《高性能制造的表界面完整性无损检测技术与装备》

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高性能制造的表界面完整性是核电、航空、航天等装备关键零部件性能精准保证的决定因素,主要包括表界面形貌、成分、微观结构与缺陷,密度和弹性模量等参数,几何与性能一体化的制造目标要求采用无损方法精准检测。大型核电站超大承压结构、飞机雷达天线罩、发动机涡轮叶片、运载火箭超低温阀门的表界面完整性精准并在线检测,是大功率核电、先进战机和大推力火箭核心性能的技术保障,也是避免核泄漏、机箭损毁等灾难性事故的头道防线。高性能制造的表界面各向异性、非均质、超薄多界面等约束特点,造成表界面完整性无损检测的不适定难题。美、法等依赖的常规正则化路线导致检测精准度受限,目前ASME、RCC-M缺乏核电高性能制造检测标准,航空、航天相关检测技术仍被严格保密。我国则沿用传统无损探伤,甚至抽样有损检测标准,已成为重大装备自主化的瓶颈问题。高性能制造的表界面完整性无损检测是国内外亟待解决的难题。该项目经过11年研究,提出了无损检测新原理,发明了超声、渗透、压电系列检测新技术,研制出成套检测新装备。主要发明如下:

1.提出了高性能制造“面向材料的特征检测信号正则化”的表界面完整性无损检测新原理,实现了无损检测理论的源头创新。基于先进的材料分析技术构建预设的检测模型,掲示去材料约束的特征检测信号适定规律,提出非一致响应的特征检测信号相关性测量方法,为系列技术与装备研发提供了理论支撑。

2.发明了表界面各向异性厚壁粗晶低维缺陷的相控阵超声检测技术与装备,保证了精密自动焊接核岛安全壳容器和一回路主管道的60年超长使役需求。在国际上率先制订了2项检测标准,解决了ASME、RCC-M推荐检测技术定位困难和漏检误判等难题,在自主化的“华龙一号”和CAP1400核电站全面应用。

3.发明了超薄多界面微观形貌及多物性常数的脉冲回波水浸聚焦超声检测技术与装备,保证了飞机雷达天线罩、发动机涡轮叶片覆层的吸波隔热等防护功能。率先实现了吸波、蒙皮和热障涂层厚度、密度和弹性模量在线精准测量,应用于我国最先进型号等战机,并解决了再结晶层和热生长氧化物层测量难题。

4.发明了非均质表面异相成分和结构的渗透复合压电检测技术与装备,保证了光整加工核I级阀门和火箭超低温阀门的耐磨抗蚀等性能。率先提出了复杂型面加工污染及损伤无损检测方法,克服了现行蓝点法定性分析且微量有损局限,解决了超低温阀门在线精准测试难题,全面应用于CZ-XX系列运载火箭。

成果已在国内4座核电站和唯一海外项目巴基斯坦K2/K3核电站核岛主装备、我国最先进型号等战机和CZ-XX系列火箭取得全面应用。制订中国核建2项标准,取代了ASME、RCC-M核电承压结构射线结合渗透检测标准。7个系列11台套无损检测装备已成为我国核电、航空、航天多个重点工程和型号的唯一检测技术与装备,实现了传统制造有损检测到高性能制造无损检测的跨越。近三年新增销售额29.4448亿元,新增利润5.88896亿元。授权发明专利17项,软件著作权1项。获教育部技术发明一等奖1项,辽宁省技术发明一等奖1项。

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