核燃料棒端塞用冷轧锆合金棒材横截面低倍组织异常现象的研究
核反应堆燃料组件的无损检测和修复
除此之外，国内正在开展燃料组件检查新技术的研究，如 板弹簧压紧力测量，燃料组件变形测量等。
谢 谢！
倒置
燃料组件准备
拆除下管座
安装下管座
拔出燃料棒
目录
1. 研究背景 2. 燃料组件结构 3. 燃料组件典型缺陷分析 4. 燃料组件的无损检测与修复 5. 结论及展望
结论及展望
借助于啜吸技术、超声技术、涡流技术可对燃料组件进行 破损检查，找出破损的燃料棒并进行分析；
燃料组件的结构特点可以实现燃料棒、燃料骨架的更换； 进一步，借助于涡流技术可以进行燃料棒氧化膜厚度测量
精度 ±1mm ±5μm ±10μm ±10%
燃料组件的无损检测和修复—涡流检查
燃料组件的无损检测和修复—组件修复
轻水堆燃料组件 正常及预设工况情况下保持燃料棒的定位； 辐照后的可操作能力；
更换燃料组件骨架流程
下管座
上管座
坏损燃 料组件
下管座
新骨架
燃料棒
下管座
继续 使用
后处理
燃料组件的无损检测和修复—组件修复
研究背景
• 燃料组件发生核裂变反应产生能量的核心部件; • 核燃料堆内行为分析、性能提升、破损分析提供数据; • 燃料组件研发、测试的重要步骤。
核燃料设计 堆芯设计
加工制造
燃料组件的无损检查
分析 评定
数据反馈
目录
1. 研究背景 2. 燃料组件结构 3. 燃料组件典型缺陷分析 4. 燃料组件的无损检测与修复 5. 结论及展望
燃料组件结构
• 目前世界上在运核电站多属于轻水反应堆，包括 压水堆和沸水堆，约85%。
• 燃料组件产品主要是压水堆燃料组件和沸水堆燃 料组件。
锆合金的低周疲劳行为研究
锆合金的低周疲劳行为研究由于锆的热中子吸收截面小，并具有优异的耐高温水腐蚀性能、良好的综合力学性能和理想的热导率，因此，锆合金被用作核电站水冷动力堆核燃料元件的包壳材料和堆芯的其它结构材料。
反应堆运行时，堆功率的波动和水冷却介质的流动使燃料组件及其它构件经受不同形式的循环变形，在极端情况下容易出现破损。
因此，要保障核电站水冷动力堆的安全运行，就要对锆合金的低周疲劳行为有详尽的了解和认识。
特别是当要求研制新型高性能的燃料组件以降低核电成本时，对锆合金低周疲劳行为的研究就显得尤为迫切。
本文采用对称拉压循环变形方法(R<sub>ε</sub>=ε<sub>min</sub>／ε<sub>max</sub>=-1)，系统研究了织构、热处理状态、氢对Zr-4合金低周疲劳性能的影响，Zr-4合金、N18合金和N36合金的循环变形行为，并研究了摩擦应力、背应力随循环周次、塑性应变幅的变化规律。
结合疲劳亚结构和疲劳断口的分析结果，深入探讨了影响合金低周疲劳行为的作用机制。
Zr-4合金低周疲劳性能的研究表明，不同冶金状态的Zr-4合金在室温和400℃的低周疲劳寿命（N<sub>f</sub>）都随塑性应变范围（Δε<sub>p</sub>）的增加而降低，并遵循Coffin-Manson关系N<sub>f</sub><sup>β</sup>Δε<sub>p</sub>=C。
但是，冶金状态不同，合金的抗疲劳性能不同。
对于冷加工后经再结晶退火处理的Zr-4合金，轧制方向的低周疲劳寿命比横向要大。
随着Δε<sub>p</sub>的降低，两个方向的低周疲劳寿命的差别相应增加，这是由于合金中存在织构的缘故。
冷加工后经再结晶退火处理的Zr-4合金在β固溶处理后，抗疲劳性能明显降低，这主要是由于β固溶处理降低了合金的Schmid因子；β固溶处理后在α相区的退火对疲劳性能有影响，即500℃×1.5h退火的抗疲劳性能要优于750℃×1.5h退火，这主要与500℃×1.5h退火的合金中沉淀相粒子的数量较少有关。
Zr702锆合金焊接工艺及组织性能的研究
２ ０ １ ３年第 １期 ６ ５
ｒ
蜉掳 生产应用
在使 用前 要进行 抛磨 、 清洗 ， 用 丙酮擦 洗 和干燥 。
在焊接试验 中选用 了较低 的焊接热输入、 便 于进 行 气体 保 护 的手 工 钨 极 氩 弧 焊 的方 法 ， 利 用 大 口径 的
焊枪 喷嘴 和焊缝 外保 护拖 罩 及 底部 充 氩 的措 施 进 行 焊 缝保护， 以隔 离 空气 达 到焊 缝 不 被 氧 化 和避 免 吸 收 有
管材、 线材 、 棒材和铸件 、 锻 件 等 ｊ 。锆 的 热 中子 吸 收
２ 试 验方 法
截 面和 良好 的强 度 ， 是 核应 用 的 理 想 材 料 。锆 合 金 以 其优 异 的核性 能 被用作 核 电站 水冷 反 应 堆 的燃 料包 壳
材料 和其 它 堆 芯 结 构 材 料 及 核 反 应 堆 的压 力 管 材 料 ，
