Зонд для неруйнівного контролю стану металу труб та спосіб його виконання

1 Зонд для неруйнівного контролю стану металу труб, наприклад, для вихорострумового контролю теплообмінних трубок парогенераторів АЕС, що має контролюючу головку та електричний з'єднувач, які примикають із протилежних сторін до порожнього гнучкого подовжувача у вигляді трубчастої оболонки чи циліндричної спіралі, усередині якої розміщені електричні проводи та щонайменше два кабелі зв'язку головки з електричним з'єднувачем для підключення до контролюючого приладу, який відрізняється тим, що кабелі виконані у вигляді щонайменше однієї пари прямолінійних по суті ділянок, які чергуються з ділянками, де кабелі звиті в спіралі за формою циліндричної пружини розтягування по суті з примиканням витків у початковому стані, при цьому обидва кабелі можуть бути звиті паралельно впритул навколо спільної ВІСІ, утворюючи спільну спіраль одного діаметру 2 Зонд по п 1, який відрізняється тим, що пружинні ділянки одного кабелю зміщені по довжині відносно іншого до розташування в зоні прямолінійних ділянок другого кабелю 3 Зонд по пп 1 і 2, який відрізняється тим, що прямолінійна ділянка кожного з кабелів проходить усередині циліндричного простору пружинної ділянки іншого кабелю і, навпаки, будь-яка пружинна ділянка одного кабелю містить усередині себе розміщену по суті уздовж осі спіралі прямолінійну ділянку іншого кабелю 4 Спосіб виконання зонда, що включає намотування одного кабелю в циліндричну спіраль навколо іншого прямолінійного кабелю, який відрізняється тим, що намотування одного кабелю в спіраль навколо прямолінійної ділянки другого кабелю провадять разом із додатковою циліндричною деталлю, що має паз, в який закладають кабель, що мусить проходити всередині спіралі, а потім на цю деталь разом із кабелем у пазу намотують другий кабель, при цьому після намотування деталь зсовують уздовж и ВІСІ і закладають у паз інший кабель, повторюючи операцію намотування з кабелем, що був попередньо вийнятий з паза СО о о Ю Винахід стосується галузі неруйнівного контролю стану металу відповідальних та небезпечних споруд, зокрема, парогенераторів атомних електростанцій Насамперед він має відношення до вихорострумового контролю, заснованого на використанні струмів Фуко з різними частотами Рівень техніки ВІДОМІ конструкції зондів, що мають контролюючу головку та електричний з'єднувач, які примикають із протилежних сторін до порожнього гнучкого подовжувача у виді трубчастої оболонки чи циліндричної спіралі, усередині якої розміщені електричні кабелі зв'язку головки з електричним з'єднувачем для підключення до контролюючого приладу (див, наприклад, Євро патент № 0023163, Бюлетень 91/4, Опубл 28 0181, Номер пред'явлення 80400941 3, дата пред'явлення 24 06 80) При цьому прості одножильні ізольовані проводи від головки, які приєднуються до коаксіальних кабелів, що за класичною схемою йдуть до електричного з'єднувача, повз оболонки мають прямолінійну по суті або злегка хвилясту форму Вважаючи на те, що при намотуванні подовжувача на барабан прямі кабелі рвуться за рахунок того, що довжина їх мусить бути більша 50073 довжини оболонки на різницю діаметрів намотування помножену на число тт, їх роблять хвилястими для запасу довжини кабелів Але це дає короткочасний тимчасовий ефект, тому ресурс роботи таких зондів дуже малий Відома також конструкція зонда аналогічного призначення - прототип (див Патент України UA № 19139 С1, мвк G 01 N 27/90 Бюл № 6, 2512 97), де прості одножильні ізольовані проводи, що виходять від головки, закручені в спіралі в частині своєї довжини від головки до місця пайки їх із коаксіальними кабелями Для запобігання наведенню електричних полів, що шкодять якості сигналу, зв'язок головки з електричним з'єднувачем виконується коаксіальними кабелями по всій довжині подовжувача окрім місця з'єднання з головкою, де це неможливо бо котушки головки мають прості тонкі ізольовані проводи На ДІЛЯНЦІ переходу до коаксіальних кабелів проводи вразливі, але з умов технологічного монтажу уникнути зовсім їх наявності неможливо Враховуючи те, що з указаних обставин довжина цих проводів мусить бути якомога меншою, то запас довжини їх для компенсації втягування при намотуванні на барабан обмежений, бо збільшення