探究核用鋯合金棒材表面斜槽傷的超聲檢測(cè)

【摘 ?要】鋯合金棒材是現(xiàn)階段核反應(yīng)堆組件中的重要組成部分，有著阻止反應(yīng)物溢出的作用。因此在對(duì)鋯合金棒材的使用也有著十分嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。超聲檢測(cè)則是對(duì)核用鋯合金棒材表面所出現(xiàn)的斜槽傷進(jìn)行檢測(cè)的重要手段。為了進(jìn)一步確定超聲檢測(cè)的相應(yīng)工藝參數(shù)，并對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行優(yōu)化，本文進(jìn)行了深入的技術(shù)分析，并對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行了針對(duì)性分析，旨在為行業(yè)提供更好的質(zhì)量檢測(cè)方案。

【關(guān)鍵詞】核用鋯合金;斜槽傷;超聲檢測(cè)

1.超聲檢測(cè)在核用鋯合金棒材中的技術(shù)分析

在核用鋯合金材料的應(yīng)用中，對(duì)其表面缺陷有著建較為嚴(yán)格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，鋯合金棒材產(chǎn)品質(zhì)量水平的高低，直接影響著核反應(yīng)堆組建是否可以達(dá)到相應(yīng)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了進(jìn)一步檢測(cè)出何用鋯合金棒材表面存在的斜槽傷等缺陷，對(duì)其檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了確定，即人工傷棒表面與加工棒材有著相應(yīng)的角度軸向，且表面斜槽傷中的傾斜角為1°，鋯合金棒材中的刻槽回波幅值信號(hào)等缺陷是不允許存在的。在檢測(cè)方式上，由于會(huì)產(chǎn)生一定程度的波形干擾，且鋯合金棒材的探頭與鋯合金棒材的表面存在著較大差異，不易耦合?；谏鲜鰩c(diǎn)，在進(jìn)行超聲檢測(cè)的過(guò)程中，需要通過(guò)水浸法以及聚焦法兩種方式對(duì)棒材與探頭之間的耦合問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的檢驗(yàn)，在大曲率的相關(guān)檢測(cè)環(huán)節(jié)下，可以借助聲束聚焦來(lái)減少聲能的損失，提高相應(yīng)靈敏度。一般情況下，在進(jìn)行縱向人工缺陷的檢測(cè)中，可以對(duì)所使用的超聲檢測(cè)探頭進(jìn)行一定角度的偏移，并通過(guò)檢測(cè)過(guò)程中所產(chǎn)生的多邊形橫波，對(duì)核用鋯合金棒材中所存在的縱向人工缺陷進(jìn)行分析檢測(cè)。而在核用高金內(nèi)部或是表面所存在的橫向缺陷等，則可以通過(guò)超聲檢測(cè)探頭傾斜過(guò)程中所產(chǎn)的折射聲束，進(jìn)行進(jìn)一步的缺陷分析具體如下圖所示：

在對(duì)過(guò)往核用鋯合金棒材表面斜槽傷的超聲檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于直徑較小的鋯合金棒材，我國(guó)相關(guān)行業(yè)并未涉及和開(kāi)展，但仍有較為廣闊的發(fā)展空間。在進(jìn)行常規(guī)超聲波檢測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在鋯合金棒材實(shí)際加工的過(guò)程中，縱向缺陷是較為常見(jiàn)的表面斜槽傷，因此在進(jìn)行檢測(cè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，多是通過(guò)較為特殊的角度對(duì)卻像進(jìn)行控制。由此可見(jiàn)，在對(duì)直徑較小的鋯合金棒材表面斜向刻槽進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，可以通過(guò)偏心調(diào)試與軸向聲束相結(jié)合的方式來(lái)獲取最佳的檢測(cè)角度需求。簡(jiǎn)言之，在檢測(cè)的過(guò)程中，聲束可以通過(guò)垂直方向傳播的方式形成一個(gè)更為科學(xué)的橢圓形傳播路線。

2.超聲檢測(cè)在核用鋯合金棒材中的應(yīng)用效果分析

在對(duì)超聲檢測(cè)工藝參數(shù)的調(diào)試和確定中，對(duì)核用鋯合金棒材表面斜槽傷進(jìn)行了動(dòng)態(tài)性的多次測(cè)試，其檢測(cè)結(jié)果滿足了相應(yīng)技術(shù)要求。在調(diào)整探頭軸向角度的過(guò)程中，分別進(jìn)行了45°、150°的動(dòng)態(tài)測(cè)試，并將斜向槽上樣棒的相關(guān)結(jié)果做出了針對(duì)性的動(dòng)態(tài)測(cè)試記錄，具體如下圖所示：

通過(guò)對(duì)上述動(dòng)態(tài)測(cè)試圖分析發(fā)現(xiàn)，在確定超聲檢測(cè)探頭角度的過(guò)程中，不同角度的人工傷檢存在著較為明顯的效果差異。由此可見(jiàn)，在未來(lái)核用鋯合金棒斜槽傷超聲檢測(cè)的過(guò)程中，通過(guò)正反兩個(gè)不同的方向，進(jìn)行針對(duì)性的缺陷檢測(cè)是十分重要和必要的。

3.超聲檢測(cè)在核用鋯合金棒材中的實(shí)踐應(yīng)用

現(xiàn)階段的核用鋯合金棒材在生存的過(guò)程中，多采用旋鍛的方式進(jìn)行進(jìn)一步的加工。因此，若在前期生產(chǎn)制造的過(guò)程中產(chǎn)生了一定的點(diǎn)坑或是劃痕等缺陷，則在后期處理和加工的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)不同程度的軸向表面缺陷。由此可見(jiàn)，在未來(lái)超聲檢測(cè)在核用鋯合金棒材中的實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，可以采用縱波檢測(cè)的方式對(duì)核用鋯合金棒材的內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)一步的控制和提升。在經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)，此檢測(cè)方式對(duì)于鋯合金棒材的缺陷不能有效得出相應(yīng)的結(jié)果。因此，在探究核用鋯合金棒材表面斜槽傷的超聲檢測(cè)的過(guò)程中，進(jìn)行斜向槽傷的相應(yīng)工程設(shè)計(jì)是有著重要的價(jià)值和意義，可以對(duì)整個(gè)核用鋯合金用材起到良好的質(zhì)量保障。不僅如此，在未來(lái)核用鋯合金棒材的生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)超聲檢測(cè)探頭軸向角度變換的方式，可以對(duì)鋯合金棒材表面斜槽傷進(jìn)行更為細(xì)致和科學(xué)的檢測(cè)，這也是維拉行業(yè)發(fā)展中的重要步驟。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷優(yōu)化和發(fā)展，相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诤擞娩喓辖鸢舨牡馁|(zhì)量也有著更為嚴(yán)苛的要求。通過(guò)超聲檢測(cè)的方式對(duì)核用鋯合金棒材進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)的過(guò)程和結(jié)果較為穩(wěn)定和可靠，在達(dá)到相應(yīng)檢測(cè)要求的基礎(chǔ)上，也保障了核用結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量水平。值得在未來(lái)行業(yè)發(fā)展中進(jìn)行大面積的推廣和廣泛的應(yīng)用。這不僅代表著我國(guó)核用鋯合金棒材表面缺陷檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，更促進(jìn)我國(guó)核領(lǐng)域的整體性優(yōu)化提升。

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作者簡(jiǎn)介：

周堯，男，1984.03.07，河南鞏義，本科，研究方向：鋯及鋯合金材料方面和質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)方面。

（作者單位：國(guó)核寶鈦鋯業(yè)股份公司）