探究核用鋯合金棒材表面斜槽傷的超聲檢測

【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)。超聲檢測則是對核用鋯合金棒材表面所出現(xiàn)的斜槽傷進(jìn)行檢測的重要手段。為了進(jìn)一步確定超聲檢測的相應(yīng)工藝參數(shù)，并對檢測方法進(jìn)行優(yōu)化，本文進(jìn)行了深入的技術(shù)分析，并對其應(yīng)用效果進(jìn)行了針對性分析，旨在為行業(yè)提供更好的質(zhì)量檢測方案。

【關(guān)鍵詞】核用鋯合金;斜槽傷;超聲檢測

1.超聲檢測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，對其表面缺陷有著建較為嚴(yán)格的檢測標(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)一步檢測出何用鋯合金棒材表面存在的斜槽傷等缺陷，對其檢測標(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等缺陷是不允許存在的。在檢測方式上，由于會產(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。基于上述幾點(diǎn)，在進(jìn)行超聲檢測的過程中，需要通過水浸法以及聚焦法兩種方式對棒材與探頭之間的耦合問題進(jìn)行針對性的檢驗(yàn)，在大曲率的相關(guān)檢測環(huán)節(jié)下，可以借助聲束聚焦來減少聲能的損失，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中，可以對所使用的超聲檢測探頭進(jìn)行一定角度的偏移，并通過檢測過程中所產(chǎn)生的多邊形橫波，對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。而在核用高金內(nèi)部或是表面所存在的橫向缺陷等，則可以通過超聲檢測探頭傾斜過程中所產(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：

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

2.超聲檢測在核用鋯合金棒材中的應(yīng)用效果分析

在對超聲檢測工藝參數(shù)的調(diào)試和確定中，對核用鋯合金棒材表面斜槽傷進(jìn)行了動態(tài)性的多次測試，其檢測結(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程中，分別進(jìn)行了45°、150°的動態(tài)測試，并將斜向槽上樣棒的相關(guān)結(jié)果做出了針對性的動態(tài)測試記錄，具體如下圖所示：

通過對上述動態(tài)測試圖分析發(fā)現(xiàn)，在確定超聲檢測探頭角度的過程中，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，在未來核用鋯合金棒斜槽傷超聲檢測的過程中，通過正反兩個不同的方向，進(jìn)行針對性的缺陷檢測是十分重要和必要的。

3.超聲檢測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程中，會出現(xiàn)不同程度的軸向表面缺陷。由此可見，在未來超聲檢測在核用鋯合金棒材中的實(shí)踐應(yīng)用過程中，可以采用縱波檢測的方式對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)過大量的實(shí)驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)，此檢測方式對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的過程中，進(jìn)行斜向槽傷的相應(yīng)工程設(shè)計(jì)是有著重要的價值和意義，可以對整個核用鋯合金用材起到良好的質(zhì)量保障。不僅如此，在未來核用鋯合金棒材的生產(chǎn)和應(yīng)用過程中，通過超聲檢測探頭軸向角度變換的方式，可以對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，這也是維拉行業(yè)發(fā)展中的重要步驟。

4.結(jié)語

綜上所述，隨著我國科學(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。通過超聲檢測的方式對核用鋯合金棒材進(jìn)行檢測，其檢測的過程和結(jié)果較為穩(wěn)定和可靠，在達(dá)到相應(yīng)檢測要求的基礎(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。這不僅代表著我國核用鋯合金棒材表面缺陷檢測技術(shù)的發(fā)展，更促進(jìn)我國核領(lǐng)域的整體性優(yōu)化提升。

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作者簡介：

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)量無損檢測方面。

（作者單位：國核寶鈦鋯業(yè)股份公司）