核用鋯合金管坯懸壓式部分液浸自動(dòng)超聲測厚系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于水冷動(dòng)力堆的核燃料包殼管（本課題中材料為Zr-4合金）工作時(shí)處在不斷承受中子輻射、高溫和高壓等惡劣條件，因此出于核安全和最大限度發(fā)揮包殼管優(yōu)異核性能的考慮，要求經(jīng)多道次Pilger冷軋而成的核燃料包殼鋯管壁厚在0.7mm左右，且各個(gè)橫截面壁厚均勻。由于Pilger冷軋前后鋯管壁厚值變化大，加之包殼管成品外徑小、壁薄的特點(diǎn)，為保證成材率，須保證Pilger冷軋前的管坯各橫截面內(nèi)壁厚均勻。本課題的主要目的是在管坯內(nèi)壁非圓的情況下，采用懸

2、壓式部分液浸超聲波測厚方式測量出整根管坯壁厚值，并計(jì)算出各橫截面內(nèi)壁厚偏差，從而得到整根管坯的壁厚偏差分布，進(jìn)而指導(dǎo)后續(xù)壁厚偏差修正，保證管坯壁厚均勻。本課題主要開展了一下內(nèi)容：
　?。?）自動(dòng)超聲測厚系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)：根據(jù)超聲測厚基本原理、特點(diǎn)和分類，結(jié)合核用鋯合金管坯加工工藝及待測工件特點(diǎn)、自動(dòng)超聲測厚系統(tǒng)和壁厚砂帶修磨裝置的關(guān)系，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求，確定了自動(dòng)測厚系統(tǒng)應(yīng)滿足的技術(shù)指標(biāo)和功能、機(jī)械部分布局、系統(tǒng)測厚策略、系

3、統(tǒng)組成。
　?。?）自動(dòng)超聲測厚系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)：分析了上位機(jī)軟件功能需求與目標(biāo)以及上位機(jī)操作流程；并開發(fā)了上位機(jī)操作界面，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集程序，進(jìn)行超聲波板卡和換能器選擇、測厚數(shù)據(jù)處理算法的確定，確定了數(shù)據(jù)存儲和顯示方式。
　?。?）測厚系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制部分設(shè)計(jì)：進(jìn)行了探頭移動(dòng)部分、溢流部分、工件夾緊和驅(qū)動(dòng)部分和耦合劑供給部分設(shè)計(jì)；并確定了電氣控制部分總體方案，進(jìn)行了電氣控制程序開發(fā)。
　?。?）自動(dòng)超聲測厚系統(tǒng)

4、性能實(shí)驗(yàn)：確定了系統(tǒng)性能影響因素及相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行了自動(dòng)超聲波測厚系統(tǒng)校準(zhǔn)、精度測試實(shí)驗(yàn)、效率測試實(shí)驗(yàn)、重復(fù)測量精度測試實(shí)驗(yàn)和Pilger冷軋管測量實(shí)驗(yàn)。
　　目前該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于陜西某核燃料包殼管生產(chǎn)廠家的實(shí)際生產(chǎn)中，其對核燃料包殼管坯的測厚精度為0.01mm,重復(fù)測量精度為±0.05mm，在單一橫截面檢測點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)的情況下檢測效率為144/每截面。同時(shí)由系統(tǒng)指導(dǎo)生產(chǎn)的管坯經(jīng)多道次Pilger冷軋制成的包殼管成品，其壁厚偏差也