２ ． ０ ０ ． ０ ９ ９ ０ ． ０ ２ ０ ． ０ ０ ８ ０ ． ０ ０ １ ０ ． １ ５ ０ ． ０ １ 余 量
用Ｅ － ２ ］ 。锆及锆合金共有 ５种牌号 ， 它们 中的每一种
都 具有 优 良的耐 蚀 性 能 ， 这几 种 牌 号 材 料 的物 理 和力 学性 能仅有 略微 差 别 。在 化 工 中广 泛 应 用 的 是 Ｚ ｒ ７ ０ ２
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ６— ２ ７
的升高而增强＿ ８ Ｊ ， 当锆及其合金在吸收一定数量的氧 、 氮、 氢等气体杂质后 ， 其力学性 能急剧下降。所 以在焊 接过程中加强对环境粉尘 、 湿度等的控制 ， 保证坡 口和 坡 口周围表面及焊丝表面较高 的清洁度要 求 ， 对焊缝 及热 影 响 区实行有 效 的气 体 保 护 是保 证 焊 接 质 量 的重
锆合金低倍检验中的一种假象分析
中状态 ， 组试样皱折显微形貌相 同。 ３ 与试样 内部组
织 晶粒 相 比较 ，皱 折 形 貌 尺 寸 比试 样 晶粒 尺寸 大 得
多 ，皱 折 纹 上 晶粒 的形 貌 与 正 常 区域 的晶粒 相 同 。
样 本 身 的缺 陷 ，需 要 进 行 深 入分 析 。为 此 ，对３ 试 个 样 重 新 进 行进 一 步 处 理 ： １０ 砂 纸 打 磨 －３ ０ 砂 纸 ５＃ － ０＃ ＂ 打 磨 －６ ０ 砂 纸 打 磨 一 １０ ＃ 纸打 磨 一 抛 光（ 光 － ０＃ ＇ ００砂 抛 用 Ａｌ ３ 光 液 ） 一 腐 蚀 （ 用 ＨＦＨＮＯ３ Ｏ ２ 抛 Ｏ 采 ： ： ＝ Ｈ２ １ ．：．的腐 蚀 液 ） ： ５４５ ４ 。在 实 验 过 程 中，对 每 一过 程 的 试 样 宏 观 形貌 进 行 观 察 。 光 后 未腐 蚀 的３ 试 样 表 抛 个 面 如 图３ 示 。由 图３ 以看 出：经 抛 光 未 腐蚀 前 的 所 可 １、２和 ３试 样 边 缘 平 整 ，未 出现 皱 折状 纹 的宏 观
论。
３ 结 果 与 分 析
３１ 实验 结 果 ． 腐 蚀 完后 的试 样 其 低 倍 组 织 状态 如 图 ｌ 示 。 所 从
图 １ 试 样 的 低 倍 组 织 形 貌 （）１；ｂ ２ ；ｃ ３ ａ （） （）
图１ 以看 出 ， １、２和 ３试 样 经 打 磨腐 蚀 后 试 样 边 可
３０ ０ ＃、 ６ ０ ０ ＃、 １ ０ ＃砂 纸 的 打 磨 ， 然 后 采 用 ００
ＨＦＨ ３ Ｏ＝ ：．：． ：ＮＯ ： Ｈ２ １４５４５的腐 蚀 液 进行 腐 蚀 。
准 确 。本 研 究 针 对 锆合 金 在 低 倍 检验 中产 生 的异 常 状 态进 行 分 析 ，并对 锆 合 金 低 倍 检验 给 出正 确 的结
合金钢锻棒端面缺陷分析
合金钢锻棒端面缺陷分析[摘要]针对材料为42CrMo的合金钢锻棒，在各项力学性能要求都满足标准规范的前提下，表面无损检测发现密集型缺陷的情况，进行了各项试验以便分析缺陷产生的原因及为避免此类缺陷应采取的措施。
【关键词】质量;合金钢;锻棒;无损检测;力学性能;低倍;塔形试验当今市场环境的特点之一是用户对产品质量的要求越来越高。
在这种情况下，就更要求企业将提高产品质量作为重要的经营战略和生产运作战略之一，但提高产品质量的同时也应保证企业的利润，这就要求我们在生产过程中，及时地发现问题，尽早地分析问题，在最短的时间内提出解决方案和避免情况再次发生的办法。
下面就是实际制造生产中发生的一项案例，本文主要是通过一些辅助试验来确认无损检测发现的缺陷，从而判断缺陷的类型、产生的原因及处理办法。
一、缺陷介绍一批材料为42CrMo的合金钢锻棒，在精加工后两端面进行液体渗透检测时，发现大部分锻件都存在有密集型点状缺陷（集中在中心部位），见图1所示。
但是锻件的力学性能、金相检验（低倍检测）试样的取样位置、取样数量及实验方法均按照标准规范进行，结果也都是予以验收，合格的。
如果不解决无损检测的问题，整批产品就得报废，这样势必会对公司造成很大的损失，对今后的生产也会产生严重的影响。
二、检测验证和结果锻件的制作工艺流程是①钢锭进厂复验②下料③锻造④性能热处理⑤各项性能试验⑥机加工⑦液体渗透检验。
根据锻件缺陷的宏观显示（点状缺陷），初步推断可能是原材料（缩孔、气泡、白点、夹杂、发纹等）的问题，由于有部分锻件液体渗透检验时合格的，所以可能前期的低倍、非金属夹杂检测是在合格的锻件上取样的，为了排除这种情况，须重新取样进行低倍、非金属夹杂检测，为了更有针对性，本文选取出缺陷比较严重的锻件作为试样件。
