CN111354480B - 一种cf3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法 - Google Patents

一种cf3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于核燃料元件制造技术领域，具体涉及一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法。首先安装定位上端部格架、3个跨间搅混格架和6个结构搅混格架，下端部格架和下管座不安装，从骨架下方插入仪表管，再将20支导向管从下管座方向往上端部格架插入，保证20支导向管胀包位于第一层结构搅混格架和下端部格架之间，此时安装定位下管座；再将仪表管固定在下管座上，再将20支导向管部件贴紧下管座导向管定位孔，并用轴肩螺钉紧固；从而实现改型骨架的制造，解决CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接。

Description

一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法
技术领域
本发明属于核燃料元件制造技术领域，具体涉及一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法。
背景技术
公司具有两种成熟的AFA3G燃料组件骨架组装与焊接方法，一种组装与焊接方法为
下管座部件、搅混格架、跨间搅混格架、端部格架、导向管部件以及仪表管部件全部组装定位后采用全自动焊机焊接骨架；另一种组装与焊接方法为下管座部件、搅混格架、跨间搅混格架、端部格架组装定位后，仪表管组装定位后采用手工焊机焊接，再完成20支导向管的组装定位后采用手工焊机焊接，最后完成4支角导向管的组装定位后采用手工焊机焊接，最终实现AFA3G骨架制造。
以上两种骨架组装与焊接方法均无法实现CF3改进型燃料组件骨架制造，原因在于其导向管部件靠近下端间隔分布3处胀接鼓包，每处胀接位置对边尺寸为13.25±0.2mm，大于格架中导向管栅元孔径，无法按照上述方法进行CF3 改进型燃料组件骨架的组装与焊接。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法,从而实现改型骨架的制造，解决CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接。
本发明的技术方案如下：
一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法，首先安装定位上端部格架、3个跨间搅混格架和6个结构搅混格架，下端部格架和下管座不安装，从骨架下方插入仪表管，再将20支导向管从下管座方向往上端部格架插入，保证20支导向管胀包位于第一层结构搅混格架和下端部格架之间，此时安装定位下管座；再将仪表管固定在下管座上，再将20支导向管部件贴紧下管座导向管定位孔，并用轴肩螺钉紧固；
按从下往上的顺序，从第一层搅混格架开始逐层焊接仪表管，再按从下往上的顺序，从第一层搅浑格架开始逐层焊接20支导向管；焊接完后拆掉下管座，从骨架下方依次插入4支角导向管，安装下端部格架，避免导向管插入格架导向管栅元，导向管胀包的干涉；重新安装下管座后，4支角导向管管不能穿过下端部格架定位在下管座上，此时需重新将20支导向管部件与下管座固定，进行仪表管与下端部格架的焊接，再进行20支导向管部件与下端部格架的焊接，再将4支角导向管穿过下端部格架与下管座定位，4支角导向管与格架按从下往上的顺序，逐层焊接的焊接；将24支导向管部件与套管胀接在一起，经过最终检查后成为骨架；
格架中相对于仪表管栅元孔对称分布24个栅元为控制棒导向管栅元孔，导向管装配时，每支导向管插入每层格架相应的控制棒导向管栅元孔；
导向管需从骨架下端插入11层格架导向管栅元孔，导向管插入时，应不装配下端部格架和下管座，导向管装配到位后，最后安装下管座与下端部格架；
4支角导向管应最后插入；
除开4支角导向管外的20支导向管与上端部格架、3个跨间搅混格架、6 个结构搅混格架焊接后，装入4支角导向管，再安装下管座与下端部格架；
