CN1223189A - 锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺 - Google Patents
锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1223189A CN1223189A CN 98100129 CN98100129A CN1223189A CN 1223189 A CN1223189 A CN 1223189A CN 98100129 CN98100129 CN 98100129 CN 98100129 A CN98100129 A CN 98100129A CN 1223189 A CN1223189 A CN 1223189A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- zirconium
- argon
- current
- alloy thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 176
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 140
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 70
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 9
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 9
- 230000001055 chewing effect Effects 0.000 claims description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract description 13
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 4
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 208000034656 Contusions Diseases 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 208000034526 bruise Diseases 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005493 welding type Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
本发明公开一种锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺,它包括清洁焊件、焊缝装配、焊缝部分的氩气保护和脉冲氩弧焊等步骤。根据焊件特点从焊接热能输入解决焊缝互熔,利用脉冲氩弧焊在脉冲频率、峰值电流、基值电流、占空比及焊接时间等参数进行优化搭配,解决焊缝表面成形和焊缝熔深,从氩气保护方式解决焊缝氧化。其优点是焊缝表面质量和内在质量好,完全满足大型核电元件技术要求,焊接成本低。适用于锆4合金薄壁管材对接环焊。
Description
本发明涉及一种核电站反应堆控制棒导向管的焊接工艺，具体说是一种锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺。
锆4合金薄壁导向管是大型核电站燃料组件的支承部件，是反应堆控制棒起控制作用的导向部件。为了能与不锈钢制作的上、下管座联接，锆4合金薄壁导向管的两端需焊上带内螺纹的锆4合金薄壁套管和带外螺纹的端塞，构成锆4合金薄壁导向管部件。由于它是作为大型核电元件的支承部件，所以对其焊缝的表面质量和内在质量均有很高的要求。表面质量要求导向管部件全长直线度要满足0.25mm/300mm，焊接后端塞和套管与导向管的同轴度分别小于0.35和0.25mm的跳动，表面不允许有碰痕、凹坑，表面划伤深度小于0.025mm，焊缝表面平整、光滑，端塞焊缝用φ12.28mm过规可自由通过，焊缝及热影响区不允许有针孔、裂纹或咬边等缺陷。焊缝内在质量要求端塞焊缝100％进行X光检验合格，套管焊缝拉伸试验中能经受拉伸力大于5600N，金相检测时，两端焊缝熔深不小于壁厚的90％，不允许有≥0.25mm的气孔存在和影响熔深的气胀，两端焊缝在360℃、18.7MPa的水中腐蚀72小时，所形成的氧化膜为均匀光亮的黑色，不允许出现棕色或灰白色的产物。