用于核电站指套管堆心信号传输的软轴及其制备方法

摘要

本发明涉及一种用于核电站指套管堆心信号传输的软轴及其制备方法，该制备方法包括：S1：将预设宽度和厚度的金属带进行第一热处理，使金属带的硬度由第一预设硬度提升至第二预设硬度；S2：将金属带以第一螺距并排螺旋缠绕，形成预设外径和内径的支撑保护层；S3：将多根第一金属丝沿预设导程螺旋并排紧密缠绕在支撑保护层的外表面以形成推拉传递层；S4：将第二金属丝以第二螺距紧密螺旋缠绕于推拉传递层的外表面以形成计数定位层；S5：将支撑保护层、推拉传递层和计数定位层进行第二热处理；S6：将信号传输层穿设于支撑保护层内，使信号传输层在支撑保护层内推拉顺畅。该软轴柔性大、刚度好，可精确定位探测器位置，并远距离传输堆心信号。

说明书

技术领域

本发明涉及核电站反应堆指套管堆心探测工具领域，更具体地说，涉及一种用于核电站指套管堆心信号传输的软轴及其制备方法。

背景技术

在核电站反应堆指套管堆心探测工具中常用到一种软轴。现有的软轴至少具有以下缺点：1、轴径粗、柔软性差，难以适应较大的曲率，会对狭小空间管壁造成损伤；2、难以实现长距离推拉功能；3、无法实现软轴末端在狭小空间内部的定位；4、无法安装用于信号传输的铜芯，无法将探测器采集的堆心信号传输至外部。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于核电站指套管堆心信号传输的软轴及其制备方法，该软轴柔性大、刚度好，可精确定位探测器位置，并远距离传输堆心信号。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于核电站指套管堆心信号传输的软轴的制备方法，包括以下步骤：

S1：将具有预设宽度和厚度的金属带进行第一热处理，使所述金属带的硬度由第一预设硬度提升至第二预设硬度；

S2：将经所述第一热处理后的所述金属带以第一螺距并排螺旋缠绕，形成预设外径和内径的支撑保护层；

S3：将多根第一金属丝沿预设导程螺旋并排紧密缠绕在所述支撑保护层的外表面以形成推拉传递层；

S4：将第二金属丝以第二螺距紧密螺旋缠绕于所述推拉传递层的外表面以形成计数定位层；

S5：将缠绕组合好的所述支撑保护层、所述推拉传递层和所述计数定位层进行第二热处理；

S6：将信号传输层穿设于所述支撑保护层内，使所述信号传输层在所述支撑保护层内推拉顺畅。

在一些实施例中，在所述S1之前还包括：

S0：以预设压力将预设直径的第三金属丝压成所述具有预设宽度和厚度的金属带。

在一些实施例中，所述金属带为钢带，所述第一热处理包括预加热和淬火。

在一些实施例中，所述预加热温度为100±20℃，所述淬火在0.5s内完成。

在一些实施例中，所述第一预设硬度为19±3度，所述第二预设硬度为45±5度。

在一些实施例中，所述第一金属丝、所述第二金属丝均为钢丝，所述第二热处理包括回火。

在一些实施例中，所述回火温度为100±15℃，所述回火在0.7s内完成。

在一些实施例中，所述第二热处理后，所述支撑保护层、所述推拉传递层和所述计数定位层的硬度为HRC42～52。

在一些实施例中，所述金属带、所述第一金属丝、所述第二金属丝的钢质分别为45-65号钢。

在一些实施例中，在所述S2和所述S3之间还包括：

S23：将所述支撑保护层的内壁面打磨光滑。

在一些实施例中，在所述S5和所述S6之间还包括：

S56：清理所述支撑保护层、所述推拉传递层和所述计数定位层的表面，进行黑色防锈处理，除去所述支撑保护层、所述推拉传递层和所述计数定位层的表面油污。

在一些实施例中，在所述S6之后还包括：

S7：将所述信号传输层的两端压装固定在连接附件上。

在一些实施例中，所述连接附件包括用于采集堆心信号的探测器。

在一些实施例中，所述预设宽度和厚度分别为0.8～2mm、0.3～0.6mm，所述第一螺距为0.3～0.6mm，所述预设导程为12～30mm，所述第二螺距为0.5～10mm。