довжини впливає негативно на якість сигналу, хоч виробник і змушений з приводу нижче викладених обставин іти і на це Така конструкція має низький ресурс роботи, тому що технологія використання зонда передбачає багаторазове намотування та змотування подовжувача на барабан для переходу на контроль чергової трубки, яких на об'єкті контролю тисячі При цьому має місце таке явище, коли при намотуванні на барабан попередньо прямолінійно розгорнутого зонда, в якому довжина кабелів близька до довжини оболонки, кабелі за рахунок того, що вони намотуються на діаметр, що дорівнює розміру діаметра барабана плюс, як мінімум, товщина оболонки, переміщуються відносно оболонки в сторону напрямку змотування Це трапляється тому, що внутрішні витки оболонки укладаються на барабан впритул одне до одного, а ЗОВНІШНІ розходяться радіально відносно центру барабана, завдяки чому середня довжина уздовж центральної ВІСІ спіралі збільшується Таким чином кабелі затягуються всередину подовженої оболонки і тому при виробництві закладаються більшої довжини ніж спіраль оболонки При розмотуванні має місце зворотний процес спіраль за рахунок пружності складає ЗОВНІШНІ (ВІДНОСНО ВІСІ барабану) витки й повертає свою первинну довжину, яка тепер менша за довжину кабелів У процесі розмотування кабелі намагаються розміститися в скороченій оболонці й вигинаються в межах внутрішнього простору спіралі, стаючи хвилястими Тому що кабелі за рахунок опору від тертя не можуть повернутися повністю у первинне положення, їх хвилястість збільшується в напрямку до барабану При наступних намотуваннях на барабан із першими витками кабелі намотуються у хвилястому стані, а не в прямолінійному, як при першому намотуванні при їх монтажі, при цьому вже після другого оберту вони не мають змоги посуватися у напрямку головки і залишаються в такому стані Таким чином на наступні оберти знов не вистачає довжини кабелів і має місце пересування їх у напрямку від головки до барабана Повторні розмотування та намотування призводять до того, що кабелі ще більш мнуться та посуваються в напрямку від головки Резерву довжини спіралевидної ділянки проводів не вистачає і вони розриваються, що виводить зонд із ладу Статистика світового досвіду використання цієї досить розповсюдженої конструкції зондів свідчить, що середній показник ресурсу працездатності таких зондів обмежений контролем 300 - 400 трубок, після чого вони виходять із ладу з причин спотворення або зникнення сигналу Незважаючи на високу ціну (від $300 до $1500) їх викидають, бо забрудненість радіонуклідами не дозволяє їх ремонт ВІДОМІ також способи намотування дротоподібних матеріалів в спіралі, в основі яких лежить обертання тіла, що має форму циліндра, та тангенціальна подача на його поверхню дроту, який обгинає циліндричну поверхню, намотуючись на циліндр, з поступовим переміщенням дроту відносно циліндру, або навпаки, у напрямку уздовж осі циліндру Такий спосіб широко відомий ще з колодязного ворота, де на колоду намотувалась мотузка Але таким чином, тобто використовуючи просту циліндричну поверхню, не можливо намотувати, наприклад, два кабеля, які б чергуючись намотувались один навколо другого, утворюючи спіралі, всередині котрих почергово вільно з зазором розміщувались прямі їх відрізки Суть винаходу В основу винаходу поставлена задача підвищити ресурс роботи зондів з одночасним підвищенням якості сигналу Суть винаходу полягає в тому, що у зонді для неруйнівного контролю стану металу труб, наприклад, для вихорострумового контролю теплообмінних трубок парогенераторів АЕС, що має контролюючу головку та електричний з'єднувач, які примикають із протилежних сторін до порожнього гнучкого подовжувача у виді трубчастої оболонки чи циліндричної спіралі, усередині якої розміщені електричні проводи та щонайменше два кабелі зв'язку головки з електричним з'єднувачем для підключення до контролюючого приладу, ВІДПОВІДНО винаходу кабелі виконані у виді по меншій мірі однієї пари прямолінійних по суті ділянок, які чергуються з ділянками, де кабелі звиті в спіралі за формою циліндричної пружини розтягування по суті з примиканням витків у початковому стані Другою ВІДМІТНОЮ ознакою є те що ВІДПОВІДНО винаходу пружинні ділянки одного кабелю зміщені по довжині відносно іншого до