RU2293634C1 - Method of resistance butt-welding of pipes with plugs - Google Patents

Method of resistance butt-welding of pipes with plugs Download PDF

Info

Publication number
RU2293634C1
RU2293634C1 RU2005116604/02A RU2005116604A RU2293634C1 RU 2293634 C1 RU2293634 C1 RU 2293634C1 RU 2005116604/02 A RU2005116604/02 A RU 2005116604/02A RU 2005116604 A RU2005116604 A RU 2005116604A RU 2293634 C1 RU2293634 C1 RU 2293634C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
plug
pipe
force
diameter
Prior art date
Application number
RU2005116604/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Антонович Кислицкий (RU)
Александр Антонович Кислицкий
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" filed Critical Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority to RU2005116604/02A priority Critical patent/RU2293634C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2293634C1 publication Critical patent/RU2293634C1/en

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

Abstract

FIELD: mechanical engineering; welding nuclear engineering.
SUBSTANCE: invention relates to methods of resistance butt welding for sealing of jackets of fuel elements of nuclear reactors and in process of manufacture of clusters of fuel elements. Method comes to compressing pipe and plug by welding force directed along axis of pipe and plug, heating them by electric current with subsequent welding-in with deepening of plug into pipe. Diameter of plug on section of formation of weld seam is greater than inner diameter of pipe, but is smaller than outer diameter of pipe. Welding current and force is applied to plug in different cross sections. Surface to apply welding current is arranged parallel to axis of plug and at angle of 90° to surface for application of welding force between said surface and part of plug welding into pipe.
EFFECT: provision of multipurposeness of method, improved quality of welding and service and technological characteristics of article.
2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к области сварки, и может быть использовано, например, в технологии производства тепловыделяющих элементов ядерных реакторов АЭС при герметизации их оболочек и при изготовлении направляющих каналов тепловыделяющих сборок.The invention relates to mechanical engineering, in particular to the field of welding, and can be used, for example, in the technology for the production of fuel elements of nuclear reactors of nuclear power plants when sealing their shells and in the manufacture of guide channels of fuel assemblies.

Известен способ контактной стыковой сварки сопротивлением трубы, установленной с вылетом в разъемном электроде, с заглушкой, имеющей наружный диаметр, равный диаметру трубы, который осуществляется за счет нагрева свариваемых деталей электрическим током и их сжатия сварочным усилием. При этом токоподвод и приложение сварочного усилия к заглушке осуществляется в одном сечении, а направление сварочного тока в контакте между электродом и заглушкой и направление сварочного усилия совпадают (см. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Кн.2. Москва: Энергоатомиздат, 1995 г., с.218).A known method of contact butt welding by resistance of a pipe installed with a protrusion in a detachable electrode, with a plug having an outer diameter equal to the diameter of the pipe, which is carried out by heating the parts to be welded with electric current and compressing them with welding force. In this case, the current supply and the application of welding force to the plug is carried out in one section, and the direction of the welding current in the contact between the electrode and the plug and the direction of the welding force are the same (see Development, production and operation of fuel elements of power reactors. Book 2. Moscow: Energoatomizdat, 1995, p.218).

Недостатками известного способа являются малая протяженность сварного шва, соизмеримая с толщиной стенки трубы, а также то, что в процессе сварки в зоне выполнения сварного шва увеличивается наружный диаметр трубы свыше допустимых размеров. В результате в связи с использованием данного способа требуется дальнейшая механическая обработки наружной поверхности соединения. Это снижает технологические преимущества способа и повышает вероятность получения сварных швов, не соответствующих предъявляем требованиям.The disadvantages of this method are the small length of the weld, commensurate with the thickness of the pipe wall, as well as the fact that during the welding process in the area of the weld, the outer diameter of the pipe increases above the permissible size. As a result, in connection with the use of this method, further machining of the outer surface of the joint is required. This reduces the technological advantages of the method and increases the likelihood of welds that do not meet the requirements.

