DE29703255U1 - Device for checking a weld seam on the outer jacket of a reactor pressure vessel - Google Patents
Device for checking a weld seam on the outer jacket of a reactor pressure vesselInfo
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Description
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BeschreibungDescription
Einrichtung zum Prüfen einer Schweißnaht am Außenmantel eines Reaktordruckbehälters
5Device for testing a weld on the outer shell of a reactor pressure vessel
5
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Prüfen einer Schweißnaht am Außenmantel eines Reaktordruckbehälters.The invention relates to a device for testing a weld seam on the outer shell of a reactor pressure vessel.
Die Schweißnähte am Außenmantel eines nuklearen Reaktordruckbehälters müssen in regelmäßigen Abständen mit Methoden der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung auf Fehler untersucht werden. Bei den zu prüfenden Schweißnähten handelt es sich beispielsweise um Längs- und Rundschweißnähte, mit denen die einzelnen Schüsse des Reaktordruckbehälters verbunden sind, oder um Stutzenschweißnähte, mit denen in den Reaktordruckbehälter mündende Anschlußstutzen am Reaktordruckbehälter festgeschweißt sind. Diese Schweißnähte sind schwer zugänglich, da der Raum zwischen dem Reaktordruckbehälter und den ihn umgebenden thermischen Schild begrenzt ist und außerdem von einer Vielzahl von in den Reaktordruckbehälter mündenden Stutzen durchsetzt. Dies erfordert den Einsatz fernbedienter Manipulatoren, die in ihrer Konstruktion an die jeweilige Prüfaufgabe angepaßt sind.The welds on the outer shell of a nuclear reactor pressure vessel must be examined for defects at regular intervals using non-destructive material testing methods. The welds to be inspected include, for example, longitudinal and circumferential welds that connect the individual sections of the reactor pressure vessel, or nozzle welds that weld connecting nozzles that lead into the reactor pressure vessel to the reactor pressure vessel. These welds are difficult to access because the space between the reactor pressure vessel and the thermal shield surrounding it is limited and is also interspersed with a large number of nozzles that lead into the reactor pressure vessel. This requires the use of remote-controlled manipulators that are designed to suit the respective inspection task.
So ist beispielsweise aus der europäischen Offenlegungsschrift 0 301 317 ein Prüf- oder Wartungsgerät für einen Reaktordruckbehälter bekannt, bei dem ein Schlitten mit einem Prüfsystemträger auf einem in den Spalt zwischen dem thermischen Schild und den Reaktordruckbehälter eingebrachten vertikalen Mast verfahrbar ist. Der bekannte Manipulator ist jedoch nur für den Einsatz im zylindrischen Teil des Reaktordruckbehälters geeignet. Darüber hinaus können mit dem bekannten Manipulator die Rundschweißnähte um in den Reaktordruckbehälter mündende Stutzen nicht geprüft werden.For example, a test or maintenance device for a reactor pressure vessel is known from the European laid-open specification 0 301 317, in which a carriage with a test system carrier can be moved on a vertical mast inserted into the gap between the thermal shield and the reactor pressure vessel. However, the known manipulator is only suitable for use in the cylindrical part of the reactor pressure vessel. In addition, the known manipulator cannot be used to test the circular weld seams around nozzles leading into the reactor pressure vessel.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 39 16 061 ist ein Manipulator bekannt, der speziell für die Prüfung der. Schweiß-From the German publication 39 16 061 a manipulator is known that is specifically designed for testing the welding
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nähte im Deckel des Reaktordruckbehälters geeignet ist. Dieser Manipulator umfaßt einen bogenförmigen Teleskoparm, der an seinem freien Ende ein Prüfsystem trägt und entlang einer auf dem Deckelflansch angeordneten Schiene in Umfangsrichtung verfahren werden kann. Dieser bekannte Manipulator ist nur für die Prüfung von Schweißnähten im Deckel des Reaktordruckbehälters geeignet.welds in the cover of the reactor pressure vessel. This manipulator comprises an arched telescopic arm which carries a test system at its free end and can be moved in the circumferential direction along a rail arranged on the cover flange. This known manipulator is only suitable for testing welds in the cover of the reactor pressure vessel.
Desweiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 40 17 600 ein Handhabungsgerät bekannt, das zur Prüfung von Stutzenschweißnähten vorgesehen ist und einen in Umfangsrichtung eines Stutzens verfahrbaren Wagen enthält, der einen scherenförmigen Ausleger hat, der in einem Scheitelgelenk einen Prüfkopf trägt.Furthermore, a handling device is known from German laid-open specification 40 17 600 which is intended for testing nozzle welds and contains a carriage which can be moved in the circumferential direction of a nozzle and which has a scissor-shaped boom which carries a test head in a vertex joint.
