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。     

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...     

锆管缺陷的无损检测及处置措施

通过对锆管缺陷的无损检测分析:超声尺寸测量缺陷主要有管材端部椭圆度超标、端头外径突然变小或变大、中间尺寸突然发生变化;超声检测缺陷主要有管材内表面纵向裂纹、外表面抛光划痕等缺陷;涡流检测缺陷主要有内表面粘结、酸洗尺寸不均匀等缺陷。针对以上缺陷,提出采取提高成品轧机轧制可靠性,优化成品管材轧制工模具设计、酸洗清除管坯及管材内表面粘结缺陷、抛光时选用合适砂带及启用抛光头缩回功能等措施,以提高核用锆合金管材无损检测成品率。     

基于有限元法（FEM）的Zr-4合金管材氢化物取向因子研究模型

锆合金管材中的氢化物对锆材基体的力学性能有显著影响,过量的氢化物会导致锆合金管材断裂韧性和最终抗拉强度的降低,造成锆合金燃料结构材料和包壳材料的破损,严重威胁着核动力反应堆的安全。本文研究了矫直压下量对Zr-4合金管材氢化物的影响规律,并采用有限元（FEM）的方法对矫直过程中的Zr-4合金管材微观表面的等效塑性应变进行模拟和分析。实验和仿真结果表明:在矫直压下量为17 mm的条件下,随着矫直辊压下量的逐渐增大,Zr-4合金管材微观表面的等效塑性应变相应增大,从而造成管材内部氢化物F45°N数值的增加。基于FEM的Zr-4管材模型分析结果和实验结果相一致,为进一步研究矫直压下量对Zr-4管材氢化物的影响提供一种新方法。     

酸洗工艺对Zr-4合金管材氟残留影响

酸洗工艺能消除锆合金管材内外表面划伤、点坑、色差等缺陷,但是锆合金和酸液反应后会生成氟残留。SGHWR核反应堆中发现锆合金包壳出现由内向外穿透性的腐蚀裂纹,实验认为可能与包壳管表面的氟残留有关。文章通过高温分光广度法、有限元、能谱分析的方法研究了酸液（HF与HNO3酸的混合液）浓度、酸洗次数及管材裂纹对Zr-4合金管材氟残留或氟元素的影响。结果表明:随着HF浓度的增加,Zr-4合金表面的氟残留数值略有增加。酸洗次数对Zr-4合金表面的氟残留数值结果无影响。管材缺陷断口面的氟元素基本保持在一个水平基准面。     

Zr-4合金管材退火后表面黑点研究

Zr-4合金是核反应堆关键材料之一。文章利用显微电镜和金相方法研究了Zr-4合金φ10 mm×1.0 mm管材退火后表面黑点的形貌和金相组织,采用抛光对黑点处进行了表面处理。结果表明:管材黑点区域中心为点坑形貌,黑点边缘较为平坦与基体正常组织一致;黑点处的碳元素、氧元素呈现中心区域较高,边缘区域相对较低的分布趋势。黑点区域金相组织形貌和正常管材相同,晶粒度均为11级,黑点处无异常晶粒组织。黑点坑的最大深度约为3μm,采用抛光处理可以消除Zr-4合金退火后的黑点。     

锆合金管材两辊冷轧的轧制力模型建立和应用

管材皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力影响成品管材的尺寸精度、轧制模具寿命以及轧制过程的稳定性。本研究基于Neumann-Siebel轧制力计算方法,考虑了轧辊弹性变形和空减径对轧制力的影响,依据Hitchcook方程对其进行了修正,利用Matlab软件建立了皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力计算模型,并以KPW25轧机轧制Zr-4合金管材的轧制过程为研究对象,通过实验验证了该模型的可靠性。以R6072锆合金管材轧制为例,通过该轧制力计算模型分析了孔型曲线、管坯壁厚、送进量和摩擦对轧制力的影响。结果表明：轧制力在空减径段缓慢增加,进入减径减壁段后迅速增加至峰值,之后缓慢降低;孔型曲线对轧制力的分布有显著影响,当孔型指数等于2．0时,轧制力分布最为合理;轧制力随管坯壁厚、送进量和摩擦力的增大而增加。     

