Доклад о применении антенных решеток в атомной...
DESCRIPTION
Доклад сделан на миссии технической поддержки в АЭРTRANSCRIPT
![Page 1: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/1.jpg)
Разработка систем и методик автоматизированного УЗК с
использованием технологии антенных решеток и трехмерной обработки данных
для диагностики сварных соединений трубопроводов и оборудования АЭС
Базулин А.Е.
НПЦ «ЭХО+»
Миссия технической поддержки
10-11 августа 2011 г.
![Page 2: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/2.jpg)
Разработаны и аттестованы системы «Авгур 4.2» и «Авгур 5.2»
Эксплуатируется на АЭС 38 комплектов систем серии «Авгур»
Разработано и аттестовано 20 методик контроля системами «Авгур»
Осуществлен АУЗК сварных соединений специалистами «Эхо+»:
Ду300 реакторов РБМК 1000 – более 30 000 шт;
Ду800 реакторов РБМК 1000 – более 2 000 шт;
Ду1200 реакторов ВВЭР 1000 – более 300 шт;
Ду850 реакторов ВВЭР 1000 – более 500 шт;
Ду1100 реакторов ВВЭР 440 – более 200 шт;
Прочие сварные соединения – более 10 000 шт.
Результаты деятельности НПЦ
«ЭХО+» за период 1996-2011 годы
2
![Page 3: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/3.jpg)
Перейти от дефектоскопии к дефектометрии, то есть от эквивалентных размеров к реальным размерам дефектов
Повысить качество и достоверность контроля
Осуществить мониторинг за развитием дефектов в процессе эксплуатации
Начать работы по созданию эксплуатационных норм на дефекты
Предотвратить аварийные остановы энергоблоков по развивающимся дефектам
Применение систем Авгур позволило решить следующие
практические задачи
3
![Page 4: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/4.jpg)
Дефект в сварном соединении композитного переходного кольца и патрубка Ду1100 парогенератора
реактора ВВЭР-440
4
![Page 5: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/5.jpg)
Дефект на «холодном» СС №111 ПГ4 блока 1 БалАЭС
32
380
5
![Page 6: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/6.jpg)
АУЗК ТОЛСТОСТЕННЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Донная поверхность
Контуры разделки
Ступенька,
показывающая
границу наплавки
![Page 7: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Сканеры систем АВГУР
![Page 8: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/8.jpg)
1. Относительно большое время контроля, анализа данных и выдачи протокола
2. Относительно большая масса оборудования (порядка 30 кг)
Недостатки голографических систем «Авгур 5.2»
8
![Page 9: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/9.jpg)
Разработана и утверждена КОМПЛЕКСНАЯ ПРОГРАММА
МЕРОПРИЯТИЙ ПО РАЗРАБОТКЕ И ВНЕДРЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЙ И СРЕДСТВ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО
УЛЬТРАЗВУКОВОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ АЭС РОССИИ С
ВВЭР, ОСНОВАННЫХ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ФАЗИРОВАННЫХ РЕШЁТОК
Начало работ по применению приборов с ФАР
9
![Page 10: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/10.jpg)
Разработка методик НК с использованием УЗФР для сварных соединений оборудования РУ ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 и необходимого дополнительного оборудования автоматизации и механизации процесса контроля
Разработка системы моделирования технологии контроля с УЗФР широкого класса объектов и малообразцовой технологии аттестации методик
Разработка, изготовление и испытания опытных образцов комплектов систем сканирования для приборов с УЗФР имеющихся на АЭС (для всех основных типов сварных соединений)
Разработка системы АУЗК с полным циклом автоматизации на базе технологии УЗФР
Основные положения комплексной программы
10
![Page 11: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/11.jpg)
Выполняемые работы НПЦ «ЭХО+»
Разработана методика УЗК аустенитных сварных швов Ду300 с применением ФАР
Выполняется работа по модернизации методики УЗК аустенитных сварных швов Ду300 ФАР
Выполняется разработка методики УЗК аустенитных сварных швов Ду800 с применением ФАР
Начата разработка методики УЗК композитных сварных швов патрубков корпуса реактора и компенсатора давления ВВЭР-440 с применением ФАР
Начата разработка методики УЗК композитных и аустенитных сварных швов компенсатора давления ВВЭР-1000 с применением ФАР
Начата разработка методики УЗК сварного соединения приварки коллекторов теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000 с применением ФАР
Начата разработка и обоснование малообразцовой технологии аттестации методик ультразвукового контроля металла оборудования и трубопроводов АЭС.