但是，由于锆4合金导向管部件管壁很薄，壁厚仅为0.35mm～0.45mm，且两端管径不一致，端塞一侧直径为φ12.05mm，套管一侧直径为φ14.92mm，焊缝的形成和熔深难于达到设计要求。而且锆4合金化学活性很强，在400℃加热时开始吸收空气中的氧、氮和氢等气体，从而引起锆的脆化和耐高温、高压水腐蚀性能的降低。尤其是在焊接过程中，其熔点为1800℃，熔融锆的吸气性更强，焊缝中含氧量增至0.5％时即生成脆性化合物，使焊件接头的塑性降低而强度增高，并使其抗高温，高压水腐蚀性能更大大降低。因此锆4合金薄壁导向管部件的焊接还要解决好焊区的保护，避免焊缝氧化。国内过去一直采用真空电子束焊焊接锆合金薄壁管，但由于本发明所涉及的锆4合金薄壁导向管部件，其直径较大，两端直径不一致，壁更薄，致使现有的真空电子束焊无法满足要求。目前法国则采用氦弧焊焊接锆4合金薄壁导向管部件，但是我国氦气价格昂贵，其价格是高纯氩气的8～10倍。因此，用氦弧焊焊接成本高，不适合我国情。
本发明的目的是提供一种焊缝质量高，焊接成本低的锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺。
本发明是这样实现的：一种锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺，它包括如下步骤：
(1)清洁锆4合金薄壁导向管、端塞和套管；
(2)将清洁好的锆4合金薄壁导向管、端塞和套管在压塞机上分别进行上、下端焊缝装配；
(3)将装配好的锆4合金薄壁导向管部件焊缝置于通有常流氩的焊接小室内；
(4)在焊接小室内，由焊枪喷咀喷出的焊接氩保护焊区对锆4合金薄壁导向管部件进行脉冲氩弧焊；
其中，在步骤(1)中，导向管管口用绸布蘸丙酮擦洗，端塞和套管采用超声波清洗；在步骤(2)中，控制压塞力为2300～2350N，使焊缝接头间隙≤0.1mm；在步骤(3)中，由焊接小室底部小孔通入焊接小室内的常流氩流量为5～7L/min，氩气纯度为99.95％～99.99％，通氩气到焊枪喷咀喷出焊接氩时为止；在步骤(4)中，采用的焊枪喷咀内咀直径为9mm，外咀直径为18mm，由焊枪喷咀喷出的焊接氩流量为23～26L/min，氩气纯度为99.95％～99.99％，焊接氩通入时间在起弧前3秒至熄弧后20秒，选用钨电极直径φ=2.0mm，其锥度为30°±1°，极间距为0.4～0.8mm，钨电极位置偏端塞或套管0.05mm，使用的焊接电压为8～9V，焊接电流频率为24～28Hz，对导向管与端塞焊接峰值电流为55～60A，基值电流为20～22A，对导向管与套管焊接峰值电流为45～50A，基值电流为17～19A，脉冲占空比均为1∶1，焊接时间t2=7～9秒，焊接衰减时间t3=3秒，在焊接时间t2内，满值焊接时间t1=3～4秒，缓慢衰减焊接时间t2-t1=4～5秒，衰减电流为△I=3～5A，焊接速度为6.5mm/s。
本发明根据锆4合金薄壁导向管部件的特点，从焊接热能输入着手，首先解决薄壁管材对接环焊焊缝难以互相熔合形成焊缝问题，然后利用脉冲氩弧焊，在脉冲频率、峰值电流、基值电流和占空比以及焊接时间等参数进行优化搭配，解决了焊缝表面成形和焊缝熔深问题，最后从氩气纯度，氩气保护方式等解决了锆4合金焊接氧化问题，试验研究获得成功，焊缝表面质量和内在质量不仅完全满足大型核电元件技术要求，而且产品合格率指标也比预计值高出4％。本发明的显著优点是焊缝质量高，焊接成本低，为我国锆4合金薄壁管材对接环焊提供一种新的工艺方法。
现结合附图和实施例对本发明做具体描述：
图1为锆4合金薄壁导向管部件外形尺寸示意图；
图2为焊接电流曲线示意图；
图3为焊枪喷咀结构示意图；
图4为防止气流反射装置示意图；
图5为反射网俯视图。
如图1所示，本发明涉及的锆4合金薄壁导向管部件包括导向管1、套管2和端塞3，导向管1壁厚0.35～0.45mm，其两端内径分别为φ11.20mm和φ14.02mm，将导向管1的两端分别与套管2和端塞3对接环焊，形成导向管部件，其全长为3899.9mm。
锆4合金薄壁导向管部件采用脉冲氩弧焊，其包括如下工艺步骤：
(1)对导向管、端塞和套管进行严格清洁处理，导向管管口用绸布蘸丙酮擦洗，端塞和套管采用超声波清洗；
(2)将清洁好的导向管、端塞和套管在压塞机上分别进行上、下端焊缝装配，控制压塞力为2300～2350N，使焊缝接头间隙≤0.1mm；
(3)将装配好的导向管部件焊缝部位置于通有常流氩的焊接小室内，由小室底部小孔通入小室的常流氩流量为5～7L/min，氩气纯度为99.95％～99.99％，通氩气到焊枪喷咀喷出焊接氩时为止；
