一种ODS-FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种利用ODS

【技术实现步骤摘要】
一种ODS
‑
FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺


[0001]本专利技术属于核电站容错事故燃料(ATF)的先进包壳材料焊接工艺领域，具体涉及一种ODS
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FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺。

技术介绍

[0002]核电站潜在容错事故燃料(ATF)的燃料棒是应用于压水堆燃料组件制造过程中的一个重要工艺。燃料棒内部装有芯块，燃料棒包壳管与端塞之间通过焊接连接。但目前关于燃料棒焊接的结果表明，燃料棒与端塞之间容易出现焊接缺陷，例如气孔、裂纹、夹渣等。而燃料棒包壳管与端塞之间的焊缝质量的好坏直接决定着压水堆燃料组件的使用寿命及运行的安全性。ODS
‑
FeCrAl合金是目前围绕潜在容错事故燃料(ATF)的设计先进包壳材料，其在高温下与水不反应，可有效防止核泄漏的发生，故其有望于取代锆合金成为新型燃料棒包壳管材料。端塞电阻压力焊是目前国际上应用成熟的锆合金燃料棒包壳管
‑
端塞焊接技术，端塞电阻压力焊方法对于燃料棒包壳管
‑
端塞的焊接形式具有以下优势：焊接效率高、质量稳定性好、易实现自动化等。但ODS
‑
FeCrAl合金的端塞电阻焊工艺目前在国际上依旧是空白，故研发成熟的ODS
‑
FeCrAl合金端塞电阻焊工艺至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种ODS
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FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺。实现将ODS
‑r/>FeCrAl合金用于容错事故燃料(ATF)的设计先进包壳材料上，可有效防止核泄漏的发生，有望取代锆合金成为新型燃料棒包壳管材料。
[0004]一种ODS
‑
FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺，包括如下步骤：
[0005]步骤1：清洗包壳管内外端面及端塞；
[0006]步骤2：将步骤1清洗后的包壳管放置在电阻焊设备送管机构上，将步骤1清洗后的端塞塞入端塞电极杆上；
[0007]步骤3：打开电阻焊设备的电源软件，设置焊接工艺参数；
[0008]步骤4：打开电阻焊设备的操作软件，利用送管机构将包壳管穿过包壳管定位机构、电极块送至焊接舱室的指定焊接位置，利用伺服电缸将插入端塞的端塞电极杆运动至焊接舱室制定位置；随后对焊接室进行充气密封，利用充气密封圈抱紧包壳管；
[0009]步骤5：随后再对焊接舱室进行抽真空操作和充氩气操作；
[0010]步骤6：当包壳管内部气氛为氩气氛围时，设置电阻焊设备的操作软件，实现自动电焊；
[0011]步骤7：焊接结束后，进行复位操作，包壳管通过送管机构退出焊接舱室，端塞电极杆退出焊接舱室；
[0012]步骤8：将焊接好后的包壳管用10倍放大镜检查焊缝表面，利用通规检测焊缝外径，焊后包壳管顺利通过通规，即表示焊缝外径合格。
[0013]优选的，所述步骤1对包壳管内外端面及端塞的清洗包括如下过程：首先利用自动
化车床平包壳管端面，之后利用超声波清洗端塞及包壳管油污，清洗两次，介质分别为丁(丙)酮和酒精，超声清洗时间均为10～40min，之后利用真空炉烘干，烘干温度为80℃～120℃，真空度≤1.0
×
10
‑1Pa，烘干时间为0.5～1.5h。
[0014]优选的，所述步骤3中的工艺参数包括：压力在400～700daN，电流在6.00～10.00kA，持续时间在40～120ms。
[0015]优选的，所述步骤4中，当包壳管利用送管机构送至焊接舱室的指定焊接位置时，包壳管端面离端塞电极外端面为0.35～0.75mm，对端塞进行端塞吸附操作，端塞电极杆利用伺服电缸运动至焊接舱室的指定位置，与包壳管紧密接触。
[0016]优选的，所述ODS
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FeCrAl合金包壳管壁厚为0.28mm～0.45mm。
[0017]优选的，所述步骤4要对包壳管和端塞进行对中操作，具体包括如下过程：
[0018]1)将染色剂均匀涂抹在包壳管内壁上；
[0019]2)分别将端塞与包壳管移动至焊接舱室的指定位置，保持2s，使包壳管内壁上的染色剂附着在端塞上；
[0020]3)之后进行复位操作，端塞与包壳管依次从焊接舱室退出，观察端塞上染色剂的附着情况，若染色剂在端塞圆周上附着均匀，则端塞与包壳管的对中性良好；
[0021]4)若端塞上存在明显的染色剂不均情况，则根据染色剂不均的具体情况，从上下左右四个方向调整端塞电极杆；
[0022]5)调整结束后，继续移动端塞及包壳管使其紧密接触进行对中，观察端塞染色剂附着情况，若染色剂附着均匀，则端塞与包壳管的对中性良好；
[0023]6)若染色剂附着依旧不均匀，则继续上述步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5)，直至端塞上的染色剂附着均匀。
[0024]优选的，所述步骤5中，对焊接舱室进行抽真空操作，真空度低于50pa；真空度到达后，自动对焊接舱室进行充氩气操作，充氩气设定值在0.11Mpa～2Mpa范围内，即包壳管可保持0.11Mpa～2Mpa内部带压焊接。
