×
20.11.2014
216.013.08a7

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа, и может быть применено для сварки изделий цилиндрических конструкций, в том числе при герметизации изделий активных зон ядерных реакторов в обычных и в дистанционных условиях. Для этого изделие сваривают при плотности теплового потока в пределах 20…400 Дж/ммс и величине вылета изделия из цанги, равной (0,2…0,4)d, где d - диаметр свариваемого изделия, (мм). В результате обеспечивается заданная глубина проплавления без дефектов.
Основные результаты: Способ дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа, включающий оплавление торца свариваемого цилиндрического изделия при его вертикальном расположении в цанге сварочной установки, отличающийся тем, что изделие сваривают при плотности теплового потока в пределах 20…400 Дж/ммс и величине вылета изделия из цанги, равной (0,2…0,4)d, где d - диаметр свариваемого изделия, мм.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено для сварки изделий цилиндрических конструкций, в том числе при герметизации изделий активных зон ядерных реакторов в обычных и в дистанционных условиях.

Известен способ герметизации тепловыделяющих элементов (способ герметизации оболочки твэла, патент США, №3045108), при котором сварка осуществляется путем оплавления торца оболочки совместно с заглушкой неплавящимся электродом в среде защитных газов. При этом дуга зажигается путем контакта электрода на цилиндрический выступ заглушки, который при этом испаряется и образуется сварочная дуга. Формирование сварного шва получается за счет плавления части заглушки, трубки и неиспарившегося выступа. Таким способом создаются необходимые условия для формирования сварного шва. Однако при контактном способе зажигания дуги в сварочную ванну попадают включения вольфрама, что снижает сплошность сварного шва. К тому же при контактном зажигании дуги значительно повышается износ вольфрамового электрода и возникает необходимость его постоянной замены, тем самым усложняя процесс сварки в дистанционных условиях. Кроме того, изготовление заглушки с выступом и сборка изделия усложняет процесс и повышает его трудоемкость.

Известен способ сварки (Разработка технологии сварки дугой, управляемой магнитным полем, тонкостенных оболочек из высоколегированных сталей и химически активных металлов / Б.Р.Рябиченко, М.П.Андреев, М.С.Гриценко // Вопросы атомной науки и техники: Сер. Сварка в ядерной технологии. 1986. Вып.1. С.29-19), принятый за прототип, при котором процесс сварки ведут с наложением магнитного поля. Свариваемое изделие (корпус с заглушкой) фиксируют в медной цанге, закрепляют в сварочной установке, электрод располагают по центру торца изделия на расстоянии 2..4 мм от поверхности, подают защитный газ от баллона и контактным способом зажигают сварочную дугу, которая отклоняется магнитным полем и вращается с заданной скоростью по торцу изделия. В результате оплавления торца изделия образуется сварной шов. Такой способ, например, используется при изготовлении твэлов «быстрых» реакторов. При этом время сварки составляет от 1,5 до 5 с, а вылет изделия из цанги (h) равен 1/3-d·(d - диаметр изделия).

Однако при применении данного способа металл сварочной ванны длительное время находится в расплавленном состоянии за счет продолжительного времени сварки. При герметизации изделий с малым свободным объемом длительный сварочный цикл может привести к выплескам жидкого металла сварочной ванны в результате расширения газа внутри изделия и образованию дефектов типа свищей и газовых полостей. Также при сварке металлов, склонных к образованию пор (например, алюминия, никеля, сталей, изготовленных методом порошковой металлургии и т.д.), данный способ не обеспечивает решение задачи уменьшения порообразования. Кроме того, контактный способ зажигания дуги приводит к образованию вольфрамовых включений в сварном шве, что также снижает качество сварных соединений. Реализация такого способа сварки требует применения дополнительного оборудования.

Задачей данного технического решения является повышение качества сварных швов при герметизации изделий с торцовой конструкцией путем уменьшения пор, вольфрамовых включений, газовых полостей и выплесков.

Для этого в способе дуговой сварки в среде защитного газа, при котором оплавляют неплавящимся электродом торец свариваемого цилиндрического изделия при вылете h изделия из цанги при его вертикальном расположении в цанге сварочной установки, отличающийся тем, что изделие сваривают при плотности теплового потока в пределах 20…400 Дж/мм2с и величине вылета изделия из цанги, равной h (0,2…0,4)d, при этом длительность процесса сварки выбирают из соотношения , (с), где d -диаметр свариваемого изделия, (мм).

Экспериментально установлено, что если длительность времени сварки из указанного диапазона увеличить, то это приведет к образованию выплесков и газовых полостей при герметизации изделий с малым внутренним объемом. При времени сварки меньше данного диапазона наблюдается непровар сварного шва. Если вылет изделия из цанги превысит значение 0,4d, то происходит нарушение геометрической формы шва в виде наплывов по диаметру сварного шва, при вылете меньше 0,2d получается непровар сварного шва из-за недостатка металла для образования соединения. Если значение плотности теплового потока меньше 20 Дж/(мм2с), то это приведет к непровару сварного шва, если больше 400 Дж/(мм2с) - к выплескам металла шва, прожогам и нарушению геометрической формы.

