内喷砂应用于Zr-4管材生产加工过程的可行性

Zr-4合金管材生产过程中的内酸洗工序虽然可消除管材轧制缺陷,但是酸液中的HF与锆反应会引起锆合金管材表面的氟化锆残留,进而可能会影响反应堆的安全运行。为了降低或者消除Zr-4合金管材表面的氟化锆残留,文章对比4种锆合金生产工艺方案,并通过表面粗糙度测试、腐蚀实验及超声检测论证了内喷砂工序代替内酸洗工序在锆合金管材生产加工过程中的可行性。采用内喷砂后的锆合金管材内表面粗糙度、腐蚀性能和超声检测结果与传统工艺效果相当。最终确定优化后锆合金生产工艺流程为:轧制→脱脂→退火→矫直→内喷砂→内清洗→抛光→性能检测。该工艺可应用于锆合金管材的生产,降低Zr-4合金管材表面的氟化锆残留,为优化Zr-4合金管材生产工艺奠定了基础。     

锆合金管材内表面粘结缺陷及控制

锆合金管材主要承担着密封铀芯块的作用,其产品的质量直接决定着反应堆的安全和质量。在锆合金管材生产轧制过程中由于原料及生产过程中容易忽略的因素有可能导致管材内表面产生粘结缺陷。粘结缺陷是冷轧锆合金管材内表面常见的质量控制缺陷之一。文章针对可能导致管材内表面产生粘结缺陷的因素,用质量控制中常用的故障树分析法对其进行分析,并利用有限单元法建立Zr-4合金管材内壁粘结形成的FEM模型,综合各个工序,从各个环节中提出改进措施及建议,力求提高锆合金管材的产品质量。     

基于故障树法的核级锆管超声草状显示质量问题探究

文章以核级锆管超声检验过程中出现的超声草状显示质量问题为研究对象,基于故障树分析对锆管生产过程的人员、设备、原料和生产工艺等过程开展分析及实验验证。结果表明:核级锆管超声草状显示质量问题的原因是抛光砂带匹配不当、抛光导轮存在老化导致锆合金管材表面产生密集且较深的磨痕,线聚焦探头探伤方法对锆合金管材表面的磨痕区域十分敏感,因而在超声检测过程中出现草状信号。采用批量生产前试抛、定期更换导轮及返抛等措施后有效消除了锆合金管材表面超声检测的草状显示信号。     

精密管棒材数字成像无损探伤和测量系统

精密管材和棒材广泛用于核能和航空航天等领域,其细微缺陷探伤和尺寸精密测量极为重要。为此研制了精密管棒材数字成像无损探伤和测量系统。该系统由超声纵、横向缺陷探伤、超声尺寸测量、涡流探伤等子系统组成,实现了管材内壁、外壁纵横向缺陷超声探伤,棒材内部缺陷超声纵波探伤,棒材纵向缺陷超声横波探伤;棒材周向、径向缺陷超声横波探伤;管材壁厚超声测量,管材、棒材直径超声测量,管材、棒材椭圆度超声测量;管材、棒材缺陷涡流穿过式探伤及异物(渗碳等)检测,管材、棒材材料背景噪声穿过式涡流检测,管材、棒材旋转点式涡流探伤。各检测子系统均依据轴向编码器和周向编码器进行缺陷检测和尺寸测量的时基线记录显示、B扫显示和C扫成像显示,实现了高灵敏度、高分辨力、高可靠性的管材和棒材无损检测。     

酸洗对锆合金管材超声检测结果的影响分析

分析了锆合金管材表面缺陷在酸洗前后的去除情况,研究了酸洗对超声检测效果的影响。分析表明,适当的酸洗工艺可以消除锆合金管材表面的微小缺陷,改善管材的表面质量;但酸洗不能彻底消除管材中的裂纹状缺陷,反而会影响缺陷对超声波的反射效果,甚至会使超声检测出现漏检。     

核级锆管超声合格率降低事件分析

核级锆管是核反应堆安全运行的重要保障。文章以核级锆管生产过程中出现超声合格率偏低的事件为例,采用故障树的方法对核级锆管生产过程的人员、工艺、设备、原料、监测和文件进行排查和实验。结果表明:管材第三道次孔型曲线设计不合理、内酸洗去除量不足及第四道次变形过程中的Q值(减壁与减径比)偏小导致轧制后的管材产生缺陷,造成成品检测合格率降低事件。针对管材超声偏低事件,基于有限元理论建立了管材轧制模型,验证了排查结果的正确性。同时提出了后续整改和持续改进措施,并对后续生产过程中的质量控制提出了进一步的要求。     

Zr-4合金管材轧制折叠形成模型的研究

利用电镜对Zr-4合金成品管材和准17.78 mm×2 mm管坯内表面缺陷形貌以及成品管材缺陷掰开面进行了观察,并建立了Zr-4合金成品管材折叠形成的模型。结果表明:成品管材内表面缺陷为折叠,这是由于管坯内表面存在缺陷在后续的轧制过程中导致折叠产生。经验证,建立的Zr-4合金管材折叠模型与试验结果一致,可对生产起到一定的指导作用。     

