Способ измерения толщины футеровки тепловых агрегатов

ОП ИСАЙКЕ ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик .(51), л, б 01 й 23/00 аасудярстввваВ коатлтет СССР ле делам лаобратанил к аткрытнйОпубликовано 15.09,81Бюллетень34 Дата опубликования описания 15,09.81(71) Заявитель Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВЫХАГРЕГАТОВ 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 тепловыхагрегатов, применяемых в керамической, сроительной и химической отраслях промышленности.Известен способ измерения толщины футеровки тепловых агрегатов, в частности стале 0 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 метал. ла 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 иониэирующего 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 мес тах расположения ампул, а толщину остальных участков футеровки измерить невозможно.Другим недостатком известного способа является невысокая точность измерения. тол. щины футеровки и вследствие диффузии ра. диоактивного вещества из ампул в материал футеровки при высоких температурах.Эти недостатки отсутствуют в способе из. мерения толщины футеровки тепловых агрегатов путем облучения футеровки источником быстрых нейтронов и определения интенсив. ности потока отраженного материалом футе. ровки ионизйрующего излучения при помощи детектора; при этом толщину футеровки определяют по интенсивности потока возникаю.щего радиоационного ф. излучения 2.Одним из недостатков такого способа является то, что проходящее сквозь футеровкук детектору фф .излучение в значительной мере погцащается материалом футеровки. Этоне дает возможности измерения футеровкибольшой толщины и обуславливает низкую, точность измерения,Для достижения достаточной точности изме Орения необходим источник нейтронов большойактивности, создающий на поверхности футе3 6ровки плотность потока нейтронов 1010нейтр/смс, что ведет к усложнению оборудованияи необходимости применения громоздких защит 15ных экранов.Кроме того, для измарения Я -излучения взаданных интервалах энергии необходимы ампли.тудный анализатор и спектрометрический "-де.тектор, для надежной работы которого необхо.димо поддерживать определенную температуру,что представляет сложную задачу при размещении -детектора на поверхности футеровки.Цель изобретения - расширение диапазонаизмерения толщины футеровок и увеличениеточности измерений.Это достигается тем, что по предлагаемомуспособу ноток быстрых нейтронов направляютперпендикулярно к поверхности футеровки через конический коллиматор, измеряют потокЗОзамедленных материалом футеровки нейтроновдетектором с коническим коллиматором, нри.чем расстояние между источником быстрыхнейтронов и детектором выбирают таким, чтобыего отношение к толщине футеровки было(2-5):5. Угол при вершине конических колли 0маторов выбирают от 120 до 160 для источоника нейтронов и от 80 до 160 для детекто.ра.В огнеупорных материалах, содержащих такие элементы, как магний, алюминий кремний 4 Охром, цирконий н кислород, ядра которыхобладают небольшим сечением захвата нейтронов различных энергий, проникающая способность нейтронов значительно больше проникаю.щей способности-квантов, Это позволяет,45проводить 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. 5 Онов, входящих в детектор, углом от 80 до 160,обеспечивает оптимальную зависимость количес.тва попадающих в детектор тепловых и надтепловых нейтронов от изменения толщиныфутеровки в процессе износа и, тем самым, 55высокую точность измерения. Увеличение этихуглов больше указанных значений приводитк уменьшению общего числа поступающих в детектор нейтронов и к увеличению погрешности при измерении.Отношение расстояния между источникомбыстрых нейтронов и детектором к первоначальной толщине футеровки, равное (2.5):5,обеспечивает необходимую точность измерения футеровки обычной для тепловых агрегатов толщины. Чрезмерное увеличение этогоотношения ведет к снижению точности измерения за счет увеличения среднего пути прохождения нейтрона в футеровке и уменьшениявследствие этого энергии значительного коли.