專利名稱：燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種焊縫超聲波無損檢測裝置，特別是一種燃料 棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭裝置。
背景技術(shù)：
核燃料棒是反應(yīng)堆釋放熱量的單元體,是反應(yīng)堆的核心部件。核 燃料元件棒在反應(yīng)堆里處于強(qiáng)中子場中，經(jīng)受高溫、高壓、高流速冷 卻劑的沖刷，同時承受裂變物質(zhì)化學(xué)作用和復(fù)雜的機(jī)械載荷，蒸汽腐 蝕，工作條件十分苛刻，要求燃料元件有高度的可靠性和安全性。燃 料元件棒的包殼是核反應(yīng)堆的第一道屏障，而包殼與端塞之間的焊縫 又是這道屏障中最薄弱的環(huán)節(jié)，是最容易發(fā)生裂變產(chǎn)物泄漏的地方。 因此，端塞的焊接質(zhì)量直接影響核燃料元件在核反應(yīng)堆中的安全運(yùn) 行，核燃料元件制造過程中的焊接工藝與相應(yīng)的無損檢測是關(guān)鍵的工 序。根據(jù)核燃料元件的采購設(shè)計(jì)和制造中的質(zhì)量保證，設(shè)計(jì)規(guī)范要求
對燃料棒焊縫進(jìn)行100%檢査，對于含有大于())0.3mm的氣孔、未焊 透以及氣脹的產(chǎn)品為不合格產(chǎn)品。
目前，國外主要采用超聲波技術(shù)對核燃料棒端塞焊縫進(jìn)行在線無 損檢測。美國有采用一個探頭，利用超聲橫波檢測的方法，主要檢測 未焊透缺陷，使用的探頭頻率為23MHz，探頭的聲束入射角為27。， 檢測時，探頭對端塞焊縫進(jìn)行螺旋掃描，探頭發(fā)射的超聲波在端塞焊 縫內(nèi)未焊透的地方形成反射，微機(jī)接到反射信號后進(jìn)行處理并顯示。 美國也有采用兩個超聲探頭，利用超聲橫波和縱波檢測的方法，主要 檢測未焊透以及氣脹引起的管壁熱影響區(qū)減薄。其中使用的直探頭頻 率為25MHz，傾斜探頭頻率為lOMHz，也是采用螺旋掃描的方式檢 測焊縫中的缺陷，用微機(jī)對探頭接收到的焊縫內(nèi)缺陷信號進(jìn)行處理和 實(shí)時顯示。法國采用三個傾斜超聲探頭，利用超聲橫波檢測的方法， 主要檢測未焊透、氣脹。使用的探頭頻率為lOMHz，聲束入射角分 別為60°角和40°角，采用螺旋掃描的方式檢測，用微機(jī)對缺陷信號 進(jìn)行實(shí)時處理和顯示。俄羅斯也是采用兩個超聲探頭，利用超聲橫波和縱波檢測的方法，主要檢測未焊透和氣孔。使用的超聲探頭頻率為
30MHz，其中傾斜探頭聲束入射角度為30° 。也是采用螺旋掃描的方 式檢測，用微機(jī)對缺陷信號進(jìn)行實(shí)時處理和顯示。
目前，國內(nèi)在壓水堆燃料元件棒端塞焊縫檢測上都采用傳統(tǒng)X 射線轉(zhuǎn)角照相(膠片)的方法。檢測順序?yàn)閄射線曝光一燃料棒轉(zhuǎn) 角120度一X射線曝光一燃料棒轉(zhuǎn)角120度一X射線曝光，要發(fā)生兩 次旋轉(zhuǎn)，三次曝光，使得操作復(fù)雜，檢測時間較長；其次對曝光后的 膠片要進(jìn)行顯影和定影的沖洗；再者對檢測結(jié)果要人工評片，即靠評 片人的雙眼進(jìn)行缺陷評定，受人為因素的影響，漏檢和誤檢概率比較 大；另外，每年膠片的用量比較大，檢測成本高。此外，使用單位必 須配備存放地點(diǎn)和經(jīng)過培訓(xùn)的員工，以保證安全操作、存儲和處理膠 片沖洗液。雖然，膠片的空間分辨率較好，但是，膠片的線性較差、 對比度范圍窄，再加上人的眼睛的局限性，辨別能力不超過100的灰 度級別。
鑒于X射線照像技術(shù)存在以上缺點(diǎn)，尋找一種新的焊縫檢測方 法是非常有必要的。寬頻窄脈沖超聲探傷技術(shù)就是一種非常有效的方 法，然而國外應(yīng)用的超聲檢測技術(shù)主要是針對各國采用的核燃料棒端 塞焊接技術(shù)而研發(fā)的，不同焊接技術(shù)焊縫內(nèi)產(chǎn)生的缺陷類型不盡相 同。而國內(nèi)核元件廠目前采用的端塞焊接技術(shù)為電子束焊，焊縫中最 常出現(xiàn)的缺陷為氣孔、未焊透和氣脹引起的包殼管壁厚減薄，因此， 需要針對國內(nèi)核燃料棒端塞焊縫的焊接情況，研究開發(fā)出一種核燃料 棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于采用燃料棒旋轉(zhuǎn)、探頭平 移相結(jié)合的超聲波檢測方法，實(shí)現(xiàn)燃料棒旋轉(zhuǎn)可控制，并且體積小、 占用空間少的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭裝置。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的技術(shù)方案 一種燃料棒端塞焊縫超聲波在線 無損檢測系統(tǒng)中的探頭裝置，其包括軸底座，在軸底座上設(shè)有導(dǎo)軌， 導(dǎo)軌上設(shè)有軸支座，軸支座上部設(shè)有主軸，滾珠絲杠一端固定在軸支座內(nèi)，另一端固定在軸底座的軸承上，軸承外設(shè)置有同步帶輪和手輪， 通過轉(zhuǎn)動手輪由滾珠絲杠帶動軸支座及主軸在導(dǎo)軌上水平平移；在主 軸內(nèi)設(shè)有芯軸，芯軸一端設(shè)有小軸，另一端設(shè)有可帶動芯軸在主軸內(nèi) 移動的小手輪；在主軸外端設(shè)有圓盤，圓盤上設(shè)有至少六塊下溜板， 每塊下溜板上都設(shè)有一塊上溜板，上溜板上設(shè)有齒條管和可帶動齒條 管上下移動的齒輪軸，齒條管內(nèi)設(shè)有探桿，探桿內(nèi)設(shè)有探頭。
