管检查设备和管检查方法
【技术领域】
[0001]本文说明的实施例涉及管检查设备和管检查方法。
【背景技术】
[0002]例如通过超声波探伤法进行管壁变薄和管腐蚀的检查。以这样的方式进行超声波探伤法:用于发送和接收超声波的探测器与检测件的表面进行接触，以在检测件的内部传播各种频率的超声波。然后，在检测件内部的缺陷上或者检测件的后表面上被反射并且从其返回的超声波(回波)被接收，使得能掌握检测件内部的状态。缺陷的位置可以通过使用从发射到接收超声波所需的时间周期来测量，并且缺陷的尺寸可使用接收的回波的强度或者通过测量缺陷回波出现位置的范围来测量。
[0003]使用超声波的检查方法被用在原子发电站，以测量材料的板厚度或者检测在层压体或类似物中的焊接缺陷。此外，在检查用于增强核反应堆压力容器周围的管嘴开口、歧管和管接头的焊接表面部分时，也使用利用超声波的检查方法。
[0004]在发电厂中，壁变薄趋于可能由流动加速腐蚀(FAC)或者在弯肘部分或者在孔口部分的下游侧处的管中的腐蚀引起。基于这样的知识，已经由日本机械工程师学会(JSME)建立了在管壁变薄管理方面的规定(用于发电设备的编码，JSME S CA1-2005)。根据该规定，由使用超声波壁厚测量仪器的管壁厚测量实践管壁变薄管理。但是，每次测量壁厚时需要覆盖要拆开和重新构造的管的热隔绝材料的这种技术占用大量时间和成本。
[0005]因此，为了获得低成本的壁变薄管理，已经开发了用于固定点测量的嵌入型传感器。例如，已知一种使用超声波光探测器的光纤EMAT方法，其组合了电磁声换能器(EMAT)和光纤传感器。该电磁声换能器是通过电磁力的作用在管中激励超声波的共振器。该光纤传感器是用于通过激光检测激励的超声波的共振波的传感器。在光纤EMAT方法中，可以分析该激光检测的结果，以获得管的壁厚和关于管内部的缺陷的信息。
[0006]图1A和IB是示出了矩阵固定点方法和3D-UT全表面缺陷检测方法的透视图。图2是示出管壁变薄现象的截面图。
[0007]根据JSME的壁变薄管理规定的要求，管I的壁厚可以仅在用于检测管I的FAC的矩阵固定点处被测量，如图1A所示。图1A示出了具有150A或更大的尺寸的管I的弯肘部la。根据JSME的壁变薄管理规定，在管I的尺寸是150A或者更大的情况下，测量点P之间在轴向方向的间距被设定为管外径的长度或者更小，并且管I具有每一个圆周在圆周方向上设置的8个测量点P (45°间距)。管I的壁厚通过使得板厚传感器3与测量点P接触来测量。
[0008]但是，在实际发电厂中的管I中，不仅发生FAC 4，而且发生针孔形的局部壁变薄，称为液滴冲击腐蚀(LDI) 2，如图2所示。图2示出了位于孔口部Ib下游的弯肘部la。这样的LDI 2在仅在矩阵固定点处的UT测量中可能被遗漏。
[0009]因此，发电厂已经宣布将如下政策增加到测量方针中:LDI 2非常可能发生的弯肘部Ia要经受通过UT全表面缺陷检测的没有检测遗漏的壁厚测量。UT全表面缺陷检测可通过3D-UT全表面缺陷检测方法实施，由板厚传感器3机械地扫描，如图1B中由箭头S所示。但是，3D-UT全表面缺陷检测方法花费长时间来配置和调节扫描机构。为此原因，需要能在短时间内在弯肘部Ia上容易地实施全表面缺陷检测的管检查方法。
【发明内容】
[0010]根据本发明的一个方面，提供了一种管检查设备，其包括:选择模块，构造用于从附接到管的多个超声波光探测器选择第一和第二超声波光探测器；电力供应模块，构造用于供应电力到所述第一超声波光探测器的超声波换能器，以使超声波从所述超声波换能器输入到所述管，并且使所述超声波经由所述管供应到所述第二超声波光探测器的光纤传感器；和光检测模块，构造用于检测通过所述第二超声波光探测器的所述光纤传感器传输的激光。
