DE4237695C3 - Verfahren und Einrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen einer Durchführung eines Reaktordruckbehälter-Deckels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Dieses der Hauptanmeldung zugrundeliegende Prü­ fungsverfahren ist nur einsetzbar, wenn die Hülse kon­ zentrisch zum Stutzen angeordnet ist.

Manche Reaktordruckbehälterdeckel-Konstruktio­ nen haben die Eigenheit, daß sie bei Abkühlung auf Raumtemperatur auf Grund von Werkstoffspannungen ihre Halbkugelform verändern. Die in den Deckel ein­ geschweißten Stutzen folgen diesen Veränderungen, so daß sie nicht mehr parallel zur Deckelachse erstreckt sind. Die bei solchen Konstruktionen in einem oberhalb des Stutzens angeordneten Bauteil des Steuerstaban­ triebes festgelegte Hülse macht diese Bewegung nicht oder nur teilweise mit, so daß die konzentrische Spalt­ ausbildung zwischen Hülse und Stutzen nicht mehr ge­ geben ist. Eine Prüfung ist dann in den Bereichen, in denen der Spalt durch die exzentrische Anordnung zu eng geworden ist, mit dem Verfahren und der Einrich­ tung nach der Hauptpatentanmeldung nicht mehr durchführbar.

Gemäß der US 4 757 258 werden die Rohre eines mit fossilem Brennstoff befeuerten Dampferzeugers von ei­ ner über ein Mannloch zugänglichen Trommel aus mit einer Wirbelstromsonde durchfahren. Der Sondenträ­ ger benötigt den gesamten Rohrquerschnitt, so daß eine Ringspaltöffnung daraus nicht herleitbar ist.

Ein Verfahren nach der DE 34 11 854 A1 dreht die gesamte Vorrichtung einschließlich der Wirbelstrom­ sonde um das Prüfobjekt. Geprüft wird die Außenkon­ tur eines Auges, dessen Bohrung zur Arretierung des Vorrichtung dient. Eine Prüfung von der Rohrseite aus ist daher mit dieser Vorrichtung nicht möglich.

Die DE 33 16 461 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Überprüfen der Rohre eines Wärmetauschers mit­ tels einer schraubenförmig bewegten Wirbelstromson­ de. Die schraubenförmige Bewegung wird durch in Rei­ he angeordnete Kardanantriebe zusammen mit einer Bolzen/Mutterverbindung erzielt. Mit der dem Quer­ schnitt des Rohrinnendurchmessers angepaßten Sonde ist eine Ringspaltprüfung nicht möglich.

Es stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das auch bei exzentrischer Anordnung der Hülse im Stutzen eine Prüfung des ge­ samten Spaltbereichs ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die an einem Steuerstabantrieb festgelegte Hülse bis zur Erzielung eines prüfbaren Ring­ spaltes quer zu ihrer Achse verschoben und während der Sondenfahrbewegung in dieser Position gehalten wird.

Damit läßt sich durch streifenförmiges Abfahren des Ringspaltes eine Prüfung des gesamten Spaltbereiches durchführen.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß an dem der Kolbenstange abgewandten Ende des Armes ein die an einem Steuerstabantrieb festgelegte Hülse übergrei­ fender Tragring befestigt ist, daß mit der Oberseite des Tragrings ein den Stutzen kontaktender Stützring ver­ bunden ist, und daß der Arm einen Pneumatikzylinder trägt, dessen Kolben den Arm quer zur Hülsenerstrec­ kung durchsetzt und an seinem freien Ende ein Druck­ stück aufnimmt.

Der Stützring dient dabei der Einrichtungsabstützung zur Kompensierung der relativ zum Stutzen durch das Druckstück auf die Hülse einwirkenden Kraft.

Eine Ausgestaltung sieht vor, daß der Stützring mit einer Schulter an einer Stirnfläche des Stutzens ange­ legt ist.

Diese Anlage dient der Positionierung der Einrich­ tung und bei entsprechender Flächenpressung zur Auf­ nahme der Seitenkräfte beim Verschieben der Hülse mit dem Druckstück.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Stützring den Stutzen teilweise übergreift, wo­ bei das Spiel zwischen dem den Stutzen übergreifenden Teil des Stützringes und dem Stutzen kleiner als die Auslenkung eines Schwimmlagers ist.

Beträgt die seitliche Auslenkungsmöglichkeit der Schwimmlager z. B. 5 mm, so muß das Spiel zwischen der Umfangsfläche des Stutzens und der Innenwand des den Stutzen übergreifenden Stützringteiles weniger als 5 mm betragen, da das übergreifende Teil beim seitli­ chen Verschieben der Hülse zur Abstützung der Ein­ richtung gegenüber dem Stutzen dient.

