一种环形燃料元件的焊接方法及焊接装置与流程

本发明涉及核燃料元件制造技术领域，具体涉及一种环形燃料元件的焊接方法及焊接装置。

背景技术：

目前，国内所有的燃料元件的端塞与包壳管焊接均为端塞柱面环焊缝。而环形燃料元件的组装包括上端塞、下端塞、内包壳管、外包壳管，环形燃料元件的结构见附图1。环形燃料元件中端塞与内包壳管焊接属端塞端面环焊缝。国外将环形燃料元件的焊接工艺确定为环形燃料元件制造的关键工艺，一直处于技术保密状态，未见相关报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种满足环形燃料元件焊接技术要求的环形燃料元件的焊接方法及焊接装置。

实现本发明目的的技术方案：一种环形燃料元件的焊接装置，其包括一个中空的容器，环形燃料元件从容器一侧进入容器内部，焊枪从对应的容器另一侧进入容器内部；在焊枪进入容器的这侧容器壁上设有固定焊抢的焊枪定位卡具，以及实现定位的焊枪限位套；所述的容器上设有观察窗口，从而通过观察窗口观察焊枪的焊接过程。

如上所述的一种环形燃料元件的焊接装置，其所述的容器和焊枪定位卡具材料为不锈钢，焊枪限位套材料为尼龙。

如上所述的一种环形燃料元件的焊接装置，其所述的焊枪限位套内孔采用椭圆式设计，实现焊枪定位卡具水平移动，保证焊枪对准焊缝。

本发明所述的一种环形燃料元件的焊接方法，所述的环形燃料元件包括上、下端塞，内包壳管和外包壳管，放置在内包壳管和外包壳管形成的环形空间内的环形芯块，其所述的上、下端塞与内包壳管的焊接步骤如下：

a)将环形燃料元件从容器一侧送入容器内部，焊枪从对应的容器另一侧送入容器内部；通过焊枪定位卡具固定焊抢，焊枪定位卡具在设置在容器上的焊枪限位套限定的范围内实现水平移动，实现焊枪对准焊缝；

b)启动使环形燃料元件旋转的电机，实现环形燃料元件旋转，通过容器带有的观察窗口确认焊枪是否对准焊缝；

c)向容器内通入保护气氩气，焊枪保护气也为氩气，实施上端塞与内包壳管焊接，焊接工艺参数如表1所示；

表1焊接工艺参数

d)焊接完成后冷却120s以上，将环形燃料元件从容器中取出；

e)重复上述步骤a)至d)，实施焊接环形燃料元件另一端的下端塞与内包壳管焊接。

如上所述的一种环形燃料元件的焊接方法，其在步骤a)之前，将容器内部用酒精清洗干净。

如上所述的一种环形燃料元件的焊接方法，其所述的步骤b)环形燃料元件旋转为顺时针(或逆时针)旋转。

如上所述的一种环形燃料元件的焊接方法，该方法焊枪固定的方式进行焊接，焊枪固定于焊缝3点位或9点位，焊接方式为卧式。

如上所述的一种环形燃料元件的焊接方法，其所述的上、下端塞与内包壳管配合采用过渡配合。

本发明的效果在于：

本发明所述的环形燃料元件的焊接方法及焊接装置，其实现环形燃料元件的端塞与内外包壳管的焊接，为环形燃料元件的研制和生产提供技术基础。

本发明的端塞与内包壳管端面环焊缝的外观、焊缝熔深、耐腐蚀性、抗拉强度、内部缺陷和密封性均能满足环形燃料元件焊接技术要求。

本发明焊接装置满足端塞与内包壳管焊接要求，解决了端面环焊缝焊接难题。

附图说明

图1为环形燃料元件的结构示意图；

图2为本发明所述的一种环形燃料元件的焊接装置结构示意图。

图中：1.端塞；2.内包壳管；3.外包壳管；4.环形芯块；5.端塞与内包壳环焊缝；6.容器；7.环形燃料元件；8.观察窗口；9.焊枪定位卡具；10.焊枪限位套；11.焊枪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种环形燃料元件的焊接方法及焊接装置作进一步描述。

实施例1

如图1至图2所示，本发明所述的一种环形燃料元件的焊接装置，其包括一个中空的容器6，环形燃料元件7从容器6一侧进入容器6内部，焊枪11从对应的容器6另一侧进入容器6内部；