[0011]根据本发明的一个优选的实施方式，所述超声波换能器包括:线圈，构造为被供应有电力；第一磁体，包括在所述线圈一侧上的第一电极，并且包括在所述线圈相反侧上的第二电极；和第二磁体，具有围绕所述第一磁体的形状，包括在所述线圈一侧上的所述第二电极，并且包括在所述线圈相反侧上的所述第一电极。
[0012]根据本发明的一个优选的实施方式，所述超声波换能器包括:线圈，构造为被供应有电力，并且被卷绕成环形，和磁体，形成为圆筒形，并且具有的直径大于所述环形的内径。
[0013]根据本发明的一个优选的实施方式，每个所述超声波光探测器包括卷绕成椭圆形的光纤传感器。
[0014]根据本发明的一个优选的实施方式，所述超声波光探测器被附接以形成围绕所述管的周边的环，每圈具有N个超声波光探测器，其中N是2或者更大的整数，并且所述超声波光探测器被附接到所述管上使得所述椭圆形的长轴平行于所述管的周边方向。
[0015]根据本发明的一个优选的实施方式，所述超声波光探测器被附接在在所述管的表面上在第一方向上延伸的第一线和在所述管的所述表面上在第二方向上延伸的第二线的交叉点处，并且所述选择模块选择在所述第一方向上以两条第二线的间隔并且在所述第二方向上以一条第一线的间隔彼此分开的超声波光探测器的组合作为第一和第二超声波光探测器。
[0016]根据本发明的一个优选的实施方式，所述选择模块设置第一超声波光探测器和第二超声波光探测器的多种组合，并且，所述组合被设置成使得对于所述管的每个节管的壁厚测量的覆盖率在使用所述组合进行所述壁厚测量时达到100%。
[0017]根据本发明的一个优选的实施方式，所述选择模块包括构造用于从多个超声波光探测器选择第一超声波光探测器的第一开关，和构造用于从多个超声波光探测器选择第二超声波光探测器的第二开关。
[0018]根据本发明的一个优选的实施方式，所述选择模块包括构造用于在第一模式和第二模式之间切换的模式开关，所述第一模式检测从所述光纤传感器的第一端输入并且从所述光纤传感器的第二端输出的激光，所述第二模式检测从所述光纤传感器的第一端输入、在与所述光纤传感器的所述第二端连接的反射部上反射并且从所述光纤传感器的所述第一端输出的激光。
[0019]根据本发明的一个优选的实施方式，所述选择模块从多个超声波光探测器中选择第一超声波光探测器和至少一个第二超声波光探测器，所述电力供应模块同时地供应电力到第一超声波光探测器的超声波换能器，以从所述超声波换能器输入超声波到所述管，并且经由所述管供应超声波到所述至少一个第二超声波光探测器的光纤传感器，并且所述光检测模块检测通过所述至少一个第二超声波光探测器的所述光纤传感器传输的激光。
[0020]根据本发明的一个优选的实施方式，所述选择模块从多个超声波光探测器中选择至少一个第一超声波光探测器和第二超声波光探测器，所述电力供应模块供应电力到所述至少一个第一超声波光探测器的超声波换能器，以从所述超声波换能器输入超声波到所述管，并且经由所述管供应超声波到所述第二超声波光探测器的光纤传感器，并且所述光检测模块检测通过所述第二超声波光探测器的所述光纤传感器传输的激光。
[0021]根据本发明的另一方面，提供了一种管检查设备，其包括:选择模块，构造用于从附接到管的多个超声波换能器中选择第一超声波换能器，并且用于从与所述超声波换能器分开并且附接到所述管的多个光纤传感器中选择第一光纤传感器；电力供应模块，构造用于供应电力到所述第一超声波换能器，以使超声波从所述第一超声波换能器输入到所述管，并且经由所述管供应超声波到所述第一光纤传感器；和光检测模块，构造用于检测通过所述第一光纤传感器传输的激光。
