[發明專利]一種便攜式金屬管道熱電勢無損測量的裝置及方法

在審

• 申請號: 201810189216.5
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108490237A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 楊君友;孫兵楊;辛集武;侯晶迪;姜慶輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R29/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明公開了一種便攜式金屬管道熱電勢無損測量的裝置及方法，該裝置包括用于與被測金屬管道直接接觸并用于檢測與被測金屬管道相接觸區域的溫度和電勢的第一探頭(10)、第二探頭(18)，第一電動滑臺(7)用于帶動第一探頭(10)移動，加熱器(11)置于第一探頭(10)內部；基座(20)為拱橋形，包括用于與被測金屬管道貼合接觸的圓弧面；固定組件(21)為末端帶有吸盤的可伸縮金屬桿，該固定組件(21)與基座(20)的側面相連。本發明通過對裝置關鍵的測量原理、各個組件的結構細節構造，以及該裝置適用的測量方法中關鍵的升溫速率控制、壓力取值、測量位置點選擇等進行改進，非常便于現場測量金屬管道熱電勢。

技術領域

本發明屬于測試裝置技術領域，更具體地，涉及一種測量金屬管道熱電勢的裝置及方法，該裝置及方法尤其可對金屬管道熱電勢進行便攜式的無損測量。

背景技術

熱電勢是材料的固有屬性，它可以描述為當材料中通以熱流時產生電流的能力，這種現象稱為Seebeck效應。當兩種不同的導電材料形成閉合回路，由于二者連接的兩個地方處于不同的溫度下，在回路中形成了溫度梯度ΔT，從而產生了電勢差ΔV，該導電材料的熱電勢可以表示為

S＝ΔT/ΔV

一般金屬材料的熱電勢為1μV/K到幾十μV/K，符號由于多數載流子的種類不同而不同，p型材料，即空穴作為多數載流子時，其熱電勢為正值，n型材料，即電子作為多數載流子時，其熱電勢為負值。

核電站壓水反應堆中的金屬管道較多采用的是鑄造雙向不銹鋼，由于長期在高溫高壓輻射等惡劣條件下服役，金屬管道的機械性能會因為熱老化、低周疲勞或中子輻射脆化等而發生變化，比如鐵素體中Fe、Cr、Ni等元素的析出，富Ni、Si的金屬間化合物的沉淀，等等。由于核電站的特殊性，對這些金屬管道的性能評估顯得尤為重要。通常用到的檢測金屬管道性能的方法有磁化率(MS)法、熱電勢(TEP)法、渦流(EC)法、電位差檢測(ACPD)法和橫波雙折射(SWBR)法等。實驗室的研究表明，鑄造雙向不銹鋼的熱電勢與鐵素體含量和老化參數成線性關系，這個老化參數與老化時間和溫度成阿累尼烏斯關系，即

P＝Ate^Q/RT

其中活化能Q與Cr在不銹鋼中的擴散能(300℃下約為230KJ/mol)有關。該研究表明鑄造雙向不銹鋼的熱電勢同它的微觀結構密切相關，從而可以通過測量金屬管道的熱電勢來評估其機械性能的變化。而且，研究者已經得到了金屬管道的熱電勢和缺口韌性的相關曲線。我們可以通過測量得到的熱電勢直接得出性能參數。