Способ измерения толщины футеровки тепловых агрегатов

Способ измерения толщины футеровки тепловых агрегатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН-ИЕ

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик

«и 5692 ()4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свяд-ву (22) Заявлено 03;09.75 (21) 2175417/26-25 с присоединением заявки И (28) Приоритет (51)М. Кл .

G 01 N 23/00

Гееудяретееннм11 кемнтет

СССР ле делам наебретеннй н нткрытнй (53) УДК 539,1.06 (088.8) Опубликовано 15.09.81 ° Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 15.09.81 (72) Авторы изобретения

А. Б. Саулин, Ю. М. Галкин н В. В. Шестаков

{71) Заявитель

Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВЫХ

АГРЕГАТОВ

Изобретение относится к области металлур гии, а именно к способам определения толщины футеровки тепловых агрегатов, например сталеплавительных печей, в процессе их эксплуатации. Оно также может быть использовано для измерения степени износа футеровки тепловых агрегатов, применяемых в керамической, сроительной и химической отраслях промышленности.

Известен способ измерения толщины футеровки тепловых агрегатов, в частности стале10 плавительных печей, в процессе их службы путем закладывания в определенных точках по толщине футеровки ампул с радискктивньтм веществом и определения интенсивности иони!

5 зирующего излучения при помощи детектора, установленного на поверхности футеровки, либо определения радиоактивности в пробах металла или шлака (1).

По этому способу по мере износа футеровки происходит выпадение ампул с радиоактив. ным веществом во внутреннюю часть печи, что вызывает уменьшение интенсивности иониэирую. щего излучения на поверхности футеровки и появление радиоактивности в пробах металла или шлака. Это позволяет определять степень износа футеровки.

Недостатком этого способа является загрязнение металла или шлака радиоактивным веществом, что приводит к постоянному облучению обслуживающего персонала.

Кроме того этим способом можно определять степень износа футеровки лишь в местах расположения ампул, а толщину остальных участков футеровки измерить невозможно.

Другим недостатком известного способа является невысокая точность измерения. толщины футеровки и вследствие диффузии радиоактивного вещества из ампул в материал футеровки при высоких температурах.

Эти недостатки отсутствуют в способе измерения толщины футеровки тепловых агрегатов путем облучения футеровки источником быстрых нейтронов и определения интенсивности потока отраженного материалом футеровки ионизирующего излучения при помощи детектора; при этом толщину футеровки опре1

569204 деляют по интенсивности потока возникающего радиоационного х - излучения (2).

Одним из недостатков такого способа является то, что проходящее сквозь футеровку к детектору Я -излучение в значительной мере погцащается материалом футеровки. Это не дает возможности измерения футеровки большой толщины и обуславливает низкую, точность измерения.

Для достижения достаточной точности изме- щ рения необходим источник нейтронов большой активности, создающий на поверхности футе3 6 ровки плотность потока нейтронов 10 - 10 нейтр/см с, что ведет к усложнению оборудования и необходимости применения громоздких эащит15 ных экранов.

Кроме того, ддя измарения Я -излучения в заданных интервалах энергии необходимы амплитудный анализатор и спектрометрический "-детектор, для надежной работы которого необходимо поддерживать определенную температуру, что представляет сложную задачу при размещении $ -детектора на поверхности футеровки.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения толщины футеровок и увеличение точности измерений.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу ноток быстрых нейтронов направляют перпендикулярно к поверхности футеровки через конический коллиматор, измеряют поток

ЗО замедленных материалом футеровки нейтронов детектором с коническим коллиматором, нричем расстояние между источником быстрых нейтронов и детектором выбирают таким, чтобы его отношение к толщине футеровки было (2-5):5. Угол при вершине конических коллиО маторов выбирают от 120 до 160 для источо ника нейтронов и от 80 до 160 для детектора.

В огнеупорных материалах, содержащих такие элементы, как магний, алюминий, кремний,, "О хром, цирконий н кислород, ядра которых обладают небольшим сечением захвата нейтронов различных энергий, проникающая способность нейтронов значительно больше проникающей способности $ -квантов. Это позволяет,45 проводить измерения футеровок большой толщины с высокой точностью при плотности потока быстрых .нейтронов 10 - 10 нейтр/см с.

Ограничение пучка быстрых нейтронов телесным углом от 120 до 160 и потока нейтро- О нов, входящих в детектор, углом от 80 до 160, обеспечивает оптимальную зависимость количества попадающих в детектор тепловых и надтепловых нейтронов от изменения толщины футеровки в процессе износа и, тем самым, 5З высокую точность измерения. Увеличение этих углов больше указанных значений приводит к уменьшению общего числа поступающих в детектор нейтронов и к увеличению погрешности при измерении.