[0022]根据本发明的再一方面，提供了一种管检查方法，其包括:从附接到管的多个超声波光探测器选择第一和第二超声波光探测器；供应电力到所述第一超声波光探测器的超声波换能器，以使超声波从所述超声波换能器输入到所述管，并且经由所述管供应所述超声波到所述第二超声波光探测器的光纤传感器；和检测通过所述第二超声波光探测器的所述光纤传感器传输的激光。
[0023]根据本发明的一个优选的实施方式的方法，还包括:根据所述激光的检测结果，计算所述超声波的衰减率；和根据所述超声波的衰减率计算在所述管中管壁变薄的发生部位和所述第二超声波光探测器之间的距离。
[0024]根据本发明的一个优选的实施方式的方法，还包括:根据所述激光的检测结果，检测在所述超声波中的传输波和反射波；和根据所述传输波和所述反射波的检测结果，估计在所述管中管壁变薄的所述发生部位的形状或者位置。
【附图说明】
[0025]图1A和IB是示出矩阵固定点方法和3D-UT全表面缺陷检测方法的透视图；
[0026]图2是示出管壁变薄现象的截面图；
[0027]图3是示出第一实施例的管检查系统的构造的示意图；
[0028]图4是示出第一实施例的每个超声波光探测器的构造的示意图；
[0029]图5是示出在第一实施例中用于将超声波光探测器附接到管上的示例的示意图；
[0030]图6A和6B是示出第一实施例的管检查方法的截面图和侧视图；
[0031]图7A和7B是示出用于增加第一实施例的超声波传播距离的方法的截面图；
[0032]图8A和8B是示出第一实施例的管检查方法的截面图和侧视图；
[0033]图9是示出用于增加第一实施例的超声波接收面积的方法的侧视图；
[0034]图1OA和1B是示出第一实施例的光纤传感器的构造示例的图；
[0035]图11是示出在第一实施例中的LDI检测的图；
[0036]图12是示出在第一实施例中的LDI检测的曲线图；
[0037]图13是示出在第一实施例中的LDI检测区的图；
[0038]图14是示出在第一实施例中的LDI检测的图；
[0039]图15是示出在第一实施例的变型中的LDI检测的图；以及
[0040]图16A至16C是示出在第一实施例中几种LDI的截面图。
【具体实施方式】
[0041]现在将参照【附图说明】实施例。
[0042]在光纤EMAT方法中，多个超声波光探测器被附接到管I的表面，并且测量管I在这些超声波光探测器的每个配置位置处的壁厚。但是，相关技术的光纤EMAT方法仅测量紧靠超声波光探测器的配置位置下方的管I的壁厚。因此，光纤EMAT方法可能引起在管I中的LDI 2的检查遗漏。因此，需要其中在管I中FAC 4和LDI 2能高精度地被检测的管检查方法。
[0043]在一个实施例中，管检查设备包括选择模块，构造用于从附接到管的多个超声波光探测器中选择第一和第二超声波光探测器。该设备还包括电力供应模块，构造用于将电力供应到第一超声波光探测器的超声波换能器，以使超声波从超声波换能器输入到管，并且通过管将超声波输入到第二超声波光探测器的光纤传感器。该设备还包括光检测模块，构造用于通过第二超声波光探测器的光纤传感器传输的激光。
[0044](第一实施例)
[0045]图3是示出第一实施例的管检查系统的构造的示意图。
[0046]图3中的管检查系统包括附接到管I的表面上的多个超声波光探测器5、管检查设备6和计算机7。图3示出了这些超声波光探测器5中的一个。管I的示例包括:在原子能发电厂、热力发电厂和地热发电厂中的管，或者，构成管线和水管的管。
[0047]每个超声波