核用锆合金管材的超声波检测

核用锆合金包壳管作为核燃料的包覆材料,起着防止核产物外逸的重要作用,而包壳管的壁厚却不足1mm,因此对其内在质量和几何尺寸要求格外严格,一般要求管材中不能存在超过壁厚5%~10%深度当量的缺陷,尺寸控制公差为30~40μm。目前在包壳管材的生产过程中,超声波检测是保证产品质量、减少组件破损率的重要手段。随着超声波检测技术的发展,不仅可检测管材缺陷,还可测量管材的尺寸。文章以10mm×0.7mm核用锆合金管材为例,介绍采用超声波技术检测核用锆合金管材的方法。1检测原理1.1管材缺陷检测10mm×0.7mm核用锆合金管材属于小径薄壁管。由于外径小,曲率大,探头难以与管材表面直接耦合,为防止声束在管壁产生发散,通常采用超声波水浸聚焦检测技术[1]。在管材中产生纯横波,且横波能达到管材的内外壁,超声波的入射角α必须满足:C水CL管     

新核燃料锆合金包壳管材中缺陷对超声检测的影响

选取锆合金管材超声检测时的典型缺陷信号(纵向缺陷、横向缺陷、同位置纵横向缺陷、草状波)对应的管材试样,并将每种类型缺陷按不同信号幅值(20%～25%,25%～30%,30%～35%,≥36%)取样;采用宏观检测及金相层析法对以上试样进行观察,分析讨论管材中的缺陷类型、深度及位置与超声检测信号类型及幅值的关系。结果表明:10μm级及以上深度的缺陷一般会引起超声检测信号异常,且缺陷深度与超声信号幅值基本呈一定的线性趋势,但存在不完全对应性;管材内外表面及内部的裂纹均会引起超声检测纵横伤及纵伤信号幅值的异常,而管材内外表面凹坑会引起超声检测横伤信号幅值的异常;草状波信号与管材晶粒组织、表面粗糙度及缺陷均无直接关系。     

两辊冷轧纯钛管材的工艺研究

为了探索两辊冷轧成品管的可行性,本文进行了两种加工率的成品管材轧制。观察了成品管材的显微组织,测试了力学性能,检测了内、外表面质量和尺寸公差。结果表明:TA2纯钛中间管材φ25 mm×1.5 mm分别经64%、76%两辊成品轧制,450℃/40 min真空退火后的切向显微组织为等轴组织。当两辊冷轧的道次加工率为64%时,两辊成品轧制的管材表面质量光滑、平整,无目视可见的微裂纹;当两辊冷轧的道次加工率增大到76%时,管材外表面出现明显的纵向轧制流线和微裂纹。两辊冷轧TA2成品管材的外径和壁厚公差都非常小,外径的偏差范围为0.03 mm,壁厚的偏差只有0.02 mm。     

锆合金轧制用芯棒的表面渗氮处理

锆合金具有良好的核性能和抗腐蚀性能,常用作核反应堆的结构材料和包壳管材料。轧制是锆合金包壳管材的主要加工方法。在锆合金包壳管批量轧制过程中,发现包壳管内壁出现裂纹缺陷,排查结果显示是由于轧制用芯棒的芯头表面存在加工痕迹和点蚀深坑导致的。文章通过观察芯棒表面缺陷形貌以及芯棒渗氮层和基体性能来验证渗氮表面处理工艺用于锆合金包壳管轧制用芯棒的可行性,为提高芯棒的表面质量、避免锆合金包壳管的缺陷、确保核反应堆的安全和质量奠定了基础。     

内喷砂工艺对Zr-4合金管材表面质量及尺寸的影响

内喷砂处理作为一种锆合金包壳管内表面的机械处理方式,在去除管材内表面退火氧化层及微裂纹缺陷的同时不会造成管材内表面氟残留的增加,有效解决了锆合金包壳管内表面酸洗处理存在的问题.使用φ9.5 mm规格的Zr-4合金包壳管进行了内喷砂试验,研究了内喷砂介质、喷吹次数、喷砂压力及时间对管材内表面质量及尺寸的影响.采用工业内窥...     

内表面喷砂处理对锆合金包壳管性能的影响

喷砂处理对锆合金包壳管材性能的影响,是通过国产锆-4合金成品管内表面喷砂处理前、后的表面硬度、周向残余应力、粗糙度及管材的吸氢性能,抗碘应力腐蚀破损性能和抗腐蚀性能的检测分析取得的。实验结果证明喷砂处理对锆合金包壳管材的性能有不同程度的改善。喷砂处理对管材性能的提高有利于核电站长期运行的安全性和经济性。     

