[发明专利]涡流检测探头

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求在2012年6月19日提交的名为涡流检测探头的第61/661,441号临时申请的优先权。

技术领域

本申请大体涉及管状样品的非破坏性检查，并且更具体地涉及用于换热器管道的结构整体性的非破坏性检查的检测探头。

背景技术

在压水式反应堆核能发电站中，蒸汽发生器将来自反应堆冷却剂的水的热能转变成蒸汽以驱动涡轮发电机。为了在维持流过反应堆堆芯的高压水和转变成蒸汽的低压水之间的分离的同时传递热量，蒸汽发生器由数千小直径管件构成，所述小直径管件提供用于热传递的大表面面积。蒸汽发生器中的管件的数量范围从大约3,000到15,000。一些蒸汽发生器利用笔直长度的管件，每个管件大约60英尺长。大多数蒸汽发生器由U形管道或细长竖直区段构成，所述细长竖直区段具有被较短水平长度的管道结合的两个90°弯折部分。在工厂运转期间，流过反应堆堆芯的高压水使一定量的放射性微粒传递穿过蒸汽发生器，并且一些微粒变成沉积在管件的内部表面上。在工厂运转之后，蒸汽发生器变成辐射源。

利用涡流探头定期检测被广泛使用以确保蒸汽发生器管道的结构整体性。由于升高的辐射场，机器人以及远程控制机动装置被用于定位和移位涡流探头。设备成本、劳力、工厂停工时间和最小化人体辐射暴露的益处使得强烈期望优化涡流检测探头的性能和能力。

现有技术中的涡流探头的一个问题在于，单个探头不会进入蒸汽发生器中的所有管件。用于检测主要管件的大直径探头将不会穿过管道中的小半径弯折部分。为了进入小半径弯折部分，可以使用具有更小分辨率的小探头。附加地，为了检测整个管件，仅一半管件可以从蒸汽发生器的一侧进入，而另一半管件可能需要从管件的相反端进入。为了最大化生产力，这通常需要使用和清理附加探头。

当前涡流探头的第二个问题是探头居中机构。典型地，探头通过采用柔性垫而居中，所述垫在围绕探头的等距隔开的周向位置处径向伸出。探头和管件之间相对较小的接触表面面积由于磨损而增加径向材料损失。为了补偿磨损，垫被稍微加大尺寸，这增加管件和垫之间的摩擦。探头居中垫的另一缺点是，每个垫被压缩，从一个垫到另一个垫的变形量是独立的。在探头横穿管道中的弯折部分时形成的侧向载荷可能不利地影响探头的居中。附加地，探头居中垫相对于探头检测线圈的轴向位置可能导致线圈在探头横穿弯折部分时接触管件表面，这可能不利地影响传感器信号的正确解读。

当前经历的另一问题是探头电信号故障。虽然电故障的原因可能是不明确的，但是期望控制探头的屈曲量以减小探头配线中的应力和减少电故障。

当前在涡流检测期间遇到的附加困难与将探头插入管件中有关。典型地，涡流探头被机械装置推入管件，所述机械装置诸如是与探头的柔性线缆接合的轮或带。探头与管件的摩擦、重力、以及附接到探头的柔性线缆的磨损引发与探头的插入对抗的力。附接到探头的柔性线缆倾向于弯曲，并且施加到管件上的侧向载荷进一步增加与插入对抗的摩擦力。在许多情况下，由于弯曲产生的摩擦将继续增加弯曲临界荷载并且进一步增加摩擦，直到无论施加的力如何都不可能插入探头。由于通过编译柔性线缆移位而在外部测量探头位置，所以柔性线缆的弯曲也导致探头位置精确性的损失。

如前所述，当前涡流检测技术存在许多问题。本申请的目的是提供单个涡流探头，用以进入包括最小半径的U形弯折部分在内的整个蒸汽发生器管道。

本申请的另一目的是提供这样一种探头，其具有轮以减小管件的所有区域中的摩擦，所述区域包括插入点、直径过渡部分、凹陷部分以及弯折部分。

本申请的附加目的是提供这样一种探头，其将保持传感器居中地穿过管件中的直径过渡部分、弯折部分以及其他异常部分。

本申请的另一目的是提供这样一种检测探头，其限制内部线材弯折以增加探头寿命。

本申请的附加目的是提供这样一种探头，其具有动态密封件，该动态密封件使得在探头处能够存在插入力、在维持探头居中的同时移动探头。

附加地，本申请的目的是提供这样一种探头，其具有增强的轴向定位精确性。

发明内容