JPH0239345B2 - - Google Patents
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- JPH0239345B2 JPH0239345B2 JP59050250A JP5025084A JPH0239345B2 JP H0239345 B2 JPH0239345 B2 JP H0239345B2 JP 59050250 A JP59050250 A JP 59050250A JP 5025084 A JP5025084 A JP 5025084A JP H0239345 B2 JPH0239345 B2 JP H0239345B2
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- welding
- cladding tube
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/235—Preliminary treatment
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- Arc Welding In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ナトリウムを含有するガラスから
なるビーズの吹き付け処理（以下、ビーズブラス
ト処理という。）が内面に施されたジルカロイ製
管にジルカロイ製の他の部品を溶接するのに好適
な溶接方法に関する。
なるビーズの吹き付け処理（以下、ビーズブラス
ト処理という。）が内面に施されたジルカロイ製
管にジルカロイ製の他の部品を溶接するのに好適
な溶接方法に関する。
ここでまず、この発明において問題とするジル
カロイ製管およびそれに溶接されるジルカロイ製
の部品について述べると、そのようなものとして
は、例えば第１図に示すように、軽水型原子炉に
用いられる燃料棒１を構成するジルカロイ製被覆
管２およびジルカロイ製端栓３がある。被覆管２
は、その内部にペレツト４およびスプリング５を
収納するものであり、端栓３は被覆管２の両側開
口部を密封するものである。そして、これら被覆
管２および端栓３は、例えば第２図に示すように
して溶接される。すなわち、溶接室Ｓを画成する
枠体６に回転自在に設けられた端栓受け７に端栓
３を支持させる一方、被覆管２を回転機８に支持
させ、はめ合せ部９を溶接電極１０によつて溶接
するものである。なお、被覆管２と端栓３との溶
接には、通常、溶接室Ｓ内をヘリウムまたはアル
ゴン等の不活性ガス雰囲気とし、空気を遮断した
状態でタングステンの溶接電極１０とはめ合せ部
９との間にアークを発生させ、このアークの熱で
溶接するというTIG溶接が採用されている。
カロイ製管およびそれに溶接されるジルカロイ製
の部品について述べると、そのようなものとして
は、例えば第１図に示すように、軽水型原子炉に
用いられる燃料棒１を構成するジルカロイ製被覆
管２およびジルカロイ製端栓３がある。被覆管２
は、その内部にペレツト４およびスプリング５を
収納するものであり、端栓３は被覆管２の両側開
口部を密封するものである。そして、これら被覆
管２および端栓３は、例えば第２図に示すように
して溶接される。すなわち、溶接室Ｓを画成する
枠体６に回転自在に設けられた端栓受け７に端栓
３を支持させる一方、被覆管２を回転機８に支持
させ、はめ合せ部９を溶接電極１０によつて溶接
するものである。なお、被覆管２と端栓３との溶
接には、通常、溶接室Ｓ内をヘリウムまたはアル
ゴン等の不活性ガス雰囲気とし、空気を遮断した
状態でタングステンの溶接電極１０とはめ合せ部
９との間にアークを発生させ、このアークの熱で
溶接するというTIG溶接が採用されている。
ところで、上記の燃料棒１に使用される被覆管
２おいては、その製作工程の最終工程において酸
洗浄処理を行い、次いで酸による被覆管２への悪
影響を防止するために、管内外面に残存している
酸を取り除くようにしている。この場合、被覆管
２の外面に残存している酸については、研削等の
機械的方法によつて取り除けるが、内面について
は、そのような方法を採用することができず、ガ
ラス製のビーズを被覆管２の内面に吹き付けると
いうビーズブラスト処理が採用され、これによつ
て内面に残存する酸を取り除くようにしている。
このようなビーズブラスト処理に用いられるビー
ズ材としては、一般に市販されて安価に入手でき
るソーダ石灰ガラス〔主な成分：SiO2（72％）、
Na2O（13％）、CaO（９％）、FeO（３％）〕が使用
されている。
２おいては、その製作工程の最終工程において酸
洗浄処理を行い、次いで酸による被覆管２への悪
影響を防止するために、管内外面に残存している
酸を取り除くようにしている。この場合、被覆管
２の外面に残存している酸については、研削等の
機械的方法によつて取り除けるが、内面について
は、そのような方法を採用することができず、ガ
ラス製のビーズを被覆管２の内面に吹き付けると
いうビーズブラスト処理が採用され、これによつ
て内面に残存する酸を取り除くようにしている。
