CN109759731A - 核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核反应堆控制棒导向筒组件的加工技术领域，公开了一种核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，包括如下步骤：(1)将上部导向筒组件的上法兰和上部筒体装配并用无填充金属的手工钨极氩弧焊定位；(2)在上法兰和上部筒体氩弧焊焊点之间使用真空电子束进行点焊；(3)使用真空电子束焊对上法兰和上部筒体进行定位焊；(4)使用真空电子束焊对上法兰和上部筒体进行熔深焊；(5)在上法兰和上部筒体真空电子束焊缝背面加工坡口，去除背面成形不良的真空电子束焊缝；(6)对背面坡口进行带填充金属的手工钨极氩弧焊填充，使氩弧焊焊缝充盈背面坡口。本发明使上部筒体与上法兰焊缝质量达到设计要求。

Description

核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法

技术领域

本发明涉及核反应堆控制棒导向筒组件的加工技术领域，具体涉及的是一种核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法。

背景技术

我国国产第三代核电华龙一号项目，每个反应堆包括61套控制棒导向筒组件。每套控制棒导向筒组件由上部导向筒组件、下部导向筒组件、特殊导向板等组成，具有为控制棒运动提供导向和为控制棒下路提供缓冲的作用，其中上部导向筒(参见附图1)包含上法兰1、上部导向板、上部筒体2、盖板等零件。

上部筒体2与上法兰零件1焊接尺寸为Φ225.5×Φ206.4，最终机加工尺寸为Φ224.7×Φ208.4，焊后机加工余料极小，因此一般采用真空条件下电子束焊接实现高焊速、低线能量的焊接，焊接变形小，焊缝成形良好。电子束焊接由于在真空条件下焊接、不添加填充金属等原因无法达到焊缝单面焊接双面成形。组件加工至最终尺寸后，部分焊缝背面液体渗透检验不合格。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，使上部筒体-上法兰焊缝质量达到设计要求。焊缝在加工至最终尺寸后目视检查，液体渗透检查，射线检查满足RCC-M标准一级焊缝要求；焊缝取样进行理化试验包含拉伸试验、弯曲试验、金相检验、熔敷金属化学分析并满足技术条件要求。

本发明采取的技术方案是：

一种核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)将上部导向筒组件的上法兰和上部筒体进行装配，使用无填充金属的钨极氩弧焊进行定位点焊，要求装配间隙≤0.05mm；

(2)使用真空电子束焊对上法兰和上部筒体进行真空电子束点焊，点焊位于氩弧焊焊点之间；

(3)使用真空电子束焊对上法兰和上部筒体进行定位焊；

(4)使用真空电子束焊对上法兰和上部筒体进行熔深焊；

(5)在上法兰和上部筒体真空电子束焊缝背面加工坡口，去除背面成形不良的真空电子束焊缝；

(6)对背面坡口进行带填充金属的手工钨极氩弧焊填充，使氩弧焊焊缝充盈背面坡口。

进一步，所述步骤(2)中的真空电子束焊，真空度≤1.5×10^-3mbar，电子枪至工件距离283±2mm，电子枪的位置为横位，电子束流为20mA，电子枪电压为40KV，阴极直径Ф2mm，聚焦电流为1.90A，功率范围为±10％。

进一步，所述步骤(3)中的真空电子束焊，真空度≤1.5×10^-3mbar，电子枪至工件距离283±2mm，电子枪的位置为横位，电子束流为22mA，电子枪电压为52KV，阴极直径Ф2mm，聚焦电流为1.90A，焊接速度为57±10％cm/min，功率范围为±10％。

进一步，所述步骤(4)中的真空电子束焊，真空度≤1.5×10^-3mbar，电子枪至工件距离283±2mm，电子枪的位置为横位，电子束流为44mA，电子枪电压为52KV，阴极直径Ф2mm，聚焦电流为1.90A，焊接速度为57±10％cm/min，功率范围为±10％。

进一步，所述步骤(5)中的真空电子束背面坡口加工，坡口深度1.5±0.1mm，坡口角度为90°±2°。

进一步，所述步骤(6)中的带填充金属手工钨极氩弧焊，焊接电流为110-130A，电压为10-12V，焊接速度为7-10cm/min，焊接热输入≤588×1.25J/mm。

