[实用新型]燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种焊缝超声波无损检测装置，特别是一种燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置。

背景技术

核燃料棒是反应堆释放热量的单元体，是反应堆的核心部件。核燃料元件棒在反应堆里处于强中子场中，经受高温、高压、高流速冷却剂的冲刷，同时承受裂变物质化学作用和复杂的机械载荷，蒸汽腐蚀，工作条件十分苛刻，要求燃料元件有高度的可靠性和安全性。燃料元件棒的包壳是核反应堆的第一道屏障，而包壳与端塞之间的焊缝又是这道屏障中最薄弱的环节，是最容易发生裂变产物泄漏的地方。因此，端塞的焊接质量直接影响核燃料元件在核反应堆中的安全运行，核燃料元件制造过程中的焊接工艺与相应的无损检测是关键的工序。根据核燃料元件的采购设计和制造中的质量保证，设计规范要求对燃料棒焊缝进行100％检查，对于含有大于φ0.3mm的气孔、未焊透以及气胀的产品为不合格产品。

目前，国外主要采用超声波技术对核燃料棒端塞焊缝进行在线无损检测。美国有采用一个探头，利用超声横波检测的方法，主要检测未焊透缺陷，使用的探头频率为23MHz，探头的声束入射角为27°，检测时，探头对端塞焊缝进行螺旋扫描，探头发射的超声波在端塞焊缝内未焊透的地方形成反射，微机接到反射信号后进行处理并显示。美国也有采用两个超声探头，利用超声横波和纵波检测的方法，主要检测未焊透以及气胀引起的管壁热影响区减薄。其中使用的直探头频率为25MHz，倾斜探头频率为10MHz，也是采用螺旋扫描的方式检测焊缝中的缺陷，用微机对探头接收到的焊缝内缺陷信号进行处理和实时显示。法国采用三个倾斜超声探头，利用超声横波检测的方法，主要检测未焊透、气胀。使用的探头频率为10MHz，声束入射角分别为60°角和40°角，采用螺旋扫描的方式检测，用微机对缺陷信号进行实时处理和显示。俄罗斯也是采用两个超声探头，利用超声横波和纵波检测的方法，主要检测未焊透和气孔。使用的超声探头频率为30MHz，其中倾斜探头声束入射角度为30°。也是采用螺旋扫描的方式检测，用微机对缺陷信号进行实时处理和显示。

目前，国内在压水堆燃料元件棒端塞焊缝检测上都采用传统X射线转角照相(胶片)的方法。检测顺序为：X射线曝光—燃料棒转角120度—X射线曝光—燃料棒转角120度—X射线曝光，要发生两次旋转，三次曝光，使得操作复杂，检测时间较长；其次对曝光后的胶片要进行显影和定影的冲洗；再者对检测结果要人工评片，即靠评片人的双眼进行缺陷评定，受人为因素的影响，漏检和误检概率比较大；另外，每年胶片的用量比较大，检测成本高。此外，使用单位必须配备存放地点和经过培训的员工，以保证安全操作、存储和处理胶片冲洗液。虽然，胶片的空间分辨率较好，但是，胶片的线性较差、对比度范围窄，再加上人的眼睛的局限性，辨别能力不超过100的灰度级别。

鉴于X射线照像技术存在以上缺点，寻找一种新的焊缝检测方法是非常有必要的。宽频窄脉冲超声探伤技术就是一种非常有效的方法，然而国外应用的超声检测技术主要是针对各国采用的核燃料棒端塞焊接技术而研发的，不同焊接技术焊缝内产生的缺陷类型不尽相同。而国内核元件厂目前采用的端塞焊接技术为电子束焊，焊缝中最常出现的缺陷为气孔、未焊透和气胀引起的包壳管壁厚减薄，因此，需要针对国内核燃料棒端塞焊缝的焊接情况，研究开发出一种核燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于采用燃料棒旋转、探头平移相结合的超声波检测方法，实现燃料棒旋转可控制，并且体积小、占用空间少的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置。

实现本实用新型目的技术方案：一种燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其包括轴底座，在轴底座上设有导轨，导轨上设有轴支座，轴支座上部设有主轴，滚珠丝杠一端固定在轴支座内，另一端固定在轴底座的轴承上，轴承外设置有同步带轮和手轮，通过转动手轮由滚珠丝杠带动轴支座及主轴在导轨上水平平移；在主轴内设有芯轴，芯轴一端设有小轴，另一端设有可带动芯轴在主轴内移动的小手轮；在主轴外端设有圆盘，圆盘上设有至少六块下溜板，每块下溜板上都设有一块上溜板，上溜板上设有齿条管和可带动齿条管上下移动的齿轮轴，齿条管内设有探杆，探杆内设有探头。

如上所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其所述的滚珠丝杠与轴支座采用螺纹连接，滚珠丝杠与轴底座的轴承采用轴承连接。

如上所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其所述的主轴与轴支座采用销钉固定连接。