RU2246768C2 - Способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора - Google Patents
Способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2246768C2 RU2246768C2 RU2002122576/06A RU2002122576A RU2246768C2 RU 2246768 C2 RU2246768 C2 RU 2246768C2 RU 2002122576/06 A RU2002122576/06 A RU 2002122576/06A RU 2002122576 A RU2002122576 A RU 2002122576A RU 2246768 C2 RU2246768 C2 RU 2246768C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- cells
- electrodes
- compression
- spot welding
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области атомной промышленности, а именно к производству тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР. Предварительное сжатие динамометрической скобы электродами сварочных клещей осуществляют перед точечной сваркой фигурных ячеек вне поля ячеек, определяют по смещению губок скобы и индикатору усилия сжатие электродов сварочных клещей, информация о которых после обработки в компьютере выдается на исполнительный механизм пространственного перемещения сварочных клещей по проведению точечной сварки фигурных ячеек в собранном поле при соответствии усилий сжатия электродов заданным усилиям либо по прекращению точечной сварки - при несоответствии усилий сжатия заданным с выдачей информации на монитор. Техническим результатом изобретения является повышение качества изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора. 3 ил.
Description
Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение при изготовлении тепловыделяющих сборок ядерных реакторов.
Анализ механических свойств, радиационного роста и релаксационных характеристик дистанционирующих решеток из циркониевых сплавов позволяет сделать вывод о преимуществах их использования в настоящее время в тепловыделяющих сборках для повышения выработки энергии.
Известна дистанционирующая решетка для энергетического ядерного реактора ВВЭР-1000, собранная из отдельных фигурных ячеек, сваренных между собой в точках и скрепленных снаружи ободом (см. Б.А.Дементьев. “Ядерные энергетические реакторы ВВЭР-1000”. М.: Энергоатомиздат, 1990 г., стр.44, рис.2.13 А-А), недостатком которой является возможность деформации ячеек при наборе тепловыделяющих элементов, что приводит к их браку.
Известна дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора ВВЭР-1000, собранная из отдельных фигурных ячеек, сваренных между собой в точках и скрепленных ободом, содержащая в каждой ячейке внутренние выступы, прочно, с натягом фиксирующие пропущенные сквозь ячейки тепловыделяющие элементы и предупреждающие радиальные перемещения их при возбуждении вибрации конструкции под воздействием турбулентного потока теплоносителя (см. “Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов” под ред. Ф.Г.Решетникова, кн.1. М.: Энергоатомиздат, 1995 г., табл.7.1 на стр.184 и стр.187) - прототип.
Известен также способ изготовления дистанционирующих решеток из сплава циркония с 1% ниобия, включающий набор и точечную сварку фигурных ячеек между собой с образованием поля фигурных ячеек для прохождения через них тепловыделяющих элементов, изготовление шестигранного обода дистанционирующей решетки из сплава циркония с 1% ниобия, ввод набранного поля фигурных ячеек в обод дистанционирующей решетки и точечную сварку периферийных фигурных ячеек к ободу решетки (см. “Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов” под ред. Ф.Г.Решетникова, кн.1. М.: Энергоатомиздат, 1995 г., табл.7.1. на стр.184 и стр.187). По существующей технологии изготовления дистанционирующих решеток для тепловыделяющих сборок обод из сплава циркония и 1% ниобия изготавливается из двух полуободов аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом в контролируемой среде аргона для предупреждения окисления циркония во время сварки. При этом сварочный шов требует зачистки, так как дистанционирующая решетка должна быть выполнена строго “под ключ”. Зачистка сварного шва - удаление наплыва до уровня обода - может привести к повреждению обода, нанесению царапин на его поверхность, что, в силу свойств циркония, в частности его склонности к разъедающей коррозии, приведет к разрушению дистанционирующей решетки при эксплуатации в реакторе. А это, в свою очередь, может привести к нарушению тепловыделяющих элементов, которые, под действием турбулентного потока теплоносителя, будут вибрировать, касаться друг друга, а это под влиянием колебания даже при очень малых амплитудах не исключает разрушения оболочки тепловыделяющего элемента. В процессе аргонодуговой сварки среда аргона в боксе загрязняется газовыми продуктами сварки, которые могут легко взаимодействовать с цирконием решетки в силу его высокой химической активности. Этот факт ухудшит качество сварки двух полуободов решетки друг к другу, особенно в области сварного шва.