このようなビーズブラスト処理に用いられるビー
ズ材としては、一般に市販されて安価に入手でき
るソーダ石灰ガラス〔主な成分：SiO2（72％）、
Na2O（13％）、CaO（９％）、FeO（３％）〕が使用
されている。
ところが、このようなビーズブラスト処理を行
つた被覆管２に端栓３を溶接した場合には、被覆
管２と端栓３との溶接部Ｍ（第３図参照）にポロ
シテイ（微小な泡状の気孔であつて、溶接部Ｍを
脆弱にする。）がＸ線透過による溶接部検査で発
見された。しかも、このポロシテイ発生率は、管
本数割合で平均約３％にも及んでいた。そこで、
本発明者がそのポロシテイ発生の原因を追究した
ところ、その原因がビーズに含まれるナトリウム
にあることが判明した。すなわち、ビーズ中に含
まれるナトリウム成分は、その温度が1500℃〜
1600℃になると気化する。しかるに、溶接部１３
の溶接温度は被覆管２および端栓３がジルカロイ
製であるが故に2000℃以上に達する。このため、
溶接過程においてビーズからナトリウム成分が気
化し、これが溶接部Ｍの溶融金属内に入り込んで
ポロシテイを形成していたのである。
つた被覆管２に端栓３を溶接した場合には、被覆
管２と端栓３との溶接部Ｍ（第３図参照）にポロ
シテイ（微小な泡状の気孔であつて、溶接部Ｍを
脆弱にする。）がＸ線透過による溶接部検査で発
見された。しかも、このポロシテイ発生率は、管
本数割合で平均約３％にも及んでいた。そこで、
本発明者がそのポロシテイ発生の原因を追究した
ところ、その原因がビーズに含まれるナトリウム
にあることが判明した。すなわち、ビーズ中に含
まれるナトリウム成分は、その温度が1500℃〜
1600℃になると気化する。しかるに、溶接部１３
の溶接温度は被覆管２および端栓３がジルカロイ
製であるが故に2000℃以上に達する。このため、
溶接過程においてビーズからナトリウム成分が気
化し、これが溶接部Ｍの溶融金属内に入り込んで
ポロシテイを形成していたのである。
この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
で、ビーズブラスト処理が施されたジルカロイ製
管とジルカロイ製の他の部品とを溶接する際に、
溶接部にポロシテイが発生するのを防止すること
ができる溶接方法を提供することを目的とする。
で、ビーズブラスト処理が施されたジルカロイ製
管とジルカロイ製の他の部品とを溶接する際に、
溶接部にポロシテイが発生するのを防止すること
ができる溶接方法を提供することを目的とする。
この発明は、上記目的を達成するために、溶接
前に、ジルカロイ製管の溶接部およびその近傍の
内面に付着したビーズから少なくともナトリウム
成分を予め除去するようにしたものである。この
ように、溶接に際し、ナトリウム成分を予め除去
するのであるから、溶接過程においてナトリウム
成分が気化することがなく、したがつて溶接部に
ポロシテイが発生するのを防止することができる
のである。この場合、ナトリウム成分を除去する
方法としては、各種の方法があるが、基本的には
ビーズ自体を除去する方法と、ナトリウム成分の
みを除去する方法との２つの方法がある。
前に、ジルカロイ製管の溶接部およびその近傍の
内面に付着したビーズから少なくともナトリウム
成分を予め除去するようにしたものである。この
ように、溶接に際し、ナトリウム成分を予め除去
するのであるから、溶接過程においてナトリウム
成分が気化することがなく、したがつて溶接部に
ポロシテイが発生するのを防止することができる
のである。この場合、ナトリウム成分を除去する
方法としては、各種の方法があるが、基本的には
ビーズ自体を除去する方法と、ナトリウム成分の
みを除去する方法との２つの方法がある。
次に、そのような除去方法について第４図、第
５図をそれぞれ参照して説明することにより、こ
の発明をより一層明らかにする。
５図をそれぞれ参照して説明することにより、こ
の発明をより一層明らかにする。
第４図は、ビーズ自体を除去するための研磨装
置の概略構成を示すものであつて、この研磨装置
は、被覆管２を支持する支持台１１と、軸線が被
覆管２の軸線と一致せしめられた回転軸１２を有
する回転駆動機１３とを備え、回転軸１２はその
軸線方向へ移動可能となつており、その先端部に
は被覆管２の内面を研磨するためのブラシ１４が
設けられている。このブラシ１４は、シリコンカ
ーバイト（SiC）または酸化アルミニウム
（Al2O3）等からなるものであつて、その直径と
しては被覆管２の内径の２倍程度、またその幅と
しては研磨すべき範囲の1/2程度とするのが望ま
しい。
置の概略構成を示すものであつて、この研磨装置
は、被覆管２を支持する支持台１１と、軸線が被
覆管２の軸線と一致せしめられた回転軸１２を有
する回転駆動機１３とを備え、回転軸１２はその
軸線方向へ移動可能となつており、その先端部に
は被覆管２の内面を研磨するためのブラシ１４が
設けられている。このブラシ１４は、シリコンカ
ーバイト（SiC）または酸化アルミニウム
（Al2O3）等からなるものであつて、その直径と
しては被覆管２の内径の２倍程度、またその幅と
しては研磨すべき範囲の1/2程度とするのが望ま
しい。
