高温气冷堆蒸汽发生器管板深孔加工技术研究

以高温气冷堆蒸汽发生器镍基管板深孔加工为研究对象,分析镍基管板BTA深孔加工过程中产生缺陷孔的原因,制定工艺优化措施,提高高温气冷堆蒸汽发生器镍基管板深孔加工效率,降低缺陷孔产生几率,保证产品质量。     

蒸汽发生器传热管胀管区旋转涡流探头检查技术研究

蒸汽发生器传热管是反应堆一回路屏障最薄弱的部分,其完整性是核安全的重要保障。从国内部分蒸汽发生器运行的实际情况来看,胀管过渡段可能存在点蚀及应力腐蚀裂纹等缺陷,并且已经发现传热管胀管区存在泄漏的情况。为了更有效和可靠地检测出胀管过渡区出现的缺陷,我们开展了旋转涡流探头检验技术研究,制作相应的MRPC探头,进行涡流方法试验,改进和完善MRPC探头并形成传热管胀管区旋转涡流探头检查技术,并成功应用于各蒸汽发生器的役前和在役检测。     

金属小径管损伤电磁超声导波检测的高效混合仿真方法及导波换能器可行性研究

金属小径管广泛应用于航空航天、化工等工程领域关键结构中,对其进行定期无损检测至关重要。作为一种先进电磁无损检测方法,电磁超声导波检测在金属小径管损伤定量评估中具有优势。目前,金属管道缺陷电磁超声导波检测的仿真主要采用有限元等数值模拟方法,涉及电磁场和结构场计算。然而,电磁超声导波检测通常采用激励电流的频率为几百千赫兹,在管道中激发的涡流趋肤深度极小,导致仿真需大量网格进行求解域剖分以确保仿真精度,检测信号计算时间较长。鉴于此,提出一种集成解析法和有限元法的金属小径管缺陷电磁超声导波检测混合仿真方法,采用解析法求解电磁场相关场量,将所求洛伦兹力导入有限元仿真中求解结构场,实现电磁场量和结构场量的快速计算,高效求取检测信号,对金属小径管缺陷定位时,精度高达约98%。在通过全有限元仿真验证所提混合仿真方法正确性的基础上,结合系列仿真和试验研究,对所提导波换能器激发的超声导波模态进行了识别,对该换能器在金属小径管损伤检测和定位方面进行了可行性验证。     

输电铁塔地脚螺栓腐蚀超声导波检测技术研究

提出利用钢杆超声柱面导波技术对地脚螺栓进行检测的方法。介绍柱面超声导波的频散特性,制作含有不同深度缺陷的地脚螺栓模拟试样,采用相控阵超声柱面导波技术对模拟试样进行检测,分析不同频率探头和混凝土包裹情况对检测结果的影响,建立地脚螺栓的腐蚀损伤评价体系,实现了在役输电线路铁塔埋地地脚螺栓不开挖条件下对其腐蚀状况的检测。     

基于超声导波的高压电缆铝护套检测技术可行性研究

针对高压电缆铝护套在运行过程中易出现机械损伤及腐蚀失效的问题,通过建立高压电缆铝护套的简化模型并求解其频散方程获得了相应的频散曲线,从而对高压电缆铝护套中超声导波多模态、频散和衰减等传播特性进行了研究,提出了利用超声导波无损检测技术实现对高压电缆铝护套快速无损检测的方法,在理论分析和有限元仿真的基础上,使用超声导波检测仪对高压电缆铝护套进行了缺陷检测试验研究。研究结果表明:采用32 kHz的T(0,1)模态能够检测铝护套中截面损失在4.25%以上的裂纹缺陷,缺陷回波幅值随着缺陷增大而增大;理论分析、有限元仿真和检测试验验证了超声导波检测高压电缆铝护套缺陷的可行性。     

基于TMR传感器阵列的蒸汽发生器换热管检测探头设计

文中设计了一种用于核电站蒸汽发生器换热管检测的涡流探头,该探头使用高分辨率、高灵敏度的隧道效应磁阻(TMR)传感器阵列对涡流电流产生的磁场成像,通过分析磁场图像数据,来快速准确地定位换热管中存在的缺陷。文中建立了基于压缩磁矢势方程的有限元仿真模型,来模拟缺陷检测的物理过程;研制并测试了由磁场激励线圈、TMR传感器阵列和数据采集系统组成的实验探头,对带有缺陷的换热管样品(Inconel 690)进行了检测,观察传感器输出的电压信号变化即可直观的反应出被测样品的缺陷情况。     