（1）抽取20件锻棒重新在两端面进行液体渗透检验，分别选取出6件缺陷较严重的分别进行编号（1～6#），作为试样件待用。
渗透剂材料应限制有害元素的含量，一般要求氟化物和氯化物的含量之和不超过200ppm，硫化物最大允许含量为200ppm。
GH4169合金盘件异常腐蚀区缺陷性质分析
第32 卷第5 期2014 年10 月物理测试Physics Examination and T estingVol.32，No.5October 2014DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20140050GH4169 合金盘件异常腐蚀区缺陷性质分析李继超，张银东，刘晶，付肃真，李光泽(沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司,辽宁沈阳110043)摘要：针对采用真空感应、真空自耗重熔双联冶炼工艺的GH4169 合金棒材生产的盘锻件表面出现的低倍腐蚀缺陷展开实验分析。
通过对缺陷位置微观组织形貌观察以及对缺陷区域和正常区域进行能谱分析比较可知，形成缺陷的主要原因可能是由于氮化钛及Mg、Al 的氧化物夹杂在该区域集聚,并就产生的氧化物进行分析，最终判定氧化物夹杂为合金冶炼时带来的缺陷。
关键词：GH4169 合金；盘锻件；夹杂；低倍组织文献标志码：A 文章编号：1001-0777（2014）05-0053-06Defects Analysis of Abnormal Corrosion Sites ofGH4169 Alloy Disk ForgingLI Ji-chao, ZHANG Yin-dong, LIU Jing, FU Su-zhen, LI Guang-ze(Shenyang Liming Aero-engine Group Co., Ltd., Shenyang 110043, Liaoning, China)Ab stract：To the problem of corrosion defects on the surface of disk forging produced by GH4169 alloy bar by VIM+VAR method, the causes were analyzed. Through microstructure and spectrum analyzing, the main causes of the defects may be the aggregation of titanium nitride inclusion and oxide inclusions of Mg and Al. And the oxide was analyzed. Finally it is concluded that the oxide inclusions are the defects caused by smelting process of the a lloy.Key words: GH4169 alloy; disk forging; inclusion; macrostructureGH4169 合金是以体心立方的Ni3Nb（γ″）和面心立方的Ni3（Al、Ti、Nb）（γ′）沉淀强化的镍基高温合金，由于该合金具备优异的综合力学性能，广泛应用于制造航空发动机涡轮盘、轴和承力环等受力件[1-4]。
先进表征技术在锆合金显微组织研究中的应用进展
材料研究与应用2024，18（2）：248‐260Materials Research and Application Email：clyjyyy@http：//先进表征技术在锆合金显微组织研究中的应用进展李明阳1,2,杜艳华1,2（1.中核新型材料研究与应用开发重点实验室，内蒙古包头 014035； 2.中核北方核燃料元件有限公司，内蒙古包头 014035）摘要：锆合金具有良好的核性能、力学性能和加工性能，是一种重要的结构材料，在核工业、航空航天和医疗设备等领域中应用前景广泛。
深入了解锆合金显微组织对于掌握其性能和性质至关重要，其显微组织（如第二相、氧化膜、氢化物等）在加工和服役过程中的演变规律及对性能影响正得到材料科学、核工程领域研究者的广泛关注。
先进表征技术，如电子显微分析技术、电子探针显微技术、原位表征技术及原子探针分析技术等已被应用于锆合金显微组织研究。
电子显微分析技术，可对锆合金包壳的第二相、氢化物和氧化膜的显微组织特征进行表征，为锆合金包壳材料性能的优化改进提供支持。
