УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА ТЕМПЕРАТУРЫ В ЗОНЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА

Полезная модель относится к области электронагрева, а именно к разработке устройства для контроля температуры мест термообработки сварных соединений трубопроводов на месте эксплуатации и может быть использована при термообработке сварных соединений оборудования и трубопроводов атомных станций.
Известны нагревательные устройства, выполненные в виде плоского мата, к котором электронагревательным элементом служит нихромовая проволока, так называемый излучатель, на которые надеваются изоляторы. (П.М.Корольков. «Термическая обработка сварных соединений трубопроводов и аппаратов, работающих под давлением». М.: Стройиздат, 1982, с.18). Контроль за температурой термообработки в таких устройствах ведется с помощью термопар. Недостатком таких средств контроля является невозможность их использования в условиях эксплуатации АЭС при проведении высокотемпературной термообработки (ВТТО).
В другом аналоге (РТМ 05.161-84 «Гибка труб из сталей аустенитного и перлитного классов с нагревом током высокой частоты»), контроль за температурой нагрева ведут с помощью оптического пирометра. Недостатком такого устройства является нагрев пирометра в условиях проведения ВТТО сварных соединений трубопроводов АЭС и, как следствие, снижение точности измерений и ухудшение качества термообработки.
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является устройство для измерения температуры, например, рабочих лопаток турбины самолетов, включающее пирометр, установленный на штативе в кожухе с каналами для подачи охлаждающего воздуха на линзу пирометра (Патент РФ №2176385 от 07.21.1999 г., G01J 5/08). Данное устройство установлено стационарно и главной задачей, решаемой при охлаждении воздушной средой, является предварительная механическая очистка воздуха.
Недостатком такого устройства является появление погрешности при измерении температуры объекта в реальных условиях проведения ВТТО, вызванной смещением с объекта наблюдения оптической оси пирометра под действием реактивной силы воздушной струи обдува линзы, при использовании его на переносном штативе. Другими недостатками являются:
- смещение оптической оси пирометра с объекта, вызванной деформацией штатива из-за его радиационного и конвективного нагрева;
- снижение прозрачности оптической среды перед линзой пирометра, вызванной сбросом в поле зрения пирометра воздуха, загрязненного механическими частицами.
Задача, решаемая полезной моделью заключается в повышении точности измерения температуры в зоне проведения ВТТО и, как следствие, улучшения качества термообработки.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в устройстве для замера температуры в зоне высокотемпературной обработки металла, содержащем пирометр, установленный на штативе в кожухе с каналами для подачи охлаждающего воздуха на линзу пирометра, предложено, канал для подвода воздуха выполнить в штативе, а в донной части кожуха, противолежащей линзе, выполнить
воздушно-реактивный компенсатор. Кроме того, предложено, штатив присоединить в средней части кожуха.
Выполнение в штативе канала для подвода охлаждающего воздуха к кожуху пирометра позволяет охладить штатив и предотвратить его температурные деформации под воздействием тепла, выделяющегося в сварном соединении при проведении ВТТО. Этим исключается составляющая погрешности измерения температуры вызванная смещением оптической оси пирометра с объекта на холодную поверхность индикатора из-за температурной деформации штатива. Выполнение воздушно-реактивного компенсатора в донной части кожуха позволяет решить две задачи: скомпенсировать реактивную силу истекающей из кожуха воздушной струи, охлаждающей линзу, а также, убрать из поля зрения пирометра загрязненный механическими частицами воздушный поток, повысив тем самым прозрачность воздушной среды перед пирометром. Компенсация реактивной силы истекающей воздушной струи охлаждающей линзу исключает составляющую погрешности измерения температуры, появляющуюся при отклонении штатива с закрепленным на нем пирометром под действием этой силы. Размещение воздушно-реактивного компенсатора в донной части кожуха позволяет использовать загрязненный воздушный поток для охлаждения электронной части пирометра, а очищенный от механических частиц воздух направлять на охлаждение линзы пирометра.
На фиг.1 изображен продольный разрез устройства для замера температуры, включающий в себя пирометр и охлаждаемый кожух с воздушно-реактивным компенсатором.
Устройство для измерения температуры в зоне ВТТО состоит из пирометра 1 с линзой 2, охлаждаемого кожуха 3, воздушно-реактивного компенсатора 4 и штатива 5 для крепления пирометра 1. В штативе 5 выполнен канал 6 для подачи охлаждающего воздуха 7 кольцевой канал
кожуха 8. Кожух 3 пирометра 1 и воздушно-реактивный компенсатор 4 изготовлен из теплоизоляционного материала, например, фторопласта. В корпусе воздушно-реактивного компенсатора 4 установлена дросселирующая вставка 9 для регулирования воздушного потока 10 проходящего по каналу 11. В корпусе воздушно-реактивного компенсатора 4 выполнено осевое отверстие 12 для сброса загрязненного механическими частицами воздуха в атмосферу. На цилиндрической поверхности кожуха 8 выполнена прямоугольная резьба 13, образующая с корпусом воздушно-реактивного компенсатора 4 винтовой канал 14. Между кожухом 8 и воздушно-реактивным компенсатором 4 имеется вихревая полость 15, в которой происходит очистка воздушного потока 10 от загрязненных частиц. Между кожухом 8 и корпусом пирометра 1 имеется канал 16 для отвода очищенного воздуха 18 на охлаждение линзы 2 пирометра 1. В корпусе кожуха 8 выполнены отверстия 17, соединяющие полость 15 с каналом 16.
Устройство работает следующим образом. С помощью переносного штатива 5 фиг.1, пирометр 1, размещенный в кожухе 3, устанавливают на оборудование, расположенное рядом со сварным соединением, подвергаемым высокотемпературной термообработке. Перемещением штатива 5 оптическую ось пирометра 1 совмещают с серединой термообрабатываемого участка, например, через межвитковый зазор индуктора. Через канал 6 охлаждающий воздух 7 подают в кольцевой канал кожуха 8. Воздух, попав из кольцевого канала кожуха 8 в винтовой канал 14, раскручивается в вихревой поток и попадает в вихревую полость 15. Загрязняющие частицы сепарируются на внешней поверхности вихревой полости 15 и, пройдя по каналу 11, через отверстие 12 сбрасываются в атмосферу. Очищенный от механических частиц поток 18 через отверстие 17 в кожухе 8 и канал 16 сбрасывается на линзу 2. Для уравновешивания равнодействующей реактивной силы потока 18 с
равнодействующей реактивной силой потока 10 служит дросселирующая вставка 9. Изменением проходного сечения канала 11, при перемещении дросселирующей вставки 9 в осевом направлении, производят выравнивание равнодействующих реактивных сил сбрасываемых в атмосферу потоков воздуха 18 и 10.
Устройство позволило значительно повысить точность измерения температуры при проведении ВТТО и, как следствие, повысить качество термообработки сварных соединений из сталей аустенитного класса в части снижения степени сенсибилизации металла околошовной зоны к межкристаллитной коррозии под напряжением до приемлемых значений.