Способ изготовления ультразвукового преобразователя с мембраной для работы в жидком металле

Способ изготовления ультразвукового преобразователя с мембраной для работы в жидком металле

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается акустических измерений. Целью изобретеиия является снижение трудоемкости нанесения защитного слоя и обеспечение многократного использования преобразоватепя с мембраной за счет предварительного создания и одновременного контроля качества акустического контакта между мембрансЛ ультразвукового (УЗ) преобразователя и жидКИМ легкоплавким металлом. Это достигается благодаря погружении преойразователя в расплав металла, температура плавления которого ниже тем- . пературы рабочего жидкого металла, и механической очистке поверхности мембраны в расплаве. Преобразователь собиракуг с мембраной и погружают , например, в расплав индия. Механически очищают поверхность мембраны и одновременно излучают и принимают УЗг-преобразоватёлем колебания, отраженные в расплаве индия. Измеряют амплитуду прннятых эхо-импулцсов и по достиженни ей стабильного максимального уровня прекращают очистку и извлекают npeo6pa30BaTej|b из расплава индия. После остывания преобразователя на поверхности мембраны формируется твердьй защитный слой, и изготовление УЗ-преобразователя завершено . При погружении преобразователя в рабочий жидкий металл, например жидкометаплический теплоноситель ядерного реактора, защитный слой растворяется и формируется качественный акустический контакт преобразователя с теплоносителем. 1 з.п.. {&

сакй соватсних

СОИ Ю

РШВВЛИН.

А1 (51)5 G 01 N 29/00 госудастщнный комитат

fO ИЭОбРЕПНИЯМ И ОЖРЫтийМ

ГММ OWT СССР . ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-: (46) 23. 1 2. 90. Бюл. MI 47 (21) 4221573/25-28 (22) 06 ° 04 ° 87 (72) 10,П.Гребенкин и В.И. Соколов (53) 6209179.16 (088.8) (5á) Burton E.I., Bentley P.0. and

Mc Knight I.À. Progress on acoustic

techniques for LMFBR struktural surчеШапсе. - Nuclear. Energy, 1981, ч20, N 1, р.. 91-96.

Smith R.ß., Day С.К., Kelly М.L, Hightemperature ultrasonic transducers for in» вопию вervice. - Ultrasonic Simpo s ium Ргосс ейпя э ° IEEE

Cat., 1974, N 74, CH 0896 .- ISUs р..699 - 702, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С МЕМБРАНОЙ

ДЛЯ РАБОТЫ В ЖИДКОМ METAJU1E (57) Изобретение касается акустических измерений. Целью изобретения является снижение трудоемкости нанесения защитного слоя к обеспечение многократного использования преобразователя с мембраной эа счет предварительного соэданкя к одновременного контроля качества акустического контакта между мембраной ультразвукового (УЗ) преобразователя и жид1

Изобретение касается акустических измерений и может быть испольяовано при изготовлении ультразвукового (УЗ) преобразователя с мембраной, предназначенного для работы в контакте с жидким металлом, например при контроле положения и формы пред;метов внутри ядерных установок и ем.костей с жкдкометаллическим теплоносителем.

„.Я0„„471849 ким легкоплавким металлом. Это дастигае1ся благодаря погружению преобразователя в расплав металла, температура плавления которого ниже температуры рабочего жидкого металла, и механической очистке поверхности мембраны в расплаве. Преобразователь собирают с мембраной и погружа ют, например, в расплав индия. Механически очищают поверхность мембраны и одновременно излучают и принимают УЗ-. преобразователем колебания, отраженные в расплаве индия, H»Mepsют амплитуду принятых эхо-импульсов и по достижении ей стабильного максимального уровня прекращают очистку и извлекают преобразователь ия расплава индия, После остывания преобразователя на поверхности мембраны формируется твердый защитный слой, и и»- (, готовление УЗ-преобразователя яавервено. При погружении преобраяовате- Я ля в рабочий жидкий металл, например жидкометаллический теплоноситель вящВ ядерного реактора, защитный слой ра-, ф» створяется и Формируется качественный акустический контакт преобразователя с теплоносителем. 1 з,п.ф-лы.

Целью изобретения является снйже» ние трудоемкости нанесения защитного слоя и обеспечение многократного использования преобразователя »а счет Я предварительного создания и одновре- 4 менного контроля качества акустического контакта между мембраной УЗ-преобразователя и жидким легкоплавким металлом

147184с) 3

Способ изготовления УЗ-преобразователя с мембраной для работы в жид" кои металле заключается в следующем.

Осуществляют. сборку преобразователя с мембраной и погружают его в жидкий легкоплавкий металл.. В качестве легкоплавкого металла используют металл с температурой плавления ниже температуры рабочего жидкого металла, в котором предстоит работать

УЗ-преобразователю, например используют индий. Механически очищают по.— верхность мембраны и одновременно излучают преобразователем УЗ-колеба.ния. В Процессе очистки принимают преобразователем УЗ-колебания, отраженные в легкоплавком металле, и из меряют амплитуду принятых колебаний.