розташування в зоні прямолінійних ділянок другого кабелю Ще одна ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що ВІДПОВІДНО винаходу прямолінійна ділянка кожного з кабелів проходить усередині циліндричного простору пружинної ділянки іншого кабелю, і навпаки будь-яка пружинна ділянка одного кабелю містить усередині себе розміщену по суті уздовж ВІСІ спіралі прямолінійну ділянку іншого кабелю 50073 Суть винаходу полягає також в тому, що запропоновано спосіб виконання зонду, в якому намотування одного кабелю в спіраль навколо прямолінійної ділянки другого кабелю провадять разом із додатковою циліндричною деталлю, що має паз, в який закладають кабель, що мусить проходити всередині спіралі, а потім на цю деталь разом із кабелем у пазу намотують другий кабель Після намотування деталь зсовують уздовж и ВІСІ І закладають у паз інший кабель, повторюючи операцію намотування з кабелем, що був попередньо вийнятий з паза ВІДОМОСТІ, ЯКІ стверджують можливість здійснення винаходу Загальна принципова схема конструкції зонда подана на фігурі 1 Зонд має контролюючу головку 1 та електричний з'єднувач 2, які примикають із протилежних сторін до порожнього гнучкого подовжувача 3 у виді трубчастої оболонки, наприклад циліндричної спіралі 4, усередині якої розміщені електричні кабелі 5 зв'язку головки 1 з електричним з'єднувачем 2 Кабелі 5 всередині оболонки 3 виконані у виді по меншій мірі однієї пари прямолінійних по суті ділянок, які чергуються з ділянками, де кабелі звиті в спіралі за формою циліндричної пружини розтягування по суті з примиканням витків у початковому стані При цьому обидва кабелі 6 і 7, як показано на фігурі 2, можуть бути звиті паралельно впритул навколо спільної ВІСІ 8, утворюючи спільну спіраль 9 одного діаметра, або, як показано на фігурі 3, в окремі спіралі 10 і 11 навколо паралельних осей 12 і 13 При цьому пружинні ділянки одного кабелю зміщені по довжині відносно іншого до розташування в зоні прямолінійних ділянок другого кабелю, а поміж пружинними ділянками зроблена відстань 14 для переміщення при розтягуванні спіралей Більш компактний варіант компонування кабелів зображений на фігурі 4 Тут прямолінійна ділянка кожного з кабелів проходить усередині циліндричного простору пружинної ділянки Іншого кабелю, і навпаки будь-яка пружинна ділянка одного кабелю містить усередині себе розміщену по суті уздовж ВІСІ спіралі прямолінійну ділянку іншого кабелю Спосіб виконання такого зонда показаний на фігурі 5, де проілюстровано спосіб намотування із застосуванням циліндричної деталі 15 Із пазом 16, у який закладають кабель 6, що мусить проходити всередині спіралі, а потім на деталь 15 разом із кабелем 6 намотують кабель 7 Після намотування деталь 15 зсовують уздовж и ВІСІ І закладають у паз 16 кабель 7, повторюючи операцію намотування з кабелем 6 Для запобігання деформації спіралей кабелів під час протягування їх в оболонку при монтажі кабелі доцільно затягувати в оболонку у просторій тонкій шовковистій панчосі, яка запобігає тертю кабелів по оболонці Пристрій працює так У вихідному стані, коли зонд знаходиться в прямолінійному положенні, спіралі кабелів 6 і 7 зжаті по суті до примикання витків При намотуванні подовжувача на барабан у межах кожного оберту барабана кабелі компенсують нестачу довжини за рахунок розтягування спіралевидних ділянок При розмотуванні зонда з барабана спіралі кабелів стягуються в межах пружності і зменшують свою довжину разом із спіраллю оболонки При повторних намотуваннях-розмотуваннях за рахунок спіралевидних ділянок запобігається зсування кабелів в один бік до їх розриву, завдяки чому ресурс роботи зонда значно збільшується Експериментальне доведено на виготовлених дослідних зразках в умовах Запорізької АЕС під час контролю стану теплообмінних трубок парогенератора ПГВ-1000 збільшення середнього ресурсу роботи зондів запропонованої конструкції до 2000 і більш проходів, що в 5 разів перевершує СВІТОВІ показники Максимальне досягнення в ході випробування експериментальних зондів контроль 4052 трубок одним зондом Це більш як в 10 разів перевершує плановий нормативний ресурс, який дорівнює сьогодні 350 трубок на один зонд 50073 Фіг. 1 Фіг. 2 10 \ 12 \ . \ „ \ Фіг. З V ч. 10 Фіг, 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71