续缺陷进行在役检查，导行波检测装置的探头发射导行波信号，导行波沿螺旋盘式传热管内部传输，沿管内壁传至管的出口端，所述传热管的出口端有开路和短路两种状态；所述传热管内壁的不连续缺陷与导行波相互作用后，导行波携带不连续缺陷的基本信息，经传感器，接入信号收发分析处理器的平衡电桥；利用信号收发分析处理器的快速傅里叶变换将频域信号转变为时域信号，显示出谐振频幅响应曲线。
[0005]进一步地，谐振频幅响应曲线根据被测管的展开长度，选择以皮秒ps或纳秒ns表示电长度或被测管缺陷离管口的距离。
[0006]进一步地，将被测管束当作圆柱电磁谐振腔对被测管缺陷进行检测，建立传热管的射频范围内扫频频率幅度谐振响应曲线与管壁厚度的相应关系，通过谐振频幅曲线显示出传热管壁厚的减薄量，完成传热管腐蚀减薄量的在线实时检测。[0007]本发明还提供一种螺旋盘式传热管在役检查用的导行波传感器，所述传感器包括:一向被测管道发射导行波的圆形探头、一射频信号输入输出转换器，所述传感器由一外壳保护，所述探头与所述转换器连接，所述转换器通过电缆与一射频信号源连接，所述转换器通过电缆与一信号收发分析处理器连接，被测管束缺陷的反射信号经转换器后传输到信号收发分析处理器。
[0008]进一步地，所述探头有一渐变的圆管端口，且所述端口的尺寸与被测管的内径相吻合。
[0009]进一步地，在于所述探头插入被测管口与被测管部分连接，不与被测管的外壁接触，所述探头与管口的距离尺寸可调节，所述探头可360度旋转，从而确定被测管缺陷在管束截面的具体位置。
[0010]进一步地，所述探头扫查被测管时，不使用耦合剂。
[0011]进一步地，所述电缆为一兼有输入和输出功能的同轴线，所述电缆的长度在60cm至IOOcm之间。
[0012]进一步地，所述电缆的输入接头与所述射频信号源的输出端连接，所述电缆的输出接头与所述信号收发分析处理器输入端连接。
[0013]进一步地，所述转换器为一探针式同轴波导转换器，所述转换器的同轴线被做成探针的形式，在探针顶部加一圆盘，从转换器的宽边插入到波导腔中，所述波导腔的一端口为铜或铝制作的金属壁，呈短路状态，所述波导腔的另一端为输出端，呈开路状态。
[0014]进一步地，所述转换器通过调整下列三个尺寸来达到在工作频带内有较好的匹配:(I)探针到短路端的距离；(2)探针的长度；(3)探针顶部圆盘的厚度和直径；(4)调谐螺钉的位置。
[0015]由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点:在螺旋盘式传热管时的检测过程中，不需要将探头发送到被测管的待测部位，只需将探头插入管口，就可以进行传热管的检测，且能快速的确定其不连续点及缺陷的位置。本发明提供的导行波传感器在扫查时没有使用耦合剂，结构简单，操作方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为导行波检测装置的电原理图
图2为扫查新的螺旋盘式传热管的扫描曲线 图3为扫查螺旋盘式传热管管内Φ3πιπι金属异物的扫描曲线 图4为扫查螺旋盘式传热管环缝间隙0.1mm时的扫描曲线 图5为扫查螺旋盘式传热管纵向与横向裂纹相距40cm的扫描曲线 图6为扫查螺旋盘式传热管无纵缝、有横缝的扫描曲线 图7为扫查螺旋盘式管的两个不连续缺陷的扫描曲线。
【具体实施方式】
[0017]以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0018]一种螺旋盘式管在役检查用的导行波检测方法，利用导行波检测装置，对螺旋盘式管内部的不连续缺陷进行在役检查，所述导行波检测装置包括一传感器，所述传感器包括:一向被测管道发射导行波的圆形探头、一射频信号输入输出转换器，传感器由一外壳保护，探头与转换器连接，转换器通过电缆与一射频信号源连接，同时，转换器通过电缆还与一信号收发分析处理器连接，其中，电缆为一兼有输入和输出功能的同轴线，所述电缆的长度在60cm至IOOcm之间，电缆的输入接头与射频信号源的输出端连接，电缆的输出接头与所述信号收发分析处理器输入端连接。