Отношение расстояния между источником быстрых нейтронов и детектором к первоначальной толщине футеровки, равное (2-5):5, обеспечивает необходимую точность измерения футеровки обычной для тепловых агрегатов толщины. Чрезмерное увеличение этого отношения ведет к снижению точности измерения за счет увеличения среднего пути прохождения нейтрона в футеровке и уменьшения вследствие -этого энергии значительного количества нейтронов ниже тепловой, которые поэтому не регистрируются детектором. С другой стороны, при слишком малом расстоянии между источником быстрых нейтронов и детектором быстрые нейтроны, вследствие уменьшения среднего пути их прохождения в футеровке, не замедляются до тепловых и надтепловых энергий и также не регистрируются детектором.

На чертеже представлена схема измерения толщины футеровки по предлагаемому способу.

Облучение огнеупорной фугеровки 1, заключенной в металлический кожух 2 теплового агрегата, осуществляют потоком быстрых нейтронов, испускаемых источником 3, который помещен в контейнер 4 из композиционного материала, обеспечивающего поглощение быстрых нейтронов. Коллимационное отверстие контейнера 4 обеспечивает направление пучка нейтронов, расходящегося в телесном угле сС, равгным 120, перпендикулярно к поверхности о футеровки. Для создания потока быстрых нейтронов 0,5 10 нейтр/см - с используют поЯ лонийбериллиевый источник с потоком нейтронов 5 10 нейтр/с. Средняя энергия нейтронов такого источника составляет 4,3 МэВ.

Интенсивность потока тепловых и надтепловых нейтронов, образующихся в результате замедления быстрых нейтронов материалом футеровки 1, измеряют детектором 5, включающим счетчик нейтронов типа CHM — 16 и дополнительный эамедлитель 6 надтепловых нейтронов до тепловых. Детектор 5 помещен в кожух 7, выполненный из материала поглощающего медленные нейтроны. Коллимационное отверстие кожуха обеспечивает поступление в детектор 5 потока тепловых и надтепловых о нейтронов в телесном угле fh равным 60 .

В этом примере расстояние h между источником 3 и детектором 5 равно 30 см, а исходная максимальная толщина футеровки 1. равна 45 см. В процессе службы теплового агрегата толщина футеровки вследствие ее износа постепенно уменьшается и соответственно уменьшается количество тепловых и надтепловых нейтронов, регистрируемых детектором

ВНИИПИ Заказ 8587/45

Тираж 910 Подписное

3 5692

5, что позволяет судить о толщине футеровки иа измеряемом участке.

Предложенный способ позволяет производить измерение толщины футеровки теплового агрегата как при наличии в нем расплавленного металла, так и при его отсутствии.

Наличие в аггр гате металла обусловливает увеличение количества тепловых и надтепловых л нейтронов, попадающих в детектор, вследствие отражения части быстрых нейтронов металлом, 10 обратно в футеровку, Поэтому для измерения толщины футеровки в двух указанных случаях необходимо производить соответственно две градуировки детектора.

При использовании предложенного способа возможно применение простой аппаратуры и источника, создающего плотность потока быстрых нейтронов порядка 10 - 10 нейтр/см с.

Это позволяет создать компактные переносные установки для измерения толщины футеровки различных тепловых агрегатов.

Формула изобретения

1. Способ измерения толщины футеровки тепловых агрегатов, например сталенлавительных печей, путем облучения футеровки потоком быстрых нейтронов, ре.. истрации провзаимо04 6 действовавших с материалом футсровки нейтронов и сравнения результатов измерений с калибровочными данными, о т л и ч а ю щ и itc н тем, что, с целью расширения диапазона измерения толщины футеровки и увеличения точности измерений, поток быстрых нейтронов направляют перпендикулярно к поверхности футеровки через конический коллиматор, измеряют поток замедленных материалом футеровки нейтронов детектором с коническим коллиматором, причем расстояние между источником быстрых нейтронов и детектором выбирают таким, чтобы его отношение к исходной толщине футеровки было равно (2-5):5.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что угол при вершине конического коллиматора для источника нейтронов выбио рдеют от 120 до 180.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что угол при вершине конического коллиматора для детектора выбир: ют от 80 до 160 .

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Скребцов А. М. Радиоактивные изотопы в сталелитейных процессах, М., 1972, с. 117-148.

2. Патент C1IIA И 3315076, кл. 250-83.3, опублнк. 1967.

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4