电子探针显微技术（EPMA）是高分辨率显微技术，可对锆合金的微观结构及表面特征进行分析。
原位表征技术，包括透射电子显微镜原位辐照技术、原位电化学阻抗谱技术、原位拉伸实验和原位拉曼光谱。
透射电子显微镜原位辐照技术，可用于研究锆合金在辐照条件下的行为及辐照引起的微观结构变化；原位电化学阻抗谱技术，可用于研究锆合金在腐蚀过程中的阻抗模量及氧化膜厚度的变化；原位拉伸实验，可实时观察锆合金的变形行为；原位拉曼光谱，可用于检测锆合金成分及结构的变化。
原子探针分析技术，可对锆合金中元素偏聚现象、氧化过程、氢的分布及纳米尺度下原子分布情况的表征。
综述了先进表征技术在锆合金微观组织研究中的应用进展及存在的问题，展望了锆合金显微组织的未来研究方向。
本研究为深入了解锆合金的微观结构提供了参考，深化了对锆合金组织结构及性能的认识。
关键词：锆合金；显微组织；先进表征技术；应用进展；电子显微分析；电子探针；原位表征技术；原子探针中图分类号：TG146 文献标志码：A 文章编号：1673-9981（2024）02-0248-13引文格式：李明阳，杜艳华.先进表征技术在锆合金显微组织研究中的应用进展［J］.材料研究与应用，2024，18（2）：248-260. LI Mingyang，DU Yanhua.Application Progress of Advanced Characterization Techniques in Microstructural Studies on Zirco‐nium Alloys［J］.Materials Research and Application，2024，18（2）：248-260.0 引言锆及其合金材料具有较低的热中子吸收截面（锆的热中子吸收截面为0.18×10−28 m2，而Zr-2、Zr-4、Zr-1Nb等锆合金的热中子吸收截面为（0.20—0.24）×10−28 m2），能够有效地减少中子吸收损耗，从而提高燃料利用率及核能经济性。
核级锆及锆合金腐蚀性能研究现状_刘鹏
材料热处理技术Material&Heat Treatment2011年11月锆及锆合金具有良好的力学性能，高的热导率，尤其具有低的热中子吸收截面，故常被广泛应用于核工业当中。
随着近些年核电站的发展，对锆及锆合金性能的要求越来越高，常规的Zr-2和Zr-4合金在性能方面已很难满足新建核电站的要求，于是一些国家相继研发了新的锆合金，如俄罗斯的合金E635、法国的合金M5、美国的ZIRLO、德国的合金ELS和日本的NDA合金等，予以满足新一代核电站中组件的高燃耗、零破损和长寿期等要求，表1列出了几种常见锆合金的化学成分。
国内也相继研发了N18和N36锆合金，且已表现出了良好的性能[1-3]。
然而目前锆合金的腐蚀在核反应堆中依然面临着比较严峻的考验，不容忽视，因此提高锆合金的各项性能势在必行[4-6]。
1锆合金的腐蚀现有锆合金主要分Zr-Sn合金、Zr-Nb合金和Zr-Sn-Nb合金。
根据每种合金的不同性能，不同的动力堆所适用的锆合金不一。
金属的腐蚀一般分为均匀腐蚀和非均匀腐蚀两大类，其中非均匀腐蚀主要表现为疖状腐蚀，锆合金也不例外。
目前对锆及锆合金腐蚀机制的研究还未有统一认识，概括起来主要有以下5种[7]：①粒子扩散：锆合金中氧是扩散粒子，而氧又是最易迁移的粒子，所以锆合金上的氧化膜很容易生长，导致锆合金失效；②氧化膜结构演变：随氧化的加剧，起初四方核级锆及锆合金腐蚀性能研究现状刘鹏1,杜忠泽1,马林生2,王快社1(1.西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055;2.国核宝钛锆业股份有限公司,陕西宝鸡721000)摘要：通过对已有成果的总结，对锆合金的工作环境做了简单的介绍，主要概括了锆合金的腐蚀性能。
根据现有的数据，从添加合金元素、反应堆水化学、热处理制度及表面处理等方面对锆合金的腐蚀性能做以介绍，并对锆合金的发展提出建议。
