×
18.05.2019
219.017.575d

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАПРАВЛЯЮЩЕГО КАНАЛА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к атомной промышленности и может быть использовано на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих сборок преимущественно типа ВВЭР для АЭС. Способ включает сборку канальной трубы с захватной втулкой, имеющей проточку в зоне выполнения сварного шва. Последующую сварку ее с трубой прорезным швом, при котором проточку на захватной втулке выполняют с толщиной стенки, равной 0,3-0,5 толщины стенки канальной трубы, и шириной от двух до трех толщин этой стенки. Сборку втулки с трубой выполняют с зазором не более 20% от толщины стенки проточки. Сварку осуществляют с проплавлением стенки трубы на глубину до 0,8 от ее толщины, а сварку осуществляют на скорости 1-1,3 см/с, величине сварочного тока 10-15 мА и ускоряющем напряжении 30±1 кВ в течение 18-21 секунд. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к атомной промышленности, а именно - к изготовлению направляющих каналов, использующихся в конструкции тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов, в частности, типа ВВЭР-1000.

Конструктивно направляющий канал представляет собой канальную трубу, со стороны концов которой к ней прикреплены неразъемным соединением концевые детали, представляющие собой наконечник, захватную втулку, посредством которых осуществляется соединение канала с соответствующими узлами тепловыделяющей сборки. Сварные соединения каналов в составе ТВС воспринимают как статические, так и динамические нагрузки, связанные с транспортно-технологическими операциями при их изготовлении и эксплуатации, и являются одним из основных элементов, обеспечивающих жесткость каркаса ТВС.

Известен способ изготовления направляющего канала, согласно которому захватная втулка соединяется с трубой путем обжатия и деформации этой втулки (см. патент Германии №2845515, G21С 3/04, 1978 г.). Недостатком способа является невысокая конструкционная прочность сварного соединения и наличие большой степени деформации металла втулки, что не всегда приемлемо для сплавов циркония.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ изготовления направляющего канала конструкции в соответствии с описанной в полезной модели №6937 (прототип), где соединение захватной втулки с трубой осуществляется путем выполнения прорезного сварного шва, соединяющего трубу и захватную втулку, на которой предварительно в зоне сварного шва выполняется кольцевая проточка, уменьшающая толщину стенки захватной втулки (см. описание работы направляющего канала). Недостатком известного решения является нестабильное качество сварного соединения из-за отсутствия регламентированных требований по его сборке и сварке, снижающих служебные характеристики канала.

Технической задачей изобретения является обеспечение требуемых служебных характеристик направляющего канала и повышение качества сварки.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе изготовления направляющего канала тепловыделяющей сборки ядерного реактора, заключающемся в сборке канальной трубы с захватной втулкой, имеющей проточку в зоне выполнения сварного шва, и последующей сварке захватной втулки с канальной трубой, согласно изобретению проточку на захватной втулке выполняют с толщиной стенки проточки, равной 0,3-0,5 толщины стенки канальной трубы, и шириной, равной 2-3 толщинам стенки канальной трубы, сборку канальной трубы с захватной втулкой выполняют с зазором величиной, составляющей 20% или менее от толщины стенки проточки, а сварку осуществляют с проплавлением стенки канальной трубы на глубину не более 0,8 от ее толщины сварочным током величиной 10-15 тА, скоростью сварки 1-1,3 см/с и ускоряющем напряжении 30±1 кВ в течение 18-21 с.

Указанная совокупность признаков является новой, неизвестной из уровня техники и решает поставленную задачу, так как выполнение втулки с проточкой, имеющей в зоне выполнения сварного шва толщину стенки от 0,3 до 0,5 толщины стенки канальной трубы и ширину от двух до трех толщин этой стенки, позволяет с минимальным тепловложением выполнять сварные соединения, обеспечивающие необходимые прочностные характеристики вплоть до получения сварного соединения, не уступающего по прочности канальной трубе. Уменьшение толщины стенки проточки до размера менее 0,3 от толщины стенки канальной трубы приводит к образованию прожогов, особенно при существовании зазоров между свариваемыми деталями, близких к максимальным. Увеличение этого размера более 0,5 от толщины стенки канальной трубы затрудняет получение сварных соединений с гарантированным проваром.