Aus der deutschen Auslegeschrift 26 20 715 ist eine Prüfeinrichtung zur Wiederholungsprüfung an Kernreaktordruckbehältern bekannt, die insbesondere zum Einsatz im Bereich der Bodenkalotte des Reaktordruckbehälters eines Siedewasserreaktors geeignet ist. Dort wird zwischen die Stutzen für die Steuerstabantriebe eine Führungsschiene angebracht, auf der ein Wagen ferngesteuert verfahrbar ist. Dieser Wagen trägt einen als Kniehebel ausgebildeten Ausleger der zwei Basisgelenke umfaßt, die gegensinnig verschiebbar sind, so daß der Ausleger seitlich zwischen die Stutzen eingefahren werden kann.From the German publication 26 20 715, a test device is known for repeat testing of nuclear reactor pressure vessels, which is particularly suitable for use in the area of the bottom dome of the reactor pressure vessel of a boiling water reactor. There, a guide rail is attached between the nozzles for the control rod drives, on which a carriage can be moved by remote control. This carriage carries a boom designed as a toggle lever, which comprises two base joints that can be moved in opposite directions, so that the boom can be moved sideways between the nozzles.
Die im Stand der Technik bekannten Manipulatoren sind somit für die jeweilige Prüfaufgabe optimiert, so daß für eine umfassende Prüfung aller Schweißnähte eine Vielzahl unterschiedlicher Manipulatoren zum Einsatz gelangen müssen. Die hierzu erforderlichen Rüstzeiten erhöhen den Zeitaufwand für die Prüfung und damit auch die Dosisbelastung für das mit der Installation der Manipulatoren und für die Durchführung der Prüfung beschäftigte Personal.The manipulators known in the state of the art are thus optimized for the respective testing task, so that a large number of different manipulators must be used for a comprehensive test of all weld seams. The setup times required for this increase the time required for the test and thus also the dose exposure for the personnel involved in installing the manipulators and carrying out the test.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Prüfen der am Außenmantel des Reaktordruckbehälters befindlichen Schweißnähte anzugeben, die für die Prüfung einer Vielzahl unterschiedlicher Schweißnähte geeignet ist. 5The invention is based on the object of specifying a device for testing the welds on the outer shell of the reactor pressure vessel, which is suitable for testing a large number of different welds. 5
Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1. Die Einrichtung zum Prüfen einer Schweißnaht am Außenmantel eines Reaktordruckbehälters enthält einen auf einer außerhalb des Reaktordruckbehälters ortsfest angeordneten Schiene aufgleisbaren und entlang dieser Schiene verfahrbaren Wagen, einem auf ihm um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar gelagertes erstes Glied, an dem an seinem freien Ende ein zweites Glied um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar gelagert ist, das an seinem freien Ende ein Prüfsystem trägt. Durch die Verwendung eines zweigliedrigen Auslegers, dessen Glieder jeweils zwei rotatorische Freiheitsgrade aufweisen, können nahezu alle am Außenmantel eines Reaktordruckbehälters befindlichen Schweißnähte geprüft werden.The above object is achieved according to the invention with the features of claim 1. The device for testing a weld seam on the outer shell of a reactor pressure vessel contains a carriage that can be mounted on a rail that is fixed outside the reactor pressure vessel and can be moved along this rail, a first member that is pivotably mounted on it about two mutually perpendicular axes, on which a second member is pivotably mounted about two mutually perpendicular axes at its free end, which carries a testing system at its free end. By using a two-member boom, the members of which each have two rotational degrees of freedom, almost all weld seams on the outer shell of a reactor pressure vessel can be tested.
Vorzugsweise umfaßt das zweite Glied zwei schwenkbar miteinander verbundene Teilglieder. Dadurch kann das Prüfsystem auch auf schräg zur Schiene verlaufende Flächen flächig aufgesetzt werden.Preferably, the second member comprises two pivotally connected sub-members. This means that the test system can also be placed flat on surfaces that run at an angle to the rail.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen, in derenFor further explanation of the invention, reference is made to the embodiment of the drawing, in which
FIG 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in einer Seitenansieht schematisch veranschaulicht ist.FIG 1 shows a device according to the invention in a side view schematically.
FIG 2 veranschaulicht die Arbeitsweise der Einrichtung anhand deren Darstellung in zwei unterschiedlichen Arbeitspositionen im Bereich einer Stutzenschweißnaht und in FIG 3 ist die Einrichtung in Arbeitsposition in einem Stutzen in einer Draufsicht parallel zum Außenmantel des Reaktordruckbehälters dargestellt.FIG 2 illustrates the operation of the device by showing it in two different working positions in the area of a nozzle weld seam and in FIG 3 the device is shown in the working position in a nozzle in a plan view parallel to the outer shell of the reactor pressure vessel.