(4)在焊接小室内，由焊枪喷咀喷出焊接氩保护焊区对导向管部件进行脉冲氩弧焊；这里，采用的焊枪喷咀内咀直径为9mm，外咀直径为18mm，焊枪喷咀喷出的焊接氩流量为23～26L/min，氩气纯度仍为99.95％～99.99％，焊接氩通入时间在起弧前3秒至熄弧后20秒，焊接氩与常流氩通入时间为互锁控制。脉冲氩弧焊选用钨电极直径φ=2.0mm，其锥度为30°±1°，极间距为0.4～0.8mm，钨电极位置偏端塞或套管0.05mm，焊接电压为8～9V，焊接电流频率为24～28Hz，对导向管与端塞焊接峰值电流为55～60A，基值电流为20～22A，对导向管与套管焊接峰值电流为45～50A，基值电流为17～19A，导向管两端焊接峰值电流/基值电流均为2.5～3.1，脉冲占空比均为1∶1。焊接电流控制突破常规控制方法。如图2所示，焊接时间t2=7～9秒，其中满值焊接时间t1=3～4秒，缓慢衰减焊接时间t2-t1=4～5秒，衰减电流值△I=3～5A；焊接衰减时间t3=3秒。焊接速度为6.5mm/s，相当于对导向管与端塞焊接时转速为9～10r/min，对导向管与套管焊接时转速为7.5～8.5r/min。
试验研究表明，焊缝不熔合主要表现在薄壁管一端在熔化后收缩，形成翻边，使之不能形成焊缝。其原因是焊件接头清洁度不好和接头装配不够紧密所致。如间隙过大，小能量输入的焊接会使焊缝两边少量被熔化的金属接触不上，不能互熔。加之，在焊接电流上升过程中，焊件亦在转动，当电流升到某一值刚好能熔化焊缝尖角部位时却因焊件转动使焊缝冷却造成极少量金属熔化后又收缩，使接头间隙加大，更难以形成焊缝。因此在进行脉冲氩弧焊前首先要对导向管部件进行严格清洁，清洁后的导向管部件在压塞机上进行焊缝装配，使焊缝接头间隙尽可能小，而且将装配好的导向管部件焊缝部位置于通有常流氩的焊接小室内，以保持焊缝部位的清洁度。同时，在焊接时使焊接电流上升曲线的斜率为90度，使焊件两侧很快熔化搭接，形成焊缝。
熔化的焊缝表面可能出现鱼鳞纹和焊缝宽窄不均匀缺陷。产生鱼鳞纹主要是因脉冲频率选择不当造成。频率太高则与直流焊接差不多，不利于小电流焊接热能输入控制。经试验采用脉冲频率为24～28Hz，焊接效果好，肉眼不易看出焊缝鱼鳞纹，焊缝表面光滑。焊缝宽窄不均匀则是由于热量积累所致。如果用相同电流使电弧产生的热能要使焊缝从室温加热到金属熔点，开始焊接时，焊件处于冷态，而且金属热传导快，损失热量多，因而起焊点金属熔化少，焊缝窄，越转动焊件，后面焊缝渐宽。如将环形焊缝分成四个区，必然是第二区最窄，第三区其次，第四区较宽，第一区因是重叠焊区，焊缝最宽。所以在焊接时间t2=7～9秒内，要控制焊接电流曲线，使峰值电流在起弧后有一满值焊接时间t1，控制在3～4秒，然后缓慢衰减焊接，缓慢衰减焊接时间t2-t1控制在4～5秒，衰减电流值控制在△I=3～5A，以便环形焊缝四个区所获的热量大致相同，保证焊缝宽窄均匀。按这样的焊接电流曲线控制焊接焊缝宽窄差仅0.1mm左右。
焊接电流大小直接影响焊缝熔深大小，当焊接电流过小时，不仅熔深达不到要求，而且焊缝不熔合。但是焊接电流过大时总体热能输入太多，焊缝成型难以保证，会出现焊缝凹凸，而且焊缝氧化严重。所以焊接电流的确定，必须从能量输入着手，包括与焊接速度的搭配综合考虑。根据薄壁锆4合金管材特点，选择了脉冲焊接方式，即采用基值电流保证焊接电弧的稳定，改善焊缝成型，基值电流太小，焊缝鱼鳞明显，相同频率下基值电流太大，则影响整体能量输入过多。采用峰值电流造成合格的熔深，形成熔池，克服薄壁锆4合金管材焊接时易收缩翻边问题，经焊接试验研究比较，确定如下脉冲焊接基本参数：
焊接电流脉冲频率为24～28Hz，其中，脉冲频率为25Hz时，焊接效果最好。占空比：即在一个脉冲周波内峰值电流所占用时间与基值电流所占用的时间之比值，该比值为1∶1；从焊缝成型与熔深考虑，峰值电流与基值电流比为2.5～3.1；相应的焊接速度为6.5mm/s。对导向管与端塞焊接，峰值电流为55～60A，基值电为20～22A，根据管径，相应的焊接速度为9～10r/min。最佳值，峰值电流为56A，基值电流为22A，焊接速度为10r/min。对于导向管与套管焊接，峰值电流为45～50A，基值电流为17～19A，根据管径相应的焊接速度为7.5～8.5r/min。最佳值：峰值电流为48A，基值电为18A，焊接速度为8r/min。
脉冲氩弧焊采用ZR-4全自动焊管机。其主要性能指标：电流形式：直流、脉冲；输入容量：10KVA；输入电压380V,50Hz三相；焊接电流：0～60A；脉冲频率：1～800Hz；脉冲占空比：0.1～1；焊接速度：2～20r/min；焊接形式：手动、单独自动或全自动；电流衰减形式：均匀衰减、阶梯衰减或二次衰减；焊件直径：9-16mm；生产能力：30个接头/小时。