При ширине проточки менее двух толщин стенки канальной трубы не удается стабильно получать сварные соединения с необходимой шириной сварного шва по линии соединения канальной трубы и захватной втулки. Если ширина проточки более трех толщин стенок канальной трубы, то снижаются прочностные характеристики сварного соединения, особенно при приближении ширины сварного шва к минимальному значению. Сборка захватной втулки с зазором более 20% от глубины проточки приводит к сварке с прожогами.

Выполнение данного способа позволяет получать сварные соединения требуемой прочности в широком диапазоне глубин проплавления. Требуемые прочностные характеристики сварного соединения обеспечиваются уже при глубине проплавления на уровне 0,1 мм, если при этом ширина сварного шва по зоне соединения захватной втулки с канальной трубой превышает полторы толщины стенки трубы. Другим фактором, лимитирующим возможность использования полученного сварного соединения, является отсутствие недопустимого провала металла трубы под сварным швом. Это требование обеспечивается при максимальной глубине проплавления, равной 0,8 от толщины стенки трубы.

Предъявляемые требования к сварным швам, в том числе и по отсутствию внутренних дефектов, обеспечиваются также за счет выполнения сварки при ускоряющем напряжении 30±1 кВ в течение 18-21 с, величине тока луча 10-15 мА и скорости сварки 1-1,3 см/с.

При превышении максимальных значений параметров режима имеют место недопустимые провисание металла оболочки под сварным швом, уменьшающие ее проходное сечение, и прожоги трубы. Сварка на режиме с минимальными значениями параметров не обеспечивает прочностные характеристики сварного соединения.

Способ изготовления направляющего канала тепловыделяющей сборки ядерного реактора поясняется чертежами:

на фиг.1 - направляющий канал;

на фиг.2 - схема полученного сварного соединения;

на фиг.3 - фотография реального сварного соединения трубы направляющего канала с захватной втулкой.

на фиг.4 - схема цикла сварки.

Конструкция направляющего канала представляет собой канальную трубу 1, к которой стыкозамковым швом 2 приварен наконечник 3 и установлена захватная втулка 4. Сварочный шов 5 выполнен с шириной зоны сплавления L и глубиной проплавления Н.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

К трубе 1 стыкозамковым швом 2 приваривают наконечник 3, после чего устанавливают захватную втулку 4 на расстоянии от торца трубы. Предварительно на захватной втулке 4 выполняют проточку. Втулку устанавливают на трубу с зазором А с последующей фиксацией в требуемом положении, предохраняющем ее от несанкционированного смещения при последующих транспорно-технологических операциях. Зазор А между деталями необходим, так как сплавы циркония достаточно мягкие и при взаимном трении склонны к образованию задиров, препятствующих качественной сборке и сварке. Далее собранную таким образом заготовку канала помещают в сварочную камеру электронно-лучевой установки, где на заданных режимах выполняют приварку втулки к трубе с образованием сварочного шва 5. При этом электронный луч наводится по центру перемычки, а сварку выполняют с предварительным прогревом соединения лучом меньшей, чем при сварке, мощности.

Примером конкретного выполнения способа является технология изготовления направляющих каналов тепловыделяющих сборок типа ВВЭР.

К канальной трубе из сплава циркония с одного конца приваривают наконечник, а с другого захватную втулку. Труба имеет диаметр 13,0 мм или 12,6 мм в зависимости от типа ТВС - при толщине стенки 0,9 мм и 0,5 мм соответственно. Захватная втулка выполняется с проточкой, имеющей толщину стенки 0,3 мм. Для трубы 13×0,9 мм сборка захватной втулки с трубой после их предварительного обезжиривания или протирки в зоне сварки спиртом выполняется с зазором до 0,1 мм. Фиксация захватной втулки на трубе осуществляется путем выполнения трех пуклевок, расположенных примерно под углом 120 градусов на проточке в зоне выполнения сварного шва. После этого партия каналов загружается в сварочную камеру установки для электронно-лучевой сварки. Сварка выполняется при разряжении не хуже 5×4·10-4 мм рт.ст. с предварительным прогревом зоны сварки электронным лучом. Прогрев необходим для дегазации поверхности свариваемых деталей в зоне сварки. Величина силы тока прогрева 5-6 мА. Длительность прогрева 1-1,5 оборота. После этого сила ток луча увеличивается. Для каналов с трубой 13×0,9 мм величина силы тока луча составляет 13-15 мА, для трубы диаметром 12,6×0,5 мм - 10-11 мА. Общее время сварки с учетом плавного спада тока до нуля составляет 18-21 с (см. фиг.4). Величина ускоряющего напряжения во время всего цикла сварки составляет 30±1 кВ, скорость сварки 1-1,3 см/с. В результате сварки на приведенном режиме формируется сварной шов с глубиной проплавления не более 0,8 от толщины стенки трубы, что исключает недопустимое провисание металла трубы под сварным швом и обеспечивает получение участка сплавления захватной втулки с трубой от 1,5 до 2,5 мм.

