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  • 鋯合金棒材超聲異常原因分析

    發(fā)布時(shí)間: 2024-02-24 09:56:14    瀏覽次數(shù):

    1、 引言

    鋯及鋯合金因具有優(yōu)良的熱中子截面吸收率低、良好的耐腐蝕性,廣泛應(yīng)用于核反應(yīng)堆中的上下連接棒材料。鋯合金鑄錠依次經(jīng)過鍛造、擠壓、軋制等工序生產(chǎn)制成品。為了確保核反應(yīng)堆的安全和質(zhì)量,核電企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)過程中采用超聲、渦流、滲透、射線及表面檢查的手段對(duì)鋯合金產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)和判定。在外來加工棒材產(chǎn)品交貨過程中,發(fā)現(xiàn)部分棒材存在超標(biāo)的現(xiàn)象,為了對(duì)超聲超標(biāo)現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析,現(xiàn)對(duì)超標(biāo)棒材開展研究實(shí)驗(yàn),為控制控制鋯合金棒材進(jìn)行質(zhì)量提供論和實(shí)踐依據(jù)。

    2 、實(shí)驗(yàn)定位

    先對(duì)每支鋯合金棒材進(jìn)行射線和超聲檢驗(yàn),隨后將有缺陷的鋯棒材進(jìn)行低倍組織剖樣觀察和光學(xué)顯微組織金相分析。為了避免破壞樣品的表面形貌,對(duì)金相組織進(jìn)行逐層觀察,觀察缺陷的形貌。

    3、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

    3.1 超聲檢查結(jié)果

    含有缺陷的鋯合金棒材超聲圖譜如圖 1 所示。從圖 1 可見,鋯棒沿著長度的區(qū)域出現(xiàn)了單個(gè)的超聲信號(hào),該信號(hào)為單個(gè)點(diǎn),未發(fā)現(xiàn)連貫性超標(biāo)信號(hào)。此外,旋轉(zhuǎn)鋯棒的角度,該信號(hào)一直存在,初步推測棒材信號(hào)為夾雜。

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    圖 1 超聲檢測檢測結(jié)果

    3.2 射線檢測結(jié)果

    采用射線檢測方法對(duì)鋯合金棒材進(jìn)行檢測,其缺陷形貌如圖 2所示。從圖 2 中可見,照片的底片中可以清晰可見的點(diǎn)狀形貌。因此可見,鋯棒超聲缺陷為夾雜的可能性比較大。

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    圖 2 射線檢測結(jié)果

    3.3 低倍組織觀察結(jié)果

    圖 3 為缺陷處鋯合金低倍組織觀察結(jié)果,從圖 3 中可見,可以看到點(diǎn)狀的形貌,初步可以為鋯合金棒材中含有異物夾雜。這可能導(dǎo)致超聲檢測出現(xiàn)異常信號(hào)的原因。

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    圖 3 低倍組織檢查結(jié)果

    3.4 金相組織觀察結(jié)果

    對(duì)含有夾在處的鋯合金棒材進(jìn)行金相顯微組織觀察,其金相組織顯微結(jié)果如圖 4 所示。從圖 4 可見,鋯合金棒材試樣外層和內(nèi)層金相組織為 11.5 級(jí)。未發(fā)現(xiàn)異常的粗大的晶粒組織,可以排除晶粒組織粗大對(duì)鋯合金的影響。

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    ( a )邊部區(qū)域 200X

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    ( b )內(nèi)層區(qū)域 200X

    圖 4 金相顯微組織結(jié)果

    4、 結(jié)束語

    針對(duì)生產(chǎn)出出現(xiàn)鋯合金棒材超聲信號(hào)異常的現(xiàn)象,開展了超聲、射線、低倍組織和金相組織觀察的方法進(jìn)行研究,結(jié)果表明: (1)采用超聲檢測的方法發(fā)現(xiàn)鋯棒沿著長度的區(qū)域出現(xiàn)了單個(gè)的超聲信號(hào),該信號(hào)為單個(gè)點(diǎn),未發(fā)現(xiàn)連貫性超標(biāo)信號(hào)。(2)采用射線檢測方法發(fā)現(xiàn)底片中可以清晰可見的點(diǎn)狀形貌。(3)鋯合金低倍組織檢測結(jié)果表明,鋯棒中存在異物夾雜。(4)鋯合金棒材試樣外層和內(nèi)層金相組織為 11.5 級(jí)。未發(fā)現(xiàn)異常的粗大的晶粒組織,可以排除晶粒組織粗大對(duì)鋯合金的影響。

    參考文獻(xiàn)

    [1]劉建章.核結(jié)構(gòu)材料[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:5- 45.

    [2]劉大琦.大鍛件超聲波檢測中草狀波缺陷的形成和消除[J].鍛壓,2012,7:50- 51.

    [3]無損檢測編委會(huì).無損檢測 II 級(jí)培訓(xùn)教材[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版設(shè),2005:170- 179.

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