Недостатками известного способа является также то, что подвод тока и сварочного усилия к заглушке при выполнении сварки осуществляется в одной плоскости, перпендикулярной оси трубы. При этом площадь сечения стыка в первоначальный момент сварки существенно меньше площади торцевой поверхности заглушки, через которую подводится сварочный ток и передается сварочное усилие, что приводит к их неравномерному нагреву и снижению качества сварного соединения.The disadvantages of this method is that the supply of current and welding force to the plug when welding is carried out in one plane perpendicular to the axis of the pipe. In this case, the cross-sectional area of the joint at the initial moment of welding is significantly less than the area of the end surface of the plug through which the welding current is supplied and the welding force is transmitted, which leads to their uneven heating and a decrease in the quality of the welded joint.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу является способ контактной приварки к трубе заглушки, имеющей диаметр на участке образования сварного шва меньше наружного диаметра трубы, но больше внутреннего ее диаметра, заключающийся в их сжатии, нагреве сварочным током и вварке заглушки в стенку трубы с заглублением в нее (см. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Кн.2. Москва: Энергоатомиздат, 1995 г., с.218) - прототип.The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed method is a method of contact welding to the pipe plug, having a diameter at the site of the weld formation is less than the outer diameter of the pipe, but larger than its internal diameter, consisting in their compression, heating by welding current and welding the plug into the wall pipes with a hole in it (see. Design, production and operation of fuel elements of power reactors. Book 2. Moscow: Energoatomizdat, 1995, p.218) - prototype.

Недостатками данного способа является то, что подвод тока и сварочного усилия к заглушке при выполнении сварки осуществляется в одной плоскости, перпендикулярной оси трубы. При этом площадь сечения стыка в первоначальный момент сварки существенно меньше площади торцевой поверхности заглушки, через которую подводится сварочный ток и передается сварочное усилие, что приводит к их неравномерному нагреву и снижению качества сварного соединения. Такой подвод тока и сварочного усилия ограничивает также длину наружной части заглушки из-за разогрева ее и недопустимой деформации при сварке.The disadvantages of this method is that the current and welding forces to the plug when welding is carried out in one plane perpendicular to the axis of the pipe. In this case, the cross-sectional area of the joint at the initial moment of welding is significantly less than the area of the end surface of the plug through which the welding current is supplied and the welding force is transmitted, which leads to their uneven heating and a decrease in the quality of the welded joint. Such a supply of current and welding force also limits the length of the outer part of the plug due to its heating and unacceptable deformation during welding.

Так как сечение для подвода тока и сварочного усилия к заглушке перпендикулярно ее оси, то использование указанного способа в раде случаев, например при изготовлении тепловыделяющих элементов, ухудшает их служебные характеристики из-за повышенного гидравлического сопротивления торцевой части сварного соединения, расположенной перпендикулярно направлению движения потока теплоносителя в реакторе. Кроме того, условия сборки в кассету тепловыделяющих элементов, загерметизированных таким способом, из-за их упирания в дистанционирующие решетки требует применения специальных сборочных приспособлений, снижающих технологичность процесса сборки, делают способ недостаточно универсальным и требуют в ряде случаев выполнения операции торцовки сварного соединения на конус, что уменьшает протяженность сварного шва из-за ограниченных возможностей по допустимой длине заглушки, усложняет технологию изготовления тепловыделяющего элемента и может способствовать разгерметизации соединения.Since the cross section for supplying current and welding force to the plug is perpendicular to its axis, the use of this method in a number of cases, for example, in the manufacture of fuel elements, worsens their service characteristics due to the increased hydraulic resistance of the end part of the welded joint perpendicular to the direction of flow of the coolant in the reactor. In addition, the conditions of assembly into the cartridge of fuel elements sealed in this way, due to their abutment against the spacer grids, require the use of special assembly devices that reduce the manufacturability of the assembly process, make the method not universal enough and require, in some cases, the operation of trimming the welded joint to the cone, which reduces the length of the weld due to the limited possibilities for the permissible length of the plug, complicates the manufacturing technology of the fuel element and may contribute to depressurization of the compound.

