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反应堆压力容器接管与筒体焊缝超声轮廓二维成像算法研究

周路生 邓景珊 刘一舟 孙茂荣

周路生, 邓景珊, 刘一舟, 孙茂荣. 反应堆压力容器接管与筒体焊缝超声轮廓二维成像算法研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(3): 202-206. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0202
引用本文: 周路生, 邓景珊, 刘一舟, 孙茂荣. 反应堆压力容器接管与筒体焊缝超声轮廓二维成像算法研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(3): 202-206. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0202
Zhou Lusheng, Deng Jingshan, Liu Yizhou, Sun Maorong. Research on Two-Dimensional Ultrasonic Contour Imaging Algorithm for Weld between Nozzle to Shell of Reactor Pressure Vessel[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(3): 202-206. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0202
Citation: Zhou Lusheng, Deng Jingshan, Liu Yizhou, Sun Maorong. Research on Two-Dimensional Ultrasonic Contour Imaging Algorithm for Weld between Nozzle to Shell of Reactor Pressure Vessel[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(3): 202-206. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0202

反应堆压力容器接管与筒体焊缝超声轮廓二维成像算法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0202
基金项目: 国家重大专项——大型先进压水堆核电站维修专用装备与智能监测技术研发平台(2019ZX06005002)
详细信息
    作者简介:

    周路生(1982—),男,高级工程师,主要从事核电站超声检测技术研究工作,E-mail: zhouls@snpsc.com

  • 中图分类号: TH142.2;TL421;TG441.2

Research on Two-Dimensional Ultrasonic Contour Imaging Algorithm for Weld between Nozzle to Shell of Reactor Pressure Vessel

  • 摘要: 核电厂复杂几何形状焊缝的超声信号位置直观显示对缺陷判断具有重要参考价值。核电厂反应堆压力容器(RPV)接管内表面通常带有一定的倾斜角度,采用传统的矩形B扫描成像算法,接管与筒体焊缝超声B/C扫描成像显示存在显示不直观、缺陷定位不准确的突出问题。本文提出了直线与直线、圆弧与椭圆弧通过圆弧相切连接的算法,利用绘制直线、弧的库函数实现轮廓的绘制并将超声信号显示在轮廓之中,形成了带轮廓的B扫描图像。通过计算在轮廓中穿过闸门线的A扫描信号的阈值,形成马鞍面形状的C扫描图像。核电厂RPV接管与筒体焊缝现场超声扫查数据验证了该算法的有效性和实用性。

     

  • 图  1  反应堆压力容器接管与筒体焊缝检验区域

    Figure  1.  Inspection Area of Welds between Nozzle and Shell of RPV

    图  2  接管与筒体焊缝内孔检测示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of the Inner Hole Inspection of Welds between Nozzle and Shell

    图  3  接管与筒体焊缝不同角度位置截面轮廓成像

    Figure  3.  Section Contour Imaging at Different Angles of Welds between Nozzle and Shell

    图  4  接管关键参数及关键点定义

    Figure  4.  Definition of Key Parameters and Point of Nozzle

    图  5  椭圆参数计算算法

    R—半径;Ang—探头角度;DP—突出距离;DN—喷嘴半径;DS—预留距离

    Figure  5.  Ellipse Parameter Calculation Algorithm

    图  6  直线与椭圆相切点计算算法

    k—直线斜率;m—直线截距;a,bx/y轴方向半轴长;O—中心坐标    

    Figure  6.  Calculation Algorithm of Tangent Point Between Straight Line and Ellipse

    图  7  圆弧与椭圆相切点计算算法

    CO—圆弧圆心坐标;EO—椭圆中心坐标;a,bx/y轴方向轴长;sAng—开始角度;eAng—结束角度;sdAng—角度步长;swAng—扇面扫过角度

    Figure  7.  Calculation Algorithm of Tangent Point Between Circular Arc and Ellipse

    图  8  数据在不同角度B扫描轮廓成像图

    Figure  8.  B-Scan Contour Image of Data at Different Angles

    图  9  马鞍面C扫描成像图

    Figure  9.  C-Scan Image of Saddle Surface

    表  1  检验探头清单

    Table  1.   Inspection Probe List

    序号频率/ MHz折射角晶片尺寸/mm×mm
    12.2525×32
    22.2524°25×32
    32.2536°25×32
    42.2539°25×32
    52.2551°25×32
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    表  2  关键点定义与含义

    Table  2.   Definition and Meaning of Key Points

    序号参数含义
    1Ta探头倾角,GPFG的夹角(锐角)
    2SiMQFG的相连圆弧半径
    3SoO2CO2D的值,焊层连接圆弧半径
    4RtRPV筒体厚度
    5Ct堆焊层厚度,EE″的距离
    6Pi突出部分内半径数值
    7BaBB′的倾斜角度(锐角)
    8LeAB″直线距离
    9Nr接管内半径,FG到支管中心线的距离
    10BoBC到接管中心线的距离
    11PoAB″到接管中心线的距离
    12Sv检验区域上边界到接管中心线的距离
    13Ev检验区域下边界到接管中心线的距离
    14TpM点到接管中心线的距离
    15St接管斜坡起始位置到容器中心线的距离
    16VrRPV内半径(到堆焊层)
    17Pr接管突出部分圆弧半径
    18EbB点到容器中心线的距离
    19EtF点到容器中心线的距离
    20ErO1B′直线距离
    21Pa声线角度
      注:表中线段表示详见图4所示。
    下载: 导出CSV

    表  3  RPV接管与筒体输入参数列表

    Table  3.   Input Parameter List of RPV Nozzle and Shell

    参数数值参数数值
    Ta6.0°Si5.38″
    So5.38″Rt11.50″
    Ct0.32″Pi0.35″
    Ba30.0°Le10.00″
    Nr13.74″Bo27.00″
    Po16.23″Sv27.25″
    Ev36.38″Tp22.45″
    St122.31″Vr85.44″
    Pr84.44″Eb10.75″
    Et125.68″Er3.75″
    Pa58.0°//
      注:1″=2.54 cm
    下载: 导出CSV
  • [1] 张运平,张志鹏,周帆,等. 反应堆压力容器接管与筒体连接焊缝相控阵超声检验技术研究[J]. 科技视界,2019(3): 205-206.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-24
  • 录用日期:  2021-03-25
  • 修回日期:  2021-12-28
  • 刊出日期:  2022-06-07

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