Verfahren zum Verschweißen von insbesondere mit atomarem Spaltstoff
gefüllten Hüllrohren aus Zirkonlegierung Zur Herstellung von Atomreaktorbauteilen
werden in großem Umfang Zirkonlegierungen verwendet. Diese Legierungen können nur
in einer Atmosphäre, die aus einem Edelgas von hohem Reinheitsgrad besteht, geschweißt
werden, wenn das Schweißgut von Verunreinigungen, beispielsweise Stickstoff, frei
bleiben soll. Hüllrohre aus Zirkonlegierungen für Brennstäbe, die außer dem Spaltstoff
noch Helium zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Spaltstoff und Hüllrohr
enthalten, werden zweckmäßigerweise in einer Heliumatmosphäre mit ihren Endkappen
verschweißt. Helium hat jedoch von allen Inertgasen die höchste Ionisierungsspannung,
so daß in einer reinen Heliumatmosphäre ein Schweißlichtbogen bei üblichem Elektrodenabstand
und bei den in Betracht kommenden Schweißdaten mit Hilfe konventioneller Zündgeräte
nicht gezündet werden kann.Method for welding, in particular with atomic fissile material
Filled cladding tubes made of zirconium alloy For the production of nuclear reactor components
Zirconium alloys are widely used. These alloys can only
welded in an atmosphere consisting of a noble gas with a high degree of purity
when the weld metal is free of impurities such as nitrogen
should stay. Zirconium alloy cladding tubes for fuel rods other than fissile material
nor helium to improve the heat transfer between fissile material and cladding tube
are expediently in a helium atmosphere with their end caps
welded. However, helium has the highest ionization voltage of all inert gases,
so that in a pure helium atmosphere a welding arc with the usual electrode spacing
and for the relevant welding data with the help of conventional ignition devices
cannot be ignited.
Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, die Zünd-und Schweißspannung
in einem Schutzgas durch einen kleinen Zusatz von Argon herabzusetzen, jedoch ist
dieser Vorschlag offenbar von der Fachwelt nur auf den zur Zeit dieses Vorschlages
als Schutzgas üblichen Wasserstoff bezogen worden. Für das Zünden des Lichtbogens
in einer Heliumatmosphäre hat man sich dann nur noch erheblich aufwendigerer Verfahren,
z. B. Überlagerung einer hochfrequenten Hochspannung, bedient, oder man hat Fremdzusätze,
z. B. sogenannte Steuermetalle, angewendet, die sich mit hohen Anforderungen an
die Reinheit des Schweißgutes nicht vertrugen. Diese nachteiligen Umstände vermeidet
die Erfindung.Although it has already been suggested, the ignition and welding voltage
in a protective gas by adding a small amount of argon, however, is
this proposal apparently only applied to the time of this proposal by the professional world
been obtained as a protective gas customary hydrogen. For igniting the arc
in a helium atmosphere one then only has to deal with considerably more complex procedures,
z. B. Superimposition of a high-frequency high voltage, operated, or one has external additives,
z. B. so-called control metals applied, which meet high requirements
not tolerate the purity of the weld metal. Avoids these adverse circumstances
The invention.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Heliumatmosphäre in an
sich bekannter Weise Argon zugemischt wird und daß das Argon zur Herabsetzung der
Zündspannung des Lichtbogens lediglich bis zur Zündung des Lichtbogens vorzugsweise
durch eine Kanüle in den Raum zwischen dem als Elektrode dienenden Hüllrohr und
der Stiftelektrode eingeleitet wird. Durch die Zugabe des zweiten Inertgases bleiben
die für den Schweißvorgang wichtigen inerten Eigenschaften der Schutzatmosphäre
erhalten. Dabei genügt es, vor der Zündung des Lichtbogens einige Kubikmillimeter
Argon in die Lichtbogenstrecke zu blasen. Nach der Lichtbogenzündung bleibt der
Lichtbogen ohne weitere Zuführung von Argon bestehen. Besonders bei Verwendung eines
den Schweißraum umschließenden porösen Schutzkörpers oder großer Schweißkammern,
in denen mittels Schleusen ohne Gaswechsel eine größere Zahl von Verschlußschweißungen
an Hüllrohren durchgeführt werden kann, läßt sich durch ein derartiges kurzzeitiges
Einblasen von Argon der Versatz des Heliums mit Argon auf einen niedrigen Prozentsatz
beschränken. Die einzublasende Menge des Zusatzgases hängt von der Spannung und
vom Elektrodenabstand ab.According to the invention it is proposed that the helium atmosphere in on
known way argon is mixed and that the argon to reduce the
Ignition voltage of the arc only up to the ignition of the arc, preferably
through a cannula into the space between the cladding tube serving as an electrode and
the pin electrode is initiated. Remain by adding the second inert gas
the inert properties of the protective atmosphere that are important for the welding process
obtain. It is sufficient to have a few cubic millimeters before the arc is ignited
Blow argon into the arc gap. The remains after the arc is ignited
Arc without further supply of argon. Especially when using a
the porous protective body surrounding the welding space or large welding chambers,
in which a larger number of sealing welds are carried out by means of locks without gas exchange
can be carried out on ducts, can be carried out by such a short-term
Injection of argon the offset of the helium with argon to a low percentage
restrict. The amount of additional gas to be injected depends on the voltage and
on the distance between the electrodes.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand eines
Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert.Further details and advantages of the invention are based on a
Embodiment explained in more detail below.
Die Figur zeigt das zu verschweißende Hüllrohr 1 aus Zirkonlegierung,
die Wolframelektrode 2 und das diese umgebende Gaszuführungsrohr 3 für die Zugabe
von Helium entsprechend dem Pfeil 4. Durch eine Kanüle 5 wird, wie durch den Pfeil
6 angedeutet ist, Argon in der Größenordnung von einigen Kubikmillimetern zugegeben.
Die Argonzugabe kann auch an anderer Stelle, z. B. an dem Gaszuführungsrohr 3, erfolgen.The figure shows the cladding tube 1 to be welded made of zirconium alloy,
the tungsten electrode 2 and the gas supply pipe 3 surrounding it for the addition
of helium according to the arrow 4. Through a cannula 5, as shown by the arrow
6 is indicated, argon is added on the order of a few cubic millimeters.
The argon can also be added elsewhere, e.g. B. on the gas supply pipe 3, take place.