DE1565073A1

DE1565073A1 - Schweissverfahren,insbesondere fuer Rundnaehte an Endkappen von Kernreaktor-Brennstabhuellrohren

Info

Publication number: DE1565073A1
Application number: DE19651565073
Authority: DE
Inventors: Stehle Dipl-Phys Dr Rer Heinz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-06-11
Filing date: 1965-06-11
Publication date: 1970-01-22
Also published as: CH459397A; DE1565807A1; US3444351A; GB1118104A

Description

Schweißverfahren, insbesondere für Rundnahte an Endkappen von Kernreaktor-Brennstabhüllrohren

Sie vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sehweißverfahren für Rundnähte an Endkappen von Kernreaktor-Brennstabhüllrohren, bei dem sich das Hüllrohr mit der aufgesetzten Endkappe mit konstanter Geschwindigkeit innerhalb einer Schutzgasatmosphäre relativ zu einer Lichtbogen-Schweißelektrode dreht. Bekanntlich müssen Reaktorbrennstäbe beidseitig gasdicht mit Endkappen verschlossen werden* Dazu werden weitgehend Schweißverfahren unter Verwendung von Schutzgas benützt. Dies bedeutet,

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daß z.B. die Schweißung in einer schutzgasgefüllten Kammer mit Hilfe einer nicht abbrennbaren Wolframelektrode durchgeführt wird. Wegen der Forderung nach absoluter Dichtheit der Schweißnähte werden dieselben üblicherweise anschließend mit Hilfe einer Röntgendurchstrahlung untersucht. Dies bedingt aber einen verhältnismäßig großen Zeitaufwand, da die Brennstäbe erst der Schweißeinrichtung entnommen, durchstrahlt und die belichteten Röntgenfilme entwickelt werden müssen, bevor sie eine Beurteilung der durchleuchteten Teile zulassen. Wenn auf diese Art und Weise Poren u.dgl. in der Schweißnaht festgestellt worden sind, wird dieser "schlechte Brennstab" erneut in die Schutzgaskammer eingebracht und "nachgeechweißt." Erfahrungsgemäß fällt dabei ein großer Teil der zunächst beanstandeten Nähte einwandfrei aus. Eine Automatisierung der Kontrolle kann jedoch nicht durchgeführt werden, außerdem ist die Untersuchung der Röntgenaufnahme den subjektiven Einflüssen des Prüfers unterworfen.

Bei sehr dünnwandigen Hüllrohren versagt diese Prüfung überhaupt, da die Pehlererkennbarkeit - besonders bei Brennstäben mit großem Durchmesser - zu gering ist. Da jedoch die Kernreaktortechnik zu immer dünneren Hüllrohren strebt, andererseits gerade an die Schweißung derartiger dünnwandiger Materialien hohe Qualitätsansprüche gestellt werden müssen, besteht ein großen Bedürfnis nach einem Prüfverfahren, das Euch bei derartigen Schweißnähten einwandfrei arbeitet.

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Dieses Zeil wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß noch während dieses Arbeitsvorganges eine selbsttätige Röntgenprüfung der Schweißnaht nach dem an sich bekannten Reflexionsverfahren durchgeführt wird, dessen Anzeige zur manuellen oder vollautomatischen Steuerung des Schweißvorganges und zur Qualitätskennzeichnung der Schweißverbindung verwendet wird· Es ist also wesentlich, daß Schweißung und Röntgenprüfung in einem Arbeitsgang erfolgen. Weiterhin wird kein Röntgenfilm für die Untersuchung der Schweißnaht benötigt, vielmehr wird lediglich die Intensität der gestreuten Röntgenstrahlung mit Hilfe eines entsprechenden Strahlendetektors gemessen, verstärkt und angezeigt. Es ist also das Ergebnis der laufenden Prüfung mit einem Blick am Anzeigegerät ablesbar. Für die richtige Interpretation der Anzeigewerte ist allerdings eine vorhergehende Eichung notwendig, bei der der Ausschlag des Anzeigegerätes sozusagen in Abhängigkeit von der Porengröße und Zahl in der Schweißnaht ermittelt wird. Die Anwesenheit von Poren macht sich dabei durch einen Intensitätsabfall am Strahlendetektor bemerkbar.

Da einmal das Prüfungsergebnis praktisch gleichzeitig mit der Schweißnaht entsteht, kann, falls erforderlich, eine Nachschweißung sofort durchgeführt werden. Die entsprechende Steuerung der Schweißeinrichtung kann dabei von Hand aber auch auto-

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matisch vom Anzeigegerät her vorgenommen werden. Es ist dazu lediglich notwendig, diesem Gerät einen Grenzwert einzugeben, so daß bei ein oder mehrmaliger Unterschreitung desselben eine automatische Nachschweißung, gegebenenfalls mit geänderten, vorher eingestellten, Schweißdaten ausgelöst werden kann. Die Automatisierung kann dabei in dem Sinne weiter fortgeführt werden, daß bei einem weiteren mangelhaften Prüfungsergebnis der behandelte Brennstab als Ausschuß gekennzeichnet und evtl. sogar auf einen dafür vorgesehenen Ablageplatz abtraneportiert wird.