そして、上記構成の研磨装置によつて、ビーズ
を除去する場合には、回転軸１２を回転させつつ
前後に移動させ、ブラシ１４によつて被覆管２の
内面所定範囲Ａを研磨する。なお、研磨すべき所
定範囲Ａを、溶接時にナトリウム成分の気化温度
である1500℃〜1600℃以上になる範囲より広く設
定すべきことは勿論である。
を除去する場合には、回転軸１２を回転させつつ
前後に移動させ、ブラシ１４によつて被覆管２の
内面所定範囲Ａを研磨する。なお、研磨すべき所
定範囲Ａを、溶接時にナトリウム成分の気化温度
である1500℃〜1600℃以上になる範囲より広く設
定すべきことは勿論である。
このようにして被覆管２の内面に残存するビー
ズを除去した後、実際に被覆管２と端栓３とを
200本宛TIG溶接したところ、ポロシテイの発生
は皆無であつた。なお、この実験では、回転軸１
２を15000r.p.mで10秒〜15秒間回転させ、被覆管
２の内面を深さ２〜3μ研磨した。また、研磨粉
等の除去を確実にするために、乾燥窒素ガスで研
磨粉を吹き飛ばし、続いて乾燥フエルトプラグを
被覆管２内に１回通した。
ズを除去した後、実際に被覆管２と端栓３とを
200本宛TIG溶接したところ、ポロシテイの発生
は皆無であつた。なお、この実験では、回転軸１
２を15000r.p.mで10秒〜15秒間回転させ、被覆管
２の内面を深さ２〜3μ研磨した。また、研磨粉
等の除去を確実にするために、乾燥窒素ガスで研
磨粉を吹き飛ばし、続いて乾燥フエルトプラグを
被覆管２内に１回通した。
また、第５図はナトリウム成分のみを除去する
ための除去装置の概略構成を示すものであつて、
この除去装置は次のように構成されている。すな
わち、第５図において符号２１は回転機である。
この回転機２１に保持された被覆管２の一端部
は、不活性ガス雰囲気とされた加熱室２２内に延
びており、この加熱室２２を画成する枠体２３内
に回転自在に設けられた管端受け２４によつて支
持されている。そして、被覆管２の加熱室２２内
に存する端部がレーザー加熱機２５によつて加熱
されるようになつている。この加熱機２５は周知
の構成のものを用いるが、この場合にはレーザー
材料としてCO2−N2−Heの混合気体を使用し、
レーザー光集束幅３mmとし、レーザー光を照射し
て加熱する部分の温度を1500℃〜1600℃で３秒間
〜５秒間保持し得る機能を備えたものを用いてい
る。
ための除去装置の概略構成を示すものであつて、
この除去装置は次のように構成されている。すな
わち、第５図において符号２１は回転機である。
この回転機２１に保持された被覆管２の一端部
は、不活性ガス雰囲気とされた加熱室２２内に延
びており、この加熱室２２を画成する枠体２３内
に回転自在に設けられた管端受け２４によつて支
持されている。そして、被覆管２の加熱室２２内
に存する端部がレーザー加熱機２５によつて加熱
されるようになつている。この加熱機２５は周知
の構成のものを用いるが、この場合にはレーザー
材料としてCO2−N2−Heの混合気体を使用し、
レーザー光集束幅３mmとし、レーザー光を照射し
て加熱する部分の温度を1500℃〜1600℃で３秒間
〜５秒間保持し得る機能を備えたものを用いてい
る。
上記構成の除去装置によつて被覆管２の端部に
残存するビーズからナトリウム成分を除去する場
合には、回転機２１によつて被覆管２を３秒間で
１回転する程度の速度で回転させる。この回転と
同時に被覆管２の端部をレーザー加熱機２５によ
つて加熱し、1500℃〜1600℃の範囲に３秒間〜５
秒間保持する。すると、被覆管２の内面端部に残
存していたビーズからナトリウム成分が気化し、
除去される。なお、気化したナトリウム成分、管
端受け２４に形成された通路２４ａを通つて加熱
室２２内へと導出され、加熱室２２内の不活性ガ
スとともに加熱室２２外へ排出される。
残存するビーズからナトリウム成分を除去する場
合には、回転機２１によつて被覆管２を３秒間で
１回転する程度の速度で回転させる。この回転と
同時に被覆管２の端部をレーザー加熱機２５によ
つて加熱し、1500℃〜1600℃の範囲に３秒間〜５
秒間保持する。すると、被覆管２の内面端部に残
存していたビーズからナトリウム成分が気化し、
除去される。なお、気化したナトリウム成分、管
端受け２４に形成された通路２４ａを通つて加熱
室２２内へと導出され、加熱室２２内の不活性ガ
スとともに加熱室２２外へ排出される。
そして、このようにしてナトリウム成分を除去
した後、被覆管２を200本実際にTIG溶接したが、
溶接部におけるポロシテイの発生は皆無であつ
た。
した後、被覆管２を200本実際にTIG溶接したが、
溶接部におけるポロシテイの発生は皆無であつ
た。
なお、上記の実施例においては、この発明を燃
料棒を構成する被覆管と端栓とに適用する場合に
ついて述べたが、他のジルカロイ製管およびジル
カロイ製の他の部品に適用してもよいのは勿論で
ある。
料棒を構成する被覆管と端栓とに適用する場合に
ついて述べたが、他のジルカロイ製管およびジル
カロイ製の他の部品に適用してもよいのは勿論で
ある。
以上説明したように、この発明の溶接方法によ
れば、溶接前に、ジルカロイ製の溶接部およびそ
