[发明专利]一种便携式金属管道热电势无损测量的装置及方法

说明书

本发明公开了一种便携式金属管道热电势无损测量的装置及方法，该装置包括用于与被测金属管道直接接触并用于检测与被测金属管道相接触区域的温度和电势的第一探头(10)、第二探头(18)，第一电动滑台(7)用于带动第一探头(10)移动，加热器(11)置于第一探头(10)内部；基座(20)为拱桥形，包括用于与被测金属管道贴合接触的圆弧面；固定组件(21)为末端带有吸盘的可伸缩金属杆，该固定组件(21)与基座(20)的侧面相连。本发明通过对装置关键的测量原理、各个组件的结构细节构造，以及该装置适用的测量方法中关键的升温速率控制、压力取值、测量位置点选择等进行改进，非常便于现场测量金属管道热电势。

技术领域

本发明属于测试装置技术领域，更具体地，涉及一种测量金属管道热电势的装置及方法，该装置及方法尤其可对金属管道热电势进行便携式的无损测量。

背景技术

热电势是材料的固有属性，它可以描述为当材料中通以热流时产生电流的能力，这种现象称为Seebeck效应。当两种不同的导电材料形成闭合回路，由于二者连接的两个地方处于不同的温度下，在回路中形成了温度梯度ΔT，从而产生了电势差ΔV，该导电材料的热电势可以表示为

S＝ΔT/ΔV

一般金属材料的热电势为1μV/K到几十μV/K，符号由于多数载流子的种类不同而不同，p型材料，即空穴作为多数载流子时，其热电势为正值，n型材料，即电子作为多数载流子时，其热电势为负值。

核电站压水反应堆中的金属管道较多采用的是铸造双向不锈钢，由于长期在高温高压辐射等恶劣条件下服役，金属管道的机械性能会因为热老化、低周疲劳或中子辐射脆化等而发生变化，比如铁素体中Fe、Cr、Ni等元素的析出，富Ni、Si的金属间化合物的沉淀，等等。由于核电站的特殊性，对这些金属管道的性能评估显得尤为重要。通常用到的检测金属管道性能的方法有磁化率(MS)法、热电势(TEP)法、涡流(EC)法、电位差检测(ACPD)法和横波双折射(SWBR)法等。实验室的研究表明，铸造双向不锈钢的热电势与铁素体含量和老化参数成线性关系，这个老化参数与老化时间和温度成阿累尼乌斯关系，即

P＝Ate^Q/RT

其中活化能Q与Cr在不锈钢中的扩散能(300℃下约为230KJ/mol)有关。该研究表明铸造双向不锈钢的热电势同它的微观结构密切相关，从而可以通过测量金属管道的热电势来评估其机械性能的变化。而且，研究者已经得到了金属管道的热电势和缺口韧性的相关曲线。我们可以通过测量得到的热电势直接得出性能参数。