[发明专利]燃料元件套管和塞之间的焊接接头

说明书

本发明涉及核能，并且可以用于制造核反应堆的燃料元件。提出了由高铬钢构成的燃料元件套管和塞之间的焊接接头的实施例，由于在套管和塞之间形成了高质量的焊接接头而无需对焊缝进行后续热处理，其提高了核反应堆燃料元件的密封的耐久性，且简化了制造工艺。这是通过在各种组合中调整铁素体‑马氏体和铁素体钢的套管和塞之间的接头结构并将尺寸比例的必要范围保持为确保形成前述相来实现的。

技术领域

本发明涉及核能，并且可以用于制造用于动力反应堆的燃料元件。

背景技术

燃料元件的运行耐久性很大程度上取决于焊接接头的质量。目前，具有由高铬铁素体-马氏体钢制成的套管的快中子反应堆的燃料元件通过使用非消耗性钨电极的氩弧焊接(AW)方法来进行密封。

已知的焊接接头由套管和塞构成，并且具有布置在塞上的溶化性肩部的对接工具接头(参见Ph.G.Reshetnikov编辑的“动力反应堆的燃料元件的开发、生产和操作”，第2卷，Energatomizdat，1995，第185-186页，表20.1a)。这些焊接接头使用相同等级的材料，包括高铬铁素体-马氏体钢。在俄罗斯工业标准OST 95 503-2006中定义了焊接接头的要求。

高铬铁素体-马氏体钢焊接所固有的主要缺点是这些钢在完成焊接后的一定时间段后易于形成淬火结构和冷裂纹。

为了生产这种钢的高质量焊接接头，需要额外的焊接接头回火操作，该操作在740-760℃下进行20-30分钟，使焊接操作和随后的回火之间的时间间隔尽可能短。执行这种焊后回火操作增加了燃料元件制造技术的成本和复杂性，特别是当对用于密封装载有燃料的燃料元件的焊缝进行回火时。

发明内容

本发明的技术效果为：通过在不对焊缝进行后续热处理的情况下在套管和塞之间提供高质量的焊接接头来提供核反应堆燃料元件与由高铬钢制成的套管的密封耐久性，且简化了制造过程。

该技术效果由燃料元件套管和塞之间的焊接接头提供，所述燃料元件套管和塞两者均由高铬钢制成并通过氩弧焊接方法连接，其中所述套管由铁素体-马氏体钢制成，所述塞由铁素体钢制成，并且其中根据以下比例来选择所述套管和塞的参数：

δ≤a≤2δ

δ≤b≤1.5δ，

其中：a是塞肩宽度，

b是穿透深度，

δ是套管厚度。

该技术效果由燃料元件套管和塞之间的焊接接头提供，所述燃料元件套管和塞两者均由高铬钢制成并通过氩弧焊接方法连接，其中所述套管为双金属套管，其具有由铁素体钢制成的外层和由铁素体-马氏体钢制成的内层，所述外层和内层的厚度比为1：1或1：2；所述塞由铁素体-马氏体钢制成，并且其中根据以下比例来选择所述套管和塞的参数：

δ₁≤a≤1.5δ₁

(δ₁+δ₂)≤b≤1.2(δ₁+δ₂),

其中：а是塞肩宽度，

b是穿透深度，

δ₁是双金属套管的外层厚度，

δ₂是双金属套管的内层厚度。

该技术效果由燃料元件套管和塞之间的焊接接头提供，所述燃料元件套管和塞两者均由高铬钢制成并通过氩弧焊接方法连接，其中所述套管由铁素体-马氏体钢制成并且所述塞是双金属塞，其具有由铁素体钢制成的外层和由铁素体-马氏体钢制成的内层，并且其中根据以下比例选择所述套管和塞的参数：