Pipe Scan ultrahangos csővizsgáló berendezés alkalmazása a Paksi Atomerőműben Bánki Attila (Paksi Atomerőmű Rt.) Bevezetés A Paksi Atomerőmű Biztonsági Igazgatóságának Minőség felügyeleti Főosztályának Anyagvizsgálati Osztályához tartozó Roncsolásmentes Laboratóriumnak a része a Reaktor és Gépi Ultrahangos vizsgálati csoport. Feladatköre a reaktor tartály gépi ultrahangos vizsgálata. A vizsgálandó területek: hengeres rész, csonkzóna, osztósík, továbbá gőzfejlesztőkön a kollektor, ligament, kollektor varratok. Ezen vizsgálatok mellé a jövőben további vizsgálatok csatlakoznak: NA500 vizsgálata plusz ívek (4/1 ív), várhatóan NA250 vezetékek, térfogat kompenzátor 1. szerelési varratának és az NA100-as vezetékek csatlakozása NA500 ba. 2006 év januárjában a Paksi Atomerőmű megvásárolta a Pipe Scan ultrahangos csővizsgáló berendezést, melynek használatára két hetes képzésen vettünk részt. A berendezés megérkezése után a KGYK-ban próbavizsgálatokat végeztünk a VELMAT etalonon, amely 1:1 méretű NA 500 és reaktorcsonk. Így, februárban az 1. blokki csonkvizsgálatnál (4,5,6 csonkok) már üzembe helyeztük a berendezést. A Pipe Scan berendezést elsősorban a csonkzóna vizsgálatainál használtuk, NA500 csonk tranziens és első szerelési varratainál, illetve az idei év májusában a 4. blokki leállásnál NA250 csonk varratainál is. A jövőben bevezetésre kerülő vizsgálatokra ez a rendszer alkalmas, és könnyen átalakítható mechanikával rendelkezik. A berendezés eredendően dán gyártmány. Dánia, köztudottan a LEGO hazája, ez a mobilitás, alakíthatóság a Pipe Scan-re is érvényes. NA 500 íves átmenet GF kollektor varrat PS 4 adatgyűjtő és kiértékelő rendszer A PS 4 egy nyolc csatornás ultrahangos berendezés, melyben hagyományos RTD fejeket használunk. Tapasztalatok szerint az első szerelési varratoknál, 50, 60, 70 besugárzási szöggel lehet a legtöbb információt kapni, míg a tranziens varratoknál 45, 60,70 bizonyult a legjobbnak. Ezeket a besugárzási szögeket az előző rendszer (SAPHIR) fázisvezérelt RTD fejei által kapott értékek alapján határoztuk meg. Jelenlegi ismereteink szerint ezek az ultrahangos fejek szükséges és elégséges feltételei a korrekt vizsgálat elvégzésének. Más besugárzási szöggel rendelkező fejek használata, nem eredményezne többlet információt, csupán nagyobb adatmennyiséget. 1
P-scan 4 + Általános felépítése Az alábbi ábrán egy általános vizsgálórendszer elemei láthatóak (szkenner; csatolóvíz-pumpa; vezérlőegység; táp; vezérlő számítógép). P-scan 4+ rendszerelemek Az egyes elemek és a köztük lévő kapcsolat látható az alábbi blokkdiagramon: Berendezésegység típusa: PPA-1 (1) PPS-1 PC PSP-4+ RSC DCP ECU-1 (2) Egység neve: P-szken adapter P-szken tápegység Személyi számítógép P-szken processzor Szkenner vezérlőegység Csatolóvíz-pumpa Külső örvényáramos egység (8-32 csatornás) Az ábrán is látható, a PS4 alkalmas lenne örvényáramos vizsgálatok elvégzésére is, de ezen plusz opciót már nem kértük, mivel a vizsgálataink kifejezetten az ultrahangos vizsgálatra vonatkoznak. 2
Vizsgálati beállítások A főablak egyben a vizsgálati feladat beállítási adatait is tartalmazza. A beállítási adatok beadása közben szabadon ugorhatunk fel és le a vizsgálati paraméterek és rendszeradatok, valamint a főablak között. Vizsgálati paraméter ablakban több ultrahangos fejet állíthatunk be, akár azonos vagy más-más paraméterekkel. Megvalósítása egyszerű, a vizsgálati paraméterekhez elemeket rendelhetünk, ha azt akarjuk, hogy az egyes fejek azonos értékekkel rendelkezzenek, az elemeknek azonos színt állíthatunk be. Ezután, bármelyik fejnél módosítjuk a paramétereket, mindegyikre érvényes lesz. (Például egy