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鋯合金熱中子吸收截面小，且在300-400℃范圍的高溫高壓水蒸氣中具有良好的抗腐蝕性能和力學性能，廣泛應用于水冷反應堆中的包殼材料和結構材料在堆內苛刻的服役環境中。鋯合金表面的狀況對均勻腐蝕性能影響很大、粗糙，污染和劃傷的表面更會加速堆內服役鋯合金表面的腐蝕速率。在實際鋯合金結構材料的生產過程中，采用酸洗處理方式可消除鋯合金粗糙。污染以及劃傷等表面缺陷，然而酸洗液中的氫氟酸與鋯合金反應生成一氟化鋯絡合物殘留，簡稱氟殘留。堆內元件破損直接由氟化物引起的，文獻中曾發現內包殼向外孤立穿透性腐蝕，可能與包殼的氟污染有關。基于鋯合金苛刻的服役環境，所以深入研究酸洗工藝對氟殘留的影響，采用有限元分析已經成為核結構材料安全工作者的一個重要研究領域。
由于鋯合金管材酸洗過程中集化學反應和流體力學于一體，工藝參數的各影響因素交互作用非常復雜，難以用常規的非線性擬合手段對其結果進行系統描述。近年來，快速發展的有限元技術已廣泛應用于材料加工行業中，為研究材料加工過程提供一種有效的手段。這是一種為求得偏微分方程邊值問題近似解的數值技術。通過變分方法，使得誤差函數達到最小值并產生穩定解目前對鋯合金管材酸洗工藝的研究主要集中在酸洗去除量、酸水轉換時間、沖水時間等常規酸洗工藝參數及酸洗后除氟工藝的研究。而對于管徑尺寸、取樣位置、沖水溫度以及缺陷深度對鋯合金內表面氟殘留的影響鮮有人報道。
本研究在常規鋯合金管材酸洗工藝參數下，研究ZR-4合金管材酸洗過程中管徑尺寸、取樣位置、沖水溫度及缺陷深度對氟殘留的影響。并利用有限元法對實驗結果進行理論分析，為研究ZR-4合金管材酸洗工藝優化，消除氟殘留提供一定的理論基礎。
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