本发明的有益效果是：

(1)通过真空电子束焊缝背面开槽，手工氩弧焊填充复合焊接方法，有效地改善了纯真空电子束焊缝背面成型不良的缺点；

(2)组件加工至最终尺寸后，焊缝背面为氩弧焊填充焊道，解决焊缝背面成型不良的缺点，焊缝质量更稳定，提高产品焊接一次成功率，节约成本；

(3)焊缝背面开槽，加工方便，定位准确。

附图说明

附图1是核反应堆控制棒上部导向筒组件的结构示意图；

附图2是上部导向筒组件上法兰和上部筒体真空电子束焊缝结构示意图；

附图3是上部导向筒组件上法兰和上部筒体手工氩弧焊焊缝结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法的具体实施方式作详细说明。

参见附图1至3，核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，包括如下步骤：

(1)将上部导向筒组件的上法兰1和上部筒体2装配，要求装配间隙≤0.05mm，并用无填充金属的钨极氩弧焊进行定位点焊，一周点焊8点。

(2)使用真空电子束焊在上法兰和上部筒体氩弧焊焊点之间进行点焊，固定上法兰和上部筒体；

(3)使用真空电子束焊对准焊接坡口进行定位焊，定位焊焊缝有一定熔深及强度，为后续真空电子束熔深焊做准备，防止焊接过程中焊接变形导致上法兰和上筒体间隙过大；

(4)使用真空电子束焊对准焊接坡口进行熔深焊；焊缝熔深约9mm满足技术条件要求，焊缝表面成形良好，焊缝背面呈发散状，成形不良。

(5)在上法兰和上部筒体真空电子束焊缝背面加工坡口，去除背面成形不良的真空电子束焊缝；

(6)对背面坡口进行带填充金属的手工钨极氩弧焊填充，使氩弧焊焊缝充盈背面坡口。

(7)加工上法兰和上部筒体内、外圆至最终尺寸。。

真空电子束焊接参数如下表：

氩弧焊工艺参数：电流：110-130A，电压：10-12V，焊接速度：7-10cm/min，焊接热输入：≤588×1.25J/mm。

通过真空电子束与手工钨极氩弧焊组合焊接的方法，要求焊缝在加工至最终尺寸后进行目视检查，液体渗透检查，射线检查满足RCC-M标准一级焊缝要求。焊缝理化试验要求进行拉伸试验、弯曲试验、金相检验、熔敷金属化学分析并满足技术条件要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将上部导向筒组件的上法兰和上部筒体进行装配，使用无填充金属的钨极氩弧焊进行定位点焊，要求装配间隙≤0.05mm；

(2)使用真空电子束焊对上法兰和上部筒体进行真空电子束点焊，点焊位于氩弧焊焊点之间；

(3)使用真空电子束焊对上法兰和上部筒体进行定位焊；

(4)使用真空电子束焊对上法兰和上部筒体进行熔深焊；

(5)在上法兰和上部筒体真空电子束焊缝背面加工坡口，去除背面成形不良的真空电子束焊缝；

(6)对背面坡口进行带填充金属的手工钨极氩弧焊填充，使氩弧焊焊缝充盈背面坡口。

2.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，其特征在于：所述步骤(2)中的真空电子束焊，真空度≤1.5×10^-3mbar，电子枪至工件距离283±2mm，电子枪的位置为横位，电子束流为20mA，电子枪电压为40KV，阴极直径Ф2mm，聚焦电流为1.90A，功率范围为±10％。

3.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，其特征在于：所述步骤(3)中的真空电子束焊，真空度≤1.5×10^-3mbar，电子枪至工件距离283±2mm，电子枪的位置为横位，电子束流为22mA，电子枪电压为52KV，阴极直径Ф2mm，聚焦电流为1.90A，焊接速度为57±10％cm/min，功率范围为±10％。

4.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，其特征在于：所述步骤(4)中的真空电子束焊，真空度≤1.5×10^-3mbar，电子枪至工件距离283±2mm，电子枪的位置为横位，电子束流为44mA，电子枪电压为52KV，阴极直径Ф2mm，聚焦电流为1.90A，焊接速度为57±10％cm/min，功率范围为±10％。

5.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，其特征在于：所述步骤(5)中的真空电子束背面坡口加工，坡口深度1.5±0.1mm，坡口角度为90°±2°。

6.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒上部导向筒组件的焊接方法，其特征在于：所述步骤(6)中的带填充金属手工钨极氩弧焊，焊接电流为110-130A，电压为10-12V，焊接速度为7-10cm/min，焊接热输入≤588×1.25J/mm。