如上所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭 裝置，其所述的滾珠絲杠與軸支座采用螺紋連接，滾珠絲杠與軸底座 的軸承采用軸承連接。
如上所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭 裝置，其所述的主軸與軸支座采用銷釘固定連接。
如上所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭 裝置，其所述的主軸與芯軸采用緊配合連接。
如上所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭 裝置，其所述的下溜板上設(shè)置有帶軸螺母與螺桿，上溜板上也設(shè)置有 帶軸螺母與螺桿；所述的齒條管通過銷釘與齒輪軸緊密連接在一起， 探桿通過螺母安裝在齒條管內(nèi)，探頭采用螺紋連接的方式安裝在探桿 內(nèi)。
本實(shí)用新型的效果在于本實(shí)用新型所述的探頭裝置，其燃料棒 旋轉(zhuǎn)可控制，并且體積小、占用空間少，適用于采用燃料棒旋轉(zhuǎn)、探 頭平移相結(jié)合的超聲波檢測方法。由于采用探桿、齒條管和齒輪軸的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過控制齒輪軸的運(yùn)動，借助于齒條管的上下移動，實(shí)現(xiàn) 探桿和探頭的上下移動；采用在軸底座上設(shè)置導(dǎo)軌，滾珠絲杠一端設(shè) 置同步帶輪和手輪，通過轉(zhuǎn)動手輪使?jié)L珠絲杠轉(zhuǎn)動，再帶動軸支座及 主軸在導(dǎo)軌上水平平移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)探頭水平平移的可控制；采用圓盤 上設(shè)置下溜板，在帶軸螺母與螺桿的作用下，使探頭能左右移動；采 用下溜板上設(shè)置上溜板，在帶軸螺母與螺桿的作用下，使探頭能前后 移動；采用在芯軸上設(shè)置小手輪，實(shí)現(xiàn)芯軸在主軸內(nèi)前后移動。

圖1為燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭裝置的主視圖2為沿圖1中A-A線的剖視圖； 圖3為沿圖1中B-B線的剖視圖。
圖中1.軸底座；2.滾珠絲杠；3.導(dǎo)軌；4.軸支座；5.軸承； 6.同步帶輪；7.手輪；8.主軸；9.芯軸；10.小軸；11.小手輪； 12.圓盤；13.下溜板；14.上溜板；15.齒條管；16.齒輪軸；17探 桿；18.探頭。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線 無損檢測系統(tǒng)中的探頭裝置作進(jìn)一步描述。
如圖1所示，本實(shí)用新型所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損 檢測系統(tǒng)中的探頭裝置，其包括軸底座1，在軸底座1上設(shè)有導(dǎo)軌3， 導(dǎo)軌3上設(shè)有軸支座4，軸支座4上部采用銷釘固定連接有主軸8， 滾珠絲杠2 —端采用螺紋連接固定在軸支座4內(nèi)，另一端采用軸承連 接固定在軸底座1的軸承5上，軸承5外設(shè)置有同步帶輪6和手輪7， 通過轉(zhuǎn)動手輪7由滾珠絲杠2帶動軸支座4及主軸8在導(dǎo)軌3上水平 平移；在主軸8內(nèi)設(shè)有芯軸9，主軸8與芯軸9采用緊配合連接，芯 軸9 一端設(shè)有小軸10,另一端設(shè)有可帶動芯軸9和小軸10在主軸內(nèi) 移動的小手輪ll;在主軸8外端設(shè)有圓盤12，圓盤12上設(shè)有6塊下 溜板13 (下溜板還可以有10塊、12塊等)，每塊下溜板13上都設(shè)有 一塊上溜板14，每塊上溜板14上都設(shè)有齒條管15和可帶動齒條管 15上下移動的齒輪軸16，齒條管15通過銷釘與齒輪軸16緊密連接， 探桿17通過螺母安裝在齒條管15內(nèi)，探頭18采用螺紋連接的方式 安裝在探桿17內(nèi)。所述的下溜板13上設(shè)置有帶軸螺母與螺桿，上溜 板14上也設(shè)置有帶軸螺母與螺桿。
