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锆合金热中子吸收截面小，且在300-400℃范围的高温高压水蒸气中具有良好的抗腐蚀性能和力学性能，广泛应用于水冷反应堆中的包壳材料和结构材料在堆内苛刻的服役环境中。锆合金表面的状况对均匀腐蚀性能影响很大、粗糙，污染和划伤的表面更会加速堆内服役锆合金表面的腐蚀速率。在实际锆合金结构材料的生产过程中，采用酸洗处理方式可消除锆合金粗糙。污染以及划伤等表面缺陷，然而酸洗液中的氢氟酸与锆合金反应生成一氟化锆络合物残留，简称氟残留。堆内元件破损直接由氟化物引起的，文献中曾发现内包壳向外孤立穿透性腐蚀，可能与包壳的氟污染有关。基于锆合金苛刻的服役环境，所以深入研究酸洗工艺对氟残留的影响，采用有限元分析已经成为核结构材料安全工作者的一个重要研究领域。
由于锆合金管材酸洗过程中集化学反应和流体力学于一体，工艺参数的各影响因素交互作用非常复杂，难以用常规的非线性拟合手段对其结果进行系统描述。近年来，快速发展的有限元技术已广泛应用于材料加工行业中，为研究材料加工过程提供一种有效的手段。这是一种为求得偏微分方程边值问题近似解的数值技术。通过变分方法，使得误差函数达到最小值并产生稳定解目前对锆合金管材酸洗工艺的研究主要集中在酸洗去除量、酸水转换时间、冲水时间等常规酸洗工艺参数及酸洗后除氟工艺的研究。而对于管径尺寸、取样位置、冲水温度以及缺陷深度对锆合金内表面氟残留的影响鲜有人报道。
本研究在常规锆合金管材酸洗工艺参数下，研究ZR-4合金管材酸洗过程中管径尺寸、取样位置、冲水温度及缺陷深度对氟残留的影响。并利用有限元法对实验结果进行理论分析，为研究ZR-4合金管材酸洗工艺优化，消除氟残留提供一定的理论基础。
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