一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法技术

本发明专利技术公开了一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，包括以下步骤：一、在自动送料装置的出料口周围设置检测装置；二、将管元件的外表面进行网格划分；三、将管元件采用检测装置进行无损检测，得到测试结果。本发明专利技术利用X射线在界面发生反射及衍射的原理，设计检测装置，对管元件沿与轴向平行和垂直的方向进行网格划分，均分为若干个网格，在设定时间内对全尺寸包壳管元件事故容错燃料涂层的厚度和缺陷在线连续性高精度、高效、全覆盖地无损检测，适用于大长径比的管元件表面涂层的无损探伤，排除人工进料引入的误差，通过网格划分便于责任区域划分、记录以及问题网格的反溯，适合高要求的大规模、连续化、高精度、快速无损检测。快速无损检测。快速无损检测。

【技术实现步骤摘要】
一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法


[0001]本专利技术属于涂层检测
，具体涉及一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法。

技术介绍

[0002]核燃料锆合金包壳管事故容错燃料涂层在大面积工业化镀膜生产时，因工艺流程的复杂性，需对交付客户前的全尺寸包壳管元件涂层的均匀性和缺陷，进行充分、快速和可靠的无损检测。该领域至今未有配套的高精度无损测量方法，能够对全尺寸包壳管事故容错燃料涂层厚度和缺陷在线连续性检测，这需要对包壳管元件的工件尺寸、形状和涂层厚度等条件进行定制化解决方案。无损检测的手段常用的有磁性法、涡流法、超声法以及X射线衍射法等。
[0003]磁性法适用导磁材料上的非导磁层厚度测量。锆合金包壳镀铬涂层，基体与涂层材料均不是导磁材料，材料无法满足测试要求。涡流法适用导电金属上的非导电层厚度测量，材质不符合要求，同时测试精度低、要求平面测试和接触测试。超声波法通过测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度，但毫米量级的测试精度对Cr涂层5~30μm范围的厚度无法达到要求。传统X射线测厚仪功率大，适合穿透厚板测衰减确定板厚，原理和精度均不符合。
[0004]X射线衍射无损检测方法利用波长短(0.001~10nm)、穿透性强的X射线具备的高分辨率，其穿透待测膜层介质后遇见膜基界面会发生衍射现象（区别于X射线穿透材料测量强度衰减测厚原理），收集其衍射信号并进行迭代计算，便可精确快速计算出待测膜层厚度，适用于纳米级至微米级的膜层测试。另可实现高低/凹凸不平各种形状样品的测试，同时可以测试涂覆层内的杂质和密度不足，也会被视为厚度不足或者缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法。该方法利用X射线在界面发生反射及衍射的原理，设计检测装置，对管元件沿与轴向平行和垂直的方向进行网格划分，均分为若干个网格，在设定时间内对全尺寸包壳管元件事故容错燃料涂层的厚度和缺陷在线连续性高精度、高效、全覆盖地无损检测，适用于大长径比的管元件表面涂层的无损探伤，排除人工进料引入的误差，通过网格划分便于责任区域划分、记录以及问题网格的反溯，适合高要求的大规模、连续化、高精度、快速无损检测。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、在自动送料装置的出料口周围设置一组以上的检测装置；所述检测装置包括X射线发射源和接收探测器；步骤二、将管元件的外表面根据沿与轴向平行和垂直的方向进行网格划分，将管元件
外表面均分为若干个网格；步骤三、将管元件放入自动送料装置并推进至检测装置，然后采用检测装置对管元件外表面的若干个网格依次进行无损检测，得到测试结果。