Da jedoch eine direkte visuelle Beobachtung des Schweißvorganges auch bei einer derartigen Automatisierung zweckmäßig erscheint, andererseits aber die Kombination von Schweißung und Röntgenprüfung eine entsprechende Abschirmungseinrichtung des Gerätes notwendig macht, ist es zweckmäßig, ein an sich bekanntes Spiegelsystem oder eine andere Möglichkeit zur Fernbeobachtung vorzusehen.

In der Figur ist in schematischer Weise eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Brennstabhüllrohr ist mit 2 bezeichnet und ist z.B. in einer nicht dargestellten Spannzange gehaltert. Die Endkappe 21 wird mit dem Hüllrohr 2 mit Hilfe der Walframelektrode 3 verschweißt. Die Schweißgeschwindigkeit beträgt z.B. 30 Umdrehungen pro Minute, Die dabei entstehende Schweißnaht 30 wird durch einen Röntgen-

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strahl R, der zudem fokussiert aein kann, angestrahlt. Die von der Materie der Schweißnaht gestreuten Strahlen R¹ treffen auf einen Strahlendetektor 3» Beispielsweise kann dabei der •Röntgenstrahl unter einem Winkel von etwa 45° auf die Schweißstelle gerichtet werden und auch der Strahlendetektor, der z.B· aus einem Zählrohr und einem Blendensystem bestehen kann unter 45° auf den Auftrettpunkt der Strahlung gerichtet sein. Die Ausgangastrqme dee Strahlendetektors D gelangen zu einem Verstärker- und ,Anzeigegerät 4t das z.B. zusätzlich noch mit einem Schreibgerät zur Aufzeichnung der Meßwerte verbunden sein kann. Zur Versinnbildichung einer möglichen Automatisierung des ganzen Verfahrens sind die Wirkverbindungen 42 und 41 eingezeichnet, wobei die Wirkverbindung 41 zum Steuergerät 5 führt, das für die Drehbewegung des Hüllrohres 2 sowie für den Weitergabevorgang entweder an den Platz für Ausschuß bzw. an den Platz für einwandfrei geschweißte Brennatäbe verantwortlich ist. Die Wirkverbindung 42 führt zum Steuergerät 6 für die Schweißeinrichtung. Durch dieses Gerät werden Beginn und Ende der Schweißung sowie die entsprechenden Schweißströme und evtl. Elektrodenabstände zum Werkstück, je nach dem ob es sich um eine Erstschweißung oder um eine Kachschweißung handelt, eingestellt. An dem nicht dargestellten eigentlichen Röntgengerät können dabei die Einstrahl- und Beobachtungarichtung sowie die Wellenlänge der Strahlung optimal der Geometrie der Nahtstelle sowie dem Werkstoff und der Wanddicke angepaßt werden.

Dieses Verfahren, das im Gegensatz zu jenen nach dem Stande

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der Technik wesentlich schneller und unabhängig vom Bedienungspersonal arbeitet, läßt sich analog zu dem beschriebenen Beispiel selbstverständlich auch für andere Werkstücke und Schweißnaht formen anwenden.

3 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

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Patentansprüche

IV Schweißverfahren für Rundnähte an Endkappen von Kernreaktor-Brennstabhüllrohren, "bei dem sich das Hüllrohr mit der aufgesetzten Endkappe mit konstanter Geschwindigkeit innerhalb einer Schutzgasatmosphäre relativ zu einer Lichtbogen-Schweißelektrode dreht, dadurch gekennzeichnet, daß noch während dieses Arbeitsvorganges eine selbsttätige Röntgenprüfung der Schweißnaht nach dem an sich bekannten Reflexionsverfahren durchgeführt wird, dessen Anzeige zur manuellen oder vollautomatischen Steuerung des SchweißVorganges und zur Qualitätskennzeichnung der Schweißverbindung verwendet wird.

2, Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch -1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlen auf der der Schweißelektrode entgegengesetzten Seite etwa unter einem Winkel von 45^Q auf die Schweißnaht gerichtet sind und zur Intensitätsmessung der reflektierten Strahlung ein entsprechender, unter einem ähnlichen Winkel angeordneter und mit einem auch zur automatischen Steuerung verwendbaren Anzeigegerät in Verbindung stehender Detektor vorgesehen ist.

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Nolle U nlGiiag ΑΠ (Art. 7 § I Abs.
2 Nr. 1 Satz 3 des Änderungsges. v. 4.9.1}

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß rur vieutllen Beobachtung dee normalerweise in einer Schutzgaekamaer stattfindenden SchweiBvorganges ein Spiegelsystem vorgesehen ist, dae_vdie Strahlungeabechiraung für das Bedienungspersonal überbrückt.

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