![Page 12: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/12.jpg)
1. Системы механизированные на основе ручных ФАР-дефектоскопов типа «Омнискан», «X-32», «Isonic» и др.
2. Системы автоматизированного УЗК на основе применения антенных решеток и/или матриц и алгоритма 3D-C-SAFT
3. Полностью автоматизированная система УЗК со многими антенными решётками и/или матрицами на основе алгоритма 3D-C-SAFT, с автоматическим измерением размеров дефектов и выдачей протокола контроля
Варианты автоматизации с использованием систем УЗФР
12
![Page 13: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/13.jpg)
Блок-схема механизированной системы на основе ручных ФАР-дефек-тоскопов.
Первый уровень Механизированный УЗК
Блок
управления
Энкодер
Сканер
АР2 АР1
Копирование файлов
Рабочая
станция с
программой
«Анализ» и
конверторо
м
ФАР-
дефектоск
оп
13
![Page 14: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/14.jpg)
Система со сканером для сварных швов Ду300, Ду800-850
14
![Page 15: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/15.jpg)
Математическое моделирование процесса УЗК
Для выбора параметров
методики
Для обоснования
достоверности методик
Для уменьшения числа
испытательных образцов
![Page 16: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/16.jpg)
Сравнение ФАР-дефектоскопов и системы «Авгур 5.2»
1. Получение изображений в реальном масштабе времени
2. Уменьшение уровня артефактов
3. Более высокая производительность контроля
4. Меньшая масса оборудования
1. Ограничения по толщине контролируемых объектов (до 50-70 мм)
2. Ухудшение разрешающей способности вдали от линии фокусировки
3. Трудности измерения эквивалентных размеров обнаруженных дефектов
4. Для толстостенных объектов требуется поперечное сканирование
Преимущества ФАР Недостатки ФАР
16 Квалификация эксперта
![Page 17: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/17.jpg)
Системы второго уровня автоматизированного УЗК на основе применения антенных решёток и матриц и алгоритма комбинационного SAFT (3D-C-SAFT) :
Используют несколько антенных решёток;
Регистрируют эхосигналы методом двойного или тройного сканирования;
Получают трёхмерные изображения дефектов методом 3D-С-SAFT.
Второй уровень
17
![Page 18: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/18.jpg)
Схема двойного сканирования
Регистрация эхосигналов в режиме двойного сканирования (бистатическая схема) предполагает излучение и приём любой парой элементов антенной решетки. Сначала излучает первый элемент решетки состоящий из 16 элементов, а остальные элементы принимают эхосигнал (1→16 ).
18
![Page 19: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/19.jpg)
Схема двойного сканирования
После завершения приема набора эхосигналов 1→16, излучает второй элемент антенной решетки и, а затем и третий и регистрируется набор эхосигналов 3→16.
19
![Page 20: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/20.jpg)
Схема двойного сканирования
Излучает пятый элемент антенной решетки и регистрируется набор эхосигналов 5→16.
20
![Page 21: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/21.jpg)
Схема двойного сканирования
Излучает седьмой элемент антенной решетки и регистрируется набор эхосигналов 7→16.
21
![Page 22: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/22.jpg)
Схема двойного сканирования
Излучает седьмой элемент антенной решетки и регистрируется набор эхосигналов 9→16.
22
![Page 23: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/23.jpg)
Схема двойного сканирования
Измерения продолжаются до тех пор пока не излучит последний элемент и не зарегистрируется набор эхосигналов 16→16.
23
![Page 24: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/24.jpg)
Решение проблем контроля толстостенных объектов
-10 мм 0 мм
![Page 25: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Повышение отношения сигнал/шум при контроле заварок
Схема образца трубо-провода Ду800 толщи-ной h с аустенитной заваркой и тремя отверстиями бокового сверления диаметром 2 мм.
z
x
( , )t tx z
( , )x z
Отверстие №1
Отверстие №2
Отверстие №3 Наплавка
Заварка
prx
38
( , )r rx z
x, мм
z,
мм
"Схлопнутое" изображение (сумма комплексных изображений)
(1157.5773 6 12 78.420106 24.213671))
-40 -30 -20 -10 0 10 20
5
10
15
20
25
30
35
40100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Изображение отверс-тий бокового сверле-ния №1, №2 и №3 при использовании антен-ной решётки на 5.0 МГц в режиме ФАР (слева) и в режима тройного сканирова-ния (справа).
