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            首頁 檢測技術與成果

            分享:鋯合金板材焊接惰性氣體保護裝 置的改進和應用

            在核級鋯材加工產業鏈中,鋯合金帶材作為三代核電機組燃料元件定位格架材料,是核反應堆中的關鍵結構材料。在加工生產過程中,需將鋯合金板材拼焊成卷后進行軋制,因此對焊縫質量提出了很高的要求。鋯及鋯合金本身對于氧、氮、氫等的氣體雜質非常敏感,受熱很容易與空氣中的氫、氧、氮發生化學反應,為減少焊縫表面氧化以及焊縫變形等缺陷,選用便于進行焊縫氣體保護的無填絲自動鎢極氬弧焊,利用較大口徑的焊槍噴嘴和焊縫上表面保護托罩及下表面充氬氣的方式進行空氣隔離。文章主要介紹了國核寶鈦鋯業股份公司改進連續焊接機組的焊機氣體保護裝置,以達到焊縫不被氧化目的,為鋯合金帶材工業化生產提供了技術支持。

            隨著經濟的迅速發展,人們對能源的需求急劇增加,這就迫使核反應堆技術朝著高燃耗燃料、高反應堆熱效率以及安全可靠的方向發展,于是對燃料元件用鋯合金提出了更高的要求[1]。鋯合金帶材作為三代核電機組燃料元件定位格架材料,是核反應堆中的關鍵結構材料,是核電安全運行的重要保證。核用鋯合金帶材生產過程中,需將板材拼焊成卷后進行軋制,這對焊縫質量提出了很高的要求。本文主要介紹了國核寶鈦鋯業股份公司通過改進連續焊接機組的焊機氣體保護裝置,從而有效減少焊縫表面氧化以及焊縫變形等缺陷。

            實驗材料及方法

            實驗材料

            本文選用的鋯合金化學成分如表1所示。采用真空自耗電爐冶煉成鑄錠,并經鍛造、熱軋、冷軋成厚度約為1.0 mm的板材。

            實驗方法

            選用某公司生產的便于進行焊縫氣體保護的無填絲自動鎢極氬弧焊進行焊接;利用較大口徑的焊槍噴嘴和焊縫上表面保護托罩及下表面充氬氣的方式進行空氣隔離,以達到焊縫不被氧化目的。焊接參數如表2所示。

            原有裝置存在的缺點

            焊縫表面氧化嚴重由于焊接機頭保護氣體裝置(結構如圖1所示)的上拖罩與焊槍連接固定,在焊槍行走過程中,上拖罩距離母材焊縫距離過遠,導致氬氣不能有效的保護焊縫周圍區域,且上拖罩內表面形狀為方形,易出現氣體滯留在死角,不利于氣體完全有效的保護焊縫。下表面出現氧化則是由于下拖罩氣槽較窄,焊接連接處與下拖罩氣槽形成半封閉空間,導致焊接時氬氣只能沿帶材寬度方向運動,很難保護到焊縫周圍的區域。焊縫氧化照片如圖2所示。

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