發(fā)布時間：2017-07-27 07:01

  本文關鍵詞：核反應堆控制棒焊接裂紋的形成機理及工藝控制

  更多相關文章： 控制棒 薄壁不銹鋼管 焊接 熱裂紋 冷裂紋

【摘要】：控制棒組件是核電站反應堆內的核心構件,通過驅動機構調節(jié)控制棒插入燃料組件的不同深度來控制反應堆的鏈式反應劇烈程度,從而控制反應堆的輸出功率。控制棒是將銀銦鎘芯體裝入薄壁不銹鋼包殼管(0Cr18Ni10Ti)中,通過上下端塞環(huán)縫焊接而成。由于控制棒組件在堆內的設計運行時間為10至15年,其質量對反應堆的安全性和經濟性至關重要。在控制棒組件制造過程中,薄壁不銹鋼管與端塞焊接極易出現(xiàn)裂紋缺陷,給控制棒在核電站反應堆內的穩(wěn)定運行帶來重大安全隱患,導致意外停堆或反應堆內燃料組件大面積破損,帶來極其嚴重的后果。因此,在控制棒技術條件中明確規(guī)定焊縫中不允許存在裂紋缺陷。為了保證控制棒組件的制造質量,本文采用氬氣流動保護TIG焊接設備,通過對奧氏體不銹鋼焊接接頭宏觀形貌觀察、金相組織和掃描電鏡微觀組織分析,系統(tǒng)分析了包殼管與端塞配合、焊接設備特性、焊前焊后熱處理、焊接工藝參數、焊縫氧化物及雜質、焊縫成形系數等對焊接裂紋的影響,對焊接裂紋,尤其是液化裂紋和結晶裂紋的形成機理進行了探討,采取焊接工藝綜合控制措施,有效避免了焊接裂紋的產生。研究表明,改變包殼管與端塞的配合尺寸,使包殼管與端塞處于間隙配合狀態(tài),可在一定程度上減少焊接裂紋的產生,改變焊接熱輸入可以減少焊接裂紋的產生,采用焊前預熱并焊后保溫的方式不能減少裂紋產生。通過對包殼管管口進行打磨處理,增加焊接電流峰值、減小焊接電流基值,增大焊接轉速,減小電極錐度、對電極尖端進行打磨去除變?yōu)殄F臺形,改變包殼管與端塞配合間隙的大小,采用不同焊接設備等等進行焊接工藝試驗,結果表明,這些常規(guī)的焊接工藝改進措施可降低裂紋產生概率,但不能從根本上解決焊縫裂紋問題。綜合分析結果表明,焊接裂紋產生的根源在于焊縫熔深過大,熔化區(qū)突破了端塞配合面,該配合面的焊縫金屬在包殼管及端塞的相互應力作用下,由于界面層的脆性在該配合面形成啟裂點(熱裂紋),引發(fā)冷裂紋并擴展而形成的�；趯附恿鸭y形成機理的分析結果,提出了焊縫裂紋的綜合控制方法:合理控制焊接電流的大小,并與電極錐度及錐臺尺寸進行合理搭配,同時包殼管與端塞采用間隙配合,有效控制了焊接熔合區(qū)的深度,避免啟裂點的產生,從而有效防止了焊縫裂紋的產生,并成功應用于控制棒批量生產。
【關鍵詞】：控制棒 薄壁不銹鋼管 焊接 熱裂紋 冷裂紋
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM623;TG441.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景和意義10-12
• 1.1.1 課題背景10-11
• 1.1.2 控制棒在核反應堆中的作用11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀及不足12-14
• 1.3 研究內容及意義14-18
• 1.3.1 焊縫裂紋的危害14-15
• 1.3.2 研究內容15-16
• 1.3.3 研究意義16-18
• 第2章 零件結構及焊接技術要求18-24
• 2.1 零件結構18-19
• 2.2 材料及制造工藝19-21
• 2.2.1 材料成分19-21
• 2.2.2 制造工藝21
• 2.3 焊接技術要求21-22
• 2.4 小結22-24
• 第3章 焊接方法及設備24-32
• 3.1 焊接方法24-27
• 3.1.1 脈沖鎢極氣體保護焊24-25
• 3.1.2 壓力電阻焊25-26
• 3.1.3 電子束焊26-27
• 3.2 焊接方法選擇27-28
• 3.3 焊接設備28-31
• 3.4 小結31-32
• 第4章 焊接工藝試驗及焊縫裂紋形成機理分析32-69
• 4.1 焊縫裂紋形成機理初探32-39
• 4.1.1 端塞與包殼管配合情況對焊縫裂紋的影響34-37
• 4.1.2 焊接設備特性對焊縫裂紋的影響37-39
• 4.1.3 熱處理對焊縫裂紋的影響39
• 4.2 液化裂紋形成機理分析39-49
• 4.2.1 焊接電流對液化裂紋的影響40-46
• 4.2.2 焊接時間對液化裂紋的影響46-49
• 4.3 結晶裂紋形成機理分析49-64
• 4.3.1 焊縫氧化物及雜質對結晶裂紋的影響49-50
• 4.3.2 熔合比對結晶裂紋的影響50-52
• 4.3.3 焊接速度對結晶裂紋的影響52-56
• 4.3.4 成形系數φ對結晶裂紋的影響56-64
• 4.4 焊縫裂紋定性分析64-66
• 4.5 小結66-69
• 第5章 焊接工藝改進與驗證69-79
• 5.1 焊接工藝分析69-70
• 5.2 焊接工藝改進70-76
• 5.3 焊接工藝驗證76-77
• 5.4 小結77-79
• 第6章 結論及下一步研究方向79-81
• 6.1 結論79
• 6.2 下一步研究方向79-81
• 參考文獻81-83