Тройное сканирование ФАР-изображение
![Page 26: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/26.jpg)
Полноценная фокусировка во всей области восстановления изображения (а не по линии фокусировки, как в случае ФАР)
Можно контролировать толстостенные объекты контроля толщиной более 200 мм
Улучшение качества изображения
Совместимость с базой данных Авгур
Повышение производительности контроля
Технические возможности системы
26
![Page 27: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/27.jpg)
Состояние разработки
Создан 64-х канальный макет системы
Разработаны и исследованы алгоритмы восстановления изображения дефектов с учётом трансформации типов волн при отражении от неровной границы
Алгоритм 3D-C-SAFT реализован по технологии CUDA для проведения параллельных расчётов
Опытный образец должен быть изготовлен в июне 2012 года
27
![Page 28: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/28.jpg)
Типовая схема проведения контроля
N сторона P сторона
Призма
N-АР
Призма
P-АР
Две или более АР на призмах сканируют вдоль сварного соединения и проводят измерения в режимах излучения и приёма с каждой стороны, и в режиме излучения с N-стороны и приёма с P-стороны.
28
![Page 29: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/29.jpg)
Информация получаемая по измеренным эхосигналам Измеренные
эхосигналы с N-
стороны или P-
стороны
Изображение
дна по схеме
T(L)-T(L)
Изображение
дна в режиме
TB(SS)-TB(SS)
Изображение
дефектов по
схеме T(S)-T(S)
Измеренные
эхосигналы с
NP-стороны
Объединённое
изображение
29
![Page 30: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Реальный дефект в сварном соединении Ду300
TBT(SSS)-TB(SS)
TB(SS)-T(S)
TBT(SSS)-T(S)
TB(SS)-TB(SS) T(S)-T(S)
TBT(SSS)-TBT(SSS)
Вершина
трещины
Тело
трещины
![Page 31: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/31.jpg)
По объединенным изображениям программа позволяет получить контуры дефекта в каждом слое и сделать запись в БД о дефекте.
31
Автообразмеривание и формирование протокола
![Page 32: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/32.jpg)
К методике АУЗК сварных швов ГЦТ Ду850
Требование к выявлению поперечных дефектов
Применение TOFD
Неровность поверхности трубопровода
Требование к измерению эквивалентных площадей
Производительность контроля
![Page 33: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/33.jpg)
Выявление поперечных дефектов
![Page 34: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/34.jpg)
Выявление поперечных дефектов
x
y
![Page 35: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/35.jpg)
Применение TOFD. ФАР.
![Page 36: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/36.jpg)
Применение TOFD АР + C-SAFT
Зона
тени
Трещина
Совмещенный
режим Раздельный
режим
![Page 37: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/37.jpg)
Учет формы внешней поверхности
![Page 38: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/38.jpg)
Пространственная регулировка чувствительности
![Page 39: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/39.jpg)
Заключение
1. Создание аппаратно-методического обеспечения для приборов ФАР и АР является логическим продолжением разрабатываемых в НПЦ «ЭХО+» автоматических голографических систем, применяемых на всех АЭС России
2. Рекомендовано применять ручные приборы с ФАР только в комплекте со сканером и энкодером
3. Перспективным направлением автоматизации является применение систем, основанных на использовании двойного и тройного сканирования и обработки по методу 3D-C-SAFT
4. НПЦ «ЭХО+» обладает всеми возможностями для разработки методики АУЗК сварных соединений Ду850
39
![Page 40: Доклад о применении антенных решеток в атомной энергетике](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042614/557642f2d8b42ac31b8b4ad0/html5/thumbnails/40.jpg)
Базулин Андрей
ООО «НПЦ «ЭХО+»
Начальник лаборатории систем автоматизированного ультразвукового контроля для АЭС
+7-495-780-92-48