[0007]本专利技术通过在自动送料装置的出料口周围设置检测装置，并根据沿与轴向平行和垂直的方向对管元件外表面进行网格划分，采用一组以上的检测装置，搭配自动送料装置，将进行网格划分后的管元件利用高精度短波长的X射线遇到界面发生反射及衍射的原理，采用X射线发射源向具有Cr涂层的管元件发射X射线，并用接收探测器对反射及衍射后的X射线进行检测，实现了对全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的厚度和缺陷进行在线连续性高精度、高效、全覆盖地无损检测，本专利技术通过将管元件的外表面均分为若干个网格，并对若干个网格依次进行无损检测，排除了人工进料导致的误差引入，通过网格化便于责任区域划分、记录以及问题网格的反溯，适合高要求的核级产品大规模、连续化、高精度、快速的无损检测。
[0008]上述的一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，其特征在于，步骤一中所述管元件为全尺寸核燃料锆合金包壳管，所述包壳管表面具有采用物理气相沉积制备的Cr涂层，所述Cr涂层的厚度为5μm~30μm，所述管元件的长度为4m~6m，外径为4mm~10mm。
[0009]上述的一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，其特征在于，步骤一中所述检测装置距出料口轴线延伸线的竖直距离为10mm~30mm。本专利技术通过控制检测装置距出料口轴线延伸线的竖直距离，控制了检测装置距管元件外表面的距离，有利于X射线发射源发射出的X射线在管元件外表面的聚焦，有利于接收探测器对反射及衍射后的X射线进行接收。
[0010]上述的一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，其特征在于，当步骤一中所述检测装置为一组时，所述检测装置位于出料口轴线延伸线的正上方，将管元件的外表面沿与轴向平行的方向划分为3列或4列网格，当划分为3列网格时依次记为R1列，R2列和R3列，然后将管元件的外表面沿与轴向垂直的方向每隔10mm~20mm划分为a行，再将划分后的网格依次记为R1-1，
……
，R1-a；R2-1，
……
，R2-a和R3-1，
……
，R3-a，其中a为网格的总行数；当划分为4列网格时依次记为R1列，R2列，R3列和R4列，然后将管元件的外表面沿与轴向垂直的方向每隔10mm~20mm划分为b行网格，再将划分后的网格依次记为R1-1，
……
，R1-b；R2-1，
……
，R2-b；R3-1，
……
，R3-b和R4-1，
……
，R4-b；其中b为网格的总行数；当步骤一中所述检测装置为一组，管元件的外表面划分为3列网格时，所述无损检测的过程为：步骤301、在自动送料装置上增加旋转机构，采用自动送料装置将管元件的R1-1网格推进至检测装置的下方；步骤302、使用检测装置对管元件外表面的R1-1网格进行扫描；步骤303、将管元件绕轴线方向原位旋转后使用检测装置对管元件外表面的R2-1网格进行扫描；步骤304、将管元件绕轴线方向原位旋转后使用检测装置对管元件外表面的R3-1网格进行扫描；
步骤305、将步骤304中扫描后的管元件沿轴线方向向前推进一行；步骤306、重复步骤302~305对管元件的下一行进行扫描，直至完成对整根管元件的扫描；当步骤一中所述检测装置为一组，管元件的外表面划分为4列网格时，所述无损检测的过程为：步骤301、在自动送料装置上增加旋转机构，采用自动送料装置将管元件的R1-1网格推进至检测装置的下方；步骤302、使用检测装置对管元件外表面的R1-1网格进行扫描；步骤303、将管元件绕轴线方向原位旋转后使用检测装置对管元件外表面的R2-1网格进行扫描；步骤304、将管元件绕轴线方向原位旋转后使用检测装置对管元件外表面的R3-1网格进行扫描；步骤305、将管元件绕轴线方向原位旋转后使用检测装置对管元件外表面的R4-1网格进行扫描；步骤306、将步骤305中扫描后的管元件沿轴线方向向前推进一行；步骤307、重复步骤302~306对管元件的下一行进行扫描，直至完成对整根管元件的扫描。
