DE2212555A1

DE2212555A1 - Verfahren zum Verbinden eines Rohrs aus Niob mit einem Rohr aus rostfreiem Stahl

Info

Publication number: DE2212555A1
Application number: DE19722212555
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Dufrene; Jean Lacoste; Robert Schley; Jean Tortel
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1971-03-19
Filing date: 1972-03-15
Publication date: 1972-10-05
Also published as: BE780536A; US3791026A; IT953981B; FR2129255A5; GB1337890A

Description

PATENTANWALT

DR. HANS ULRICH MAY D S MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1 a 9 9 1 9 ζ ζ ζ TELEGRAMME! MAYPATENT MÖNCHEN ^ TELEFON CO811D 5936S2

B 4058.3 AM München, den 15,März 1972

CP 417/1051 Dr.M/rt

Commissariat ä I¹Energie Atomique in Paris, Frankreich

Verfahren zum Verbinden eines Rohrs aus Niob mit einem Rohr aus

rostfreiem Stahl.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Stücke, insbesondere rohrförmiger Stücke, wovon das eine aus Niob und das andere aus rostfreiem Stahl besteht. Die Erfindung ist besonders bedeutsam für die Befestigung der Stopfen von Bestrahlungskapseln, die benutzt werden, um Probenßestrahlungen im Cöre eines im Betrieb befindlichen.Kernreaktors zu unterwerfen.

Bisher wird für eine solche Verbindung ein Zwischenstück mit hohem Nickelgehalt benutzt, beispielsweise aus einer Nickellegierung mit 75 % Nickel und 18 % Chrom ("inconel^lle.Wz.). Dieses Zwischenstück ist mit dem Stück aus Niob durch Bildung eines Eutektikums Nickel-Niob und Diffusion des Nickels in das Niob verbunden. Andererseits ist es mit dem Stück aus rostfreiem Stahl durch eine Schweißnaht verbunden, wie in der französischen Patentanmeldung Nr. 6938882 des Anmelders beschreiben .

Falls man jedoch zwei rohrförmige werkstücke, insbesondere einen Stopfen aus rostfreiem Stahl an einem Rohr aus Niob befestigen will, weist das bekannte Verfahren den Nachteil auf, daß zwischen dem Zwischenstück und dem Stahlstopfen eine Schweißnaht erforderlich ist.

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Durch die Erfindung soll vor allem ein Verfahren zur Verbindung solcher rohrförmigen Teile geschaffen werden, welches diesen Nachteil vermeidet und eine direkte Verbindung zwischen dem Werkstück aus Niob und dem aus Stahl mit guter Dichtheit und mechanischer Festigkeit herstellt.

Diese Aufgabe uird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Verbinden eines Rohrs aus Niob mit einem Rohr aus rostfreiem Stahl gelöst, welches darin besteht, daß die Rohre zylindrisch mit einem Spiel ineinander geschoben werden, wobei das Stahl_,rohr das äußere Rohr bildet und an seinem Ende einen als Behälter dienenden ausgearbeiteten Außenkragen trägt, der Behälter mit einem geeigneten Lot gefüllt wird, die Gesamt anordnung unter Sekundäsrvakuuni auf eine Temperatur von 1020 bis 1030 ⁰C gebracht wird und dann nach dem Löten der Behälter entfernt wird.

Gemäß einer besonderer» Ausführungsforra enthält der rostfreie Stahl 18 % Nickel und Q % Chrom, während das Lot 10 % Phosphor, 13 % Chrom und 77 % Nickel enthält.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind bei dem Spiel zwischen den beiden Rohren die unterschiedlichen Ausdehnungen zwi^* sehen dem rostfreien Stahl und dem Niob während des Lötens berücksichtigt, und das Lot füllt den Zwischenraum im Verlauf der Behandlung aus.

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügte einzige Zeichnung, die im senkrechten Schnitt eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Verbindungsstelle zeigt.