[0019]转换器为一探针式同轴波导转换器，转换器的同轴线被做成探针的形式，探针顶部有一圆盘，从转换器的宽边插入到波导腔中，波导腔的一端口为铜或铝制作的金属壁，呈短路状态，波导腔的另一端为输出端，呈开路状态。转换器可以通过调整下列尺寸来达到在工作频带内有较好的匹配:(I)探针到短路端的距离；(2)探针的长度；(3)探针顶部圆盘的厚度和直径；(4)调谐螺钉的位置。如表1中探针的长度为L、探针顶部圆盘的厚度h和直径D、探针到短路端的距离j ;圆孔的厚度和直径分别为η和d。表1给出了优选地探针式转换器的主要结构参数。
【权利要求】
1.一种螺旋盘式传热管在役检查用的导行波检测方法，利用导行波检测装置，对螺旋盘式管内部的不连续缺陷进行在役检查，其特征在于该检测方法包括以下测量步骤: 导行波检测装置的探头发射导行波信号，导行波沿螺旋盘式传热管内部传输，沿管内壁传至传热管的出口端，所述传热管的出口端有开路和短路两种状态； 所述传热管内壁的不连续缺陷与导行波相互作用后，导行波携带不连续缺陷的基本信息，经传感器，接入信号收发分析处理器的平衡电桥； 利用信号收发分析处理器的快速傅里叶变换将频域信号转变为时域信号，显示出谐振频幅响应曲线。
2.按照权利要求1所述的螺旋盘式传热管在役检查用的导行波检测方法，其特征在于，所述谐振频幅响应曲线根据被测管的展开长度，选择以皮秒或纳秒表示电长度或被测管缺陷离管口的距离。
3.按照权利要求1所述的螺旋盘式传热管在役检查用的导行波检测方法，其特征在于:将被测管束当作圆柱电磁谐振腔对被测管缺陷进行检测，建立传热管的射频范围内扫频频率幅度谐振响应曲线与管壁厚度的相应关系，通过谐振频幅曲线显示出传热管壁厚的减薄量，完成传热管腐蚀减薄量的在线实时检测。
4.一种螺旋盘式传热管在役检测用的导行波传感器，其特征在于，所述传感器包括:一向被测管道发射导行波的圆形探头、一射频信号输入输出转换器，所述传感器由一外壳保护，所述探头与所述转换器连接，所述转换器通过电缆与一射频信号源连接，所述转换器通过电缆与一信号收发分析处理器连接，被测管束缺陷的反射信号经转换器后传输到信号收发分析处理器。
5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述探头有一渐变的圆管端口，且所述端口的尺寸与被测管的内径相吻合。
6.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于所述探头可调节深度地插入被测管口中并且可360度旋转地与被测管部分内壁接触，不与被测管的外壁接触。
7.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于:所述电缆为一兼有输入和输出功能的同轴线。
8.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于:所述电缆的长度在60cm至IOOcm之间。
9.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于所述电缆的输入接头与所述射频信号源的输出端连接，所述电缆的输出接头与所述信号收发分析处理器输入端连接。
10.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于所述转换器为一探针式同轴波导转换器，包括一调谐螺钉，所述转换器的同轴线设置为探针，在探针顶部加一圆盘，从转换器的宽边插入到波导腔中，所述波导腔的一端为铜或铝制作的金属壁，呈短路状态，该端为短路端；所述波导腔的另一端为输出端，呈开路状态；所述转换器通过调整下列三个尺寸来达到在工作频带内的良好匹配:(I)探针到短路端的距离；(2)探针的长度；(3)探针顶部圆盘的厚度和直径；(4)调谐螺钉的位置。
【文档编号】G01N27/82GK103499635SQ201310356093
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】贝雅耀, 林忠元, 刘金宏, 周在杞, 陈予苏, 王小刚 申请人:中广核检测技术有限公司, 苏州热工研究院有限公司, 中国广核集团有限公司