关键词：锆合金；腐蚀性能；合金元素；水化学；热处理制度；表面处理中图分类号：TG146.4+14文献标识码：A文章编号：1001-3814(2011)22-0022-03Study Status of Corrosion Properties of Zirconium and Zircaloy in Reactor LIU Peng1,DU Zhongze1,MA Linsheng2,WANG Kuaishe1(1.Metallurgical School,Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an710055,China;2.State Nuclear Baotai Zirconium Industry Company,Baoji721000,China)Abstract：Based on the summary of previous research,the working class environment of zirconium alloy was simply introduced.The corrosion properties of zircaloy were summarized mainly.According to the results of research,the corrosion properties of zircaloy from addition alloying element,reactor water chemistry,heat treatment regime and surface treatment were introduced.Finally some suggestions were proposed.Key words：zircaloy;corrosion properties;alloying element;reactor water chemistry;heat treatment;surface treatment收稿日期:2011-03-07基金项目:陕西省科技创新工程重大科技专项资助项目(13115)作者简介:刘鹏(1985-),男,陕西渭南人,硕士研究生,主要从事金属锆的性能研究;电话:135********;E-mail:lpcn1226@表1常见锆合金的化学成分(质量分数，%) Tab.1Chemical composition of routine zirconiumalloy(wt,%)合金Sn Fe Cr Ni Nb O S Zr+其他Zr-2 1.2~1.70.07~0.20.05~0.150.03~0.08---其余Zr-4 1.2~1.70.16~0.240.07~0.13<0.007---其余E635 1.30.35-- 1.0--其余E110----0.9~1.1--其余Zirlo0.8~1.10.09~0.13--0.8~1.20.105~0.145-其余M5----0.8~1.20.11~0.170.001~0.035其余Zr-2.5Nb---- 2.5--其余N18 1.00.30.1-0.3--其余N36 1.00.3-- 1.0--其余材料热处理技术Material &Heat Treatment 下半月出版结构氧化膜会转变为单斜结构的氧化膜，两种不同结构的氧化膜集中在一起，使得腐蚀速率急剧加大；③氧化膜缺陷：Zr-Sn 类合金氧化膜中会出现两类主要缺陷，一是有高形状比的裂纹，二是有几乎近似圆形的空洞，影响锆合金的正常工作；④氧化膜阻挡层：存在于氧化膜/金属界面处的一层致密的氧化锆阻挡层假象，其厚度相当薄，是厚度很易变化的残留体，易于腐蚀；⑤空位凝聚：锆合金中的空隙不可避免，而空隙导致氧化锆的表面增加，改变氧化锆的表面能可延缓空位的凝聚，降低腐蚀速率。
TC19棒材横截面低倍组织缺陷分析
251管理及其他M anagement and otherTC19棒材横截面低倍组织缺陷分析李尚霖，马红征（西安汉唐分析检测有限公司，陕西 西安 710000）摘 要：TC19棒材检测中发现其横截面低倍组织在1/2半径处有一缺陷。
经过宏观形貌、显微组织、扫描电镜形貌、能谱分析以及HV 显微硬度等检测手段，确定了缺陷为金属氧化物夹杂物和氧、碳富集形成硬夹杂和硬偏析（粗大初生α相），并对缺陷的成因进行了分析。
关键词：TC19；缺陷；夹杂物；偏析中图分类号：TG146.23 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）14-0251-2收稿日期：2021-07作者简介：李尚霖，男，生于1993年，汉族，陕西咸阳人，本科，助理工程师，研究方向：金属分析检测。
TC19钛合金名义成分为Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo，属于马氏体α+β型钛合金[1]。
是美国20世纪开发的一种富β的α+β两相钛合金，是在Ti-6242合金(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo)基础上改型而成的，这种改型合金能更充分地发挥强化效果，是一种高强度、高韧性钛合金[2]。
