[发明专利]一种ODS-FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺

说明书

本发明涉及一种利用ODS‑FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺：首先将包壳管端面内外及端塞清理干净；再将包壳管放置在电阻焊设备中送料机构上，端塞插入端塞电极杆上；再设置工艺参数；再将包壳管、带有端塞的端塞电极杆将送至焊接舱室指定焊接位置；再对焊接舱室进行充气密封操作，利用橡胶垫圈抱紧包壳管；再对焊接舱室依次进行抽真空、充氩气操作；再进行自动焊接；焊接结束后，进行复位操作，包壳管退出焊接舱室，端塞电极杆退出焊接舱室；再利用通规检测焊缝外径。上述焊接工艺能够实现ODS‑FeCrAl合金包壳管与端塞焊接，可有效防止核泄漏的发生，故其有望于取代锆合金成为新型燃料棒包壳管材料。

技术领域

本发明属于核电站容错事故燃料(ATF)的先进包壳材料焊接工艺领域，具体涉及一种ODS-FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺。

背景技术

核电站潜在容错事故燃料(ATF)的燃料棒是应用于压水堆燃料组件制造过程中的一个重要工艺。燃料棒内部装有芯块，燃料棒包壳管与端塞之间通过焊接连接。但目前关于燃料棒焊接的结果表明，燃料棒与端塞之间容易出现焊接缺陷，例如气孔、裂纹、夹渣等。而燃料棒包壳管与端塞之间的焊缝质量的好坏直接决定着压水堆燃料组件的使用寿命及运行的安全性。ODS-FeCrAl合金是目前围绕潜在容错事故燃料(ATF)的设计先进包壳材料，其在高温下与水不反应，可有效防止核泄漏的发生，故其有望于取代锆合金成为新型燃料棒包壳管材料。端塞电阻压力焊是目前国际上应用成熟的锆合金燃料棒包壳管-端塞焊接技术，端塞电阻压力焊方法对于燃料棒包壳管-端塞的焊接形式具有以下优势：焊接效率高、质量稳定性好、易实现自动化等。但ODS-FeCrAl合金的端塞电阻焊工艺目前在国际上依旧是空白，故研发成熟的ODS-FeCrAl合金端塞电阻焊工艺至关重要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种ODS-FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺。实现将ODS-FeCrAl合金用于容错事故燃料(ATF)的设计先进包壳材料上，可有效防止核泄漏的发生，有望取代锆合金成为新型燃料棒包壳管材料。

一种ODS-FeCrAl合金包壳管燃料棒端塞电阻焊工艺，包括如下步骤：

步骤1：清洗包壳管内外端面及端塞；

步骤2：将步骤1清洗后的包壳管放置在电阻焊设备送管机构上，将步骤1清洗后的端塞塞入端塞电极杆上；

步骤3：打开电阻焊设备的电源软件，设置焊接工艺参数；

步骤4：打开电阻焊设备的操作软件，利用送管机构将包壳管穿过包壳管定位机构、电极块送至焊接舱室的指定焊接位置，利用伺服电缸将插入端塞的端塞电极杆运动至焊接舱室制定位置；随后对焊接室进行充气密封，利用充气密封圈抱紧包壳管；

步骤5：随后再对焊接舱室进行抽真空操作和充氩气操作；

步骤6：当包壳管内部气氛为氩气氛围时，设置电阻焊设备的操作软件，实现自动电焊；

步骤7：焊接结束后，进行复位操作，包壳管通过送管机构退出焊接舱室，端塞电极杆退出焊接舱室；

步骤8：将焊接好后的包壳管用10倍放大镜检查焊缝表面，利用通规检测焊缝外径，焊后包壳管顺利通过通规，即表示焊缝外径合格。

优选的，所述步骤1对包壳管内外端面及端塞的清洗包括如下过程：首先利用自动化车床平包壳管端面，之后利用超声波清洗端塞及包壳管油污，清洗两次，介质分别为丁(丙)酮和酒精，超声清洗时间均为10～40min，之后利用真空炉烘干，烘干温度为80℃～120℃，真空度≤1.0×10^-1Pa，烘干时间为0.5～1.5h。

优选的，所述步骤3中的工艺参数包括：压力在400～700daN，电流在6.00～10.00kA，持续时间在40～120ms。