Чо достижении измеряемой амплитуды стабильного максимального уровня прекращают очистку и извлекают преобразователь из жидкого легкоплавкого металла. По мере остнвания легкоплавкого металла на рабочей поверхности мембраны из преббразователя формируется твердый защитный слой, и изготовление преобразователя закончено. Приступая к работе, погружают преобразователь в рабочий жидкий металл. Защитный слой растворя,ется в рабочем жидком металле и фор- . мируется качественный акустический контакт мембраны УЗ-преобразователя с рабочим жидким металлом, Способ изготовления УЗ-преобразо- вателя с мембраной для работы в жидком металле осуществляется следующим образом, Осуществляют сборку УЗ-преобразо40 вателя, например . системы звуковидения 5Н-реактора. Для этого присоединяют к мембране, например, из нержавеющей стали или никеля пьезоэлектрический элемент из 11ТС-19, соединя- 45 ют электроды пьезоэлектрического элемента с высокочастотным электри" ческим кабелем и монтируют мембрану в корпус. Электрически соединяют преобразователь с прибором, обеспечиваю50 щим работу преобразователя в эхо-импульсном режиме. В качестве легкоплавкого металла для нанесения защитного. слоя на мембрану преобразователя предназначенного для работы в

Р . 55 жидком натрии быстрого ядерного реакd тора при температуре 250 С, выбирают, например, олово, температура плавления которсго равна 23! С. Опускают преобразователь в ванну с рясплавом олова, температура которого равна

235 С, ориентируют акустическую ось преобразователя перпендикулярно стенки ванин н фиксируют,в этом по- ! ложении, Производят механическую очистку поверхности мембраны nðåo6ðàзователя, например с помощью щетки из нержавеющей стали, В ходе очистки излучают и принимают преобразователем эхо-импульсы.от стенки ванны.По мере создания акустического контакта между материалом мембраны УЗ-преобрàзoBателя н жидким оловом ампг;итуда принятых эхо-импульсов растет и в конечном счете стабилизируется после очистки в течение 2-6 мин. По достижении стабилизации механичес-, кую очистку прекращают н извлекают

УЗ-преобразователь иэ ванны. Преобразователь охлаждают путем выдержки на воздухе до температуры 2?5ОС,сох-раняя тем самим защитный слой из олова в твердом состоянии. Приступая к работе, погружают УЗ-преобразователь в жидкий натрий. Лкустический контакт между мембраной УЗ-преобразователя и жидким натрием при 250- С, С. устанавливается эа 15-60 мин. После извлечения УЗ-преобразователя из реактора мембрана загрязняется окисЛами натрия и другими соединениями, что препятствует установлению акустического контакта между мембраной и жидким натрием при повторном погружении УЗ-преобразователя в этот металл. Для обеспеч ения. качественного акустического коитакта между мембраной и жидким натрием при повторном нагружении УЗ-преобразователя в этот металл необходимо повторить oneрации нанесения защитногo слоя с предварительным созданием и одновременным контролем качества акустического контакта между мембраной УЗпреобразователя и жидким оловом, При использовании в качестве лег« коплавкого металла индия с температурой плавления 155 С преобразователь погружают в расплав индия с температурой 160оС. После механической очистки мембраны, например с помощью

УЗ-очистки, и достижения стабильного мак имального уровня амплитуды эхоимпульсов преобразователь извлекают о из ванны и охлаждают до 150.С, в ре-, зультате чего формируется твердый слой индия, защищающий поверхность

1411849

Составитель С,Волков

Редактор Т,Зубкова Техред Л.Сердокова Корректор С.Черни

Заказ 4332 Тираж 502 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент",, г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 мембраны из нержавеющей стали или никеля от химического взаимодействия с воздухом, Время создания акустического контакта между мембраной и жидким натрием через слой индия составляет от 7 до 15 мин.

Предлагаемый способ изготовления

УЗ-преобразователя, предназначенного для работы в я»»дком металле, по отноленин к способу, выбранному зя прототип, почволяет снизить трудоемкость нанесения защитного слоя зя счет замены рачмещения мембраны в вакуумной камере, нагрева мембраны до

1000 С, термического травления и нас пыления микронного слоя золота, ня что требуется около 1 сут, операциями погружения собранного преобразователя в легкоплавкий жидкий металл и механической очистки поверхности его мембраны, Контроль качества акустического к;нтяктя прецбряэователя,с . легкоплавким жидким металлом позволяет ограничить время пребывания »»реобраэоэателя в расплаве легкоплавкого металла и время механической очистки поверхности мембраны тем минимальным временем, которое необходимо для устянонления стабильного качественного акустического контакта.

Исключение операции нагрева мембраны до 1 000 С позволяет наносить о зящ»»тнь»й слой на мембрану преобразователя в сборе с пьезоэлементом,температура точки Кюри которого значительно ниже 1000 С, я это обеспечивает нозможность многократного использования преобразователя, поскольку для понторного нанесения защитного слоя нет необходимости в разборке преобрязоняте!»я, которая затруднена его радиоактивностью, Снижение трудоемкости нанесения защитного слоя и обеспечение возможности многократного использования

5 преобразователя практически не снижает время установления качественного акустического контакта мембраны с жидким натрием, которое в прототипе составляет 5-10 мин .

»0

»! о р м у л я и з о б р е т ения

1. Способ ичготовления ультразвукового преобразователя с мембраной для работы в жидком металле, заключающийся в том, что наносят на поверхность мембраны зящитнъп» слой и осуществляют сборку преобразователя с мембраной, отличающийся тем, что, с целью снияения трудоемкости нанесения чащитного слоя и обеспечения многократного использования преобразователя, нанесение защитного слоя производят после сборки

25 преобразователя погружением его в жидкий легкоплавкий» металл, температура плавления которого ниже температуры рабочего жидкого металла, в процессе погружения н жидкий легко3Q плавкий металл механически очищают поверхность мембраны, одновременно излучают ультразвуковым преобразователем колебания, принимают им колебания, отраженные в легкоплавком ме35 тялле, и"меряют ампл!!Туду принятых колебаний и извлекают преобразователь иэ жидкого легкоплавкого металла после стабиличяции максимального уровня амплитуды принять!х коле40 "à"íèé.

2. Способ по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что в .качестве легкоплавкого металла используют индий,