一种高温环境恒温超声试验系统的制作方法

本发明属于超声波无损检测技术领域，具体涉及一种高温环境恒温超声试验系统。

背景技术：

目前国内核级部件的超声无损检测的环境温度大多在52℃以下，对其相应的研究应用也比较成熟，对检测中的系统标定、缺陷显示的定位和定量都有了一套成熟的体系。然而对温度在52℃以上部件的超声检测，国内尚未开展系统的研究，相应焊缝缺陷检测技术的研究应用较少。而目前高温气冷堆由于其特殊设计，部分在役检查时温度高于规范要求的52℃；此外在超声波手动和自动检测过程中，探头标定温度与实际检测过程中的温度总会存在偏差，当温度偏差较大时会对检测过程中的缺陷定量及定位产生影响，因此研究不同温度条件对超声波检测的影响显得十分有必要。高温环境对超声波检测的影响研究需要一套高温环境恒温试验系统，以保障高温环境下超声试验的可行性以及数据的可靠性。

目前有相对较为成熟的高温恒温箱或恒温房，但因体积过大且价格高昂，均不适用于超声试验需求。同时由于超声试验过程中需采用200v电压激励探头换能器，与常规加热管同时工作时会造成环路漏电，因此简易的加热管方式也不适用。

因此开发一种恒温超声试验系统，以营造室温～95℃的恒温水环境，并可执行扫查装置携带超声波探头在恒温试块上运动的功能，显得十分有必要。

技术实现要素：

本发明针对高温气冷堆高温部件超声检测技术开发需求，设计开发一套适用的高温环境恒温超声试验系统，进行高温环境对超声波检测的影响研究，以满足检测标定需求。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种高温环境恒温超声试验系统，大水箱和小水箱放置在固定机架底部支撑杆上，加热区与小水箱并排放置在大水箱一端；纵向运动及支撑导轨固定在固定机架上方；横向运动导轨横跨纵向运动及支撑导轨上方，并在两端通过齿轮固定在纵向运动及支撑导轨上方；纵向运动电机通过齿轮与纵向运动及支撑导轨连接，并固定在横向运动导轨上方；横向运动电机通过齿轮与横向运动导轨传动丝杆连接，并固定在横向运动导轨上方；探头夹持器安装在横向运动导轨下方；控制面板焊接固定在固定机架端头；外胆加热管和内胆加热管均位于加热区内部；温度传感器与温度控制面板通过信号传输线缆连接；循环水泵通过不锈钢水管连接加热区与大水箱和小水箱；进水阀的一端分别通过不锈钢水管连接大水箱和小水箱的进水口，另一端连接循环水泵出水口；出水阀的一端连接大水箱和小水箱的出水口，另一端连接至下加热区。

