[發(fā)明專(zhuān)利]一種新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611234814.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106735807A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫俊峰;李瑞鋒;底樂(lè);張風(fēng)起;丁永斌;劉寶桐;李萬(wàn)普;魏?jiǎn)w;劉杰;紀(jì)思倩;李超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中核北方核燃料元件有限公司;中核包頭核燃料元件股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K11/00
• 分類(lèi)號(hào): B23K11/00
• 代理公司: 核工業(yè)專(zhuān)利中心11007
• 代理人: 張雅丁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核燃料組件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊方法。

背景技術(shù)

對(duì)國(guó)內(nèi)外壓水堆核燃料元件制造廠進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：國(guó)外法國(guó)羅曼廠采用TIG和頂鍛成型焊進(jìn)行AFA3G核燃料組件燃料棒的焊接。國(guó)內(nèi)中核建中核燃料元件有限公司采用TIG、電子束焊和頂鍛成型焊進(jìn)行AFA3G核燃料組件燃料棒的焊接。

但到目前為止，國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有關(guān)于CAP1400核燃料組件新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊技術(shù)的研究應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種燃料組件新鋯合金燃料棒端塞焊接方法，以滿足CAP1400燃料組件燃料棒制造的需求。

為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊方法，把端塞和包殼管裝配成對(duì)接接頭，在擠壓力作用下，使包殼管端面與端塞配合面接觸，通過(guò)焊接電極給工件施加電流，焊接電流從端塞電極開(kāi)始，通過(guò)端塞和包殼管最后到達(dá)焊接電極，焊接電流的能量釋放在端塞和包殼管的接觸電阻上；包殼管端面與端塞配合面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱使焊接面的金屬處于塑性狀態(tài)，然后對(duì)對(duì)接接頭施加頂力，靠頂鍛來(lái)完成焊接；還包括以下技術(shù)要求：

(1)確定焊件表面狀態(tài)

控制整個(gè)焊縫圓周上的焊接頂鍛量均勻；

在包殼管側(cè)的焊接頂鍛斜面光滑而且沒(méi)有燒傷；

頂鍛的外緣沒(méi)有不允許的焊接金屬的熔滴和飛濺；

由焊接模具的抵觸而引起的頂鍛金屬的機(jī)械變形不超過(guò)標(biāo)樣；

(2)焊縫強(qiáng)度

如果滿足下列要求，則認(rèn)為焊縫強(qiáng)度是足夠的：

——爆破試樣的斷裂處在包殼管和端塞的焊接接觸面之外；

——最小爆破壓力至少達(dá)到1200bar；

(3)焊區(qū)內(nèi)部狀態(tài)

焊區(qū)內(nèi)部不出現(xiàn)不連續(xù)狀態(tài)，包殼管和端塞的焊接接觸面完全熔合。

進(jìn)一步的，如上所述的一種新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊方法，在工藝合格性鑒定試驗(yàn)的焊接試樣制備期間，使用焊接電流、電極壓力和包殼管伸出長(zhǎng)度的最大、最小值的各種不利組合確定焊接頂鍛的形狀和尺寸的限值。

進(jìn)一步的，如上所述的一種新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊方法，控制焊接頂鍛的位置、形狀尺寸及偏差以及焊瘤加工后的表面粗糙度，符合圖紙的要求。

進(jìn)一步的，如上所述的一種新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊方法，包殼管和端塞的表面狀態(tài)符合相關(guān)要求，包括機(jī)械變形、來(lái)自焊接模具和電極的銅沉積、燒傷、氧化色以及其它影響。

進(jìn)一步的，如上所述的一種新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊方法，在(360±6)℃水中和(18.7±1.4)MPa壓力下，時(shí)間為80h，無(wú)白色或棕色腐蝕產(chǎn)物。

本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果在于：

通過(guò)CAP1400新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊技術(shù)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)CAP1400燃料棒上下端塞和包殼管的焊接。此技術(shù)旨在滿足CAP1400核燃料元件生產(chǎn)線的建設(shè)需要。該新鋯合金焊接技術(shù)是由壓力電阻焊演變而來(lái)，焊縫形狀是通過(guò)模具電極(焊接電極)形成的，不需對(duì)焊縫進(jìn)行后續(xù)機(jī)械加工。

該焊接技術(shù)不僅可以滿足CAP1400燃料棒工藝的使用要求，還可推廣用于其它核燃料組件燃料棒制造工藝。

附圖說(shuō)明

圖1為燃料棒端塞。

圖2為包殼管。

圖3為焊接過(guò)程示意圖

圖中：1、新鋯合金包殼管，2、焊接電極，3、包殼管伸出長(zhǎng)度。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1-3所示，本發(fā)明一種新鋯合金燃料棒頂鍛成型焊方法，把端塞和包殼管裝配成對(duì)接接頭，在擠壓力作用下，使包殼管端面與端塞配合面接觸，通過(guò)焊接電極給工件施加電流，焊接電流從端塞電極開(kāi)始，通過(guò)端塞和包殼管最后到達(dá)焊接電極，焊接電流的能量釋放在端塞和包殼管的接觸電阻上；包殼管端面與端塞配合面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱使焊接面的金屬處于塑性狀態(tài)，然后對(duì)對(duì)接接頭施加頂力，靠頂鍛來(lái)完成焊接；還包括以下技術(shù)要求：

(1)確定焊件表面狀態(tài)

控制整個(gè)焊縫圓周上的焊接頂鍛量均勻；

在包殼管側(cè)的焊接頂鍛斜面光滑而且沒(méi)有燒傷；

頂鍛的外緣沒(méi)有不允許的焊接金屬的熔滴和飛濺；

由焊接模具的抵觸而引起的頂鍛金屬的機(jī)械變形不超過(guò)標(biāo)樣；

(2)焊縫強(qiáng)度

如果滿足下列要求，則認(rèn)為焊縫強(qiáng)度是足夠的：

——爆破試樣的斷裂處在包殼管和端塞的焊接接觸面之外；