[發明專利]一種環形燃料組件格架剪切檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202011355414.8
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112816344A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 杜浩;郭繁林;雷金艷;申俊華;孫建宇;劉洋;張文輝;高一鳴;張豪;汪紹興
• 申請（專利權）人: 中核北方核燃料元件有限公司
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 張雅丁

本發明屬于核燃料元件制造技術領域，具體涉及一種環形燃料組件格架剪切檢測裝置及方法。環形燃料組件格架焊接的剪切試樣為導向管兩面對應焊接兩個格架柵元，試驗時，需要將一個格架柵元進行固定，然后用試驗機對導向管施加外力，使其與格架柵元在剪切力作用下實現分離。本發明設計了剪切專用工具，環形燃料組件導向管與格架焊接樣品在剪切試驗過程中始終受剪切力而無其它力的作用。可以實現對焊舌片的有效固定和對導向管的有效支撐，試驗中可以避免導向管因收到側面剮蹭導致的結果不準確，能夠用于樣品的剪切試驗。

技術領域

本發明屬于核燃料元件制造技術領域，具體涉及一種環形燃料組件格架剪切檢測裝置及方法。

背景技術

剪切試驗是作用在試樣兩個側面的載荷，其合力為大小相等、方向相反、作用線相距很近的一對力，并使試樣兩部分沿著與合力作用線平行的受剪面發生錯動。試樣壓至破壞過程中的最大應力稱為抗壓強度。這可從壓縮力-變形曲線上確定最大壓縮力(或直接從試驗機的測力度盤上讀出)，然后按下式計算抗壓強度。剪切力試驗又稱壓縮剪切試驗，是在焊舌和導向管之間施加一對大小相等方向相反的力，直至焊點脫開或焊舌破裂為止。記錄下此刻所施加的最大力，就是最大剪切力。環形燃料組件格架剪切原理如圖1所示。

環形燃料組件格架焊接的剪切試樣為導向管兩面對應焊接兩個格架柵元，試驗時，需要對格架柵元進行固定，然后用試驗機對導向管施加外力，使其與格架柵元在剪切力作用下實現分離。

格架柵元整體與控制棒導向管間點焊樣品為格架柵元與控制棒導向管配合后點焊連接而成，取樣時，導向管控制長度(L)為30mm至40mm之間，格架焊接剪切試樣為格架對面焊接格架柵元3，格架5外徑Φ12.243mm，內徑為Φ11.227mm，格架柵元厚度0.4mm～0.5mm，焊點4分布為雙焊點，見圖2。

實驗要求為單剪切測試,需要固定管或格架柵元其中一個，然后對另外一個施加壓力或拉力進行剪切測試，需要確定夾持裝置中樣品的固定方式，同時要考慮試驗過程中格架柵元與導向管保持平行

發明內容

針對以上不足，本發明的目的是提供一種環形燃料組件格架剪切檢測裝置及方法，實現樣品的夾持，從而實現環形燃料組件格架柵元的剪切試驗方法的建立。

本發明的技術方案如下：

一種環形燃料組件格架剪切檢測裝置，包括夾持底座、十字導柱和支撐裝置，其中下半部40mm長度內徑為Φ25mm，上端面內徑為Φ23mm，之間均勻過度為錐形截面，保證導向管順利通過，在夾持底座上方左側位置設置為柵元固定區，在柵元固定區設有一個十字導向柱，用于柵元的固定放置；在夾持底座上方右側位置，設有一個螺紋孔，用于安裝支撐裝置。

所述裝置材質為1Cr18Ni9Ti不銹鋼，整體為中空的圓筒形狀，高為85mm～90mm，外徑Φ51mm～Φ53mm。

所述螺紋孔為M5螺紋孔，深度為10-12mm，

所述的夾持底座，整體為中空的圓筒形狀，上半部分沿著夾持底座的圓筒結構頂部直徑方向向下40-45mm處，切除掉一半，其中下半部40mm長度內徑為Φ25mm，上端面內徑為Φ23mm，用于保證導向管及柵元的順利通過；下半部中空部分為導向管放置區，用于放置導向管。

所述的十字導柱，上部為十字部分，下部為圓柱體結構，設置在夾持底座的柵元固定區頂部，用于格架柵元的固定放置。

所述十字導柱高度為28mm～30mm，整體寬度為15.6mm～15.7mm,十字寬度7.05mm～7.10mm，十字深度為4.4mm～4.5mm。

所述的支撐裝置，在導向管放置區的頂部，設有一個M5螺紋孔，深度為10-12mm，用于安裝支撐裝置。

所述的支撐裝置包括螺紋桿和旋轉支撐片，所述的旋轉支撐片為矩形，長度為安裝在螺紋桿的頂端，用于導向管的橫向支撐，使其在檢測階段處于垂直狀態。