620.179.16
539.32

Ключевые слова: неразрушающий контроль
ультразвук
температурное поле
термометрия
средняя температура
Nondestructive testing
ultrasound
temperature field
thermometry
average temperature

Работа посвящена совершенствованию теоретической модели реструктуризации теплового профиля Т(x,t) в двухслойной пластине с односторонним доступом по данным измерений средней по толщине стенки х температуры <T>(t) при тепловом воздействии на недоступную поверхность пластины. Модель предназначена для использования в методе ультразвукового неразрушающего контроля УЗНК температурных полей и обусловленных ими термических напряжений в корпусах ядерных реакторов ЯР типа ВВЭР в нестационарных тепловых условиях. Он реализуется путем регистрации при внешних тепловых воздействиях изменений в реальном времени t времени задержки УЗ сигнала τ(t) на выделенном участке стенки корпуса реактора, определении по данным УЗ измерений средней по толщине стенки х температуры <T>(t)=f(τ,t), реструктуризации по установленному на основе теоретической модели алгоритму теплового профиля и расчета соответствующих Т(x,t) термических напряжений σ(x,t). В предыдущих работах с участием авторов основой для расчета теплового профиля по данным <T>(t) использована модель одно- или двухслойной полубесконечной пластины, а также однослойной пластины конечной толщины. При этом модель, несмотря на хорошую согласованность с экспериментом при малых временах УЗНК и вблизи приконтактной с теплоносителем зоны, не учитывает изменений температуры на поверхности конструкции, что ограничивает временные рамки УЗ мониторинга и увеличивает погрешность контроля. В данной работе получены выражения для теплового профиля Т(х,t) в двухслойной пластине конечной толщины, которая нагревается с одной поверхности. Выражения использованы для сравнительного анализа двух теоретических моделей при расчете теплового профиля по данным предыдущих комплексных УЗ и термометрических исследований массивных образцов из корпусной стали 15Х2МФА при импульсной тепловой нагрузке. Установлено, что теоретическая и экспериментальная временные зависимости температуры в сечении пластины (массивного образца) на фиксированном расстоянии от зоны контакта с источником нагрева х=const хорошо описываются полиномом третьей степени. Результаты реструктуризации Т(х,t) по алгоритму усовершенствованной модели для х=const хорошо согласуются с данными термометрических измерений.
The paper is devoted to improvement of the theoretical model of restructuring thermal profile Т(x,t) in the two-layer plate with one-way access based on measurements of average temperature <T>(t) by thickness wall x under the thermal action on inaccessible plate surface. The model is designed to be used it in the method of ultrasonic nondestructive testing (UNDT) of temperature fields and caused by them thermal stresses in reactor vessels of the WWER type at non-stationary thermal conditions. It is implemented by recording during the thermal actions of changes in real-time t delay signal τ(t) on a dedicated section of the reactor wall, determining of the average temperature by wall thickness <T>(t)=f(τ,t) according to the ultrasound measurements data, restructuring thermal profile via algorithm based on the theoretical model and calculating corresponding to Т(x,t) thermal stresses σ(x,t). In previous researches, in which the authors were involved, the basis for calculating the thermal profile according <T>(t) a one- or two-layer semi-infinite plate model and the one-layer plate of finite thickness were used. Despite of good consistency with experiment at small times UNDT and around near-contact with the coolant zone the model does not take into account the temperature changes on the construction surface, which limits the time frame of ultrasound monitoring and increases method error. In this paper expressions for the thermal profile Т(х,t) in two-layer plate of finite thickness, which is heated on one surface were obtained. The expressions were used for comparative analysis of two theoretical models for the calculation of the thermal profile according to the previous complex ultrasound and thermometric studies of bulk samples of the vessel steel 15Cr2MFA under pulsed thermal loading. It was found that the theoretical and experimental temperature time dependence in the cross section of plate (bulk sample) at a fixed distance from the contact with a heat source х=const is well described by the third degree polynomial. Restructuring results of Т(х,t) by the algorithm of improved model for х=const are in good agreement with the thermometric measurements data.