锆4合金的焊接氧化除了吸收氧气外，还包括氮、氢等气体对焊缝的污染，均称焊缝氧化。为防止焊缝氧化，在焊接过程中采用氩气保护。氩气纯度直接影响焊缝氧化的后果。本发明中采用的氩气纯度为99.95％～99.99％。由焊枪喷咀喷出的焊接氩，其作用一是电离形成电弧；二是保护炽热焊缝不受有害气体污染；三是熄弧后冷却焊缝。焊接氩流量为23～26L/min。为了防止焊接小室底部喷出的常流氩搅混从焊枪喷咀喷出的焊接氩保护层，需要控制常流氩和焊接氩的喷放时间，即常流氩喷到焊接氩喷出时为止，两者相互自锁控制。焊接氩从起弧前3秒至熄弧后20秒。焊枪喷咀的形状和尺寸对保护焊缝的作用很明显，当喷咀直径为9mm时，氩气对熔化区的保护作用优于热影响区，而且熔化区受氩气的冷却作用优于热影响区，热影响区相对熔化区而言氩气保护和冷却效果也差。因此，需要加大喷咀直径，使其直径改为18mm，并在喷咀内加安一氩气整流环，如图3所示。图3中，4为喷咀，5为安在喷咀4内的整流环，6为钨极尖头。整流环5上开有均布的φ2mm的纵向孔。这样使所采用的喷咀内咀直径为9mm，外咀直径为18mm。利用这种喷咀在相同焊接氩流量下可以扩大氩气保护范围，改善热影响区的保护作用和冷却作用。另外，考虑到焊接氩在焊接小室底部被反射，也会搅乱保护层，需在焊接小室底部增安一防气流反射网，如图4和图5所示。图4和图5中，4为加整流环的喷咀，8为工件，9为防气流反射网，10为焊接小室底板，11为充常流氩小孔。利用防气流反射网使焊接氩经反射网后沿两侧45°方向反射，以保证喷出的焊接氩形成稳定的保护层。
综上所述，焊接参数附表1。
为防止在导向管与端塞焊接时焊缝产生气胀，可以加大焊接规范，使焊缝变宽，使气隙熔化于熔池中，冷却再结晶，微量气体被金属吸收或形成个别可允许的气孔。也可以在焊接过程中对导向管内部抽真空，保证管内负压，使焊缝熔池正(外)向受压，消除熔池根部气胀缺陷。两种方法比较，管内抽真空效果更佳。导向管内抽真空到8Pa左右即可。
利用本发明所提供的焊接工艺，焊接导向管与端塞20支，焊接导向管与套管26支，按照大型核电元件要求，检验结果均符合技术条件要求。检验项目和结果如附表2所示。正式批量生产共投入导向管部件1514支，焊接合格率为99.4％。本发明不仅成功地解决了国产化大型核电站燃料组件导向管部件的焊接问题，而且为我国锆4合金薄壁管材对接环焊和燃料棒的密封环焊提供一种新的工艺方法。
附表1焊接参数
| 参数名称 | 导向管与端塞焊接 | 导向管与套管焊接 |
| 电级直径 | φ2.0mm | φ2.0mm |
| 电极锥度 | 30°±1° | 30°±1° |
| 极间距 | 0.4～0.8mm | 0.4～0.8mm |
| 电极位置 | 偏端塞0.05mm | 偏端塞0.05mm |
| 喷咀直径 | 内咀φ9mm；外咀φ18mm | 内咀φ9mm；外咀φ18mm |
| 氩气流量 | 常流量：5～7L/min；焊流量：23～26L/min | 常流量：5～7L/min；焊流量：23～26L/min |
| 焊接电压 | 8～9V | 8～9V |
| 焊接频率 | 24～28Hz | 24～28Hz |
| 脉冲占空比 | 1∶1 | 1∶1 |
| 冷却时间 | 20Sec | 20Sec |
| 焊接电流 | 峰值：55～60A；基值：20～22A | 峰值：45～50A；基值：17～19A |
| 焊接速度 | 9～10r/min | 7.5～8.5r/min |
附表2检验项目及检验结果
注：①检验项目和样品数量都是按大型核电元件导向管部件焊接技术要求执行；②腐蚀试验条件：温度360℃；压力18.7MPa；时间72小时。
| 类别 | 检验项目 | 破检样品数量 | 检验结果 |
| 导向管与端塞 | 外观尺寸检验 | 20支 | 缝表面光亮，焊后端部跳动0.11～0.32mm |
| X光透照 | 20支 | 13支合格，7支有轻微气胀(合格) | |
| 金相检测 | 8支 | 熔深≥壁厚 | |
| 腐蚀试验 | 8支 | 表面均匀黑色氧化膜无异常发现 | |
| 导向管与套管 | 外观尺寸检验 | 26支 | 焊缝表面光亮，焊后端部跳动0.06～0.24mm |
| 位伸试验 | 12支 | 破断力：6300N～8550N | |
| 金相检测 | 4支 | 熔深≥壁厚 | |
| 腐蚀试验 | 10支 | 表面均匀黑色氧化膜，无异常发现。 |
Claims (3)