Известно, что фигурные ячейки из сплава циркония, изготавливаемые из тонкостенных трубок, имеют колебания как по толщине стенок, так и по диаметру в соответствии с ТУ. Это приводит к тому, что набранное поле фигурных ячеек входит в обод либо с прослаблением, либо с натягом, но в том и другом случае такие колебания отрицательно сказываются на качестве дистанционирующей решетки и производительности по причине дополнительных трудозатрат: в случае ввода набранного поля ячеек в обод с прослаблением требуется перед точечной сваркой обода и периферийных ячеек осуществлять поджатие обода к ячейкам, что приводит к деформации средней части граней обода, тогда как в углах обода зазоры остаются, а увеличенный зазор между ободом и полем фигурных ячеек приводит к прожогу периферийных ячеек и к браку; в случае ввода набранного поля ячеек с натягом происходит деформация периферийных фигурных ячеек, потеря установленного шага между ячейками и непроходимость отверстий ячеек для тепловыделяющих элементов во время сборки.
Наиболее близким по техническим условиям и достигаемому эффекту является способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного энергетического реактора, включающий набор и точечную сварку фигурных ячеек между собой с образованием поля фигурных ячеек для прохождения через них тепловыделяющих элементов, изготовление обода дистанционирующей решетки, ввод набранного поля фигурных ячеек в обод дистанционирующей решетки и точечную сварку периферийных фигурных ячеек к ободу дистанционирующей решетки, где изготовление обода дистанционирующей решетки, ввод набранного поля фигурных ячеек в обод дистанционирующей решетки и точечную сварку периферийных фигурных ячеек к ободу дистанционирующей решетки осуществляют одновременно, используя в качестве обода составные его части, причем крепление точечной сваркой каждой пары стыкующихся составных частей осуществляют к прилегающей к стыку периферийной ячейке (см. Патент RU 2155998, МПК 7 G 21 С 3/34 от 04.08.1998, опубл.10.09.2000).
Выполнение обода из трех составных частей позволит исключить как свободный - прослабленный ввод набранного поля фигурных ячеек в обод, так и ввод этого поля в обод с натягом, что исключит брак по сварке обода к периферийным фигурным ячейкам и деформацию последних при вводе ячеек в обод, повысит качество изготовления дистанционирующей решетки, получить жесткую надежную конструкцию дистанционирующей решетки с высоким качеством стыка, из которого исключен сварочный шов, вследствие чего не создаются условия для ухудшения качества циркония, который присутствует в конструкции решетки, поскольку исключена операция аргонно-дуговой сварки обода в среде аргона, ведущая к загрязнению сварного шва газовыми продуктами сварки, кроме того, операция зачистки сварного шва от наплывов также отпадает, значит, исключается вероятность повреждения обода дистанционирующей решетки.
Однако, для обеспечения качественной сварки поля дистанционирующей решетки (ДР) необходимо строгое соблюдение технологических параметров, которые определяются величиной тока, длительностью его протекания, усилием сжатия электродов, размерами рабочей поверхности электродов (Н.К.Кабанов, “Сварка на контактных машинах”, М., “Высшая школа”, 1973 г., стр.65). Если усилие сжатия мало, то возможен выплеск или выдавливание расплава между деталями, а при охлаждении в ядре возможны усадочные раковины и трещины.
Кроме того, при точечной сварке оси электродов должны быть перпендикулярны поверхностям свариваемых деталей. (П.Л.Чулочников, “Точечная и роликовая электросварка легированных сталей и сплавов”, М., “Машиностроение”, 1968 г., стр.39).