1.Способизготовлениянаправляющегоканалатепловыделяющейсборкиядерногореактора,включающийсборкуканальнойтрубысзахватнойвтулкой,имеющейпроточкувзоневыполнениясварногошва,последующуюсваркузахватнойвтулкисканальнойтрубой,отличающийсятем,чтопроточкуназахватнойвтулкевыполняютстолщинойстенки,равной0,3-0,5толщиныстенкиканальнойтрубы,ишириной2,0-3,0толщинстенкиканальнойтрубы,сборкузахватнойвтулкисканальнойтрубойвыполняютсзазоромнеболее20%оттолщиныстенкипроточки,асваркуосуществляютспроплавлениемстенкиканальнойтрубынаглубинунеболее0,8отеетолщины,12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтосваркуосуществляютприскорости1-1,3см/с,величинесварочноготока10-15мAиускоряющемнапряжении30±1кВвтечение18-21секунды.2
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 109.
27.04.2013
№216.012.3981

Цеолитсодержащий катализатор, способ его получения и способ превращения низкооктановых бензиновых фракций в высокооктановый бензин без и в присутствии водорода

Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и посвящено созданию катализаторов, используемых в переработке низкооктановых бензиновых фракций различного происхождения в высокооктановый бензин. Описан цеолитсодержащий катализатор для превращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480282
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.39a1

Устройство для герметизации оболочек тепловыделяющих элементов контактно-стыковой сваркой с помощью заглушек

Устройство для герметизации оболочек тепловыделяющих элементов контактно-стыковой сваркой с помощью заглушек может применяться для герметизации тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов. Неразъемный в процессе работы корпус герметичной сварочной камеры устройства имеет сквозной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480314
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3cf2

Штамп-автомат для формовки выступов в трубчатой детали

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в штамповой оснастке для формовки выступов в трубчатых деталях. Выступы формуют составным пуансоном в виде группы внутренних кулачков по форме наружных выступов детали по составной матрице в виде группы подвижных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481169
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.05.2013
№216.012.4584

Способ контроля топливного столба тепловыделяющего элемента ядерного реактора и устройство для его осуществления

Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение при изготовлении стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов) с таблетированным керамическим ядерным топливом. Твэл протягивают линейно через блоки детектирования с постоянной скоростью, регистрируют собственное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483373
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.02.2019
№219.016.bd1a

Способ получения силана

Изобретение относится к технологии получения силана из природных кварцитов для изготовления особо чистого полупроводникового кремния, используемого в силовой электронике. Силан получают взаимодействием кремнийсодержащих соединений природного происхождения с гидридом лития. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002245299
Дата охранного документа: 27.01.2005
01.03.2019
№219.016.d171

Способ изготовления таблетированного топлива из диоксида урана и оборудование для его осуществления

Использование: для получения спеченных таблеток из диоксида урана для ядерных реакторов. Сущность изобретения: в процессе получения порошка диоксида урана проводят непрерывное двухстадийное осаждение полиураната аммония из азотнокислого раствора уранилнитрата с поддержанием pH от 6,6 до 7,2 на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02158971
Дата охранного документа: 10.11.2000
20.03.2019
№219.016.e3d2

Способ изготовления тепловыделяющей сборки ядерного реактора

Изобретение относится к атомной энергетике. Способ изготовления тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора включает предварительное изготовление пучка тепловыделяющих элементов, гексагональных дистанционирующих решеток (ГДР) из циркониевого сплава, центральной трубы и направляющих каналов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287866
Дата охранного документа: 20.11.2006
20.03.2019
№219.016.e4e9