基于RBF神经网络法的Zr-4合金管材酸洗工艺模型

研究了Zr-4合金管材酸洗处理过程中,酸洗去除量、酸水转换时间、冲水时间及酸洗次数对管材氟残留量的影响,并基于径向基(RBF)人工神经网络法建立了Zr-4合金管材酸洗工艺与氟残留的神经网络模型。结果表明:冲水酸水转换时间和冲水时间对氟残留量均有影响,且酸水转换时间的影响更为显著;氟残留量与酸洗次数无明显对应关系。Zr-4合金酸洗工艺的RBF神经网络模型结构为3-5-1,实际值与模拟值的相对误差为9.2%。该神经网络模型具有较高的可靠性,可为Zr-4合金酸洗工艺参数的优化提供参考。     

TC4合金流动旋压三维弹塑性有限元模拟

应用有限元软件MSC.Marc,建立了TC4合金筒形件流动旋压的三维弹塑性变形力学模型.研究了三轮同步热反旋过程中的三维变形图,管坯表面应力、应变以及旋压力分布规律.这对于优化TC4管材旋压工艺和缺陷的科学预报有重要的指导意义.     

冷变形工艺对锆合金包壳管氢化物取向的影响

使用4种不同壁厚外径为17.82mm的Zr-4合金半成品管,在KPW25LC轧机上使用相同的参数轧制Φ9.53mm×0.60mm成品管,同炉退火后和矫直后检测不同工艺下的氢化物取向并对比分析,结果表明,冷轧Q值对成品管材的氢化物取向影响至关重要,确定成品轧制Q值与氢化物取向因子的规律,明确管材氢化物取向的影响和控制措施。     

Zr-4合金管材皮尔格轧制过程数值模拟分析：宏观模型的建立、验证及塑性变形分析

皮尔格轧制变形对于锆合金管材的性能有着重要影响,受到学者们的高度重视。长期以来,由于皮尔格轧制是一个高度非线性的三维变形过程,开展实验研究不但成本高昂而且周期较长。本研究以ABAQUS/standard平台,根据多行程皮尔格轧制的运动特点,建立了Zr-4合金管材皮尔格轧制有限元模型,并开展一整个道次的轧制过程模拟。模拟结果表明:预测的管材几何尺寸与实验结果吻合良好,而模拟的轧制力与经典的舍瓦金公式计算结果也比较相符,验证了所建立模型的准确性,可用于进一步仿真分析。模拟结果还表明开口处的管坯应力状态与轧槽底部管坯的应力状态有显著的差别。此外,轧制过程中还存在有明显的剪切变形,而且还有较大幅度的周期性波动,这主要与孔型开口以及管坯回转送进有关。     

TEXTURE OF HYDROSTATICALLY EXTRUDED Zr-2.5% Nb ALLOY TUBE

<正> 本文采用X光衍射方法和金相观察,研究在不同Q值(减壁率与减径率之比值)下,静液挤压Zr-2.5％Nb管材的织构与加工Q值、氢化物取向分布之间的关系,为调整和控制工艺提供参数依据。 将Zr-2.5％Nb合金加工成挤压管坯,经700℃退火处理后,在管坯内外表面涂以润滑剂,并于13-15kPa压力下冷静挤成管材。切取管材塑性变形区余部作测定试样。沿垂直于轴向变形区切割试样,后经HNO_3,HF和H_2O溶液浸蚀除去表面变形层供X射线测定织构用。     

静液挤压Zr-2.5％Nb管材的织构研究

本文采用X光衍射方法和金相观察,研究在不同Q值(减壁率与减径率之比值)下,静液挤压Zr-2.5％Nb管材的织构与加工Q值、氢化物取向分布之间的关系,为调整和控制工艺提供参数依据。将Zr-2.5％Nb合金加工成挤压管坯,经700℃退火处理后,在管坯内外表面涂以润滑剂,并于13-15kPa压力下冷静挤成管材。切取管材塑性变形区余部作测定试样。沿垂直于轴向变形区切割试样,后经HNO_3,HF和H_2O溶液浸蚀除去表面变形层供X射线测定织构用。     