Eine andere Einrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens sieht vor, daß mit der Oberseite des Tragringes ein Lagerring verbunden ist, der einen relativ zum La­ gerring verdrehbaren Stützring aufnimmt, daß der Stützring an seiner dem Stutzen zugewandten Stirnseite mit Ausnehmungen versehen ist, die seitlich vom Stut­ zen auskragende Bolzen übergreifen, und daß mit dem Arm ein Pneumatikzylinder verbunden ist, dessen Kol­ ben den Arm quer zur Hülsenerstreckung durchsetzt und an seinem freien Ende ein Druckstück aufnimmt.

Diese Lösung ist für den Einsatz der Einrichtung an einem Stutzen vorgesehen, der seitlich auskragende Bolzen aufweist. Der den Stutzen übergreifende Teil des Stützringes dient als Gegenlager für die durch das Druckstück auf die Hülse ausgeübte Verschiebekraft, so daß eine relativ zum Stutzen verlaufende Bewegung der Hülse erfolgen kann. Da die zur Verfügung stehende Kontaktfläche von der Unterkante des Stutzens bis zur Unterkante der auskragenden Bolzen zu klein ist, wer­ den durch die Ausnehmungen an der Stirnseite des Stützringes die Bolzen übergriffen und die Kontaktflä­ che vergrößert. Die Verdrehbarkeit zwischen Lagerring und Stützring dient dabei dem erleichternden Eingriff der Ausnehmungen beim Hochfahren des Stützringes in seine gewünschte Position.

Nach einer anderen Ausführung ist der Pneumatikzy­ linder zur Betätigung des Druckstückes mit variablem Druck beaufschlagbar.

Da in Abhängigkeit der halbkreisförmigen Konfigu­ ration des Deckels das Druckstück in unterschiedlichem Abstand vom Deckel angreift, läßt sich mit dieser Maß­ nahme die Druckkraft des Pneumatikzylinders entspre­ chend der erforderlichen Biegekraft einstellen.

Um bei angelegtem Druckstück auch den vom Druck­ stück dann abgedeckten Ringspaltbereich prüfen zu können, weist das Druckstück zur Durchführung der Sonde eine parallel zur Hülse verlaufende Aussparung auf.

Als Anschlag für die Verschiebebewegung der Hülse dient ein gegenüber dem Druckstück am Lagerring an­ geordnetes Widerlager. Damit wird sichergestellt, daß auf die Einspannstelle der Hülse nur ein zur Bildung eines prüfbaren Ringspaltes erforderliches Biegemo­ ment wirkt.

Anhand eines Ausführungsbeispieles und der Fig. 1 bis 7 wird das erfindungsgemäße Verfahren und ver­ schiedene Einrichtungen zur Durchführung des Verfah­ rens beschrieben.

Dabei zeigt die

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Reaktordruck­ behälter-Deckel mit einer schematisch angedeuteten Prüfeinrichtung,

Fig. 1a einen Stutzen mit einer oberhalb desselben festgelegten Hülse,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teilbereich einer Ein­ richtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 3 eine Aufsicht einer Einrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens mit Teilschnitten,

Fig. 4 eine Ansicht in Pfeilrichtung IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine Teilansicht in Pfeilrichtung V der Fig. 3,

Fig. 6 einen Einrichtungsteil im Einsatz mit einer an­ deren Stutzenausbildung und

Fig. 7 eine andere Einrichtung im Einsatz mit einer anderen Stutzenausbildung.