Технической задачей изобретения является повышение универсальности способа, повышение служебных, технологических характеристик изделия и повышение стабильности качества сварки.An object of the invention is to increase the versatility of the method, increase the service, technological characteristics of the product and increase the stability of the quality of welding.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе, заключающемся в сжатии свариваемых деталей, разогреве их электрическим током с последующей вваркой в трубу с заглублением заглушки, имеющей диаметр на участке образования сварного шва больше внутреннего диаметра трубы, но меньше ее наружного диаметра, согласно формуле изобретения сварочный ток и усилие к заглушке подводят в различных ее поперечных сечениях, при этом поверхность для подвода сварочного тока к заглушке располагают параллельно оси заглушки и под углом 90 градусов к поверхности для подвода сварочного усилия между указанной поверхностью и частью заглушки, ввариваемой в трубу.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in the known method, which consists in compressing the parts to be welded, heating them with electric current, followed by welding into a pipe with a plug deepened, having a diameter at the weld formation area larger than the pipe inner diameter, but smaller than its outer diameter, according to the formula of the invention, the welding current and force to the plug are supplied in its various cross sections, while the surface for supplying welding current to the plug is parallel to the axis of the plug and at an angle of 90 Radus to the surface for supplying the welding force between said surface portion and stub welded into the pipe.

Указанная совокупность признаков является новой, не известной из уровня техники и решает поставленную задачу, так как:The specified set of features is new, not known from the prior art and solves the problem, since:

- подвод сварочного тока к заглушке и передача сварочного усилия к ней в различных поперечных сечениях позволяют использовать для сварки заглушку практически без ограничения ее длины, что расширяет технологические возможности известного способа и позволяет применять заглушки, имеющие коническое или сферическое наружное окончание, обеспечивающее требуемые характеристики изделий, например тепловыделяющих элементов, как при сборке их в кассету, так и при работе в реакторе;- the supply of the welding current to the plug and the transfer of the welding force to it in different cross sections allows the plug to be used for welding with almost no limit to its length, which extends the technological capabilities of the known method and allows the use of plugs having a conical or spherical outer end, providing the required characteristics of the products, for example, fuel elements, both when assembling them in a cassette, and when working in a reactor;

- выполнение условия равенства 90 градусам угла между поверхностью для подвода сварочного тока и поверхностью для подвода сварочного усилия при параллельности поверхности для подвода сварочного тока оси заглушки дает возможность применять заглушку с максимальным наружным диаметром, равным и даже больше наружного диаметра трубы, который закрывает ее торец и позволяет в конечном итоге повысить служебные характеристики изделия, например тепловыделяющего элемента, за счет снижения гидравлического сопротивления его потоку теплоносителя в реакторе и упрощения сборки в кассету;- the fulfillment of the condition of equality of 90 degrees of the angle between the surface for supplying welding current and the surface for supplying welding force when the surface is parallel for supplying welding current to the axis of the plug makes it possible to use a plug with a maximum outer diameter equal to and even greater than the outer diameter of the pipe that closes its end and allows you to ultimately increase the service characteristics of the product, for example a fuel element, by reducing the hydraulic resistance to its flow of coolant in the reactor and simplifying assembly into the cartridge;

- расположение поверхности для подвода сварочного тока к заглушке между ввариваемой в трубу частью заглушки и поверхностью для подвода сварочного усилия исключает ненужный нагрев металла на этом участке. Этому же способствует то, что выравнивается разогрев металла заглушки и трубы в связи с тем, что первоначальное сечение стыка соизмеримо с нагреваемым сварочным током сечением заглушки на ее ввариваемой части.- the location of the surface for supplying welding current to the plug between the part of the plug welded into the pipe and the surface for supplying the welding force eliminates unnecessary heating of the metal in this section. This is also facilitated by the fact that the heating of the metal of the plug and pipe is leveled due to the fact that the initial cross section of the joint is commensurate with the section of the plug on the welded part heated by the welding current.

На фиг.1 показана схема выполнения способа.Figure 1 shows a diagram of a method.

На фиг.2 показано полученное соединение.Figure 2 shows the obtained compound.