NA 500 első szerelési varratának vizsgálatánál azonos geometria beállítása célszerű.) Beállítási lehetőségek: Fejek tulajdonságainak csoportosítása, a fent említett elemcsoport választással Fejek megnevezése, azonosítók, kisebb nagyobb megjegyzések hozzáfűzése Vizsgált terület geometriájának beállítása (alapvetően 3 féle geometrián végrehajtható öt féle szkennelési útvonalmintát ismer a program: sík, hengeres, csavartvonalú, longitudinális (lineáris), gömb:), ugyanakkor névleges anyagvastagság beállítása is itt történik Pontos vizsgálati felület méret meghatározása x,y,z koordináta alapján, szkennelési érzékenység felbontás meghatározása mm/ pixel-ben Kalibrálás, szükség szerint TVG beállítása Hangterjedési sebesség beállítása Vizsgálófej tulajdonságainak beállítása (egy kristályos, iker kristályos, kétfejes, besugárzási szög, index pont, késleltetés, frekvencia) Vizsgálati kapuk beállítása (μsec, %, mm, inch) Vizsgálati csatornák kiválasztása (adóvevő fej vagy több ultrahangos fej használata esetén), továbbá a fejek elhelyezkedése egymáshoz képest x,y koordináta alapján, szkennelési iránnyal (Rot 90 vagy 270) További lehetőség a referencia erősítés beállítása is 3
Rendszerparaméter ablakban elsősorban a mechanikai mozgásokat lehet beállítani, azaz a szkenner mozgását. Alapértelmezetten az előre beállított mozgások közül lehet választani, de lehetőség van egyedi programok írására is. A scanner movement az elsődleges beállítási terület, ahol megadható a mechanikai mozgás iránya, x, y irányú mozgások kezdő és a stop pontjai, a limitek, a léptetési sebesség stb PS4 főfunkciók A főablak, a vizsgálati paraméterek és a rendszeradatok ablakainak mindegyikéből elérhetőek a főfunkciók: A főablakból és a vizsgálati paraméterek ablakból is a mérés ablaka egyaránt elérhető. Itt lehetőség van arra, hogy hagyományos kézi ultrahangos készülékként használjuk a berendezést, bár méretét és mobilitását tekintve, nem ezt a célt szolgálja, viszont a vizsgáló fejek kalibrálására kifejezetten alkalmas. A kalibráláshoz mivel RTD fejekről van szó, ezekhez a fejekhez tarozó speciális RTD etalont használunk. A szkenner pozícionálásról: A szkennert konfigurálhatjuk úgy, hogy útvonal-vezetőt alkalmazunk, és egy ehhez tartozó külső út jeladót, (a szkennervezérlő ablakban ennek az egységnek a vezérlése is lehetséges) vagy használhatjuk az önálló tengely szerinti mozgás alapján (ebben az esetben x, y korrekció szükséges). Ugyanezen pontban van lehetőség a vízellátás beállítására is. Mivel a PS4 rendszer része egy vízpumpa is, ezért van lehetőség a programon keresztül szabályozni az ultrahangos csatolást biztosító víz mennyiségét. Szkenner vezérlése / pozícionálás A szkenner vezérlőablak minden főfunkció ablakának főmenüjéből elérhető Ebben az ablakban a szkenner minden egységének a pozícióját és állapotát kontrollálni tudjuk: tengelyek szerinti mozgás, kalibráció, stb. A szkennert fel lehet programozni arra, hogy melyik szkennervezérlő ablakot használja. Ha a szkennerben ez a felprogramozás hiányzik, az alapértelmezett vezérlőablak jelenik meg. Az alábbi ábra a szkennervezérlő ablakot mutatja. 4