基于超声无损检测的扩散连接界面缺陷尺寸评估

针对扩散连接界面缺陷的无损检测问题,开展了人工缺陷试样的水浸超声检测试验研究,提出了扩散连接界面缺陷超声响应模型,开发了一种通过超声检测评估界面缺陷厚向尺寸的检测手段. 首先利用扩散连接的方法制备了带有人工缺陷扩散连接试样,采用30 MHz的入射波频率,对试样进行水浸超声无损检测. 基于超声无损检测原理提出了未焊合缺陷的超声响应模型,引入扩散连接界面劲度系数K作为桥梁建立起超声反射波反射率与界面缺陷尺寸之间的联系. 通过特定检测位置的超声反射波数据和实际微观缺陷尺寸数据拟合确定超声响应模型常数,进而实现基于超声无损检测的界面缺陷厚向尺寸评估. 结果表明,传统超声C扫描一般只是定性地反映缺陷存在与否,而厚向尺寸评估方法的提出在一定程度上为超声C扫描做了补充,有助于缺陷尺寸的定量检测,实现缺陷危害等级的评估.     

专利技术介绍

专利名称：红外热波无损检测中提高吸收率和发射率的方法及装置;专利名称：内孔涂层应力诱发缺陷超声无损检测设备和方法;专利名称：用于无损材料检测的检测设备的操纵装置;专利名称：无损检测方法及其装置.     

激光强化法提高锆管轧制用孔型寿命研究进展

激光冲击强化是一种新型金属材料强化技术,能够通过在部件近表面引入残余压应力的方式显著提高金属材料的抗疲劳性能。文章研究了激光强化技术在锆合金冷轧用孔型试块和成品精磨孔型受力区域的应用,并用X射线衍射法测量试块冲击表面层产生的残余压应力大小及深度。结果表明:采用激光强化后的试块残余压应力随着深度的增加而降低,同时还发现在试块约1 mm深度处,其残余压应力数值与淬火后的残余压应力数值基本保持一个水平;采用激光强化后的孔型轧制后的管材尺寸、表面质量、直线度均满足要求、超声和涡流检测结果均合格。退火后管材的室温拉伸、氢化物取向因子以及收缩系数(CSR)检测结果全部满足产品技术条件要求,且与平时生产批次的管材性能基本相当;采用激光强化孔型的方法可有效的提高孔型的使用寿命。     

锆合金管材涡流检测缺陷的轴向定位

针对锆合金管材涡流检测的定位不准的问题,分别对比了手动定位方式、铜片定位方式、铝片定位方式及铜片与计算测量联合定位这几种定位方式的误差,并通过超声检测、内窥镜、电镜和能谱分析对这些不同方法所定位的缺陷进行验证分析。结果表明:采用铜片定位方式的检测结果误差远小于1mm,而其他定位方式的误差范围基本在27mm。此外,通过对锆合金管材外壁轴向小于5mm区内的多个模拟缺陷进行轴向定位,发现铜片中心线与缺陷径向尺寸最深处或缺陷周向尺寸最大处有重合现象。     

油罐焊缝缺陷的超声相控阵检测

超声相控阵技术作为新型的无损检测技术已应用于油罐缺陷检测领域。针对实际焊缝中可能存在的裂纹、气孔、未熔合和未焊透等缺陷,设计制作了包含不同缺陷的焊缝试块。通过设定超声相控阵的声束角度、焦距位置和焦点尺寸等参数,可清晰检测到焊缝内部缺陷,并能较准确地判断内部缺陷的位置和大小。但相控阵技术对被检件表面要求较高,且需要制作多种试块。     

Zr-4合金管材轧制无间隙孔型的应用

锆合金包壳管是核反应堆的第一个屏障,其主要承担着包裹核芯块的作用。包壳管主要由两辊皮尔格轧制完成生产,该轧制工序影响着包壳管的力学性能和收缩系数（CSR）性能。文章通过室温拉伸实验和CSR实验,对比了无间隙孔型和有间隙孔型对Zr-4合金管材轧制影响。结果表明:使用无间隙孔型轧制出Zr-4合金管材的外径、内径尺寸偏大、椭圆度较小,可为后续工序提供充足的余量;使用无间隙孔型进行Zr-4合金管材轧制可有效的提高轧制生产效率;使用无间隙孔型进行Zr-4合金管材批量轧制生产,轧制后的管材室温抗拉强度、屈服强度、延伸率及CSR性能满足技术指标要求,可以代替有间隙孔型的Zr-4合金管材轧制生产。     

压力容器无损检测--超高压容器的无损检测技术

超高压容器广泛运用在化学、石化、人造水晶、合成金刚石、等静压处理、超高静液压挤压、粉末冶金、金属成型、地球物理和地质力学等行业或领域。在其制造、使用过程中,无损检测是保证产品质量和保证安全使用的有效手段之一。由于超高压容器一般为锻造的厚壁筒体结构,制造过程中的无损检测以超声检测、磁粉检测和渗透检测为主。在用超高压容器的无损检测以表面检测为主,方法有工业内窥镜检查、磁粉检测、渗透检测、磁记忆检测和涡流检测等。超声检测既要检测部件内部又要兼顾内表面缺陷的检测。在容器使用过程中可用声发射进行实时监测。