基于PNN法的Zr-4合金管材矫直参数与氢化物取向因子的研究

本文基于PNN的算法,建立了矫直参数(入口矫直辊角度、中间矫直辊角度、出口矫直辊角度、压下量及弯曲度)与Zr-4合金管材氢化物取向因子的网络预测模型。输入层为入口矫直辊角度、中间矫直辊角度、出口矫直辊角度、压下量和弯曲度,输出层为各矫直参数下的Zr-4合金管材的氢化物取向因子F40。网络模型结构为3-0.6-1,均方误差最小值为0.012、网络敏感性分析认为入口矫直辊角度,中间矫直辊角度、出口矫直辊角度对网络的精度影响较小,而压下量和弯曲度对网络精度影响很大。随着矫直压下量和弯曲度的增加,Zr-4合金氢化物取向因子增加。基于PNN方法构建的Zr-4合金管材的矫直参数与氢化物取向因子的网络模型可以有效的根据矫直参数预测Zr-4合金氢化物取向因子结果。

径向压扁变形对Zr-4合金管材氢化物取向的影响

通过对规格为Φ10 mm×0.7 mm的Zr-4合金管材施加径向单次及多次压扁变形试验,研究压扁量和压扁次数对氢化物取向的影响。研究表明,压扁量大小对氢化物取向有明显影响,当压扁量≤0.3 mm时,氢化物取向基本不发生改变;当压扁量>0.3 mm时,随着压扁量的增大氢化物取向因子明显增大,这主要是由于该区域内形成的拉应力导致氢化物产生了应力再取向析出效应。压扁次数对氢化物取向的影响较小,随着压扁次数的增加,在大压扁量下氢化物取向因子略有增加,而压扁量较小时(0.3 mm)不发生改变。

矫直工艺对Zr-Sn-Nb系合金管材氢化物取向的影响

核反应堆包壳管的氢化物取向因子会较大程度的影响其力学性能和使用性能。为此,使用6辊精密管材矫直机对∅10 mm的Zr-Sn-Nb系合金成品管材进行矫直实验,研究辊缝值、弯曲量及矫直辊角度对其氢化物取向因子的影响。采用X射线衍射技术分析矫直管材的残余应力,采用光学显微镜观察高压釜渗氢试样的氢化物分布,并通过评级软件检测氢化物取向因子(Fn^40°)。结果表明:辊缝值、弯曲量及矫直辊角度均对矫直后管材的残余应力有显著影响,并且管材氢化物取向因子随着残余应力的增大而增大。当辊缝值≥10 mm,弯曲量≤4.2 mm,矫直辊角度在31.5°~33.5°之间时管材残余正应力≤35.6 MPa,切应力≤37.8 MPa,此时氢化物取向呈周向或接近周向,氢化物取向因子满足技术要求。

Zr-4薄壁管矫直过程VRM20/30矫直机矫直辊角度的调整

探讨了工业生产过程中采用VRM20/30矫直机对Zr-4合金薄壁管矫直时矫直辊的调整方法,并分析研究了矫直辊角度的变化对管材的性能影响。实验证明:矫直辊角度的调整不仅影响管材的表面质量和直线度,而且对管材氢化物取向因子起着非常关键的作用;适当的矫直辊角度能很好的解决管材头尾翘起的问题,获得良好的管材表面和直线度,同时,确保管材的氢化物取向因子控制在理想的范围内。