[0011]上述的一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、在自动送料装置（1）的出料口周围设置一组以上的检测装置；所述检测装置包括X射线发射源和接收探测器；步骤二、将管元件（3）的外表面根据沿与轴向平行和垂直的方向进行网格划分，将管元件（3）外表面均分为若干个网格；步骤三、将管元件（3）放入自动送料装置（1）并推进至检测装置，然后采用检测装置对管元件（3）外表面的若干个网格依次进行无损检测，得到测试结果。2.根据权利要求1所述的一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，其特征在于，步骤一中所述管元件（3）为全尺寸核燃料锆合金包壳管，所述包壳管表面具有采用物理气相沉积制备的Cr涂层，所述Cr涂层的厚度为5μm~30μm，所述管元件（3）的长度为4m~6m，外径为4mm~10mm。3.根据权利要求1所述的一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，其特征在于，步骤一中所述检测装置距出料口轴线延伸线的竖直距离为10mm~30mm。4.根据权利要求1所述的一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，其特征在于，当步骤一中所述检测装置为一组时，所述检测装置位于出料口轴线延伸线的正上方，将管元件（3）的外表面沿与轴向平行的方向划分为3列或4列网格，当划分为3列网格时依次记为R1列，R2列和R3列，然后将管元件（3）的外表面沿与轴向垂直的方向每隔10mm~20mm划分为a行，再将划分后的网格依次记为R1-1，
……
，R1-a；R2-1，
……
，R2-a和R3-1，
……
，R3-a，其中a为网格的总行数；当划分为4列网格时依次记为R1列，R2列，R3列和R4列，然后将管元件（3）的外表面沿与轴向垂直的方向每隔10mm~20mm划分为b行网格，再将划分后的网格依次记为R1-1，
……
，R1-b；R2-1，
……
，R2-b；R3-1，
……
，R3-b和R4-1，
……
，R4-b；其中b为网格的总行数；当步骤一中所述检测装置为一组，管元件（3）的外表面划分为3列网格时，所述无损检测的过程为：步骤301、在自动送料装置（1）上增加旋转机构（2），将检测装置命名为第1检测装置（4），采用自动送料装置（1）将管元件（3）的R1-1网格推进至第1检测装置（4）的下方；步骤302、使用第1检测装置（4）对管元件（3）外表面的R1-1网格进行扫描；步骤303、将管元件（3）绕轴线方向原位旋转后使用第1检测装置（4）对管元件（3）外表面的R2-1网格进行扫描；步骤304、将管元件（3）绕轴线方向原位旋转后使用第1检测装置（4）对管元件（3）外表面的R3-1网格进行扫描；步骤305、将步骤304中扫描后的管元件（3）沿轴线方向向前推进一行；步骤306、重复步骤302~305对管元件（3）的下一行进行扫描，直至完成对整根管元件（3）的扫描；当步骤一中所述检测装置为一组，管元件（3）的外表面划分为4列网格时，所述无损检测的过程为：步骤301、在自动送料装置（1）上增加旋转机构（2），将检测装置命名为第1检测装置（4），采用自动送料装置（1）将管元件（3）的R1-1网格推进至第1检测装置（4）的下方；
步骤302、使用第1检测装置（4）对管元件（3）外表面的R1-1网格进行扫描；步骤303、将管元件（3）绕轴线方向原位旋转后使用第1检测装置（4）对管元件（3）外表面的R2-1网格进行扫描；步骤304、将管元件（3）绕轴线方向原位旋转后使用第1检测装置（4）对管元件（3）外表面的R3-1网格进行扫描；步骤305、将管元件（3）绕轴线方向原位旋转后使用第1检测装置（4）对管元件（3）外表面的R4-1网格进行扫描；步骤306、将步骤305中扫描后的管元件（3）沿轴线方向向前推进一行；步骤307、重复步骤302~306对管元件（3）的下一行进行扫描，直至完成对整根管元件（3）的扫描。5.根据权利要求1所述的一种全尺寸核燃料包壳管元件耐事故涂层的无损检测方法，其特征在于，当步骤一中所述检测装置为两组时，两组所述检测装置沿出料口轴线延伸线呈对称分布，将管元件（3）的外表面沿与轴向平行的方向划分为4列网格，依次记为R1列，R2列，R3列和R4列，然后将管元件（3）的外表面沿与轴向垂直的方向每隔10mm~20mm划分为c行，再将划分后的网格...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小刚，邱龙时，潘晓龙，刘璐，孙国栋，陈志斌，张蔚冉，张于胜，
申请(专利权)人：西安稀有金属材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：