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 尹大如;;厚壁容器接管焊接裂紋的原因分析及應對措施[J];中國石油和化工標準與質量;2013年06期

2 郭晉業(yè),彭德昌;瓦楞輥焊接裂紋的控制和消除[J];機電工程技術;2001年06期

3 劉秀忠,崔建軍;18-8不銹鋼焊接裂紋的失效研究與分析[J];焊接;2002年12期

4 黃炳炎;李午申;邸新杰;白世武;劉方明;薛振奎;;焊接裂紋應力與磁記憶信號關系的實驗研究[J];電焊機;2006年11期

5 于鳳坤;趙曉順;王希望;劉淑霞;馬躍進;;無損檢測技術在焊接裂紋檢測中的應用[J];無損檢測;2007年06期

6 張英;;焊接裂紋事故的分析[J];黑龍江科技信息;2007年22期

7 王文群;;碳鋼焊接裂紋產生的原因及預防措施[J];中國科技財富;2008年05期

8 李明智;;實驗法分析焊接裂紋的產生原因[J];黑龍江科技信息;2008年22期

9 龐春虎;阮鑫;王成君;;冬季施焊鈦設備焊接裂紋成因及其工藝優(yōu)化[J];熱加工工藝;2009年11期

10 張光法;;水雷鋁殼小口徑孔座焊接裂紋產生原因分析及改進[J];水雷戰(zhàn)與艦船防護;2009年03期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 申永輝;袁斌;董曙光;賈騰飛;;工字梁焊接裂紋分析及控制措施[A];第八屆河南省汽車工程科技學術研討會論文集(下)[C];2011年

2 黃成楷;;高爐框架柱焊接裂紋原因分析及預防措施[A];'2009全國鋼結構學術年會論文集[C];2009年

3 費東;朱大喜;田雷;陳哲;;淺談海洋工程焊接裂紋的防止措施[A];第十五屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集(下)[C];2011年

4 王慶暉;劉曉杰;;制氫轉化爐管系焊接裂紋的分析與修復[A];石油工程焊接技術交流研討會論文集[C];2005年

5 趙濤;杜博華;劉志民;朱勝國;劉國防;;制氫轉化爐下集合管焊接裂紋原因分析及解決方法[A];壓力管道技術研究進展精選集——第四屆全國管道技術學術會議[C];2010年

6 李新偉;徐圣光;;某廣電樞紐工程H鋼結構件焊接裂紋的成因及預防措施[A];第七屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2007年

7 舒旭春;申文志;;法蘭克福機場超厚構件焊接裂紋控制技術[A];第三屆全國鋼結構工程技術交流會論文集[C];2010年

8 謝霞;李萌盛;王麗芳;高麗華;;斜Y型坡口焊接裂紋試驗的數值模擬[A];安徽省機械工程學會成立40周年紀念冊暨安徽省裝備制造業(yè)發(fā)展論壇會議論文集（1963-2003）[C];2003年

9 劉斌;許健;王平;;大壁厚油缸焊接裂紋原因分析及解決措施[A];2012船舶材料與工程應用學術會議論文集[C];2012年

10 胡玉忠;樂群立;包鎮(zhèn)回;;連通管焊接裂紋的分析與解決[A];浙江電力科學發(fā)展[C];2005年

中國重要報紙全文數據庫 前2條

1 牛明安;2.25Cr—1Mo鋼埋弧焊高韌度焊接新技術[N];世界金屬導報;2011年

2 蘇永生;焊接技師王文山[N];內蒙古日報(漢);2007年

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

1 梁志芳;焊接裂紋的金屬磁記憶特征研究[D];天津大學;2004年

2 邸新杰;焊接裂紋的金屬磁記憶信號定量化特征研究[D];天津大學;2007年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 陸巍巍;NiTiNb/TC4激光微焊接裂紋形成機理與控制方法研究[D];南昌航空大學;2015年

2 王超;基于S變換的焊接裂紋聲發(fā)射信號時頻分析[D];湖南科技大學;2016年

3 鐘福波;核反應堆控制棒焊接裂紋的形成機理及工藝控制[D];南華大學;2015年

4 袁少波;焊接裂紋聲發(fā)射監(jiān)測技術的研究[D];重慶大學;2006年

5 吳小俊;聲發(fā)射技術在焊接裂紋檢測中的應用研究[D];重慶大學;2008年

6 黃炳炎;焊接裂紋磁記憶效應力磁耦合的數值模擬研究[D];天津大學;2007年

7 林浩;高強度船體結構鋼焊接性及其焊接裂紋的形成和預防的研究[D];上海海事大學;2006年

8 劉峰;振動焊接對焊接裂紋影響的研究[D];大連理工大學;2000年

9 嚴春妍;焊接裂紋的金屬磁記憶信號特征判據的研究[D];天津大學;2005年

10 邸新杰;焊接裂紋金屬磁記憶漏磁場特性的研究[D];天津大學;2004年

，

本文編號：580216