将20支导向管穿过下端部格架，通过轴肩螺钉将导向管与下管座贴紧，为便于20支导向管与下端部格架焊接，4支角导向管应往骨架上管座方向移动，避开对20支导向管与下端部格架焊接的妨碍；
4个角导向管端塞端面应至少移动到下端部格架条带内，保证下端部格架下端面与下管座上端面之间没有角导向管；
当20支导向管与下端部格架焊接完成后，再将4支角导向管定位，最后完成焊接，至此，实现所有导向管的组装与焊接，同时导向管组装焊接后完成仪表管与格架的焊接。
所述格架导向管栅元孔的孔径为Φ12.5mm，导向管部件制造中先将导向管与内套管胀接，再将胀接后的导向管与端塞焊接构成控制棒导向管部件。
所述控制棒导向管与端塞焊接焊缝处直径最大Φ12.67mm，导向管焊缝部位与格架导向管栅元孔为过盈配合。
所述导向管外径12.40～12.50mm，导向管与格架导向管栅元孔配合为间隙配合。
导向管与内套管胀接位置共3处，每处胀接位置对边尺寸为13.25mm，导致骨架组装时，导向管3处胀接部位无法自由穿过格架中导向管栅元孔，导向管其余部位可自由穿过格架中导向管栅元孔。
导角导向管只需往上移动至少55.45mm，可满足不干涉其余导向管与下端部格架的焊接。
导20支导向管与下端部格架焊接前，将4支角导向管往上方至少移动 55.45mm，即可满足20支导向管与下端部格架焊接无干涉的要求。
本发明的有益效果在于：
手动焊接条件下采用的CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法已经制造了2组改进型骨架，通过检测骨架外观尺寸，制造的骨架格架位置度、骨架长度、焊点外观尺寸、综合平面度、共面区平面度以及垂直度等指标均符合图纸和技术条件要求。
附图说明
无
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法，包括第一步、安装定位上端部格架、3个跨间搅混格架、6个结构搅混格架；
第二步：从骨架下方依次插入20支导向管；
格架中相对于仪表管栅元孔对称分布24个栅元为控制棒导向管栅元孔，导向管装配时，每支导向管插入每层格架相应的控制棒导向管栅元孔。格架导向管栅元孔的孔径为Φ12.5mm，导向管部件制造中要求先将导向管与内套管胀接，再将胀接后的导向管与端塞焊接构成控制棒导向管部件。控制棒导向管与端塞焊接焊缝处直径最大Φ12.67mm，导向管焊缝部位与格架导向管栅元孔为过盈配合；导向管外径12.40～12.50mm，导向管与格架导向管栅元孔配合为间隙配合；导向管与内套管胀接位置共3处，每处胀接位置对边尺寸为13.25mm，导致骨架组装时，导向管3处胀接部位无法自由穿过格架中导向管栅元孔，导向管其余部位可自由穿过格架中导向管栅元孔。
第三步：安装定位下管座；
第四步：固定20支导向管；
第五步：按从下往上的顺序，逐层焊接20支导向管，从第一层搅混格架开始；
第六步：拆卸下管座；
第七步：从骨架下方依次插入4支角导向管；
导向管插入时，应不装配下端部格架和下管座，导向管装配到位后，最后安装下管座与下端部格架。同时考虑到焊接操作时，如果同时将24支导向管插入，位于格架4个角的4支导向管会干涉相邻导向管与格架的焊接，因此4支角导向管应最后插入。
第八步：安装定位下端部格架；
第九步：安装定位下管座；
第十步：固定20支导向管；
第十一步：20支导向管与下端部格架焊接；
第十二步：固定4支角导向管；
第十三步：按从下往上的顺序，逐层焊接4支角导向管(从下端部格架开始)；
第十四步：从骨架上方插入1支仪表管；
第十五步：定位仪表管；
第十六步：按从下往上的顺序，逐层焊接仪表管(从下端部格架开始)；
第十七步：24支导向管与套管胀接；
第十八步：骨架最终检验。
CF3改进型燃料组件骨架主要由1个下管座部件、2个端部格架、6个结构搅混格架、3个跨间搅混格架、24支导向管部件以及1支仪表管组成。紧邻下管座部件的端部格架为下端部格架，离下管座部件最远的端部格架为上端部格架。骨架最下端为下管座部件，从下管座方向数，排列的格架依次为下端部格架、1个结构搅混格架、1个结构搅混格架、1个结构搅混格架、1个跨间搅混格架、1个结构搅混格架、1个跨间搅混格架、1个结构搅混格架、1个跨间搅混格架、1个结构搅混格架、上端部格架，24支导向管部件与1支仪表管将11 支格架和下管座部件连接在一起，格架与下管座之间的间距满足骨架结构要求。