чества нейтронов ниже тепловой, которые поэтому не регистрируются детектором, С дру.гой стороны, при слишком малом расстояниимежду источником быстрых нейтронов и де.тектором быстрые нейтроны, вследствие умень.щения среднего пути их прохождения в футеровке, не замедляются до тепловых и надтепловых энергий и также не регистрируются де.тектором,На чертеже представлена схема измерениятолщины футеровки по предлагаемому способу.Облучение огнеупорной фугеровки 1, заключенной в металлический кожух 2 тепловогоагрегата, осуществляют потоком быстрых нейтронов, испускаемых источником 3, который помещен в контейнер 4 из композиционного ма.териала, обеспечивающего поглощение быстрыхнейтронов. Коллимационное отверстие контейнера 4 обеспечивает направление пучка нейтро.нов, расходящегося в телесном угле сС, равным 120 , перпендикулярно к поверхностиофутеровки. Для создания потока быстрыхнейтронов 0,510 нейтр/см . с используют по.Ялонийбериллиевый источник с потоком нейтро.нов 5 10 нейтр/с, Средняя энергия нейтронов такого источника составляет 4,3 МэВ. Интенсивность потока тепловых и надтепло. вых нейтронов, образующихся в результате замедления быстрых нейтронов материалом футеровки 1, измеряют детектором 5, включающим счетчик нейтронов типа СНМ - 16 и допол. нительный эамедлитель 6 надтепловых нейтро. нов до тепловых. Детектор 5 помещен в кожух 7, выполненный из материала поглощаю. щего медленные нейтроны, Коллимационное отверстие кожуха обеспечивает поступление в детектор 5 потока тепловых и надтепловыхо нейтронов в телесном угле 4, равным 60 .В этом примере расстояние Ь между источником 3 и детектором 5 равно 30 см, а ис. ходная максимальная толщина 1 футеровки 1. равна 45 см. В процессе службы теплового агрегата толщина футеровки вследствие ее из. носа постепенно уменьшается и соответствен. но уменьшается количество тепловых и надтеп. ловых нейтронов, регистрируемых детекторомВНИИПИ Заказ 8587/45Тираж 910 Подписное Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул, Проектная,5 5692 5; что позволяет судить о толщине футеров. ки 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 гаге металла обусловливает уве личение количества тепловых и надтепловыхлнейтронов, попадающих в детектор, вследствие отражения части быстрых нейтронов металлом, 10 обратно в футеровку, Поэтому для измерения толщины футеровки в двух указанных слу. чаях необходимо производить соответственно две градуировки детектора.При использовании предложенного способа возможно применение простой аппаратуры и источника, создающего плотность потока быстрых нейтронов порядка 10 - 10 фнейтр/см с. Это позволяет создать компактные переносные установки для измерения толщины футеровки различных тепловых агрегатов. Формула изобретения 251, Способ измерения толщины футеровкитепловых агрегатов, например сталенлавительныхпечей, путем облучения футеровки потокомбыстрых нейтронов, ре. истрации провзаимо. 04 6действовавших с материалом футсровки нейтронов и сравнения результатов измерений с ка.либровочными данными, о т л и ч а ю щ и Й .с ь тем, что, с целью расширения диапазонаизмерения толщины футеровки и увеличенияточности измерений, поток быстрых нейтронов направляют перпендикулярно к поверхнос.ти футеровки через коничккий коллиматор,измеряют поток замедленных материалом фу.теровки нейтронов детектором с коническимколлиматором, причем расстояние между источ.ником быстрых нейтронов и детектором вы.бирают таким, чтобы его отношение к исход.ной толщине футеровки было равно (2-5):5.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й . с я тем, что угол при вершине коническогоколлиматора для источника нейтронов выби.ордеют от 120 до 1603. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что угол при вершине коническогоколлиматора для детектора выбир: ют от 80до 160 . Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе 1. Скребцов А. М. Радиоактивные изотопы в сталелитейных процессах, М., 1972, с, 117-148,2, Патент США Ио 3315076, кл. 250.83,3,опублнк. 1967.