Автоматическая линия изготовления тепловыделяющих элементов

Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов для ядерных реакторов. Технический результат: автоматизация контроля и разбраковки снаряженных оболочек по весу топливного столба, исключение при этом колебаний...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02216801
Дата охранного документа: 20.11.2003
20.03.2019
№219.016.e4f7

Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях изготовления таблетированного топлива из диоксида урана. Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов включает подготовку пресс-порошка диоксида урана UO, обогащенного ураном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02210821
Дата охранного документа: 20.08.2003
20.03.2019
№219.016.e586

Установка для калибровки сборных заготовок биметаллических изделий

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических изделий, состоящих из заготовки оболочки с донной частью и заготовки сердечника и имеющих донную часть с цилиндрическим участком. Установка содержит гидравлический пресс с системой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002319588
Дата охранного документа: 20.03.2008
Показаны записи 1-10 из 27.
10.04.2015
№216.013.3b38

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к конструкции тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерных реакторов с водой под давлением. Технический результат - создание устройства без съемных деталей, позволяющего фиксировать хвостовики одновременно на всех направляющих каналах,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546648
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.03.2019
№219.016.e596

Тепловыделяющая сборка ядерного реактора

Изобретение относится к атомной энергетике. Тепловыделяющая сборка ядерного преимущественно водо-водяного энергетического реактора содержит пучок тепловыделяющих элементов, установленных в каркасе из дистанционирующих решеток, закрепленных на трубчатых каналах, хвостовик и съемную головку, где...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317600
Дата охранного документа: 20.02.2008
20.03.2019
№219.016.e618

Способ герметизации тепловыделяющих элементов ядерного реактора

Изобретение относится к сварке, в частности способу герметизации тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) ядерного реактора контактно-стыковой сваркой и может быть использовано в атомной энергетике. Осуществляют контактно-стыковую сварку оболочки ТВЭЛ с заглушкой, имеющей максимальный диаметр меньше...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002355533
Дата охранного документа: 20.05.2009
20.03.2019
№219.016.e62d

Способ контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой

Изобретение относится к способу контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой и может найти применение при изготовлении стержневых тепловыделяющих элементов ядерных установок. Способ включает размещение и фиксацию конца трубы с заглублением в сварочной оснастке, разогрев сварочным током сжатых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002378091
Дата охранного документа: 10.01.2010
19.04.2019
№219.017.2c18

Способ изготовления устройства для контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении устройства для контактной стыковой сварки трубы с заглушкой при герметизации стержневых тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Собирают в пакет токоподвод, упор-холодильник из набора металлических пластин,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002286235
Дата охранного документа: 27.10.2006
19.04.2019
№219.017.2ca7

Способ контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой при производстве тепловыделяющих элементов атомных станций. Способ включает фиксацию с заглублением конца трубы в отверстии сварочной оснастки, обладающей заданной величиной электрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002291769
Дата охранного документа: 20.01.2007
19.04.2019
№219.017.2e97

Способ изготовления образца-свидетеля сварного соединения тепловыделяющего элемента ядерного реактора (варианты)

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в производстве стержневых тепловыделяющих элементов атомных станций, герметизация которых осуществляется с применением сварки. Заявленное изобретение характеризуется тем, что одну из оболочек изготавливаемой технологической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002316065
Дата охранного документа: 27.01.2008
19.04.2019
№219.017.302e

Направляющий канал тепловыделяющей сборки ядерного реактора

Изобретение относится к устройствам атомной энергетики и предназначено для использования в элементах конструкции тепловыделяющих сборок энергетических реакторов типа ВВЭР-1000. Направляющий канал тепловыделяющей сборки ядерного реактора содержит трубу, наконечник. Наконечник представляет собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002302672
Дата охранного документа: 10.07.2007
19.04.2019
№219.017.3044

Устройство для подачи цилиндрических оболочек в зону обработки

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для подачи полых трубчатых оболочек в зону обработки, например, при приварке к их торцам заглушек. Заявленное устройство отличается тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002300152
Дата охранного документа: 27.05.2007
29.04.2019
№219.017.3f5d

Дистанционирующая решетка

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано в конструкциях тепловыделяющих сборок ядерных реакторов для дистанционирования и фиксации тепловыделяющих элементов, особенно в тепловыделяющих сборках реакторов PWR и BWR. Дистанционирующая решетка содержит ячейки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002290707
Дата охранного документа: 27.12.2006
+ добавить свой РИД