本實(shí)用新型所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中 的探頭裝置，其在檢測時燃料棒固定在小軸10上，待檢測燃料棒旋 轉(zhuǎn)時小軸10隨之旋轉(zhuǎn)。通過小手輪使芯軸在主軸內(nèi)前后移動；通過 控制齒輪軸的運(yùn)動，借助于齒條管的上下移動，實(shí)現(xiàn)探桿和探頭的上 下移動；通過轉(zhuǎn)動手輪使?jié)L珠絲杠轉(zhuǎn)動，再帶動軸支座及主軸在導(dǎo)軌上水平平移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)探頭水平平移的可控制；在帶軸螺母與螺桿的 作用下下溜板13左右移動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)探頭左右移動；在帶軸螺母與 螺桿的作用下上溜板14前后移動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)探頭前后移動。
權(quán)利要求1. 一種燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭裝置，其特征在于它包括軸底座(1)，在軸底座(1)上設(shè)有導(dǎo)軌(3)，導(dǎo)軌(3)上設(shè)有軸支座(4)，軸支座(4)上部設(shè)有主軸(8)，滾珠絲杠(2)一端固定在軸支座(4)內(nèi)，另一端固定在軸底座(1)的軸承(5)上，軸承(5)外設(shè)置有同步帶輪(6)和手輪(7)，通過轉(zhuǎn)動手輪(7)由滾珠絲杠(2)帶動軸支座(4)及主軸(8)在導(dǎo)軌(3)上水平平移；在主軸(8)內(nèi)設(shè)有芯軸(9)，芯軸(9)一端設(shè)有小軸(10)，另一端設(shè)有可帶動芯軸(9)在主軸(8)內(nèi)移動的小手輪(11)；在主軸(8)外端設(shè)有圓盤(12)，圓盤(12)上設(shè)有至少六塊下溜板(13)，每塊下溜板(13)上都設(shè)有一塊上溜板(14)，上溜板(14)上設(shè)有齒條管(15)和可帶動齒條管(15)上下移動的齒輪軸(16)，齒條管(15)內(nèi)設(shè)有探桿(17)，探桿(17)內(nèi)設(shè)有探頭(18)。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng) 中的探頭裝置，其特征在于所述的滾珠絲杠(2)與軸支座(4)采 用螺紋連接，滾珠絲杠(2)與軸底座(1)的軸承(5)采用軸承連 接。
3. 如權(quán)利要求1所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng) 中的探頭裝置，其特征在于所述的主軸(8)與軸支座(4)采用銷 釘固定連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系 統(tǒng)中的探頭裝置，其特征在于所述的主軸(8)與芯軸(9)采用緊配合連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系 統(tǒng)中的探頭裝置，其特征在于所述的下溜板(13)上設(shè)置有帶軸螺母與螺桿，上溜板(14)上也設(shè)置有帶軸螺母與螺桿；所述的齒條管(15)通過銷釘與齒輪軸(16)緊密連接在一起，探桿(17)通過螺 母安裝在齒條管(15)內(nèi)，探頭(18)采用螺紋連接的方式安裝在探 桿(17)內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種燃料棒端塞焊縫超聲波在線無損檢測系統(tǒng)中的探頭裝置，包括軸底座，在軸底座上設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)有軸支座，軸支座上部設(shè)有主軸，滾珠絲杠一端固定在軸支座內(nèi)，另一端固定在軸底座的軸承上，軸承外設(shè)置有同步帶輪和手輪，通過轉(zhuǎn)動手輪由滾珠絲杠帶動軸支座及主軸在導(dǎo)軌上水平平移；在主軸內(nèi)設(shè)有芯軸，芯軸一端設(shè)有小軸，另一端設(shè)有可帶動芯軸在主軸內(nèi)移動的小手輪；在主軸外端設(shè)有圓盤，圓盤上設(shè)有至少六塊下溜板，每塊下溜板上都設(shè)有一塊上溜板，上溜板上設(shè)有齒條管和可帶動齒條管上下移動的齒輪軸，齒條管內(nèi)設(shè)有探桿，探桿內(nèi)設(shè)有探頭。本實(shí)用新型體積小、占用空間少，適用于采用燃料棒旋轉(zhuǎn)、探頭平移相結(jié)合的超聲波檢測方法。
文檔編號G01N29/24GK201247227SQ20072031109
公開日2009年5月27日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者明 劉, 鄧景珊, 韓攬?jiān)?申請人:核工業(yè)第五研究設(shè)計(jì)院