所述的固定机架的骨架由铝型材组成。

所述的固定机架配4个万向脚轮。

所述的纵向运动及支撑导轨通过螺钉固定在固定机架上方。

所述的纵向运动电机通过螺钉固定在横向运动导轨上方。

所述的横向运动电机通过螺钉固定在横向运动导轨上方。

所述的探头夹持器通过螺钉安装在横向运动导轨下方。

所述的内胆加热管采用全封闭填充导热油。

(1)超声试验试块吊装至大水箱内，并调至水平；

(2)在探头夹持器上安装试验用超声波探头；

(3)打开进水阀、出水阀，并在控制面板上选择对应的温度传感器；

(4)打开自来水开关将大水箱注水至合适高度；

(5)打开循环水泵，并通过控制面板设置指定温度；

(6)外胆加热管工作，将直接加热的热水通过循环水泵输入至大水箱直至温度传感器反馈温度至设定温度，外胆加热管停止工作；

(7)内胆加热管工作，通过绝缘热传导方式将热水通过循环水泵输入至大水箱，直至大水箱内温度与设定温度偏差在±2℃范围内；当温度偏差超过±2℃时，自动启动加热；

(8)大水箱温度达到设置温度范围时，外胆加热管停止工作后，纵向运动电机和横向运动电机驱动探头夹持器携带超声波探头在试块指定区域进行检测试验；

(9)更换超声探头或将大水箱温度加热到所需其它温度，重复步骤5-8；

(10)试验结束。

本发明所取得的有益效果为：

本发明可营造室温～95℃的任意设定温度环境，并在试验过程中保持温度环境与设定值偏差≤±2℃，超声试验过程中加热装置与超声探头不形成电路回路；

本发明采用内外胆加热方式，既利用外胆加热速度快的优势，又利用绝缘内胆加热实现超声试验过程中温度保持，营造恒温绝缘温度环境；

本发明试验系统工作室尺寸(长×宽×高mm)不小于1000×800×450，承受力＞800kg/m²；

本发明扫查装置在测试区上方移动过程中，探头夹持器携带超声波探头，伸入测试区内自由移动，实现恒温环境下的超声试验。

附图说明

图1为水箱组件和扫查系统图；

图2为温控系统组成及连接图；

图3为温控系统流程图；

图中：1、固定机架；2、大水箱；3、小水箱；4、加热区；5、纵向运动及支撑导轨；6、纵向运动电机；7、横向运动电机；8、探头夹持器；9、温度控制面板；10、内胆加热管；11、外胆加热管；12、温度传感器；13、循环水泵；14、进水阀；15、出水阀；16、横向运动导轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1、图2所示，本发明所述高温环境恒温超声试验系统如下：

水箱组件(测试区)主要包括固定机架1、大水箱2和小水箱3。其中，固定机架1是整套系统的安装基础，大水箱2和小水箱3放置在固定机架1底部支撑杆上，其骨架由铝型材组成，以提高强度。加热区4与小水箱3并排放置在大水箱2一端。固定机架1配4个万向脚轮，方便设备转运。大水箱2用于放置大型超声试块，以及相关的超声试验；小水箱3用于放置小型超声试块，并用于相关的超声试验。如果只用一个水箱，做小型超声试块试验时，会造成资源的浪费，双水箱配置可以避免这种问题。

两轴扫查组件位于水箱组件的上部，主要用于超声探头的安装，并提供纵向和横向的运动。其结构主要由纵向运动及支撑导轨5、横向运动导轨16、纵向运动电机6、横向运动电机7和探头夹持器8组成。其中，纵向运动及支撑导轨5是整个扫查组件的纵向运动基础，其通过螺钉固定在固定机架1上方；横向运动导轨16横跨纵向运动及支撑导轨5上方，并在两端通过齿轮固定在纵向运动及支撑导轨5上方；纵向运动电机6通过齿轮与纵向运动及支撑导轨5连接，并通过螺钉固定在横向运动导轨16上方；横向运动电机7通过齿轮与横向运动导轨16传动丝杆连接，并通过螺钉固定在其上方。纵向运动电机6为超声探头提供纵向驱动力，横向运动电机7为超声探头提供横向驱动力，探头夹持器8用于超声探头的夹持、垂直方向和角度的调整，其通过螺钉安装在横向运动导轨16下方。

温控系统主要包括温度控制面板9、内胆加热管10、外胆加热管11、温度传感器12、循环水泵13、进水阀14、出水阀15。控制面板9用于选择温度传感器12、设定温度、控制内外胆加热管工作启停等，其焊接固定在固定机架1端头；内胆加热管10采用全封闭填充导热油用于绝缘加热和保温；外胆加热管11用于直接快速加热；外胆加热管11和内胆加热管10均位于加热区4内部；温度传感器12与温度控制面板9通过信号传输线缆连接，用于实时监测和反馈水箱内温度；循环水泵13通过不锈钢水管连接加热区4与大水箱2和小水箱3，用于促进水箱和加热区的水循环。进水阀14分别通过不锈钢水管连接大水箱2和小水箱3的进水口，另一端连接循环水泵出水口；出水阀15一端连接大水箱2和小水箱3的出水口，另一端连接至下加热区4。

如图3所示，本发明所述高温环境恒温超声试验实施流程如下(以大水箱试验为例)：

(1)超声试验试块吊装至大水箱2内，并调至水平；

(2)在探头夹持器8上安装试验用超声波探头；

(3)打开进水阀14、出水阀15，并在控制面板9上选择对应的温度传感器12；

(4)打开自来水开关将大水箱2注水至合适高度；

(5)打开循环水泵13，并通过温度控制面板9设置指定温度；

(6)外胆加热管11工作，将直接加热的热水通过循环水泵13输入至大水箱2直至温度传感器12反馈温度至设定温度，外胆加热管11停止工作；

(7)内胆加热管10工作，通过绝缘热传导方式将热水通过循环水泵13输入至大水箱2，直至大水箱2内温度与设定温度偏差在±2℃范围内；当温度偏差超过±2℃时，自动启动加热；

(8)大水箱2温度达到设置温度范围时，外胆加热管11停止工作后，纵向运动电机6和横向运动电机7驱动探头夹持器8携带超声波探头在试块指定区域进行检测试验；

(9)更换超声探头或将大水箱2温度加热到所需其它温度，重复步骤5-8；

(10)试验结束。