CFETR(中國聚變工程實驗堆)是中國的下一代先進托卡馬克裝置,直接面對高溫等離子體的真空室是其最核心的部件之一。為了發(fā)展、掌握未來聚變堆真空室設計和制造過程中的一系列關(guān)鍵技術(shù)問題,在國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專項的支持下,中科院等離子體物理研究所開展了“大型重載復雜輪廓雙層真空室成型焊接及裝配關(guān)鍵技術(shù)研究”的工作。本論文針對上述專項中真空室復雜焊縫自動化無損檢測技術(shù)難題,基于ITER真空室的設計、研制和規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗,結(jié)合我國EAST工程運行經(jīng)驗及目前工業(yè)生產(chǎn)的實際情況,開展了CFETR真空室復雜焊縫相控陣超聲檢測關(guān)鍵技術(shù)的研究工作,主要工作包括焊接接頭組織和性能分析、相控陣探頭選型、檢測系統(tǒng)研制、檢測參數(shù)優(yōu)化和檢測系統(tǒng)能力驗證等。論文首先通過文獻調(diào)研,總結(jié)了奧氏體不銹鋼焊縫超聲波檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,指出了真空室焊縫超聲波檢測存在的問題。綜合金相、顯微硬度和實驗測試等方法,分析了真空室焊接接頭的組織特征和聲學性能。其次,采用理論分析、仿真和試驗驗證相結(jié)合的方法,深入研究了相控陣探頭的聲場理論和成像質(zhì)量理論,完成了相控陣探頭的選型和檢測參數(shù)的優(yōu)化工作。最后,針對真空室預研件的制造現(xiàn)...

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 聚變能源發(fā)展的必要性
    1.2 托卡馬克裝置發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 托卡馬克裝置
        1.2.2 中國聚變工程實驗堆CFETR
        1.2.3 CFETR真空室的制造以及無損檢測需求
    1.3 奧氏體鋼焊縫超聲檢測難點及其研究進展
    1.4 相控陣超聲檢測技術(shù)
        1.4.1 相控陣超聲檢測技術(shù)概述
        1.4.2 相控陣超聲檢測技術(shù)的發(fā)展
    1.5 論文工作的意義及內(nèi)容安排
第2章 真空室焊接接頭組織特征與聲學性能
    2.1 試驗材料
    2.2 焊接接頭組織與顯微硬度
        2.2.1 試驗方案
        2.2.2 試驗結(jié)果與分析
        2.2.3 316L氬弧焊焊縫凝固模式討論
    2.3 焊接接頭聲速與衰減特性
        2.3.1 超聲波的傳播速度和衰減理論
        2.3.2 試驗方案
        2.3.3 試驗結(jié)果與討論
    2.4 焊接接頭超聲可檢性初步研究
        2.4.1 試驗方案
        2.4.2 試驗結(jié)果與討論
    2.5 本章小結(jié)
第3章 相控陣超聲探頭關(guān)鍵技術(shù)研究
    3.1 相控陣探頭基本理論
        3.1.1 超聲相控陣探頭類別
        3.1.2 超聲相控陣探頭結(jié)構(gòu)參數(shù)
    3.2 超聲探頭的聲場輻射理論
        3.2.1 單源矩形探頭的輻射聲場
        3.2.2 陣列相控陣探頭的輻射聲場
        3.2.3 陣列參數(shù)對聲場的影響
    3.3 相控陣探頭近場區(qū)長度
        3.3.1 無楔塊相控陣探頭的近場區(qū)長度
        3.3.2 楔塊偏轉(zhuǎn)聲場的近場區(qū)長度解析計算
    3.4 折射縱波檢測扇形掃查角度范圍
    3.5 相控陣超聲檢測成像質(zhì)量
        3.5.1 空間分辨力及其影響因素
        3.5.2 偽像問題
    3.6 本章小結(jié)
第4章 相控陣超聲檢測關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化
    4.1 相控陣探頭選型
        4.1.1 線陣相控陣探頭
        4.1.2 雙晶面陣相控陣探頭
    4.2 線陣相控陣探頭聚焦參數(shù)優(yōu)化
        4.2.1 無楔塊下聲場特征
        4.2.2 零度楔塊聚焦參數(shù)優(yōu)化
        4.2.3 斜楔塊下聚焦參數(shù)優(yōu)化
    4.3 雙晶面陣相控陣探頭聚焦參數(shù)優(yōu)化
        4.3.1 無延時法則下聲場特征
        4.3.2 不同聚焦深度聲場特征
        4.3.3 聚焦法則優(yōu)化
    4.4 相控陣檢測工藝優(yōu)化
    4.5 相控陣檢測脈沖寬度優(yōu)化
        4.5.1 脈沖寬度理論
        4.5.2 脈沖寬度優(yōu)化結(jié)果與分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 真空室典型焊接接頭相控陣超聲檢測工藝
    5.1 檢測系統(tǒng)研制
        5.1.1 相控陣主機
        5.1.2 數(shù)據(jù)采集與分析軟件
        5.1.3 探頭系統(tǒng)
        5.1.4 掃查架
        5.1.5 試塊
    5.2 聚焦法則與掃查設置
        5.2.1 T型焊接接頭
        5.2.2 對接焊接接頭
    5.3 校準
        5.3.1 陣元一致性校準
        5.3.2 楔塊角度、探頭前沿校準
        5.3.3 TCG校準
    5.4 靈敏度設置和驗收規(guī)范
        5.4.1 靈敏度衰減補償實驗
        5.4.2 驗收規(guī)范
    5.5 對接焊縫相控陣檢測能力驗證
        5.5.1 能力驗證試塊設計與加工
        5.5.2 試驗結(jié)果與分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 全文總結(jié)與展望
    6.1 主要研究內(nèi)容
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 未來工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3867503