在一些实施例中，所述第一金属丝的直径大于所述第二金属丝的直径。

在一些实施例中，所述第一金属丝的直径为0.3～0.5mm，所述第一金属丝的根数为5～40根，所述第二金属丝的直径为0.6～1mm。

本发明还提供一种用于核电站指套管堆心信号传输的软轴，所述软轴采用如上述任一项所述的制备方法制成。

实施本发明至少具有以下有益效果：本发明中的软轴由内到外四层组成，软轴柔韧性强，通过性好，可实现大曲率半径的自由穿梭；软轴刚度好，可满足长距离推拉的功能；软轴具有信号传输功能，可实现将堆心探测器定量推送入指套管任一位置，采集堆心信号并远距离传输至上位机，保障核电堆心探测系统的稳定运行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一些实施例中软轴的立体结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1所示为本发明一些实施例中用于核电站指套管堆心信号传输的推拉软轴，其可包括由内到外依次设置的信号传输层1、支撑保护层2、推拉传递层3、计数定位层4。该软轴由内到外四层组成，各层实现其独立功能，可实现将堆心探测器定量推送入指套管任一位置，采集堆心信号并远距离传输至上位机，保障核电堆心探测系统的稳定运行。

信号传输层1用于将传感器采集的信号传输至外端上位机，其在一些实施例中可以为铜芯线。

支撑保护层2为具有预设外径和内径的空心圆筒，起到支撑骨架及保护信号传输层1的功能。支撑保护层2的内径略大于信号传输层1的外径，且其内壁表面光滑，以使信号传输层1可在支撑保护层2内顺畅滑动。支撑保护层2可由单根单层细薄金属带并排螺旋缠绕而成，各螺旋间非紧密贴合，利于提高支撑保护层2的弹性。

推拉传递层3与支撑保护层2贴合紧密，其可由多根第一金属丝沿预设导程并排紧密缠绕在支撑保护层2外面而成，用于传递软轴的推拉力，并使软轴具有较高的柔软性。

计数定位层4与推拉传递层3贴合紧密，其可由单根单层第二金属丝以第二螺距并排紧密缠绕在支撑保护层2的外表面而成。该第二螺距可以为0.5～10mm，例如2.5mm或5mm，第二螺距规整，便于计数，可实现软轴在狭小管道内部的精确定位，定量将探测器推送至任一位置。通常，第一金属丝可以为直径较小的细钢丝，第二金属丝可以为直径较粗的较粗钢丝。

本发明还提供一种用于制备上述软轴的制备方法，包括以下步骤：

S0：以预设压力将预设直径的第三金属丝压成具有预设宽度和厚度的金属带。

其中，该第三金属丝可以为钢质为45-65号钢、预设直径为φ0.5～1.6mm的钢丝，该预设压力可以为80±10kN，压扁而成的金属带的预设宽度和厚度可分别为0.8～2mm、0.3～0.6mm。

可以理解地，在其他实施例中，该第三金属丝的横截面也可呈方形等其他形状。在另一些实施例中，也可直接提供具有预设宽度和厚度的金属带，从而步骤S0也可以省略。

S1：将具有预设宽度和厚度的金属带进行第一热处理，使该金属带的硬度由第一预设硬度提升至第二预设硬度。

其中，该第一预设硬度、第二预设硬度可分别为19±3度、45±5度。该第一热处理用于提高金属带的硬度和弹性，其可包括预加热和淬火。具体地，可先采用电炉等加热装置将金属带预加热至100±20℃，然后在0.5s内快速完成淬火。该淬火介质可以为油或水。