Электроды в процессе сварки выполняют три основные задачи: сжимают детали, подводят сварочный ток и отводят тепло, выделяющееся в процессе сварки. От формы рабочей поверхности электродов, контактирующей с деталями, в значительной степени зависит качество сварных соединений. Износ рабочей поверхности и связанное с этим увеличение площади контакта электрод-деталь приводит к снижению плотности тока и удельного давления в зоне сварки, а следовательно, изменению ранее получаемых размеров литой зоны и качества соединений (см. П.Л.Чулочников, стр.36).
При проектировании узлов с использованием точечной и роликовой сварки необходимо предусматривать удобные подходы электродов и роликов к месту соединений (рис.9 там же стр.15). В основном необходимые подходы к месту сварки лимитируются размером электродов, которые должны обеспечить требуемые Fсв (усилие сжатия электродов), зависящие от толщины, марки металла, формы соединяемых деталей (см. П.Л.Чулочников, стр.17).
При изменении параметров режима по сравнению с номинальными падающий характер Rээ (сопротивление участка электрод-электрод) остается, однако, его численные значения в различные моменты процесса сварки изменяются по сравнению с номинальными (рис.3, П.Л.Чулочников, стр.5).
Так, при повышении усилия сжатия электродов Fcв растут площади контактов и Rээ падает; при понижении Fcв уменьшаются площади контактов, растет тепловыделение и Rээ возрастает. При снижении тока Iсв уменьшаются размеры литой зоны и возрастает Rээ, при увеличении тока Iсв падает Rээ.
Режим задается током Iс, длительностью его протекания tc, усилием сжатия Рсж, размерами рабочей поверхности электрода dэ и Rэ или диаметром точки d (см. Н.К.Кабанов “Сварка на контактных машинах”, М., “Высшая школа”, 1973 г., стр.65).
Если усилие сжатия мало, то возможен выплеск или выдавливание расплава между деталями (см. Н.К.Кабанов “Сварка на контактных машинах”, М., “Высшая школа”, 1973 г., стр.58).
Если усилие сжатия недостаточно, то при охлаждении в ядре возможны усадочные раковины, а иногда и трещины. Нормально сваренная точка имеет плотное ядро (см. Н.К.Кабанов “Сварка на контактных машинах”, М., “Высшая школа”, 1973 г., стр.58).
Детали с отношением толщин не более 1:3 сваривают по режимам сварки тонких деталей. Очень тонкие детали (δ≤25 мм) приваривают на особо жестких режимах при tc<0,01 сек (см. Н.К.Кабанов “Сварка на контактных машинах”, М., “Высшая школа”, 1973 г., стр.72).
Давление, температура и длительность их действия существенно влияют на структуру соединения. При большом давлении усиливается дробление зерен, а при малом возможны поры (см. Н.С.Кабанов, “Сварка на контактных машинах”, М., “Высшая школа”, 1973 г., стр.18).
В способе-прототипе по патенту 2155998 информация по контролю за усилием сжатия электродов отсутствует, что при воспроизводстве способа может привести к браку по сварке дистанционирующих решеток, т.к. при малом усилии сжатия электродов возможен выплеск или выдавливание расплава между деталями и поры в литой зоне, а при большом усилии сжатия электродов усиливается дробление зерен.
Технической задачей изобретения является повышение качества изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного энергетического реактора.