1．一种锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺，它包括如下步骤：
(1)清洁锆4合金薄壁导向管、端塞和套管；
(2)将清洁好的锆4合金薄壁导向管、端塞和套管在压塞机上分别进行上、下端焊缝装配；
(3)将装配好的锆4合金薄壁导向管部件焊缝部位置于通有常流氩的焊接小室内；
(4)在焊接小室内，由焊枪喷咀喷出的焊接氩保护焊区对锆4合金薄壁导向管部件进行脉冲氩弧焊，
其特征在于：在步骤(1)中，导向管管口用绸布蘸丙酮擦洗，端塞和套管采用超声波清洗；在步骤(2)中，控制压塞力为2300～2350N，使焊缝接头间隙≤0.1mm；在步骤(3)中，由焊接小室底部小孔通入焊接小室内的常流氩流量为5～7L/min，氩气纯度为99.95％～99.99％，通氩气到焊枪喷咀喷出焊接氩时为止；在步骤(4)中，采用焊枪喷咀内咀直径为9mm，外咀直径为18mm，由焊枪喷咀喷出的焊接氩流量为23～26L/min，氩气纯度为99.95％～99.99％，焊接氩通入时间在起弧前3秒至熄弧后20秒，选用钨电极直径φ=2.0mm，钨电极锥度为30°±1°，极间距为0.4～0.8mm，钨电极位置偏端塞或套管0.05mm，使用的焊接电压为8～9V，焊接电流频率为24～28Hz，对导向管与端塞焊接峰值电流为55～60A，基值电流为20～22A，对导向管与套管焊接峰值电流为45～50A，基值电流为17～19A，脉冲占空比均为1∶1，焊接时间t2=7～9秒，其中满值焊接时间t1=3～4秒，缓慢衰减焊接时间t2-t1=4～5秒，衰减电流为△I=3～5A，焊接衰减时间t3=3秒，焊接速度为6.5mm/s。
2．根据权利要求1所说的一种锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺，其特征在于：在焊接导向管与端塞时，峰值电流为56A，基值电流为22A，相应的焊接速度为10r/min，在焊接导向管与套管时，峰值电流为48A，基值电流为18A，相应的焊接速度为8r/min，两者所用的焊接电流频率均为25Hz。
3．根据权利要求1或2所说的一种锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺，其特征在于：在焊接导向管与端塞时，在步骤(4)中，对导向管内抽真空到8Pa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN98100129A CN1087671C (zh) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN98100129A CN1087671C (zh) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1223189A true CN1223189A (zh) | 1999-07-21 |
| CN1087671C CN1087671C (zh) | 2002-07-17 |
Family
ID=5215821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN98100129A Expired - Fee Related CN1087671C (zh) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1087671C (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102825369A (zh) * | 2012-09-18 | 2012-12-19 | 吴江市物华五金制品有限公司 | 金属管道的防氧化氩弧焊方法 |
| CN103915121A (zh) * | 2013-01-08 | 2014-07-09 | 韩电原子力燃料株式会社 | 核燃料组件的导向管与管塞的等离子体焊接装置 |
| CN104227191A (zh) * | 2014-09-10 | 2014-12-24 | 北京工业大学 | 一种低背压穿透电弧焊接装置及方法 |
| CN104439618A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-25 | 中国人民解放军第五七一九工厂 | 超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法 |