Изобретение позволяет значительно повысить качество сварных соединений при герметизации изделий с малым замкнутым объемом газа типа источников ионизирующих излучений, а также при сварке изделий из металлов, склонных к порообразованию за счет ограничения времени на образование газовых пузырьков в диапазоне при плотности теплового потока 20...400 Дж/мм2с и вылете изделия из цанги (0,2…0,4)d. При этом не происходит образование выплесков жидкого металла сварочной ванны и пор. Бесконтактный способ зажигания дуги исключает попадание включений вольфрама в сварной шов. Данный способ сварки легко реализуется в дистанционные условия защитных камер и боксов.

Такое сочетание новых признаков заявляемого решения с известными позволяет повысить качество и работоспособность сварных соединений.

Предлагаемый способ сварки был применен в процессе изготовления источника ионизирующего излучения из стали 12Х18Н10Т, состоящего из корпуса диаметром 2 мм и заглушки. Собранный корпус с заглушкой устанавливали в медную цангу и патрон сварочной установки. Вольфрамовый электрод диаметром 3 мм закрепляли в сварочной горелке и устанавливали по центру торца корпуса с длиной дуги 2 мм. Сварку выполняли на режиме: ток сварки - 30 А, время сварки - 0,5 с, вылет из цанги - 0,6 мм, расход защитного газа - 6 л/мин.

Указанный режим обеспечивает заданную глубину проплавления и такое время существования сварочной ванны, при котором газовый пузырь не успевает вырасти до браковочного размера и всплыть к поверхности сварочной ванны для образования выплеска расплавленного металла. При этом купол сварного шва формируется в виде правильного полушара.

Данный способ сварки был применен также при герметизации оболочек диаметром 6,9 мм, изготовленных методом порошковой металлургии. Сварку выполняли на режиме: ток сварки - 250 А, время сварки - 0,8 с, вылет из цанги - 2,0 мм, расход защитного газа - 6 л/мин. При таких условиях сварки время существования сварочной ванны не превышает время, позволяющее зародышам микропор вырасти в поры браковочного размера.

Качество сварных соединений корпусов источников, полученных с применением данного способа, оценивали рентгенографическим контролем и металлографическими исследованиями на 100 образцах. Результаты контроля показали, что количество забракованных сварных соединений по выплескам и газовым полостям, по сравнению с прототипом, уменьшилось на 15%. Количество образцов, забракованных по вольфрамовым включениям, уменьшилось на 10%. В случае герметизации оболочек, изготовленных методом порошковой металлургии, количество забракованных сварных соединений уменьшилось на 70…80%.

Сварка может вестись в среде гелия или аргона, которые могут подаваться в зону сварки любым известным способом.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.

Способ дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа, включающий оплавление торца свариваемого цилиндрического изделия при его вертикальном расположении в цанге сварочной установки, отличающийся тем, что изделие сваривают при плотности теплового потока в пределах 20…400 Дж/ммс и величине вылета изделия из цанги, равной (0,2…0,4)d, где d - диаметр свариваемого изделия, мм.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 30 items.
10.08.2014
№216.012.e610

Способ изготовления блоков замедлителя и отражателя нейтронов ядерного реактора

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении блоков замедлителя и отражателя нейтронов, содержащих бериллий, преимущественно для исследовательских реакторов. Способ изготовления блоков замедлителя и отражателя нейтронов ядерного реактора предусматривает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524689
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.08.2014
№216.012.e9de

Устройство для испытания материалов в ядерном реакторе

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при проведении радиационных испытаний, в частности испытаний при исследовании влияния облучения на механические свойства, зависимости деформации радиационного формоизменения и радиационно-термической ползучести...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525678
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.09.2014
№216.012.f8aa

Стержень управления и защиты ядерного реактора

Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования в качестве стержней управления и защиты ядерных реакторов, преимущественно в реакторах на быстрых нейтронах с металлическим теплоносителем, например натриевым, свинцовым, свинцово-висмутовым. Стержень управления и защиты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529495
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.11.2014
№216.013.092c

Устройство для испытания материалов в ядерном реакторе

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при проведении радиационных испытаний. Устройство для испытания материалов в ядерном реакторе содержит корпус, одну или несколько герметичных ампул, каждая из которых содержит наружную и внутреннюю полости,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533749
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.11.2014
№216.013.0a37

Способ очистки облученного бериллия от радиоактивных примесей

Заявленное изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при утилизации, захоронении и рефабрикации облученных изделий из бериллия, таких как, например, отражатель нейтронов ядерных и термоядерных реакторов. В заявленном способе из облученного бериллия удаляют тритий,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534023
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.07.2015
№216.013.5e90

Способ герметизации источника ионизирующего излучения и устройство для его реализации