Способ осуществляется следующим образомThe method is as follows

Оболочка 1 зажимается в электроде 2. Заглушка 3, имеющая диаметр под сварку (d), который больше внутреннего диаметра трубы, но меньше максимального диаметра заглушки или, по крайней мере, равен ему, фиксируется в электроде 4 таким образом, что максимальный диаметр (D) заглушки полностью находится в осевом отверстии электрода или с минимальным вылетом, например, 0,5-1 мм. Подвод сварочного тока (I) осуществляется через цилиндрическую поверхность максимального диаметра заглушки (D), сжатие трубы и заглушки обеспечивается сварочным усилием (Р), при этом угол между поверхностью для подвода сварочного тока I и поверхностью для подвода сварочного усилия Р составляет 90 градусов. Сварочное усилие может передаваться от электрода к заглушке через вкладыш 5, выполненный из диэлектрического материала, и, в частности, это может быть окисленная поверхность 6 самого электрода. Необходимость использования такого вкладыша зависит от протяженности участка заглушки с диаметром (D) и электропроводности материала заглушки. В процессе перемещения заглушки вовнутрь трубы выдавливаемый из стыка металл внутренних слоев оболочки и наружных слоев заглушки на участке, определяемом диаметром (d), формуется в виде поверхности, плавно соединяющей торец оболочки с заглушкой. Образование такой поверхности зависит от величины перекрытия внутреннего диаметра трубы диаметром заглушки и от характера разогрева ее конца. При равномерном разогреве сечений оболочки и заглушки, участвующих в образовании сварного соединения, или преимущественном разогреве оболочки, что достигается режимами сварки или конструкцией электрода 2, а также при величине перекрытия торцов заглушки и оболочки порядка одной третьей толщины стенки оболочки деформируемый металл, выдавливаемый наружу, формируется в виде поверхности 7 (фиг.2), плавно соединяющей наружный диаметр трубы с заглушкой. Наличие удлиненной части заглушки с диаметром (D) позволяет выполнять заглушку с коническим наружным окончанием, обеспечивающей необходимые эксплуатационные и технологические характеристики сварного соединения и изделия в целом и организовать через нее токоподвод, что повышает концентрацию тока в свариваемом сечении и способствует повышению качества сварки.The shell 1 is clamped in the electrode 2. The plug 3, having a diameter for welding (d), which is larger than the inner diameter of the pipe, but less than the maximum diameter of the plug or at least equal to it, is fixed in the electrode 4 so that the maximum diameter (D ) the plug is completely in the axial hole of the electrode or with a minimum overhang, for example, 0.5-1 mm. The welding current (I) is supplied through the cylindrical surface of the maximum plug diameter (D), the compression of the pipe and the plug is provided by the welding force (P), while the angle between the surface for supplying the welding current I and the surface for supplying the welding force P is 90 degrees. The welding force can be transmitted from the electrode to the plug through a liner 5 made of dielectric material, and, in particular, it can be the oxidized surface 6 of the electrode itself. The need to use such an insert depends on the length of the plug section with a diameter (D) and the conductivity of the plug material. In the process of moving the plug inside the pipe, the metal of the inner layers of the shell and the outer layers of the plug extruded from the joint in the section determined by the diameter (d) is formed in the form of a surface that smoothly connects the end of the shell with the plug. The formation of such a surface depends on the overlap of the inner diameter of the pipe with the diameter of the plug and on the nature of the heating of its end. With uniform heating of the sections of the shell and plug involved in the formation of a welded joint, or preferential heating of the shell, which is achieved by the welding modes or electrode design 2, as well as with the overlap of the ends of the plug and shell of the order of one third of the shell wall thickness, a deformable metal extruded out in the form of a surface 7 (figure 2), smoothly connecting the outer diameter of the pipe with a plug. The presence of an elongated part of the plug with a diameter (D) allows you to perform a plug with a tapered outer end, providing the necessary operational and technological characteristics of the welded joint and the product as a whole and organize a current lead through it, which increases the current concentration in the section being welded and helps to improve the quality of welding.

Способ реализован при сварке трубчатой оболочки тепловыделяющего элемента диаметром 9,15 мм с толщиной стенки 0,65 мм, выполненной из сплава Э-110. Диаметр (d) заглушки составлял 8,25 мм при его протяженности 4 мм. Максимальный диаметр заглушки (D) был равен 9,17 мм протяженностью 14 мм. Сварка выполнялась без изоляционного вкладыша при величине электрического сопротивления электрода 300-650 мкОм. Величина сварочного усилия составила 330-380 кг, величина сварочного тока 14-17кА, продолжительность импульса сварочного тока порядка 60 мкс. После сварки внешний вид сварных соединений соответствовал установленным требованием, качество сварных швов подтверждено металлографическим контролем шлифов сварных соединений.The method is implemented when welding a tubular shell of a fuel element with a diameter of 9.15 mm with a wall thickness of 0.65 mm made of alloy E-110. The diameter (d) of the plug was 8.25 mm with a length of 4 mm. The maximum diameter of the plug (D) was 9.17 mm with a length of 14 mm. Welding was performed without an insulating liner with an electric resistance of the electrode of 300-650 μOhm. The magnitude of the welding force was 330-380 kg, the magnitude of the welding current was 14-17 kA, and the pulse duration of the welding current was about 60 μs. After welding, the appearance of the welded joints corresponded to the established requirement, the quality of the welds is confirmed by metallographic inspection of the thin sections of the welded joints.