每个格架由17×17个栅元组成，呈正方形分布，其中1个仪表管栅元，24 个导向管栅元，仪表管栅元位于格架中心，导向管栅元以仪表管栅元为中心，对称分布在格架中。基于导向管结构以及焊接设备特点，无法将24支导向管和 1支仪表管装配好后再进行焊接，应专门设计相应的组装焊接方法。
首先安装定位上端部格架、3个跨间搅混格架和6个结构搅混格架，下端部格架和下管座不安装，便于20支导向管从下管座方向往上端部格架插入，保证 20支导向管胀包位于第一层结构搅混格架和下端部格架之间，此时安装定位下管座。再将20支导向管部件贴紧下管座导向管定位孔，并用轴肩螺钉紧固，按从下往上的顺序，逐层焊接20支导向管(从第一层搅混格架开始)。焊接完后拆掉下管座，从骨架下方依次插入4支角导向管，安装下端部格架，避免导向管插入格架导向管栅元，导向管胀包的干涉。重新安装下管座后，4支角导向管不能穿过下端部格架定位在下管座上，此时需重新将20支导向管部件与下管座固定，进行20支导向管部件与下端部格架的焊接，再将4支角导向管穿过下端部格架与下管座定位，4支角导向管与格架按从下往上的顺序，逐层焊接(从下端部格架开始)的焊接。最后将仪表管从上端部格架方向插入格架，与下管座定位，按从下往上的顺序，逐层焊接仪表管(从下端部格架开始)，再将24支导向管部件与套管胀接在一起，经过最终检查后成为骨架。
骨架自动焊机焊枪强度无法保证CF3改进型燃料组件骨架焊接，暂不考虑采用全自动焊机进行该型骨架的制造。重点考虑手动焊接条件下，实现CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接的方法。
格架中相对于仪表管栅元孔对称分布24个栅元为控制棒导向管栅元孔，导向管装配时，每支导向管插入每层格架相应的控制棒导向管栅元孔。格架导向管栅元孔的孔径为Φ12.5mm，导向管部件制造中要求先将导向管与内套管胀接，再将胀接后的导向管与端塞焊接构成控制棒导向管部件。控制棒导向管与端塞焊接焊缝处直径最大Φ12.67mm，导向管焊缝部位与格架导向管栅元孔为过盈配合；导向管外径12.40～12.50mm，导向管与格架导向管栅元孔配合为间隙配合；导向管与内套管胀接位置共3处，每处胀接位置对边尺寸为13.25mm，导致骨架组装时，导向管3处胀接部位无法自由穿过格架中导向管栅元孔，导向管其余部位可自由穿过格架中导向管栅元孔。因此导向管需从骨架下端插入11层格架导向管栅元孔，导向管插入时，应不装配下端部格架和下管座，导向管装配到位后，最后安装下管座与下端部格架。同时考虑到焊接操作时，如果同时将24 支导向管插入，位于格架4个角的4支导向管会干涉相邻导向管与格架的焊接，因此4支角导向管应最后插入。20支导向管(除开4支角导向管)与上端部格架、3个跨间搅混格架、6个结构搅混格架焊接后，装入4支角导向管，再安装下管座与下端部格架。由于4支角导向管会干涉相邻导向管与格架的焊接，此时，只能将20支导向管穿过下端部格架，通过轴肩螺钉将导向管与下管座贴紧，为便于20支导向管与下端部格架焊接，4支角导向管应往骨架上管座方向移动，避开对20支导向管与下端部格架焊接的妨碍。为达到这个目的，4个角导向管端塞端面应至少移动到下端部格架条带内，保证下端部格架下端面与下管座上端面之间没有角导向管。由计算可知，下管座导向管座端面与下端部格架下端面之间间距为53.45～55.45mm，因此角导向管只需往上移动至少55.45mm，即可满足不干涉其余导向管与下端部格架的焊接。根据前面对导向管3个胀接部位与下端部格架、第一层搅混格架相互位置的计算，可知，导向管胀接位置3距第1层搅混格架下端面最小距离171.9mm，表明角导向管可以往上管座方向最多移动171.9mm，远大于55.45mm。因此，20支导向管与下端部格架焊接前，将 4支角导向管往上方至少移动55.45mm，即可满足20支导向管与下端部格架焊接无干涉的要求。当20支导向管与下端部格架焊接完成后，再将4支角导向管定位，最后完成焊接，至此，实现所有导向管的组装与焊接，同时导向管组装焊接后完成仪表管与格架的焊接，从而实现CF3改进型燃料组件骨架在手动焊机焊接条件下的组装与焊接。