基于匹配追踪算法的超声导波管道轴向缺陷大小定量分析

超声导波技术因其单端激励、传播距离远,100%横截面检测等特点在长距离大范围结构的无损检测和健康监测中显示出良好的应用前景,但受制于理论及仪器技术目前基本只用于缺陷筛查,超声导波定量化检测技术尚未得到广泛研究和应用。针对导波检测中缺陷大小定量分析问题,提出一种基于匹配追踪算法的管道轴向缺陷大小定量分析方法。通过分析回波信号特性,合理选择字典分解出缺陷回波信号的两端面信号,并通过端面信号计算出轴向缺陷大小。通过有限元数值模拟以及利用MSGW磁致伸缩导波检测仪对人工刻伤的铝管进行算法验证试验,结果表明该算法的误差小于5%。     

超声导波在高压蒸汽管道缺陷检测中的应用

为了提高高压蒸汽管道超声检测的效率,研究了超声导波在高压蒸汽管道缺陷检测中的应用。通过试验对比,设计并实践了高频导波换能器,确定了高压蒸汽管道高频导波检测灵敏度,为实现高压蒸汽管道快速检测提供了一种方法。     

核电站蒸汽发生器传热管涡流自动检测系统研制

设计了蒸汽发生器传热管涡流自动检测系统,从探头定位系统、探头扫查系统、集成传输系统和相关软件等方面,分析了系统设计。将系统用于对核电站蒸汽发生器传热管进行涡流检查,能够及早发现传热管上存在的缺陷,为进一步采取的维修措施提供准确的参考依据,并成功应用于各核电厂的役前和在役检测。     

卷弹簧中超声导波传播特性及对缺陷症状的敏感性分析

卷弹簧作为重要的储能元件,是很多重要器件的关键功能件,为了确保器件在役功用,利用超声导波对卷弹簧缺陷进行检测。建立有限元模拟分析平台,研究了卷弹簧中超声导波的传播特性;利用该模拟分析平台设计并进行正交试验,深入研究了缺陷特征与导波检测回波的相互关系。结果表明:导波激励频率越高,导波在卷弹簧中衰减越快,信号幅值随传播距离的增大而减小;卷弹簧缺陷的径向深度、周向弧长和缺陷与轴向夹角3个缺陷症状中,径向深度对导波检测回波的影响最大,回波幅值随径向深度的变化呈规律性变化。研究结果为卷弹簧的超声导波检测装置的研制奠定了技术基础。     

基于电磁超声导波的铝合金板材缺陷自动检测装置

针对目前国内外普遍采用的压电超声技术在铝合金板材检测中的不足,研制了基于电磁超声导波的铝合金板材自动检测装置.设计了激发和接收导波的电磁超声换能器(EMAT),由FPGA完成电磁超声发射接收电路控制和数据采集.利用LabWindows CVI软件编写上位机程序,通过USB总线实现FPGA与上位机的数据交换,并在上位机完成数据分析和处理.研制了机械装置控制探头在铝合金板材表面折线形运动,实现整个铝合金板材缺陷的检测,并为板材在线检测装置的研制打下基础.基于电磁超声导波的铝合金板材缺陷自动检测装置,可对厚度为10 mm以下的整个铝合金板材进行快速检测,并能在上位机实现缺陷的自动判别.     

电磁导波与脉冲涡流检测仪

针对导波检测管道存在盲区的问题,利用电磁导波和脉冲涡流的复合方法检测管道。根据电磁导波和脉冲涡流检测原理确定检测方案,设计发射系统的信号发生器和功率放大电路,开发接收系统的信号放大电路和软件分析程序,利用管道中不同距离的故障实验分析系统性能。实验结果表明检测仪可以检测出5、100、200 m的管道故障,且特征信号幅值最小为0. 5 V。说明该检测仪有效检测距离可以达到200 m,可以有效检测金属管道的损伤。     

基于半解析有限元法的多层管超声导波数值模拟与试验研究

超声导波检测技术因其检测距离远、检测效率高,在工业管道的无损检测和健康监测中显示出良好的应用前景,但是目前对于广泛应用于工业领域的多层管的导波检测研究仍较少。应用半解析有限元法(Semi-analytical finite element method,SAFE),基于虚功原理构建超声导波在多层管中传播的控制方程,求解导波在多层管中传播的特性,导出多层管中导波的频散特性,包括相速度、能量速度、衰减、波结构等,为导波检测多层管时选择模态和频率提供理论依据。讨论多层管中黏弹性介质引入的阻尼对导波传播的影响,求解多层管中的导波衰减频散曲线,用于指导多层管检测,并通过数值仿真以及利用MSGW磁致伸缩导波检测仪检测单层钢管和衬塑钢管试验验证部分理论结果。     

换热器管板角焊缝相控阵自动超声检测技术研究

在换热器的制作过程中,换热管与管板常采用焊接形式,焊缝的质量是保证换热器长期正常运行的关键。常规的超声检测方法具有系统复杂、检测效率低等缺点。因此,提出了相控阵超声检测技术,并开发了相控阵超声检测系统,以实现对管板角焊缝的自动超声检测。系统由周向步进电机实现周向扫查,纵向扫查采用相控阵探头电子线扫查,从而实现超声C扫描检测。通过带有气孔、未熔合等典型缺陷对检测系统进行试验研究。结果表明,该技术可以有效地检测出换热器管板角焊缝中的典型缺陷。     