| CN108127276A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-08 | 鲁西工业装备有限公司 | 一种锆合金压力容器的焊接方法 |
| CN108778611A (zh) * | 2015-11-26 | 2018-11-09 | 由俄罗斯原子能集团公司代表的俄罗斯联邦 | 燃料元件套管和塞之间的焊接接头 |
| CN109530877A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-29 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种压水堆环形燃料组件导向管焊接装置及方法 |
| CN109719371A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-07 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种压水堆环形燃料组件缓冲管焊接装置及方法 |
| CN112985236A (zh) * | 2019-12-17 | 2021-06-18 | 中核建中核燃料元件有限公司 | 一种无需量具快速目视检验焊缝熔深的方法 |
| CN114986130A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-09-02 | 上海电气核电设备有限公司 | 用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1440643A1 (ru) * | 1987-05-08 | 1988-11-30 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Способ дуговой сварки сплавов циркони с титаном |
| JPH03248788A (ja) * | 1990-02-22 | 1991-11-06 | Kobe Steel Ltd | 原子燃料用ジルコニウム合金構造物の溶接方法 |
| RU2043890C1 (ru) * | 1992-09-21 | 1995-09-20 | Производственное объединение "Чепецкий механический завод" | Способ изготовления изделий из циркония и его сплавов |
-
1998
- 1998-01-14 CN CN98100129A patent/CN1087671C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102825369A (zh) * | 2012-09-18 | 2012-12-19 | 吴江市物华五金制品有限公司 | 金属管道的防氧化氩弧焊方法 |
| CN103915121A (zh) * | 2013-01-08 | 2014-07-09 | 韩电原子力燃料株式会社 | 核燃料组件的导向管与管塞的等离子体焊接装置 |
| CN104227191A (zh) * | 2014-09-10 | 2014-12-24 | 北京工业大学 | 一种低背压穿透电弧焊接装置及方法 |
| CN104227191B (zh) * | 2014-09-10 | 2016-04-20 | 北京工业大学 | 一种低背压穿透电弧焊接装置及方法 |
| CN104439618A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-25 | 中国人民解放军第五七一九工厂 | 超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法 |
| CN108778611A (zh) * | 2015-11-26 | 2018-11-09 | 由俄罗斯原子能集团公司代表的俄罗斯联邦 | 燃料元件套管和塞之间的焊接接头 |
| CN108127276A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-08 | 鲁西工业装备有限公司 | 一种锆合金压力容器的焊接方法 |
| CN108127276B (zh) * | 2017-12-20 | 2020-11-03 | 鲁西工业装备有限公司 | 一种锆合金压力容器的焊接方法 |