Claims (1)

Способ контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой, включающий сжатие свариваемых деталей сварочным усилием, разогрев деталей электрическим током и последующую вварку заглушки в трубу с заглублением, при этом диаметр заглушки на участке образования сварного шва больше внутреннего диаметра трубы, но меньше ее наружного диаметра, отличающийся тем, что сварочный ток и усилие к заглушке подводят в различных ее поперечных сечениях, при этом поверхность для подвода сварочного тока к заглушке располагают параллельно оси заглушки и под углом 90° к поверхности для подвода сварочного усилия между указанной поверхностью и частью заглушки, ввариваемой в трубу.A method of contact-butt welding of a pipe with a plug, including compressing the parts to be welded with welding force, heating the parts with electric current and subsequent welding of the plug into a pipe with a deepening, the diameter of the plug in the weld formation area is larger than the pipe inner diameter, but smaller than its outer diameter, which differs the fact that the welding current and force to the plug are supplied in its various cross sections, while the surface for supplying the welding current to the plug is parallel to the axis of the plug and at an angle of 9 0 ° to the surface for supplying welding force between the specified surface and the part of the plug welded into the pipe.
RU2005116604/02A 2005-05-31 2005-05-31 Method of resistance butt-welding of pipes with plugs RU2293634C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005116604/02A RU2293634C1 (en) 2005-05-31 2005-05-31 Method of resistance butt-welding of pipes with plugs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005116604/02A RU2293634C1 (en) 2005-05-31 2005-05-31 Method of resistance butt-welding of pipes with plugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2293634C1 true RU2293634C1 (en) 2007-02-20

Family

ID=37863387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005116604/02A RU2293634C1 (en) 2005-05-31 2005-05-31 Method of resistance butt-welding of pipes with plugs

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2293634C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов, книга 2. - М.: Энергоатомиздат, 1995, с.218. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1025947B1 (en) Method for producing a welded-brazed construction
RU2488470C2 (en) Method of connecting tube plates and tube in making heat exchangers
CN109262117B (en) High-efficient refrigerated lockhole effect TIG deep penetration welding welder
US8891724B2 (en) Dual-cooled nuclear fuel rod having annular plugs and method of manufacturing the same
CN1715757B (en) Glow plug
JPH0220880B2 (en)
RU2293634C1 (en) Method of resistance butt-welding of pipes with plugs
KR102337457B1 (en) Method for producing a chassis component
US3602978A (en) Method of forming bimetallic transition joints
US9539666B2 (en) Transition joint and method for attaching dissimilar metal tubes
CN115249936B (en) Coaxial type bridging superconducting cable joint structure and manufacturing method thereof
RU2158667C1 (en) Method of manufacturing welded-soldered of gas generator
CN211449959U (en) Flange structure for aluminum alloy vacuum system
JPH0362486B2 (en)
RU2291769C1 (en) Method for contact-butt welding of tube with plug
CN216780651U (en) 3D printer combination formula nozzle seal structure
JP5681055B2 (en) Resistance welding electrode and welding method
RU2293003C1 (en) Nuclear reactor fuel element plug
EP3189273B1 (en) Glow plug
RU2293636C1 (en) Method of resistance butt-welding of pipes with plugs
RU2697133C2 (en) Method of welding parts with coating using nonconsumable electrode
RU2393560C2 (en) Fuel plug of nuclear reactor
RU2464139C2 (en) Device for contact butt welding of plugged tube
RU22814U1 (en) POLYMER PIPELINE
WO2017044722A1 (en) Surface preparation and resistance welding apparatus for aluminium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190601