CEFR堆容器高温应力应变测量系统设计、安装及调试

时间：2024-05-20

吕鹏

（中国原子能科学研究院，中国北京 102413）

吕鹏

（中国原子能科学研究院，中国北京 102413）

CEFR堆容器高温应力应变测量系统是由高温电阻应变片、热电偶、电缆、测量仪和电脑几部分组成，高温电阻应变片安装在堆容器壁面，测量仪接收应变片信号，转换成应变值记录并显示，从而实现对堆容器的应力应变测量。

堆容器；应力应变；设计；安装及调试

0 综述

CEFR堆容器设计和材料选择的验证实验中，堆容器高温应力应变测量是其中一项重要实验；同时，也是CEFR后续运行过程中保证堆容器安全可靠运行而进行监测和在役检查的一个手段。CEFR堆容器高温应力应变测量系统正确的设计、安装及调试，对堆容器应力应变测量的结果、以及后续对堆容器的监测和在役检查都至关重要。

1 设计

CEFR堆容器应力应变测量系统主要是由79个带有MI电缆高温电阻应变片、35支精密K型热电偶、信号电缆、补偿电缆、测量仪和电脑几部分组成。堆容器的应力应变参数测点共计30个，分别选取了支承颈与锥顶盖过渡环相接处、锥顶盖上封头与主容器上筒节相接处等经理论分析计算得到的理论应力较大的地方，如表1。

表1 CEFR堆容器测量系统参数测点清单

每个测点均采用一组或几组两片式应变花的形式布置，如图（1）。

图1

在高温条件下，任何应变片都会产生热输出，必须对测量显示值进行修正，修正方法是采取温度补偿的方式。在其中9处测点布置了温度补偿片，温度补偿片和一支热电偶分别安装在这个与堆容器材质一致的等温块上，该等温块与测点处同一温度场，但不受堆容器应力变化影响，从而实现温度补偿的作用。

堆容器应力应变测量实验要求从常温下开始至升温到运行工况下的高温度全过程监测堆容器的应力应变情况，所以要求应变片从低温到高温具有非常好的稳定性和线性度，同时响应速度应尽可能快，综合以上因素选择了国外生产的AWH-8型高温应变片（如图2），及与之配套使用的ISW-50型接线箱和TDS-303应力应变测量仪，测温热电偶则选取了精密级K型热电偶来满足测量要求。

图2

2 安装

CEFR堆容器应力应变测量系统的安装按以下步骤和要求进行：

（1）利用经纬度定位仪进行测点精确定位；

图3

（2）对测点位置进行打磨，安装面粗糙度应不大于Ra1.6、去除氧化层、涂料等，并用丙酮擦拭去除油污，清洗安装表面至无磨屑、尘土等杂物；

（3）高温应变片安装前应对红、绿、黑、白四根引线进行电阻值测量（如图3），并记录。高温应变片的安装采用专用焊机，焊接人员应具有熟练的点焊技能，保证16mm长的应变片基片上敏感栅两侧每侧均匀点焊20点；

（4）高温电缆采用压片点焊在堆容器表面如图2；

（5）拆除高温电缆末端连接的补偿电路板，使高温电缆能经法兰导管（图4）穿出堆容器进入堆坑通道，法兰采用银铜钎焊进行密封；

（6）恢复拆除的补偿电路并进行红、绿、黑、白四根引线的电阻值测量，测量结果与第（3）条测量值比对，无较大误差出现为合格；

图4

（7）信号电缆与补偿线路板上的引线端接后再次进行测量如表2（部分测点记录），测量结果与第（3）、（6）条测量值比对，无较大误差出现为合格；

（8）信号电缆与ISW-50及TDS-303测量仪端接。

表2 安装前、后应变片引线电阻值检验比对

456125.2 127.7 ＞200MΩ 125.9123.8 126.3 ＞200MΩ 123.1125.3 127.7 ＞200MΩ 126.0126.4 129.5 ＞200MΩ 126.6125.7 128.3 ＞200MΩ 125.4125.1 128.2 ＞200MΩ 125.3126.4 129.1 ＞200MΩ 126.7123.0 126.3 ＞200MΩ 123.2128.5 132. ＞200MΩ 128.2126.5 ＞200MΩ 126.9 ＞200MΩ 129.2 ＞200MΩ 128.1 ＞200MΩ 128.5 ＞200MΩ 130.2 ＞200MΩ 128.6 ＞200MΩ 126.5 ＞200MΩ 132.5 ＞200MΩ

安装过程必须严格按照步骤和要求进行，每一个安装步骤的完成都必须进行相应的安装检查和检测，并对已安装好的应变片、热电偶和电缆导线等采取必要的保护措施，确保安装过程中不出问题。