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Gemäß FIG 1 ist außerhalb eines Reaktordruckbehälters 2 zwischen seinem Außenmantel 4 und einer ihn umgebenden thermischen Isolierung 6 eine Schiene 8 angeordnet, die im wesentlichen senkrecht und parallel zum Außenmantel 4 verläuft. 5According to FIG 1, a rail 8 is arranged outside a reactor pressure vessel 2 between its outer casing 4 and a surrounding thermal insulation 6, which runs essentially perpendicular and parallel to the outer casing 4. 5
Die Schiene 8 ist zur Aufnahme eines Wagens 10 vorgesehen, der entlang dieser Schiene 8 in Richtung ihrer Längsachse L verfahrbar ist und einen mehrgliedrigen Ausleger 12 trägt.The rail 8 is intended to accommodate a carriage 10 which can be moved along this rail 8 in the direction of its longitudinal axis L and carries a multi-section boom 12.
Die Schiene 8 kann stationär an der thermischen Isolierung 6 fixiert sein, d. h. sie ist Bestandteil der Anlage und verbleibt auch nach erfolgter Prüfung im Spalt zwischen thermischer Isolierung 6 und Reaktordruckbehälter 2. In diesem Falle sind eine Vielzahl von Schienen 8 vorgesehen, die den Reaktordruckbehälter 2 angepaßt an die beispielsweise durch Stutzen gegebenen geometrischen Bedingungen in vorgegebenen Abständen um den Reaktordruckbehälter 2 verteilt. Die Reichweite des Auslegers 10 ist den gegebenen Verhältnissen derart angepaßt, daß alle Schweißnähte am Außenmantel 4 - im Arbeitsbeispiel der FIG zwei Rundschweißnähte 14 - erfaßt werden können.The rail 8 can be fixed to the thermal insulation 6, i.e. it is part of the system and remains in the gap between the thermal insulation 6 and the reactor pressure vessel 2 even after the test has been carried out. In this case, a large number of rails 8 are provided, which distribute the reactor pressure vessel 2 at predetermined distances around the reactor pressure vessel 2, adapted to the geometric conditions given, for example, by nozzles. The range of the boom 10 is adapted to the given conditions in such a way that all weld seams on the outer casing 4 - in the working example in the FIG, two circular weld seams 14 - can be detected.
Anstelle einer Vielzahl von ortsfest installierten Schienen kann auch eine einzige Schiene 8 vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung des Reaktordruckbehälters 2 in unterschiedliche Positionen umgesetzt werden kann.Instead of a plurality of fixedly installed rails, a single rail 8 can also be provided, which can be moved into different positions in the circumferential direction of the reactor pressure vessel 2.
Der Wagen 10 trägt ein erstes Glied 16, das um zueinander senkrechte Achsen Al und Fl schwenkbar auf dem Wagen 10 gelagert ist. Dabei verläuft die Achse Al senkrecht zur Längsachse L und senkrecht zum Außenmantel 6 des Reaktordruckbehälters 2. Am freien Ende des ersten Glieds 16 ist ebenfalls schwenkbar um zwei zueinander senkrechte Achsen A2 und F2 ein zweites Glied 18 gelagert, das an seinem freien Ende 20 ein nicht näher dargestelltes Prüfsystem, beispielsweise ein Ultraschallprüfkopf oder ein Wirbelstromprüfkopf, trägt. DieThe carriage 10 carries a first member 16, which is mounted on the carriage 10 so that it can pivot about axes Al and Fl that are perpendicular to one another. The axis Al runs perpendicular to the longitudinal axis L and perpendicular to the outer shell 6 of the reactor pressure vessel 2. A second member 18 is mounted on the free end of the first member 16, also so that it can pivot about two axes A2 and F2 that are perpendicular to one another, and which carries a test system (not shown in detail) at its free end 20, for example an ultrasonic test head or an eddy current test head.
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Achse A2 verläuft in Ausgangsposition des Auslegers 12 parallel zur Achse Al.In the initial position of the boom 12, axis A2 runs parallel to axis Al.
In der FIG ist außerdem zu erkennen, daß das zweite Glied 18 zwei in einem Schwenkgelenk miteinander verbundene Teilglieder 18a und 18b umfaßt. Das das Prüfsystem tragende Teilglied 18b ist dabei gegenüber dem Teilglied 18a um eine parallel zur Achse F2 verlaufende Achse F3 schwenkbar. Das Glied 18b ist vorzugsweise federnd in diesem Schwenkgelenk gelagert, so daß ein Anstellen und flächiges Aufsetzen des Prüfsystemes auch an eine schräg zur Längsachse Al verlaufende Fläche gewährleistet ist.The figure also shows that the second member 18 comprises two partial members 18a and 18b connected to one another in a swivel joint. The partial member 18b carrying the test system can be swiveled relative to the partial member 18a about an axis F3 running parallel to the axis F2. The member 18b is preferably spring-mounted in this swivel joint so that the test system can be positioned and placed flat even on a surface running obliquely to the longitudinal axis Al.