Beállítási lehetőségek itt adottak, szinte ugyanazok, mint a rendszerparaméter ablakban, különbség az, hogy itt nemcsak (movement ben beállított) program szerint mozoghatunk, hanem kézi vezérlésként is használhatjuk, továbbá a mechanikai kalibrálást is itt végezhetjük el. Lehetőség van itt is a vízpumpa szabályzására, és a külső jeladó alkalmazására is. Adatmegjelenítés A vizsgálati adatok megjelenítése a szkennelési és kiértékelési funkciók használata közben lehetséges (szkennelés-on-line; kiértékelés-off-line). A megjelenítés a képernyőbeállítások szerint történik. Szkennelés és kiértékelés mód A megjelenítés ablakának megnyitása a főablaktól teljesen függetlenül történhet. A szkennelés indítása után az összes, az adott vizsgálati feladatban definiált és aktív adatfelvétel elő lesz készítve szkenneléshez, és kiválaszthatjuk hozzá azt a megjelenítési formát, ami a rögzített adatokat a szkennelés alatt megjeleníti. A kiértékelés indításakor a program kilistázza az aktuális vizsgálati feladat összes olyan adatfelvételét, ahol adatrögzítés is történt, ezek mindegyikéhez hozzárendelhetünk különböző megjelenítési formákat. Vizsgálati képernyő: NA 250 csonk Tranziens varratának vizsgálata során használt Vizsgálati képernyő Vizsgálat alatt alap beállításként az egyes besugárzási szögek A szken képét használjuk, valamint a hozzájuk tartozó felül- és oldalnézeti képeket. Ennek főbb oka, hogy a vizsgálat (felvétel) alatt folyamatos visszajelzést kapunk az ultrahangos fejek állapotáról, csatolásról, elhelyezkedéséről és a vizsgálat pillanatnyi állásáról. A képen jól látható a 45, 60, 70 -os vizsgáló fejek pozícióbeli eltérése. (egymástól 45 mm-re). Az értékelési ablaknál az általunk meghatározott képek már pozíciótól függetlenül koordináta helyesen láthatók. 5
A csatolás meglétét a szkennelési ablakban az A képen végezzük. A mechanika helyes működését kamerákon keresztül folyamatosan ellenőrizzük. Kiértékelési képernyő: NA 250 csonk Tranziens varrata kiértékelési képernyőn (60, 70 -os besugárzási szög esetén) A kiértékelés során négy P-szken képet tudunk egymás mellé rendelni, amit külön-külön is megtekinthetünk, illetve egymásra is illeszthetjük őket. A vizsgálatoknál mi a szint kódolású képernyőt használjuk, mert jobban elkülöníthető képet ad, és több információt nyújt számunkra. A SHAPIR rendszernél is ehhez hasonlót használtuk, így az értékelési módszerek nem sokban változta. A következő képen egy hagyományos P-szken képet látunk, és a hozzá tartozó lehetséges nézeteket. P-szken megjelenítő képernyője 6
A P-szken ablakának 5 nézete lehetséges 3 nézet a feldolgozott adatoknak (felül/oldal/elölnézetek), és 2 nézet a visszhangjelek (amplitúdók) megjelenítésére (adatnézet és adat-elölnézet). További beállítási lehetőségek a nézetek méretezésére és a képernyő-mód beállítására: Display level. Csak az itt megadott szint feletti indikációk lesznek láthatóak a felül-oldalelölnézetekben. Amplitude mode. Logaritmikus vagy lineáris skálázás. Level at. Az adatnézetek rácsozásának igazítását adja meg az alapszinthez képest. Display mode. A képkódolás vagy (amplitúdó)szintkódolás (színkódolás) közti választási lehetőség Logarithmic range. A logaritmikus (db) skála tartomány. Base level x. A színskála alapszínéhez tartozó db érték megadása Default base level. Kijelölt állapotban az általános beállítások szerinti alapszint lesz az érvényes. Colors: színkódok beállítása X, Y, and Z Nézetek elhelyezkedésének beállítása. Összefoglalás: Az eddigi vizsgálatok bizonyítják, hogy a csonkvizsgálatok során regisztrált reflektorokat megfelelő pontossággal ismételten regisztrálni tudjuk a Pipe Scan ultrahangos csővizsgáló berendezéssel. A regisztrált reflektorok koordinátái és méretei jó egyezést mutatnak. Jelenleg a csonkok vizsgálatára használjuk az új rendszert, de a közel jövőben a már felsorolt bevezetésre kerülendő vizsgálatoknál is alkalmazni foglyuk. Erre folyamatos tréningeket végzünk a KGYK-ban kialakított laboratóriumunkban. Az ultrahangos technológiánk továbbfejlesztése az irányban haladt, hogy a reflektorok jellegéről és méretéről a valóságot minél jobban megközelítő képet tudjunk adni. 7