基于偏心阵列的油气井双层管柱损伤检测

针对双层管柱损伤检测方向识别能力差的问题,提出了基于偏心阵列的油气井双层管柱损伤检测方法。在井下瞬变电磁信号模型基础上,推导了偏心探头在双层管柱结构中的瞬变电磁响应。此外,结合双层管柱无损检测原理,利用Comsol仿真分析了基于偏心探头的双层管柱损伤检测方法。仿真结果表明偏心探头可以获得更多偏心方向上的敏感信息,使用多个不同方位角的偏心探头组成的偏心阵列能够获得双多层管柱损伤的方位信息。最后,通过现场试验对该方法进行了验证,结果表明偏心阵列可以实现双层管柱的定向检测,有效提高双层管柱损伤检测精度。     

蒸汽发生器换热管氦检漏检查系统及技术研究

高温气冷堆蒸汽发生器对换热管氦检漏检查系统的尺寸限制较大，在其有限空间内实施换热管氦检漏检查需要考虑系统的可靠性，安全性等因素。换热管氦检漏检查系统具有定位器、运动控制、传感器的信号处理、视频采集等模块。总控制柜作为整个系统的中转站，提供系统内各个模块的接口，可以将定位器的运动控制信号、氦质谱检漏仪/温度压力传感器的模拟量信号以及摄像头的视频信号汇总传输给上位机软件，实现上位机软件与整个为氦检控制系统的通讯，从而控制系统协同作业，完成氦气漏率的测量。     

基于磁记忆技术的高温蒸汽管道无损检测

为了确保电厂高温蒸汽管道的安全运行,使用一种基于磁记忆的无损检测技术对高温蒸汽管道的缺陷及其位置进行早期诊断。首先,使用TSC-1M-4磁记忆检测仪检测45号钢试件,分析了试件漏磁场梯度曲线的分布特征;然后,检测电厂在役的主蒸汽管道,根据漏磁场梯度曲线的分布特征确定了管道的应力集中区;最后,用MM-system软件分析曲线的梯度K和最大超调量m值,判断管道的应力集中区是否构成缺陷。结果表明：高温蒸汽管道磁记忆信号的梯度曲线可以反映应力集中的位置,分析磁记忆信号曲线的梯度K和最大超调量m值,可以判断应力集中区域是否构成缺陷。     

在役风电螺栓的相控阵超声检测

针对在役风电螺栓不方便拆卸检测、在螺纹处可能出现裂纹等缺陷的问题,运用相控阵超声检测技术搭配专用的相控阵探头对在役螺栓头部进行检测,可以检测出螺栓螺纹部位的缺陷。     

直流过热刺刀管式蒸汽发生器设计分析

采用直流过热刺刀管式蒸汽发生器作为自然循环池式铅铋快堆的主蒸汽发生器。刺刀管式蒸汽发生器传热管由内外两根管同心组成，使得环形通道内工质与内管工质及壳侧工质同时换热，造成设计困难。提出了刺刀管式蒸汽发生器离散式设计方法，,并利用该方法设计了热功率为37.5 MW的直流过热式刺刀管式蒸汽发生器。从换热管数量、环形通道尺寸、内管保温层的导热系数三个方面对刺刀管式蒸汽发生器进行了设计分析，同时采用JF因子对蒸汽发生器的综合性能进行评价。研究表明，当换热管数量由244根增加到550根，一次侧流阻由40 kPa下降至5 kPa,JF因子增加0.4,蒸汽发生器性能提升；环形通道宽度增加0.5 mm,换热段长度增加10%左右，总传热系数和JF因子分别下降13%和14%,蒸汽发生器性能下降；内管保温层导热系数与换热段长度成线性关系，保温导热系数增加，蒸汽发生器的综合性能下降。因此，刺刀管式蒸汽发生器设计宜采用较多的换热管数量、导热系数较小的内管保层材料，同时选择合适的环形通道尺寸，获得最佳的JF因子值。     

换热管内旋转超声检测技术

主要介绍测量换热管厚度（受腐蚀、冲蚀等损伤）的一项超声检测技术---内旋转检测系统（ IRIS）,其主要用途是对在役的换热管进行壁厚测量,超声波探头通过对中装置在充满水的管子内部以螺旋的方式检测,通过计算机软件的相关处理,得到管子管壁的C扫描、B扫描、D扫描图像,通过分析便可以检测到一些壁厚减薄类的缺陷,包括表面的腐蚀、介质冲刷造成的冲蚀、管子振动造成的表面损伤等,并通过对比涡流检测,让用户更清楚地了解IRIS检测的优缺点,在实际检修过程中合理选择最佳的检测方法。