の近傍の内面に付着したビーズから少なくともナ
トリウム成分を予め除去するようにしているか
ら、溶接部にそこを脆弱化するポロシテイが発生
するのを防止することができるという効果が得ら
れる。
れば、溶接前に、ジルカロイ製の溶接部およびそ
の近傍の内面に付着したビーズから少なくともナ
トリウム成分を予め除去するようにしているか
ら、溶接部にそこを脆弱化するポロシテイが発生
するのを防止することができるという効果が得ら
れる。
第１図はこの発明の対象の一例であるジルカロ
イ製被覆管およびジルカロイ製端栓を備えた燃料
棒を示す断面図、第２図はそれら被覆管および端
栓を溶接するための溶接装置の一例を示す概略構
成図、第３図は第１図に示す燃料棒の端部を示す
拡大断面図、第４図はこの発明を実施する際に用
いられる研磨装置の一例を示す概略構成図、第５
図は同除去装置の一例を示す概略構成図である。 ２……被覆管（ジルカロイ製管）、３……端栓
（ジルカロイ製部品）、１２……回転軸、１４……
ブラシ、２５……レーザー加熱機。
イ製被覆管およびジルカロイ製端栓を備えた燃料
棒を示す断面図、第２図はそれら被覆管および端
栓を溶接するための溶接装置の一例を示す概略構
成図、第３図は第１図に示す燃料棒の端部を示す
拡大断面図、第４図はこの発明を実施する際に用
いられる研磨装置の一例を示す概略構成図、第５
図は同除去装置の一例を示す概略構成図である。 ２……被覆管（ジルカロイ製管）、３……端栓
（ジルカロイ製部品）、１２……回転軸、１４……
ブラシ、２５……レーザー加熱機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ナトリウムを含有するガラスからなるビーズ
の吹き付け処理が内面に施されたジルカロイ製管
にジルカロイ製の他の部品を溶接するに際し、溶
接前に前記ジルカロイ製管の溶接部およびその近
傍の内面に付着したビーズから少なくともナトリ
ウム成分を予め除去することを特徴とする溶接方
法。 ２ 前記ナトリウム成分の除去は、前記ジルカロ
イ製管の溶接部およびその近傍の内面を研磨して
前記ビーズを前記ジルカロイ製管から除去するこ
とによつて行うことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の溶接方法。 ３ 前記ナトリウム成分の除去は、前記ジルカロ
イ製管の溶接部およびその近傍を加熱することに
よつて行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の溶接方法。 ４ 前記加熱は、炭酸ガスレーザーによつて行う
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59050250A JPS60196273A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59050250A JPS60196273A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 溶接方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60129498A Division JPS6123593A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | ジルカロイ製管内の気化成分の除去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60196273A JPS60196273A (ja) | 1985-10-04 |
| JPH0239345B2 true JPH0239345B2 (ja) | 1990-09-05 |
Family
ID=12853735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59050250A Granted JPS60196273A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60196273A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124568A (en) * | 1998-12-31 | 2000-09-26 | General Electric Company | Heating apparatus for a welding operation and method therefor |
| JP4590073B2 (ja) * | 2000-08-04 | 2010-12-01 | オリンパス株式会社 | 可撓性管の溶接接合装置 |
-
1984
- 1984-03-16 JP JP59050250A patent/JPS60196273A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60196273A (ja) | 1985-10-04 |
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