Anhand der in FIG 2 dargestellten drei Arbeitspositionen der erfindungsgemäßen Einrichtung ist veranschaulicht, wie durch eine Bewegung des Wagens 10 in Längsrichtung Al der Schiene und eine damit koordinierte Schwenkbewegung des ersten Gliedes 16 um die Achse Al sowie des zweiten Gliedes 18 um die Achse A2 eine annähernd kreisförmige Schweißnaht 22 in einem Winkelbereich &bgr; befahren werden kann, der größer als 180° ist. Die kreisförmige Schweißnaht 22 gehört beispielsweise zu einem in den Reaktordruckbehälter 2 mündenden Stutzen 24. Da der befahrbare Winkelbereich &bgr; größer als 180° ist können auch Bereiche erfaßt werden, die von der Schiene 8a aus gesehen hinter dem Stutzen 24 liegen. Dies wird unterstützt durch die Schwenkbewegung des zweiten Gliedes 18 um die Achse A2. Der gesamte Umfang der kreisförmigen Schweißnaht 22 läßt sich dann erfassen, wenn der Wagen 10 von der Schiene 8a auf die benachbarte parallel dazu verlaufende Schiene 8b umgesetztThe three working positions of the device according to the invention shown in FIG 2 illustrate how an approximately circular weld seam 22 can be traveled over in an angular range β that is greater than 180° by moving the carriage 10 in the longitudinal direction Al of the rail and a coordinated pivoting movement of the first link 16 around the axis Al and the second link 18 around the axis A2. The circular weld seam 22 belongs, for example, to a nozzle 24 that opens into the reactor pressure vessel 2. Since the angular range β that can be traveled over is greater than 180°, areas that are behind the nozzle 24 as seen from the rail 8a can also be covered. This is supported by the pivoting movement of the second link 18 around the axis A2. The entire circumference of the circular weld seam 22 can be detected when the carriage 10 is transferred from the rail 8a to the adjacent parallel rail 8b.
30- wird. Da der Winkelbereich &bgr; größer als 180° ist, ist ein Überlapp der von beiden Schienen 8a und 8b aus erreichbaren Prüfzonen sichergestellt.30-. Since the angle range β is greater than 180°, an overlap of the test zones accessible from both rails 8a and 8b is ensured.
In FIG 3 ist die Einrichtung in einer Draufsicht von oben in Arbeitsposition an einem der in den Reaktordruckbehälter 2 mündenden und entlang der Schweißnaht 22 festgeschweißten Stutzen 24 dargestellt. In dieser FIG ist zu erkennen, daßIn FIG 3, the device is shown in a top view in the working position on one of the nozzles 24 that open into the reactor pressure vessel 2 and are welded along the weld seam 22. In this FIG it can be seen that
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die Schwenkbewegung um die Achsen Fl und F2 die durch die Krümmung des Reaktordruckbehälters 2 bewirkten Höhenabstand h ausgleichen, wenn das erste und zweite Glied 16 bzw. 18 durch Schwenkbewegung um die Achsen Al und A2 aus der Achse Al seitlich ausgeschwenkt sind.the pivoting movement about the axes Fl and F2 compensates for the height difference h caused by the curvature of the reactor pressure vessel 2 when the first and second members 16 and 18 are pivoted laterally out of the axis Al by pivoting movement about the axes Al and A2.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen die Einrichtung in Arbeitsposition am zylindrischen, vertikalen Teil des Außenmantels 4. Dieselbe Einrichtung kann jedoch auch zur Prüfung der Schweißnähte außerhalb des zylindrischen Teils, beispielsweise im Bereich des Deckelflansches oder im Bereich des Bodenflansches eingesetzt werden. Hierzu sind lediglich der Krümmung des Außenmantels 4, beispielsweise der Krümmung der Bodenkalotte, angepaßte fest oder demontierbar installierte Schienen notwendig, auf die der Wagen 10 aufgegleist werden kann.The illustrated embodiments show the device in the working position on the cylindrical, vertical part of the outer casing 4. However, the same device can also be used to test the weld seams outside the cylindrical part, for example in the area of the cover flange or in the area of the base flange. All that is required for this are fixed or removable rails that are adapted to the curvature of the outer casing 4, for example the curvature of the base cap, onto which the carriage 10 can be mounted.
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