Die Fig. 1 zeigt einen auf einen Abstellring 1 abge­ setzten Reaktordruckbehälter-Deckel 2. Der Reaktor­ druckbehälter-Deckel weist eine Vielzahl von als rohr­ förmige Stutzen 3 ausgebildete Durchführungen für nicht dargestellte Steuerstäbe auf. Die Stutzen 3 sind im Deckel 2 eingeschweißt und laufen an ihren außerhalb des Deckels befindlichen Enden konisch auseinander und gehen in einen Flansch 4 zum Anbringen eines in der Fig. 1a angedeuteten Gegenflansches 8 eines Steu­ erstabantriebes 9 über. Der jeweilige Stutzen 3 wird von einer Hülse 5 durchsetzt. Wie aus der Fig. 1a besser ersichtlich, ist die Hülse 5 über eine Klemmvorrichtung 6 in einem Bauteil 9a des Stellantriebes 9 befestigt und bildet mit dem Stutzen einen Ringspalt 7 von ca. 3 mm Breite. Je nach Lage des Stutzens ragt das dem Deckel­ innenraum zugewandte Ende der Hülse 5 ein mehr oder weniger großes Stück weiter in den Innenraum des Dec­ kels 2 als der Stutzen 3. Durch bei der Abkühlung des Deckels 2 freiwerdende Spannungen erfolgt eine Dec­ kelwölbung, die den Stutzen 3 und die Hülse 5 unter­ schiedlich beeinflussen, so daß in Abhängigkeit der Lage eines Stutzens zur Mittenachse 44 des Deckels 2 ein Ringspalt verschiedener Exzentrizität ausgebildet wird. Ein im Innenraum des Abstellringes 1 bzw. des Deckels 2 angeordneter Manipulator 10 trägt einen Rahmen 11, auf dem die in den nachfolgenden Figuren beschriebene Einrichtung zum Prüfen der Stutzen im Bereich des Ringspaltes ruht. Der Manipulator 10 bringt den Rah­ men mit den Einrichtungsteilen in eine Basisposition, von der aus die anderen Bauteile der Einrichtung durch eigene Antriebsbewegungen in die Prüfposition gelan­ gen.

Die Fig. 2 zeigt den Rahmen 11, der über vier Schwimmlager 12 ein Gehäuse 13 zur Aufnahme eines Drehtellers 14 trägt. Die Schwimmlager erlauben eine Pendelbewegung bis zu einer Auslenkung von ca. 5 mm. Der umfangsseitig als Kettenrad ausgebildete Drehtel­ ler wird über eine dem Gehäuse 13 zugeordnete An­ triebseinheit 15 in Drehung versetzt. In exzentrischer Anordnung durchsetzt den Drehteller 14 ein elektrome­ chanischer Hubzylinder 20, an dessen Kolbenstange 21 ein Arm 25 zur Aufnahme eines Sondenantriebs 22 an­ gelenkt ist. Zur Befestigung des Sondenantriebs 22 dient eine mit dem Arm 25 verschraubte Klemmhalterung 45. Eine Konsole 46 ist zur Versteifung des Arms 25 vorge­ sehen. Der mit einer Antriebseinheit ausgestattete Hub­ zylinder 20 ist am Drehteller 14 befestigt und führt des­ sen Rotationsbewegung mit aus. Das in den Deckelin­ nenraum ragende Stutzenende kann verschiedenartig ausgebildet sein, so daß darauf abgestimmte Einrichtun­ gen zur Durchführung des Verfahrens zum Einsatz kommen. So ist der Stutzen 3 nach dem Ausführungs­ beispiel der Fig. 3 an seinem in den Deckelinnenraum ragenden Ende mit einem Außengewinde versehen, auf das ein Gewindering 23 bis zum Kontakt mit der Dec­ kelinnenseite aufgeschraubt ist. Der Gewindering 23 stellt also einen Teil des Stutzens 3 dar. Diametral ge­ genüberliegend kragen zwei an der Umfangsfläche des Gewinderinges befestige Bolzen 24 aus.

Weitere Ausbildungen des Stutzenendes sind den Fig. 6 und 7 entnehmbar.

Ein mit dem Hubzylinder 20 über eine Mutter 16 verbundener Arm 25 dient zur Aufnahme eines die Hül­ se übergreifenden Tragringes 26, der mit Schrauben 28 am Arm 25 befestigt ist. Die Oberseite des Tragringes 26 ist mit einem Lagerring 27 verschraubt, der unter Zwi­ schenschaltung einer Kugellagerung 29 einen gegen­ über dem Lagerring 27 verdrehbaren Stützring 30 auf­ nimmt. Beim Hochfahren der Einrichtung mit dem Ma­ nipulator 10 (Fig. 1) wird der Drehteller 14 von der Hül­ se 5 durchsetzt, wozu eine zentrale Durchführung 31 im Drehteller vorgesehen ist. Die stirnseitig am Stützring 30 angebrachten Ausnehmungen 32 (Fig. 3) führen un­ ter Nutzung der drehbaren Lagerung des Stützringes 30 im Lagerring 27 und der Schwimmlager 12 zu einem Übergreifen der Bolzen 24, das nach der Anlage an eine Schulter 33 des Gewinderinges 23 abgeschlossen ist. An dem Traggestell 25 ist mit Schrauben 34 ein variabler druckbeaufschlagbarer Pneumatikzylinder 35 befestigt. Das freie Kolbenende nimmt unter Verwendung einer Schraube 36 ein Druckstück 37 auf. Dem Druckstück diametral gegenüberliegend ist dem Tragring 26 ein quer zur Hülsenerstreckung verstellbares Widerlager 39 zugeordnet.