Эта техническая задача решается тем, что в способе изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного энергетического реактора, включающем набор и точечную сварку электродами сварочных клещей фигурных ячеек между собой с образованием поля фигурных ячеек для прохождения через них тепловыделяющих элементов, изготовление обода из составных частей, точечную сварку периферийных ячеек к составным частям обода с креплением каждой пары стыкующихся составных частей обода к прилегающей к стыку периферийной ячейке; согласно изобретению перед точечной сваркой фигурных ячеек между собой с образованием поля фигурных ячеек дистанционирующей решетки осуществляют вне поля фигурных ячеек предварительное сжатие динамометрической скобы электродами сварочных клещей, определяют по смещению губок динамометрической скобы и индикатору усилия сжатия электродов сварочных клещей, информация по усилиям сжатия которых после обработки в компьютере выдается на исполнительный механизм пространственного перемещения сварочных клещей по проведению точечной сварки фигурных ячеек в собранном поле при соответствии усилий сжатия электродов заданным усилиям, либо по прекращению точечной сварки при завышении или занижении усилий сжатия электродов сварочных клещей относительно заданного усилия сжатия с выдачей информации на монитор.
Предложенный способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора позволит решить поставленную техническую задачу по повышению качества изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного энергетического реактора.
На чертежах представлен способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора, где:
на фиг.1 - устройство для осуществления способа изготовления дистанционирующей решетки;
- на фиг.2 - электроды сварочных клещей;
- на фиг.3 - дистанционирующая решетка.
Способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного энергетического реактора включает набор, точечную сварку фигурных ячеек 1 между собой с образованием поля фигурных ячеек 1 для прохождения через них тепловыделяющих элементов 2, изготовление обода 3 из составных частей, точечную сварку периферийных ячеек 1 к составным частям обода 3 с креплением каждой пары стыкующихся составных частей обода 3 к прилегающей к стыку периферийной ячейке 1.
Перед точечной сваркой фигурных ячеек 1 между собой с образованием поля фигурных ячеек 1 дистанционирующей решетки осуществляют вне поля фигурных ячеек 1 предварительное сжатие динамометрической скобы 4 электродами 5 сварочных клещей 6 и определяют по смещению губок 7 динамометрической скобы 4 и индикатору 8 усилия сжатия электродов сварочных клещей 6.
Информация по усилиям сжатия после обработки в компьютере 9 выдается на исполнительный механизм 10 пространственного перемещения сварочных клещей 6 по проведению точечной сварки фигурных ячеек 1 в собранном поле при соответствии усилий сжатия электродов 5 заданным усилиям, либо по прекращению точечной сварки при завышении или занижении усилий сжатия электродов 5 сварочных клещей 6 относительно заданного усилия сжатия с выдачей информации на монитор 11.
Изготавливают дистанционирующую решетку следующим образом. В сварочный кондуктор 12 осуществляют набор фигурных ячеек 1. Перед их точечной сваркой между собой осуществляют проверку на усилия сжатия электродов 5 сварочных клещей 6, для чего осуществляют вне поля набранных фигурных ячеек 1 предварительное сжатие динамометрической скобы 4 между электродами 5 сварочных клещей 6.
По смещению губок 7 динамометрической скобы 4 и индикатору 8 определяют усилия сжатия электродов 5, информация об усилии сжатия передается в компьютер 9, который выдает команду на исполнительный механизм 10 о проведении точечной сварки фигурных ячеек 1 между собой в случае, если усилия сжатия соответствуют заданным. Если усилия не соответствуют заданным, то информация поступает на монитор 11 и оператор принимает соответствующие меры по корректировке усилия сжатия электродов 5.
После того как поле фигурных ячеек 1 готово, то осуществляют точечную сварку периферийных ячеек 1 к составным частям обода 3.
Готовые дистанционирующие решетки устанавливают в каркас на каналы направляющие и в ячейки 1 по заданной программе вводят ТВЭЛы 2, крепят головку и хвостовик и тепловыделяющие сборки загружают в активную зону ядерного реактора.