Изобретение относится к средствам получения источников ионизирующего излучения. Заявленный способ герметизации источника ионизирующего излучения (ИИИ) включает герметизацию ИИИ, помещенного в капсулу (19), загерметизированную аргонодуговой сваркой. В качестве ИИИ используется заготовка из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555749
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.08.2015
№216.013.72a5

Устройство для испытаний ядерного топлива реакторов на быстрых нейтронах

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для проведения реакторных испытаний твэлов с экспериментальным топливом в исследовательских ядерных реакторах на быстрых нейтронах. Устройство для испытания ядерного топлива реакторов на быстрых нейтронах, включающее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560919
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.09.2015
№216.013.79d4

Способ контроля стабильности коэффициента преобразования дифференциально-трансформаторного преобразователя

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для различных измерений. Достигаемый технический результат - осуществление контроля работоспособного состояния дифференциально-трансформаторного преобразователя (ДТП) и стабильности его метрологических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562777
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.02.2016
№216.014.c2cc

Способ разделения радионуклидов кадмия и серебра

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в технологии получения радиоактивных изотопов и аналитической химии. Способ разделения радионуклидов кадмия и серебра включает растворение облученного серебра в азотной кислоте, упаривание раствора, растворение образовавшихся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574274
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.02.2016
№216.014.c49e

Способ изготовления композиции для длительного хранения кюрия

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано для длительного контролируемого хранения кюрия с целью последующего сжигания в специальных реакторах либо дальнейшего использования в качестве стартового материала для получения тяжелых изотопов кюрия и калифорния. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574272
Дата охранного документа: 10.02.2016
Showing 11-20 of 23 items.
10.08.2014
№216.012.e610

Способ изготовления блоков замедлителя и отражателя нейтронов ядерного реактора

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении блоков замедлителя и отражателя нейтронов, содержащих бериллий, преимущественно для исследовательских реакторов. Способ изготовления блоков замедлителя и отражателя нейтронов ядерного реактора предусматривает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524689
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.08.2014
№216.012.e9de

Устройство для испытания материалов в ядерном реакторе

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при проведении радиационных испытаний, в частности испытаний при исследовании влияния облучения на механические свойства, зависимости деформации радиационного формоизменения и радиационно-термической ползучести...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525678
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.09.2014
№216.012.f8aa

Стержень управления и защиты ядерного реактора

Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования в качестве стержней управления и защиты ядерных реакторов, преимущественно в реакторах на быстрых нейтронах с металлическим теплоносителем, например натриевым, свинцовым, свинцово-висмутовым. Стержень управления и защиты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529495
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.11.2014
№216.013.092c

Устройство для испытания материалов в ядерном реакторе

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при проведении радиационных испытаний. Устройство для испытания материалов в ядерном реакторе содержит корпус, одну или несколько герметичных ампул, каждая из которых содержит наружную и внутреннюю полости,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533749
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.11.2014
№216.013.0a37

Способ очистки облученного бериллия от радиоактивных примесей

Заявленное изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при утилизации, захоронении и рефабрикации облученных изделий из бериллия, таких как, например, отражатель нейтронов ядерных и термоядерных реакторов. В заявленном способе из облученного бериллия удаляют тритий,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534023
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.07.2015
№216.013.5e90

Способ герметизации источника ионизирующего излучения и устройство для его реализации

Изобретение относится к средствам получения источников ионизирующего излучения. Заявленный способ герметизации источника ионизирующего излучения (ИИИ) включает герметизацию ИИИ, помещенного в капсулу (19), загерметизированную аргонодуговой сваркой. В качестве ИИИ используется заготовка из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555749
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.08.2015
№216.013.72a5

Устройство для испытаний ядерного топлива реакторов на быстрых нейтронах

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для проведения реакторных испытаний твэлов с экспериментальным топливом в исследовательских ядерных реакторах на быстрых нейтронах. Устройство для испытания ядерного топлива реакторов на быстрых нейтронах, включающее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560919
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.09.2015
№216.013.79d4

Способ контроля стабильности коэффициента преобразования дифференциально-трансформаторного преобразователя

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для различных измерений. Достигаемый технический результат - осуществление контроля работоспособного состояния дифференциально-трансформаторного преобразователя (ДТП) и стабильности его метрологических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562777
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.02.2016
№216.014.c2cc

Способ разделения радионуклидов кадмия и серебра

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в технологии получения радиоактивных изотопов и аналитической химии. Способ разделения радионуклидов кадмия и серебра включает растворение облученного серебра в азотной кислоте, упаривание раствора, растворение образовавшихся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574274
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.02.2016
№216.014.c49e

Способ изготовления композиции для длительного хранения кюрия

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано для длительного контролируемого хранения кюрия с целью последующего сжигания в специальных реакторах либо дальнейшего использования в качестве стартового материала для получения тяжелых изотопов кюрия и калифорния. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574272
Дата охранного документа: 10.02.2016
+ добавить свой РИД