变形量对Zr-4合金管材性能影响

锆及锆合金在核电站水冷动力堆的包壳管和堆芯结构材料中具有广泛的应用前景。文章研究了变形量分别为55%和60%的Zr-4合金管材力学、均匀腐蚀及氢化物取向性能。结果表明:55%变形量的Zr-4管材的室温拉伸性能中抗拉强度和屈服强度高于60%变形量的Zr-4管材。55%变形量的Zr-4合金管材的高温（316℃）拉伸性能中抗拉强度、屈服强度以及延伸率波动小于60%变形量的的Zr-4管材。变形量为60%的Zr-4合金管材均匀腐蚀和氢化物取向因子测试结果略低于变形量55%的Zr-4管材。     

矫直参数与Zr-4合金氢化物取向因子的PNN-FEM研究模型

文章基于概率神经网络（PNN）和有限元（FEM）相结合的方法,建立了矫直参数与Zr-4合金管材氢化物取向因子关系的模型。结果表明:建立的模型结构为3-0.6-1,均方误差（RMSE）最小值为0.012,网络敏感性分析认为入口矫直辊角度、中间矫直辊角度、出口矫直辊角度对网络的精度影响较小,而压下量和弯曲度对网络精度影响很大。随着矫直压下量和弯曲度的增加,Zr-4合金氢化物取向因子数值增加。该模型可有效预测矫直参数与Zr-4合金氢化物取向因子的影响规律,为确定Zr-4合金矫直工艺参数提供理论参考。     

Zr-4合金管材加工工艺对氢化物取向因子的影响

锆合金广泛应于水冷反应堆的堆芯包壳材料和结构材料。在核反应堆运行时,锆合金表面被水氧化的同时,还会同时生成氢气。部分氢被锆合金吸收生成片状或者针状氢化锆。氢化物取向因子是衡量核反应堆用锆合金管材氢化物的重要指标。文章通过氢化物实验研究了加工工艺参数轧制送进量、退火制度及矫直弯曲量对Zr-4合金管材氢化物取向因子的影响关系。结果表明:Zr-4合金氢化物取向因子随着轧制送进量的增加有增大的趋势;不同轧制送进量的管材再结晶退火后,氢化物取向因子呈无序紊乱状态;Zr-4合金管材氢化物取向因子随着矫直弯曲量的增大而加大。     

基于RBF模型的核用锆管超声检测参数优化

通过试验建立了锆合金管材超声检测参数的优化模型,模型选取三层RBP网络,其中输入层为转速、送进速度和重复频率,输出层为人工缺陷重复检测的标准偏差。构建的网络为2-8-1,网络测试误差(均方差)为0.004。通过检测参数优化模型,确定出9mm×0.6mm(直径×壁厚)的核用Zr-4管材超声检测的最佳参数为管材送进速度7m·min-1,探头旋转速度5 100rpm,仪器重复频率15kHz。将模型确定的检测工艺参数应用于生产检测中,结果表明,利用参数优化模型为优化超声检测工艺参数提供了一种新方法。     

5A02铝合金管材内表面亮线缺陷产生原因和机理分析

采用了不同表面质量挤压针尖进行试制,并选取内表面有直线状擦伤的挤压管坯进行轧制、拉拔和碱洗等工艺处理,分析了5A02铝合金管材内表面亮线缺陷产生的原因和形成机理,并研究了挤压管坯内表面纵向擦伤缺陷在后序工序中的遗传效应.结果 表明:挤压管坯内表面上明显的擦划伤和拉道等缺陷遗传性较强,是导致产生亮线缺陷的根本原因.蚀洗工...     

钛合金管材内喷砂设备及工艺

1引言为了改善钛合金管材的内表面状态，使其达到较高的无光的表面光洁度，以满足航空发动机的使用，按照AMS4943D的技术要求研究了多种规格管材的内喷砂方法，试制了喷砂设备．关于喷砂处理，我国目前仅有板材及锻件坯料的表面质砂设备；高精度细长成品管材的内表面喷砂设备，世界上也仅美、法、德等少数几个国家拥有；80年代我国曾为秦山核电站用的核燃料包夜材料Zf－4合金管材专门制造过一台喷砂设备，仅能喷砂处理of0YInn”0．7mm”3200mm的Zr—4管材．2管材内喷砂方法、设备及工艺2．l管材内喷砂方法及设备管材内表面喷砂处理是以…