| CN109530877A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-29 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种压水堆环形燃料组件导向管焊接装置及方法 |
| CN109719371A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-07 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种压水堆环形燃料组件缓冲管焊接装置及方法 |
| CN112985236A (zh) * | 2019-12-17 | 2021-06-18 | 中核建中核燃料元件有限公司 | 一种无需量具快速目视检验焊缝熔深的方法 |
| CN114986130A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-09-02 | 上海电气核电设备有限公司 | 用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法 |
| CN114986130B (zh) * | 2022-05-23 | 2024-02-02 | 上海电气核电设备有限公司 | 用于薄壁管与大腔室容器管接头对接焊的背面气保护方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1087671C (zh) | 2002-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5158740A (en) | Fuel rod end plug welding method | |
| CN1087671C (zh) | 锆4合金薄壁导向管部件脉冲氩弧焊焊接工艺 | |
| US3725635A (en) | Method of and apparatus for welding an end plug onto a nuclear fuel element | |
| CN107052517B (zh) | 一种低合金钢与镍基合金异种钢换热管对接自动焊接工艺 | |
| CN106975826B (zh) | 一种镍基合金换热管对接自动焊接工艺 | |
| CN110328434A (zh) | 一种冷换设备管头焊接方法 | |
| CN106735895A (zh) | 一种铝合金‑玻璃复合材料的激光焊接方法 | |
| CN212371483U (zh) | 一种用于反应堆容器的连接结构 | |
| CN111069775B (zh) | 一种换热管与管板的连接系统及方法 | |
| CN107052536A (zh) | 一种无填充材料的低合金钢换热管对接自动焊接工艺 | |
| CN108544061B (zh) | 一种镍基偏心扁钢拼排焊装置和焊接工艺 | |
| CN220407432U (zh) | 铜嘴、铜嘴组件和具有其的激光焊接设备 | |
| CN1164391C (zh) | 一种针状放射源密封焊接方法 | |
| Komuro | Welding of zirconium alloys | |
| JP2931667B2 (ja) | 溶接によって燃料棒を密封する方法 | |
| CN114932314A (zh) | 一种密封钉的激光焊接方法 | |
| CN113664342A (zh) | 反应器或换热器换热管与管板强度焊焊接接头焊透工艺 | |
| US3460237A (en) | Method of making a nuclear fuel element | |
| JP3267338B2 (ja) | 圧力容器の配管接合方法 | |
| CN217596231U (zh) | 一种高强钢焊接用无缝锡黄铜焊丝 | |
| CN222471050U (zh) | 一种集箱端盖热丝焊预热及全时温度监测装置 | |
| CN221621223U (zh) | 一种用于焊条的药皮压涂装置 | |
| CN103612006B (zh) | 太阳翼机构连接杆真空电子束焊接方法 | |
| JPH04196049A (ja) | 角形密閉式電池の製造法 | |
| CN210359920U (zh) | 一种用于钛合金焊接保护的护罩 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20020717 Termination date: 20140114 |