核电堆内构件围板螺栓超声检测优化有限元仿真研究*

围板螺栓是核电堆内构件的关键紧固部件,典型的围板螺栓主要为外六角形式。在长期辐照和震动等恶劣环境服役过程中,其断裂韧性下降,脆性增加,最终导致螺栓退化开裂或断裂脱落,需要对其进行定期无损检测。然而由于其结构的复杂性,现有超声检测方法仍难以对其进行有效检测。为进一步提高超声检测方法对于围板螺栓内部缺陷的检测能力,针对堆内构件围板螺栓典型缺陷失效形式,通过有限元数值仿真技术开展适用于围板螺栓不同区域(螺栓过渡区域、螺杆区域和螺纹区域)的超声检测方法和工艺研究,对超声探头激励频率、晶片尺寸及超声波入射角度等进行优化,实现对不同区域15%缺陷横截面积占比的检测目标。为研发具有高度匹配性和高灵敏度的堆内构件围板螺栓超声传感器、实现对围板螺栓敏感区域的高精度检测提供理论指导。