[0025]优选的，所述步骤8中用10倍放大镜观察焊缝，当焊缝表面出现缺陷，需更换电极块；利用通规检测焊缝外径时，需顺畅通过，不可卡住，若焊接结束后的包壳管不能通过通规，则需检查铜电极及焊接舱室内部情况，之后依据实际情况，选择更换铜电极或者焊接舱室其他零部件。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术公开的一种利用ODS
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FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺，通过如下步骤：首先将包壳管端面内外及端塞清理干净，包括表面油污、毛刺等；之后将包壳管放置在电阻焊设备中送料机构上；之后将端塞插入端塞电极杆上；再打开电源软件，设置工艺参数，包括电流大小、电流时间等；之后打开操作软件，操作送管机构，将包壳管送至焊接舱室的指定焊接位置；再继续利用操作软件，操作端塞电极杆将端塞送至焊接舱室的指定焊接位置；之后对焊接舱室进行充气密封操作，利用橡胶垫圈抱紧包壳管；之后对焊接舱室进行抽真空操作和充氩气操作，真空度到达一定要求后，自动进行充氩气操作；之后在操作软件上点击焊接选项，进行焊接；焊接结束后，进行复位操作，包壳管通过送管机构退出焊接舱室，端塞电极杆退出焊接舱室；再利用通规检测焊缝外径。上述焊接工艺能够实现ODS
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FeCrAl合金包壳管与端塞焊接，可有效防止核泄漏的发生，故其有望于取代锆合金成为新
型燃料棒包壳管材料。
附图说明
[0028]图1是本专利技术燃料棒包壳管
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端塞电阻焊前示意图；
[0029]图2是本专利技术利用端塞电阻焊方法焊接的燃料棒包壳管
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端塞焊缝外观图；
[0030]图3是本专利技术利用端塞电阻焊方法焊接的燃料棒包壳管
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端塞焊缝C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ODS
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FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：清洗包壳管内外端面及端塞；步骤2：将步骤1清洗后的包壳管放置在电阻焊设备送管机构上，将步骤1清洗后的端塞塞入端塞电极杆上；步骤3：打开电阻焊设备的电源软件，设置焊接工艺参数；步骤4：打开电阻焊设备的操作软件，利用送管机构将包壳管穿过包壳管定位机构、电极块送至焊接舱室的指定焊接位置，利用伺服电缸将插入端塞的端塞电极杆运动至焊接舱室制定位置；随后对焊接室进行充气密封，利用充气密封圈抱紧包壳管；步骤5：随后再对焊接舱室进行抽真空操作和充氩气操作；步骤6：当包壳管内部气氛为氩气氛围时，设置电阻焊设备的操作软件，实现自动电焊；步骤7：焊接结束后，进行复位操作，包壳管通过送管机构退出焊接舱室，端塞电极杆退出焊接舱室；步骤8：将焊接好后的包壳管用10倍放大镜检查焊缝表面，利用通规检测焊缝外径，焊后包壳管顺利通过通规，即表示焊缝外径合格。2.根据权利要求1所述的一种ODS
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FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺，其特征在于，所述步骤1对包壳管内外端面及端塞的清洗包括如下过程：首先利用自动化车床平包壳管端面，之后利用超声波清洗端塞及包壳管油污，清洗两次，介质分别为丁(丙)酮和酒精，超声清洗时间均为10～40min，之后利用真空炉烘干，烘干温度为80℃～120℃，真空度≤1.0
×
10
‑1Pa，烘干时间为0.5～1.5h。3.根据权利要求1所述的一种ODS
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FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺，其特征在于，所述步骤3中的工艺参数包括：压力在400～700daN，电流在6.00～10.0kA，持续时间在40～120ms。4.根据权利要求1所述的一种ODS
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FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺，其特征在于，所述步骤4中，当包壳管利用送管机构送至焊接舱室的指定焊接位置时，包壳管端面离端塞电极外端面为0.35～0.75mm，对端塞进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明伟，段家宝，何建军，夏胜全，张鹏程，潘际宇，李思功，杨国华，朱诚，李玉斌，刘彤，任啟森，廖业宏，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：