Claims (7)

1.一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法，首先安装定位上端部格架、3个跨间搅混格架和6个结构搅混格架，下端部格架和下管座不安装，从骨架下方插入仪表管，再将20支导向管从下管座方向往上端部格架插入，保证20支导向管胀包位于第一层结构搅混格架和下端部格架之间，此时安装定位下管座；再将仪表管固定在下管座上，再将20支导向管部件贴紧下管座导向管定位孔，并用轴肩螺钉紧固；
按从下往上的顺序，从第一层搅混格架开始逐层焊接仪表管，再按从下往上的顺序，从第一层搅浑格架开始逐层焊接20支导向管；焊接完后拆掉下管座，从骨架下方依次插入4支角导向管，安装下端部格架，避免导向管插入格架导向管栅元；重新安装下管座后，4支角导向管不能穿过下端部格架定位在下管座上，此时需重新将20支导向管部件与下管座固定，进行仪表管与下端部格架的焊接，再进行20支导向管部件与下端部格架的焊接，再将4支角导向管穿过下端部格架与下管座定位，4支角导向管与格架按从下往上的顺序，逐层的焊接；将24支导向管部件与套管胀接在一起，经过最终检查后成为骨架；
其特征在于：格架中相对于仪表管栅元孔对称分布24个栅元为控制棒导向管栅元孔，导向管装配时，每支导向管插入每层格架相应的控制棒导向管栅元孔；
导向管需从骨架下端插入11层格架导向管栅元孔，导向管插入时，应不装配下端部格架和下管座，导向管装配到位后，最后安装下管座与下端部格架；
4支角导向管应最后插入；
除开4支角导向管外的20支导向管与上端部格架、3个跨间搅混格架、6个结构搅混格架焊接后，装入4支角导向管，再安装下管座与下端部格架；
将20支导向管穿过下端部格架，通过轴肩螺钉将导向管与下管座贴紧，为便于20支导向管与下端部格架焊接，4支角导向管应往骨架上管座方向移动，避开对20支导向管与下端部格架焊接的妨碍；
4个角导向管端塞端面应至少移动到下端部格架条带内，保证下端部格架下端面与下管座上端面之间没有角导向管；
当20支导向管与下端部格架焊接完成后，再将4支角导向管定位，最后完成焊接，至此，实现所有导向管的组装与焊接，同时导向管组装焊接后完成仪表管与格架的焊接。
2.如权利要求1所述的一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法，其特征在于：所述格架导向管栅元孔的孔径为Φ12.5mm，导向管部件制造中先将导向管与内套管胀接，再将胀接后的导向管与端塞焊接构成控制棒导向管部件。
3.如权利要求1所述的一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法，其特征在于：所述控制棒导向管与端塞焊接焊缝处直径最大Φ12.67mm，导向管焊缝部位与格架导向管栅元孔为过盈配合。
4.如权利要求1所述的一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法，其特征在于：所述导向管外径12.40～12.50mm，导向管与格架导向管栅元孔配合为间隙配合。
5.如权利要求1所述的一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法，其特征在于：导向管与内套管胀接位置共3处，每处胀接位置对边尺寸为13.25mm，导致骨架组装时，导向管3处胀接部位无法自由穿过格架导向管栅元孔，导向管其余部位可自由穿过格架中导向管栅元孔。
6.如权利要求1所述的一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法，其特征在于：角导向管只需往上移动至少55.45mm，可满足不干涉其余导向管与下端部格架的焊接。
7.如权利要求1所述的一种CF3改进型燃料组件骨架组装与焊接方法，其特征在于：20支导向管与下端部格架焊接前，将4支角导向管往上方至少移动55.45mm，即可满足20支导向管与下端部格架焊接无干涉的要求。
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