在焊枪11进入容器6的这侧容器壁上设有固定焊抢的焊枪定位卡具9，以及实现定位的焊枪限位套10；

所述的容器6上设有观察窗口8，从而通过观察窗口8观察焊枪11的焊接过程。

所述的容器6和焊枪定位卡具9材料为不锈钢，焊枪限位套10材料为尼龙。

所述的焊枪限位套10内孔采用椭圆式设计，实现焊枪定位卡具9水平移动，保证焊枪11对准焊缝。

实施例2

如图1所示，环形燃料元件7包括上、下端塞1，内包壳管2和外包壳管3，放置在内包壳管2和外包壳管3形成的环形空间内的环形芯块4；所述的上、下端塞1与内包壳管2配合采用过渡配合。

如图2所示，本发明所述的一种环形燃料元件的焊接方法，其主要是上、下端塞1与内包壳管2的焊接方法，为焊枪11固定的方式进行焊接，焊枪11固定于焊缝3点位或9点位，焊接方式为卧式；

具体步骤如下：

a)将环形燃料元件7从容器6一侧送入容器6内部，焊枪11从对应的容器6另一侧送入容器6内部；通过焊枪定位卡具9固定焊抢11，焊枪定位卡具9在设置在容器6上的焊枪限位套10限定的范围内实现水平移动，实现焊枪11对准焊缝；

b)启动使环形燃料元件7旋转的电机，实现环形燃料元件7顺时针或逆时针旋转，通过容器6带有的观察窗口8确认焊枪11是否对准焊缝；

c)向容器6内通入保护气氩气纯度为99.999％，焊枪11保护气也为氩气纯度为99.999％，实施上端塞1与内包壳管2焊接，焊接工艺参数如表2所示；

表2实施例2焊接工艺参数

d)焊接完成后冷却120s以上，将环形燃料元件7从容器6中取出；

e)重复上述步骤a)至d)，实施焊接环形燃料元件7另一端的下端塞与内包壳管2焊接。

在步骤a)之前，将容器6内部用酒精清洗干净。

通过上述方法可实现环形燃料元件端塞与内包壳管的焊接，制备出的环形燃料元件满足焊接技术条件要求。

实施例3

如图2所示，本发明所述的一种环形燃料元件的焊接方法，其主要是上、下端塞1与内包壳管2的焊接方法，为焊枪11固定的方式进行焊接，焊枪11固定于焊缝3点位或9点位，焊接方式为卧式；

具体步骤如下：

a)将环形燃料元件7从容器6一侧送入容器6内部，焊枪11从对应的容器6另一侧送入容器6内部；通过焊枪定位卡具9固定焊抢11，焊枪定位卡具9在设置在容器6上的焊枪限位套10限定的范围内实现水平移动，实现焊枪11对准焊缝；

b)启动使环形燃料元件7旋转的电机，实现环形燃料元件7顺时针或逆时针旋转，通过容器6带有的观察窗口8确认焊枪11是否对准焊缝；

c)向容器6内通入保护气氩气纯度为99.9％，焊枪11保护气也为氩气纯度为99.9％，实施上端塞1与内包壳管2焊接，焊接工艺参数如表3所示；

表3实施例3焊接工艺参数

d)焊接完成后冷却120s以上，将环形燃料元件7从容器6中取出；

e)重复上述步骤a)至d)，实施焊接环形燃料元件7另一端的下端塞与内包壳管2焊接。

实施例4

如图1所示，环形燃料元件7包括上、下端塞1，内包壳管2和外包壳管3，放置在内包壳管2和外包壳管3形成的环形空间内的环形芯块4；所述的上、下端塞1与内包壳管2配合采用过渡配合。

如图2所示，本发明所述的一种环形燃料元件的焊接方法，其主要是上、下端塞1与内包壳管2的焊接方法，为焊枪11固定的方式进行焊接，焊枪11固定于焊缝3点位或9点位，焊接方式为卧式；

具体步骤如下：

a)将环形燃料元件7从容器6一侧送入容器6内部，焊枪11从对应的容器6另一侧送入容器6内部；通过焊枪定位卡具9固定焊抢11，焊枪定位卡具9在设置在容器6上的焊枪限位套10限定的范围内实现水平移动，实现焊枪11对准焊缝；

b)启动使环形燃料元件7旋转的电机，实现环形燃料元件7顺时针或逆时针旋转，通过容器6带有的观察窗口8确认焊枪11是否对准焊缝；

c)向容器6内通入保护气氩气纯度为99.999％，焊枪11保护气也为氩气纯度为99.999％，实施上端塞1与内包壳管2焊接，焊接工艺参数如表4所示；

表4实施例4焊接工艺参数

d)焊接完成后冷却120s以上，将环形燃料元件7从容器6中取出；

e)重复上述步骤a)至d)，实施焊接环形燃料元件7另一端的下端塞与内包壳管2焊接。