一直以来，国内对TC19钛合金的研究报道较少，几乎无相关的科研和生产方面的资料。
为了更好的提升实用性能，本文研究了某TC19棒材的缺陷组织及成因。
1 实验与方法1.1 实验材料客户送检样品为φ90×L TC19钛合金棒材，检测过程中发现棒材横截面低倍组织在1/2半径处有一缺陷。
1.2 实验仪器JSM-6460钨灯丝扫描电子显微镜。
ZEISS Observer.A1m 光学金相显微镜观。
Via-F 数显维氏硬度试验机。
2 实验结果与分析2.1 宏观检验棒材横截面低倍组织宏观形貌见图1，图中方框位置有一缺陷，恰好处于棒材横截面1/2R处。
图1 棒材横截面低倍组织形貌2.2 显微组织在该TC19棒材横截面缺陷处取金相高倍试样，进行金相显微组织观察，棒材横截面基体显微组织形貌见图2，缺陷显微组织形貌见图3。
核级锆管超声合格率降低事件分析
核级锆管超声合格率降低事件分析于军辉;丁岚;郭周强;李晓珊;王晨阳【期刊名称】《金属世界》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】5页(P9-12,21)【作者】于军辉;丁岚;郭周强;李晓珊;王晨阳【作者单位】国核宝钛锆业股份公司,陕西宝鸡 721013;国核宝钛锆业股份公司,陕西宝鸡 721013;国家能源核级锆材研发中心,陕西宝鸡 721013;陕西省核级锆材重点实验室,陕西宝鸡 721013;国家能源核级锆材研发中心,陕西宝鸡 721013;陕西省核级锆材重点实验室,陕西宝鸡 721013;国核宝钛锆业股份公司,陕西宝鸡721013【正文语种】中文核电能源因占地面积小等优点在我国蓬勃发展。
锆因具有热中子吸收截面小、优异加工性能和良好的抗腐蚀性和力学性能，常用于水冷核反应堆的包壳管和结构材料[1]。
核级锆包壳管常用于包裹铀芯块的功能，若其管壁中存在超声缺陷，会造成包壳管的破损，进而导致一回路中检测剂量超标，直接影响核反应堆的安全和正常运行。
鉴于核级锆管在堆内承担着特殊作用，其产品的质量一直是核材料生产单位关注和研究的重点。
本文以核级锆管材料在生产过程中出现成品轧制超声监测合格率偏低的质量事件为例，利用故障树的方法对生产过程的人员、工艺、设备及原料进行分析和探讨，明确质量事件产生的原因，分析产生该事件的机理，采取了一定措施获得了有效的结果。
为加强核级锆管生产过程中的质量管理和过程控制、消除生产过程中的质量隐患，提升公司核安全文化理念奠定基础。
原因排查某公司使用锆合金管材首批产品的工艺流程进行后续产品的批量生产。
在首批后的第一个批次(以下简称问题批)的成品轧制过程中，该批次的超声监测合格率为58.3%，远低于首批成品合格率86.4%，主要表现为超声纵伤缺陷。
经过对成品超声纵伤缺陷的管材进行解剖，其内表面形貌如图1所示。
核级锆管的质量和安全是核反应堆安全和质量的重要保障，公司针对问题批次核级锆管合格率偏低的质量事件，停止了其余批次的生产，以首批生产时各方面的质量为基准，绘制故障树(如图2所示)进行排查[2]。
GH3030合金锻件低倍缺陷问题研究
GH3030合金锻件低倍缺陷问题研究摘要：本文针对GH3030合金锻件低倍检查面上出现沿流线分布的黑色条纹缺陷，在分析的基础上，结合质量复查，并通过解剖确认，确定了问题产生的原因。
关键词：GH3030合金锻件；低倍缺陷一、概况GH3030合金是早期发展的80Ni-20Cr固溶强化型高温合金，化学成分简单，在800℃以下具有满意的热强性和高的塑性，并具有良好的抗氧化、热疲劳、冷冲压和焊接工艺性能。
合金经固溶处理后为单相奥氏体，使用过程中组织稳定。
主要用于800℃以下工作的涡轮发动机燃烧室部件和在1100℃以下要求抗氧化但承受载荷很小的其它高温部件。
该合金采用电弧炉熔炼或电弧炉熔炼加电渣重溶或真空电弧重溶，非真空感应炉加电渣重溶或真空电弧重溶或真空双联工艺熔炼，质量稳定，已在航空发动机上经过了长期使用考验。
近期，某批GH3030合金锻件检验时发现酸浸腐蚀的低倍试样上有明显沿流线分布的黑色条纹缺陷。
经查，该批锻件的原材料来某原材料厂家。
由于GH3030合金材料应用的零件品种较多，为了保证有疑问的原材料不投产使用，本文在确定了锻件低倍缺陷性质的基础上，经过质量复查，对缺陷产生的原因进行了综合分析，并通过解剖试验进行了确认，找到了低倍缺陷问题产生的原因。
二、缺陷性质分析分别将有沿流线分布黑色条纹缺陷的锻件低倍试样在金相显微镜下进行观察，见图1所示,发现分布着大量的颗粒物质。
进一步对缺陷处的颗粒物质进行高倍观察和扫描电子显微镜能谱分析，高倍形貌及能谱分析位置见图2所示，各点能谱分析结果见表1。