S2：将经第一热处理后的金属带以第一螺距并排螺旋缠绕，形成预设外径和内径的支撑保护层2。

其中，该第一螺距可以为0.3～0.6mm，支撑保护层2的预设外径和内径可分别为φ1.8～3.7mm、φ1.2～2.5mm。

S3：将多根第一金属丝沿预设导程螺旋并排紧密缠绕在支撑保护层2的外表面以形成推拉传递层3。

其中，该第一金属丝可以为钢质为45-65号钢、直径为φ0.3～0.5mm的直细钢丝，其根数可以为5～40根。该预设导程可以为12～30mm。

S4：将单根单层较粗第二金属丝以第二螺距螺旋缠绕于推拉传递层3的外表面以形成计数定位层4。

其中，该第二金属丝可以为钢质为45-65号钢、直径为φ0.6～1mm的钢丝，该第二螺距可以为0.5～10mm。

S5：将缠绕组合好的支撑保护层2、推拉传递层3和计数定位层4进行第二热处理。

其中，该第二热处理包括回火。该回火可采用中温回火，回火温度可以为100±15℃，回火在0.7s内快速完成。回火完成后，支撑保护层2、推拉传递层3和计数定位层4的硬度为HRC42～52。

S6：将信号传输层1穿设于上述组合好后的支撑保护层2内，使信号传输层1在支撑保护层2内推拉顺畅。

其中，信号传输层1可以为单根截面积为1～2mm

S7：将信号传输层1的两端压装固定在连接附件上，压装要牢固。

其中，该连接附件可包括用于采集堆心信号的探测器。

在一些实施例中，在步骤S2和步骤S3之间还可包括：

S23：将支撑保护层2的内壁面打磨光滑。

在步骤S5和步骤S6之间还可包括：

S56：清理支撑保护层2、推拉传递层3和计数定位层4的表面，进行黑色防锈处理，除去支撑保护层2、推拉传递层3和计数定位层4的表面油污。

本发明中的软轴具有信号传输功能，可探测无法接近区域信号并稳定传输至上位机；可实现在狭小管道内部的精确定位，可定量将探测器推送至任一位置；软轴刚度好，可满足长距离推拉的功能；软轴柔韧性强，通过性好，可实现大曲率半径的自由穿梭；软轴表面光滑，不会对指套管内壁造成刮伤，软轴不卡涩，不发生塑性变形。

下面以具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

以80kN的预设压力，将材质为锰钢-65Mn、预设直径为φ0.8mm的第三金属丝压成宽1.2mm、厚0.4mm、硬度为19度的钢带；

通过电炉将该钢带预加热至100℃左右，在0.5s内快速完成淬火，淬火完成后，钢带的硬度提升至45度左右；

将经淬火处理后的钢带单根单层以0.4mm的第一螺距并排螺旋缠绕，形成预设外径和内径分别为2.5mm和1.7mm支撑保护层2；

采用1.5mm外围毛毡钢丝将支撑保护层2的内壁面打磨光滑；

将20根材质为锰钢-65Mn、直径约为φ0.4mm的第一金属丝，以20mm的预设导程上劲紧密缠绕在支撑保护层2外表面，形成推拉传递层3；

将单根单层材质为锰钢-65Mn、直径约为φ0.7mm的第二金属丝，以5mm的第二螺距上劲紧密螺旋缠绕于推拉传递层3的外表面，形成计数定位层4；

将缠绕组合好的支撑保护层2、推拉传递层3和计数定位层4在0.7s内快速回火，回火温度100℃左右；

清理支撑保护层2、推拉传递层3和计数定位层4的表面，进行黑色防锈处理，除去支撑保护层2、推拉传递层3和计数定位层4的表面油污；

将信号传输层1(单根截面积约为1.5mm

将信号传输层1的两端压装固定在连接附件上，压装要牢固。

至此，本发明的软轴制作完成。该软轴的最大有效直径约为4.7mm，可自由进入核电站反应堆指套管(内径φ5.2mm)内部，采集堆心信号并远距离传输至上位机，有效保障核电堆心探测系统的稳定运行。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。