Wie aus der Figur ersichtlich, besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, die zylindrischen Werkstücke aus Niob 1 und rost-

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freiem Stahl 3 direkt durch eine Lotschicht 5 zu verbinden. Die Werkstücke 1 und 3 sind zylindrisch ineinander geschoben, wobei das Stahlrohr 3 sich außen befindet und einen Zwischenraum zum Niobrohr läßt, in dem das Lot 5 Platz findet. Der Zwischenraum berücksichtigt auch die Ausdehnungsunterschiede zwischen dem rostfreien Stahl und dem Niob bei der Behandlung stemper atur_o vor dem Heratel« len der Verbindung trägt das Stahlrohr 3 an seinem oberen Teil, der das Niobrohr 1 umgibt, einen gestrichelt, dargestellten Kragen 7ν der einen Behälter 9 bildet, in den das Lot gegeben wirdc Das Lot besteht vorteilhafterjweise aua einer Legierung von 10 # Phosphor, 13 f> OhTOWi₁Il $> Nickel. Die (Jesamtanordnung wird unter Sekundärvakuum gebracht und auf eine Temperatur von 1020 bis 1030t

erhitzt. Wenn das Lot in den Ziwsohenraum zwischen den Rohren eingedrungen ist, wird die Behindluy beendet und der Kragen 7 mit dem ggf.-> im Baum 9 noch vorhandenen Rest von Lot in beliebiger Weise entfernt ·.

Die nach diesem Verfahren erhaltenen Verbindungen sind besonders dicht und zeigen einen ausgezeichnete mechanische Festigkeit- Sie sind insbesondere spektrometrisch heliumdicht, und die Soherbruchlast des Lotes liegt über 10,6 kg/mm .-,

Bei einem Beispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen zwei zylindrischen Stücken* das eine aus Niob und das ändere aus rostfreiem Stahl, mit einem Innendurchmesser von 22,5 mm und einem Außendurchmesser von 26,5 mm,lag der Berstdruok der Verbindung über 250 bar, und die Verbindung war dicht nach 50 Wärmezyklen zwischen 215 und 220 ⁰C mit einem Wärmegradienten in der Rohrwand von maximal 150 ⁰C und einem Innendruck von 160 bar in der Hitze,

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Außerdem ist die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Verbindung gegenüber flüssigem Natrium korrosionsbeständig,
was es ermöglicht, die Stopfen von Bestrahlungskapaeln, die in mit flüssigem Natrium gekühlten Kernrealctoren verwendet werden, einfach durch lötung zu verschließen.

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Claims

Patentansprüche

1 - Verfahren zum Verbinden eines Rohrs aus Niob mit einem Rohr aus rostfreiem Stahl» dadurch gekennzeichnet, daß die an ihren mitein-

zu
ander/verbindenden Enden entsprechend zylindrisch ausgebildten Rohre so ineinandergesetzt werden, daß zwischen ihnen über die Länge des Verbindungsbereiches ein zur Achse der beiden Rohre paralleler und nach außen offener Ringspalt verbleibt, wobei das Stahlrohr außen angeordnet ist und an seinem Ende einen Außenkragen trägt, der einen ringförmigen Behälter bildet, dessen Boden mit der ringsförmigen Außenöffnung de3 Ringspalts in Verbindung steht» daß der Behälter mit einem geeigneten Lot gefüllt und die Gesamtanordnung in einem Vakuum auf eine ausreichende Temperatur erhitzt wird, daß das Lot in den Ringspalt eindringt, und daß nach dem Löten der Behälter entfernt wird,
2. Verfahren nach Anspruch 1_T dadurch gekennzeichnet, daß als Lot ein solches mit einem Gehalt von 10 $> Phosphor? >3 $> Chrom und 77 i> Nickel verwendet wird und die Lot temperatur zwischen 1020 und 1030 ⁰C gewählt wird -
3.· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der rostfreie Stahl 18 $ Nickel und 8/SChrom enthält-^
4 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekenn~ zeichnet, daß der Zwischenraum entsprechend den während des Lötens gegebenen Ausdehnungsunterachieden zwischen dem rostfreien Stahl und dem Niob gewählt wird,
5 Dichte Verbindung zwischen einem Niobrohr und einem Rohr aus !•ostfreiem Stahl, die insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 4 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Lötver bindung besteht» die aen swischen mit Spisl ineinander passenden

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zylindrischen Enden 6e:t· .Rohre* von denen das Ende des Hte,hl rohres das Ende des Nuobrohrs umgibt, ausgebi lasten, naoh außen offenen koaxialen Ringapalt ausfüllt,

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