1.200× (b) 500×图1 锻件低倍图缺陷处的金相组织图2 锻件低倍缺陷中分布的颗粒及各点能谱位置表1 锻件低倍缺陷中分布颗粒的能谱分析结果 at%表1是图2中三点位置能谱分析的原子百分数结果，第1点在晶界上的析出相，第2点在密集分布的析出相上，第3点在材料基体上。
从分析结果可以看出，缺陷颗粒为碳化物，碳化物区域的铬含量高于基体的铬含量。
新核燃料锆合金包壳管材中缺陷对超声检测的影响
其性能对燃料燃耗、反 应 堆 热 效 率 以 及 安 全 可 靠 性 有很大影响。而锆 合 金 管 材 中 缺 陷 （裂 纹、凹 坑、划 伤、夹杂等）会使其 性 能 急 剧 恶 化，且 缺 陷 均 有 可 能 分布在管材内外壁表面或内部。这些缺陷在高温、 高 压 、强 辐 照 、循 环 水 流 冲 刷 及 腐 蚀 等 恶 劣 环 境 下 会 逐 渐 恶 化 ，当 缺 陷 尺 寸 扩 展 到 一 定 限 值 时 ，燃 料 棒 将
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｔｕｂｅ；ｄｅｆｅｃｔ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ
锆合金包壳管是核反应堆的第一道安全屏障，
收 稿 日 期 ：２０１９－０４－１５ 作者简介：范清松（１９８７－），男，硕 士，工 程 师，主 要 从 事 核 材 料 结构与性能方面的研究 通 信 作 者 ：范 清 松 ，ｆａｎｓｏｎｇ０３０４＠１６３．ｃｏｍ
试验研究
ＤＯＩ：１０．１１９７３／ｗｓｊｃ２０２００１００６
新核燃料锆合金包壳管材中缺陷 对ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ声检测的影响
范 清 松 ，王 健 ，石 明 华 ，凌 海 军 ，惠 泊 宁 ，周 军 （西部新锆核材料科技有限公司，西安 ７１０２９９）
摘 要：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。
乏燃料棒M5锆合金包壳的透射电镜分析
乏燃料棒M5锆合金包壳的透射电镜分析钱进;卞伟;郭一帆;王鑫;梁政强【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2024(58)1【摘要】压水堆燃料元件的锆合金包壳,在服役期间会经受高中子注量辐照,其微观组织将发生很大变化,从而影响其宏观性能,因此锆合金包壳的中子辐照行为研究一直是核领域的研究重点。
但由于材料经中子辐照后具有较强的放射性,相关的实验必须在热室内进行,因此针对辐照后燃料包壳微观组织的研究也一直是工作的难点。
本文在中国原子能科学研究院热室设施上,通过透射电镜分析手段,研究了M5锆合金包壳材料中子辐照后的微观组织。
样品来源于国内商业压水堆AFA3G型乏燃料棒,其燃耗分别为14 GW·d/tU和41 GW·d/tU。
从燃料棒上截取长度约10 mm的包壳样品,在热室内完成去芯块与化学清洗,获得空包壳样品,然后通过机械制样方法,制备出?3 mm薄片状包壳基体样品,最后采用电解双喷减薄方法,制备出包壳透射电镜观察分析样品。
另外,为对比锆包壳辐照后的组织变化,采用同样方法制备了相同材料的冷态观察分析样品。
冷态样品与辐照样品的观察分析结果表明:冷态Zr 合金包壳基体组织内部存在原生的第二相粒子,基体内部整体较为干净,纳米析出相稀少,未观察到明显的位错结构;辐照后,基体内原生的第二相粒子尺寸和分布与冷态样品差异不明显,但出现了明显的纳米析出相和高密度位错组织;随着燃耗的增加,纳米析出相尺寸有增加的现象;低燃耗与高燃耗样品位错组织具有相似性,表明在14 GW·d/tU燃耗下,锆合金包壳内由辐照产生的位错组织已基本趋于饱和状态;电子选取衍射结果表明,辐照后,基体内原生的第二相粒子虽存在一些非晶组织,但仍以bcc 晶体结构为主,表明在41 GW·d/tU燃耗下,第二相粒子保持了一定的辐照稳定性;另外,第二相的EDS结果表明,随着燃耗的增加,Nb元素的含量有贫化趋势;分析认为,Zr合金经中子辐照,第二相粒子中的Nb原子扩展至Zr基体内,将促进Nb元素以纳米富Nb相形式在Zr基体中析出。
锆管切定长装置的设计
锆管切定长装置的设计发布时间：2022-08-15T01:14:35.539Z 来源：《中国科技信息》2022年7期作者：刘宝桐，底乐，李超[导读] 某燃料棒由内外两层锆合金管填充环形芯块的形式构成，必须保证两层管间的配合尺寸精度及管的端面质量。