Nachdem die Hülse 5 durch eine Bewegung des Druckstückes 37 in Pfeilrichtung 38 bis zur Bildung ei­ nes etwa konzentrischen Ringspalts 7 verschoben wur­ de, kann die durch den Sondenantrieb 22 bewegbare Sonde 40 in den Ringspalt eingefahren werden. Die Aus­ lenkbewegung der Schwimmlager 12 erlaubt bei der Bewegung in Pfeilrichtung 38 auch einen Spielausgleich bis zur Anlage des den Gewindering 23 des Stutzens 3 übergreifenden Stützringteiles an der Mantelfläche des Gewinderinges. Erst danach beginnt die Verschiebebe­ wegung der Hülse 5 realtiv zum Stutzen 3 bis zur Erzie­ lung eines prüfbaren Ringspaltes 7 bzw. bis zur Anlage an das einen prüfbaren Ringspalt 7 gewährleistenden Widerlager 39. Unter Beibehaltung des zur Verschie­ bung der Hülse geführten Anpreßdruckes erfolgt ein streifenförmiges Bestreichen des Ringspaltes 7 durch die Sonde 40. Eine Aussparung 41 des Druckstückes 37 erlaubt ein Einführen der Sonde 40 bei an der Hülse 5 angelegtem Druckstück 37. Sobald ein Streifen geprüft ist, fährt das Druckstück 37 in seine Ausgangsposition zurück, so daß eine Verdrehung des Drehtellers 14 zu­ sammen mit der Prüfeinrichtung zu der nächsten Prüf­ position erfolgen kann. Die Positionierung der Einrich­ tung erfolgt unter Beobachtung mit einer unter Zwi­ schenschaltung einer Lasche 42 am Tragring 26 befe­ stigten Kamera 43.

Die Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht der Fig. 3 die Form der Ausnehmungen 32 des Stützringes 30 in einem kleineren Maßstab. Ferner ist dort die Klemmhalterung 45 zum Aufnahme des Sondenantriebs 22 zu erkennen, die den gesamten Antrieb 22 einschließlich eines An­ triebsmotors 47 am Arm 25 abstützt.

Die Fig. 5 läßt in einer Teilansicht der Fig. 3 die Aus­ sparung 41 des Druckstückes 37 zur Durchführung der Sonde 40 erkennen.

Aus der Fig. 6 ist ein mit einem Gewinde 48 versehe­ nes Stutzenende und aus der Fig. 7 ein glattes, ohne Gewinde ausgebildetes Stutzenende dargestellt. Dazu ist nach der Fig. 6 ein Stützring 30a vorgesehen, der im Bereich des Gewindes 48 einen Rücksprung 49 aufweist. Bei der abstützenden Anlage des Stützringes 30a an dem Stutzen 3 wird das Gewinde 48 nicht beschädigt.

Bei der Ausführung nach der Fig. 7 reicht eine gerin­ ge Höhe des den Stutzen 3 übergreifenden Teilbereichs eines Stützringes 30b zur Erzielung eines ausreichenden Gegenlagers für die Verschiebebewegung der Hülse 5 aus. Wie die Fig. 7 zeigt, ist der Stützring 30b unmittel­ bar mit dem Tragring 26 verbunden. Diese Ausbildung ist ebenso bei der Fig. 6 einsetzbar, da auch dort eine Verdrehbarkeit des Stützringes 30a wegen der fehlen­ den Bolzen 24 nicht erforderlich ist.

Claims (8)

1. Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer als eingeschweißter Stutzen (3) ausgebildeten Durchführung eines auf einem Abstellring (1) abge­ setzten Reaktordruckbehälter-Deckels (2), wobei der Stutzen (3) von einer an ihm abgestützten Hül­ se (5) unter Belassung eines Ringspaltes (7) durch­ setzt ist, wobei das untere Ende der Hülse weiter in den Innenraum des Reaktordruckbehälter-Deckels ragt als der Stutzen und wobei eine mit einem Wir­ belstromprüfkopf bestückte Sonde (40) in den Ringspalt (7) eingebracht und darin verfahren wird nach Patent 42 15 700, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem Steuerstabantrieb (9) festgelegte Hülse (5) bis zur Erzielung eines prüfbaren Ringspaltes (7) quer zu ihrer Achse verschoben und während der Sondenfahrbewegung in dieser Posi­ tion gehalten wird.

2. Einrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen einer als eingeschweißter Stutzen (3) ausgebildeten Durchführung eines auf einem Abstellring (1) abge­ setzten Reaktordruckbehälter-Deckels (2), wobei der Stutzen (3) von einer an ihm abgestützten Hül­ se (5) unter Belassung eines Ringspaltes (7) durch­ setzt ist, wobei das untere Ende der Hülse weiter in den Innenraum des Deckels (2) ragt als der Stutzen (3), wobei auf einem innerhalb des Abstellringes (1) angeordneten Manipulator (10) ein Rahmen (11) abgestützt ist, der über verstellbare Schwimmlager (12) ein Gehäuse (13) zur Aufnahme eines Drehtel­ lers (14) trägt und wobei dem Drehteller in exzen­ trischer Anordnung ein vertikal verstellbarer Hub­ zylinder (20) zugeordnet ist, der die Drehbewegung des Drehtellers mit ausführt und der am freien En­ de seiner Kolbenstange (21) einen Arm (25) zur Aufnahme eines Sondenantriebs (22) für die verti­ kale Bewegung einer in den Ringspalt (7) verfahr­ baren, einen Wirbelstromprüfkopf tragenden Son­ de trägt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Kolbenstange (21) abgewandten Ende des Armes (25) ein die an einem Steuerstabantrieb (9) festgelegte Hülse (5) übergreifender Tragring (26) befestigt ist, daß mit der Oberseite des Tragringes (26) ein den Stutzen (3) kontaktender Stützring (30a, 30b) verbunden ist, und daß der Arm (25) ei­ nen Pneumatikzylinder (35) trägt, dessen Kolben den Arm quer zur Hülsenerstreckung durchsetzt und an seinem freien Ende ein Druckstück (37) auf­ nimmt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stützring (30a, 30b) mit einer Schulter an einer Stirnfläche des Stutzens (3) ange­ legt ist.

4. Einrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen einer als eingeschweißter Stutzen (3) ausgebildeten Durchführung eines auf einem Abstellring (1) abge­ setzten Reaktordruckbehälter-Deckels (2), wobei der Stutzen (3) von einer an ihm abgestützten Hül­ se (5) unter Belassung eines Ringspaltes (7) durch­ setzt ist, wobei das untere Ende der Hülse weiter in den Innenraum des Deckels (2) ragt als der Stutzen (3), wobei auf einem innerhalb des Abstellringes (1) angeordneten Manipulator (10) ein Rahmen (11) abgestützt ist, der über verstellbare Schwimmlager (12) ein Gehäuse (13) zur Aufnahme eines Drehtel­ lers (14) trägt und wobei dem Drehteller in exzen­ trischer Anordnung ein vertikal verstellbarer Hub­ zylinder (20) zugeordnet ist, der die Drehbewegung des Drehtellers mit ausführt und der am freien En­ de seiner Kolbenstange (21) einen Arm (25) zur Aufnahme eines Sondenantriebs (22) für die verti­ kale Bewegung einer in den Ringspalt (7) verfahr­ baren, einen Wirbelstromprüfkopf tragenden Son­ de trägt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Kolbenstab (21) abgewandten Ende des Armes (25) ein die an einem Steuerstabantrieb (9) festgelegte Hülse (5) übergreifender Tragring (26) befestigt ist, daß mit der Oberseite des Tragrings (26) ein Lagerring (27) verbunden ist, der einen re­ lativ zum Lagerring verdrehbaren Stützring (30) aufnimmt, daß der Stützring (30) an seiner dem Stutzen (3) zugewandten Stirnseite mit Ausneh­ mungen (32) versehen ist, die seitlich vom Stutzen (3) auskragende Bolzen (24) übergreifen, und daß der Arm (25) einen Pneumatikzylinder (35) trägt, dessen Kolben den Arm quer zur Hülsenerstrec­ kung durchsetzt und an seinem freien Ende ein Druckstück (37) aufnimmt.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (30, 30a, 30b) den Stutzen (3) teilweise übergreift, wobei das Spiel zwischen dem den Stutzen (3) übergreifenden Teil des Stützringes und dem Stutzen kleiner als die Auslenkung eines Schwimmlagers (12) ist.

6. Einrichtung nach einen der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikzylin­ der (35) mit variablem Druck beaufschlagbar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (37) eine parallel zur Hülse (5) verlaufende Aussparung (41) aufweist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckstück (37) diametral gegenüberliegend am Tragring (26) ein einstellbares Widerlager (39) angeordnet ist.