Claims (1)
- Способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного энергетического реактора, включающий набор и точечную сварку электродами сварочных клещей фигурных ячеек между собой с образованием поля фигурных ячеек для прохождения через них тепловыделяющих элементов, изготовление обода из составных частей, точечную сварку периферийных ячеек к составным частям обода с креплением каждой пары стыкующихся составных частей обода к прилегающей к стыку периферийной ячейке, отличающийся тем, что перед точечной сваркой фигурных ячеек между собой с образованием поля фигурных ячеек дистанционирующей решетки осуществляют вне поля фигурных ячеек предварительное сжатие динамометрической скобы электродами сварочных клещей, определяют по смещению губок динамометрической скобы и индикатору усилия сжатия электродов сварочных клещей, информация по усилиям сжатия электродов после обработки в компьютере выдается на исполнительный механизм пространственного перемещения сварочных клещей по проведению точечной сварки фигурных ячеек в собранном поле при соответствии усилий сжатия электродов заданным усилиям либо по прекращению точечной сварки при завышении или занижении усилий сжатия электродов сварочных клещей относительно заданного усилия сжатия с выдачей информации на монитор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002122576/06A RU2246768C2 (ru) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | Способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002122576/06A RU2246768C2 (ru) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | Способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002122576A RU2002122576A (ru) | 2004-02-20 |
RU2246768C2 true RU2246768C2 (ru) | 2005-02-20 |
Family
ID=35219028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002122576/06A RU2246768C2 (ru) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | Способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2246768C2 (ru) |
-
2002
- 2002-08-20 RU RU2002122576/06A patent/RU2246768C2/ru active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002122576A (ru) | 2004-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xu et al. | Comparison of residual stress induced by TIG and LBW in girth weld of AISI 304 stainless steel pipes | |
JPH02196997A (ja) | 軽水炉の燃料集合体の不良燃料棒を交換する方法 | |
Zhang et al. | Diffusion bonding, brazing and resistance welding of zirconium alloys: a review | |
Sakamiti et al. | Weldability of a zirconium alloy comparing resistance and pulsed laser methods | |
Zondi | Factors that affect welding-induced residual stress and distortions in pressure vessel steels and their mitigation techniques: a review | |
Shen et al. | A novel expulsion control strategy with abnormal condition adaptability for resistance spot welding | |
RU2246768C2 (ru) | Способ изготовления дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора | |
JP4648266B2 (ja) | 中性子計測管の接続方法と取替え方法及び中性子計測管 | |
DE3924235A1 (de) | Gitterrost fuer den kern eines atomreaktors und verfahren zu dessen herstellung | |
Spitsen et al. | The effects of post-weld cold working processes on the fatigue strength of low carbon steel resistance spot welds | |
Livingstone et al. | Development of laser welded appendages to Zircaloy-4 fuel tubing (sheath/cladding) | |
JP2007225387A (ja) | 原子炉構造物の溶接部における疲労特性予測の方法、そのシステムおよびそのプログラム | |
Feng et al. | Microstructure analysis of pressure resistance seal welding joint of zirconium alloy tube-plug structure | |
Price et al. | Residual stresses evaluation in welds and implications for design for pressure vessel applications | |
Zhang et al. | Weld Residual Stress in Large Diameter Nuclear Nozzles | |
Deaconu | Finite Element Modelling of Residual Stress-A Powerful Tool in the Aid of Structural Integrity Assessment of Welded Structures | |
RU2196668C1 (ru) | Способ контроля контактно-точечных сварных соединений | |
Mondal et al. | Parametric optimization for hardness of tig welded duplex stainless steel | |
Hertelé et al. | Framework for key influences on tensile strain capacity of flawed girth welds | |
Hou et al. | Effects of residual stresses on fracture of welded pipes | |
RU2236049C2 (ru) | Способ сварки дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора | |
CN113681239A (zh) | 大型环形锻件及其制造方法以及反应堆支承环 | |
RU2269400C2 (ru) | Способ контактной сварки | |
He et al. | Effects of ultrasonic vibration on residual stress distribution and local mechanical properties of AA6061/Ti6Al4V dissimilar joints by resistance spot welding | |
Su et al. | Investigation of fatigue strength of welded tube-to-tubesheet joint |