刘宝桐，底乐，李超（中核北方核燃料元件有限公司，包头，014035）摘要：某燃料棒由内外两层锆合金管填充环形芯块的形式构成，必须保证两层管间的配合尺寸精度及管的端面质量。
在考虑锆合金管材切割特点的基础上，研制了专用的核燃料锆管切定长装置，采用双工位切断、自动切换刀具及管传输工艺避免了长管掉头操作，并可在同一工位完成各种端面处理。
通过更换弹性筒夹、夹持装置高度自适应等办法适应了不同种直径管材的切断。
集成长度检测装置实现尺寸在线测量控制，满足了尺寸精确控制的工艺要求。
关键词：锆管切定长；双工位切断；端面处理；在线测量Design of certain length cutting device for nuclear zirconium tubeLiuBaotong,DiLe, LiChao(China north nuclear fuel corporation,Baotou,014035)Abstract: A fuel rod is made of two layers of zirconium alloy tube, which contains the circular pellets between them. The length of tubes should be matched with each other and tube end surface should be treated well. Considering the characteristics of zirconium tube cutting, a special cutting device is developed, which uses double cutting station and automatic cutting tool to save the tube turning operation, and can treat different types of tubes by using adaptive fixture design and adaptive height adjustment method for tubes with different diameters. Integrating on-line length measure system to measure and control dimensions. Finally, the process requirement is fully met.Key words: zirconium alloy tube cutting; double station cutting; end surface treat; on-line measure0 概述锆合金在高温环境中具有优异的抗腐蚀能力和低的热中子吸收截面[1]，压水堆核燃料生产中大量用到了锆合金管类部件，燃料棒包壳通常设计为锆合金管式结构。
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核燃料棒端塞用冷轧锆合金棒材横截面低倍组织异常现象的研
究
核燃料棒端塞是核电站中用于封闭核燃料的关键部件，而冷轧锆合金材料是目前常用的核燃料棒端塞材料。
然而，研究发现冷轧锆合金棒材的横截面低倍组织中存在异常现象，需要进行研究和解决。
异常现象可能包括以下方面：
1. 组织孔隙：冷轧锆合金棒材的横截面低倍组织中可能存在孔隙，这可能会影响其材料性能和力学性能。
2. 结晶异常：在冷轧过程中，锆合金棒材的晶粒结构可能出现异常，如晶粒长大不均匀或晶界结构异常等现象。
3. 相变异常：冷轧锆合金棒材的横截面低倍组织中可能存在相变异常，如相组合不均匀或相变产物存在偏析等现象。
4. 晶界偏析：冷轧锆合金棒材的晶界可能存在偏析现象，导致晶界区域的化学成分和性能与基体不一致。
研究冷轧锆合金棒材横截面低倍组织异常现象的方法可能包括以下方面：
1. 显微组织分析：利用金相显微镜、扫描电子显微镜等仪器对冷轧锆合金棒材的横截面低倍组织进行观察，并进行组织结构和相组成分析。
2. 材料性能测试：对冷轧锆合金棒材进行硬度测试、拉伸测试等力学性能测试，评估其性能与组织异常之间的关系。
3. 热处理试验：对冷轧锆合金棒材进行不同温度和时间的热处理，观察其对材料组织的影响，寻找处理方法来消除异常现象。
4. 冷轧工艺优化：通过改变冷轧过程中的工艺参数和条件，如温度、压力、速度等，优化制备工艺，减少异常现象的发生。
通过对核燃料棒端塞用冷轧锆合金棒材横截面低倍组织异常现象的研究，可以优化材料制备工艺，提高材料性能和核电站的安全性。