核反应堆控制棒焊接裂纹的形成机理及工艺控制

《核反应堆控制棒焊接裂纹的形成机理及工艺控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ｗ分类号ＴＧ４０１密级公开ＵＤＣ６２０学校代码１０５５５义＠？義考拿硕±学位论文安全工程硕壬核反应堆控制棒焊接裂纹的形成机理及王芭控制研究生姓名：钟福波指导教师、职称：李广悦教授合作导师、职称：邓倡义研高专业学位类别（领域）：安全工程研究方向：核设施安全所在学院；环境保护与安全工程学院２０１５年１２月－＇－．＇、三＿＇部；ｉ＇却邊己．一繁Ｖ義＃义拿论文题目：核反应堆控制椿短接裂纹的形成祈理及工艺控制论文作者签名：指导教师签

2、名：考裤论文评阅人１：別斬韦２：／评阅人睾气或评阅人３；答辩委员会主席：聋委员１；苗柄扣、２；委员叫養哮委员３：分；如於委员４弓５；委员委员６：２月６日答辩日期：２０１５年１南华大学学位论文原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研巧工作及所取得的研。尽我所知，论文不包含其他人己经巧成果，除了论文中特别加标往和致谢的地方外发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南华大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。。与我共同工作过的同志对本

3、研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。＇作者签名冷度日气暮南华大学学位论文版权使用授巧书本学位论文是本人在南华大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的学位论文。本论文的研巧成果归南华大学所有，本论文的研巧内容不得其它单位的名义发表。本人同意南华大学有关保留、使用学位论文的规定，即；学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可＾＾＾公布学位论文的全部或部分内容，可＾采用复印、缩印学或其它手段保留学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部口规定送交学位论文。同意校将论文加入《中

4、国优秀博硕±学位论文全文数据库》，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。同意授权中国科学信息技术研究所将本学对位于论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向化会公众提供信息服务。涉密的学位论文，解密后适用该授权。＇作者签名餐扳月日导师签名：年１２月９日ｆ／取核反应堆控制棒焊接裂纹的形成机理及工艺控制摘要：控制棒组件是核电站反应堆内的核心构件，通过驱动机构调节控制棒插入燃料组件的不同深度来控制反应堆的链式反应剧烈程度，从而控制反应堆的输出功率。控制棒是将银铟镉芯体装入薄壁不锈钢包壳管（0Cr18

5、Ni10Ti）中，通过上下端塞环缝焊接而成。由于控制棒组件在堆内的设计运行时间为10至15年，其质量对反应堆的安全性和经济性至关重要。在控制棒组件制造过程中，薄壁不锈钢管与端塞焊接极易出现裂纹缺陷，给控制棒在核电站反应堆内的稳定运行带来重大安全隐患，导致意外停堆或反应堆内燃料组件大面积破损，带来极其严重的后果。因此，在控制棒技术条件中明确规定焊缝中不允许存在裂纹缺陷。为了保证控制棒组件的制造质量，本文采用氩气流动保护TIG焊接设备，通过对奥氏体不锈钢焊接接头宏观形貌观察、金相组织和扫描电镜微观组织分析，系统分析了包壳管与端塞配合、焊接设备特性、焊前焊后热处

6、理、焊接工艺参数、焊缝氧化物及杂质、焊缝成形系数等对焊接裂纹的影响，对焊接裂纹，尤其是液化裂纹和结晶裂纹的形成机理进行了探讨，采取焊接工艺综合控制措施，有效避免了焊接裂纹的产生。研究表明，改变包壳管与端塞的配合尺寸，使包壳管与端塞处于间隙配合状态，可在一定程度上减少焊接裂纹的产生，改变焊接热输入可以减少焊接裂纹的产生，采用焊前预热并焊后保温的方式不能减少裂纹产生。通过对包壳管管口进行打磨处理，增加焊接电流峰值、减小焊接电流基值，增大焊接转速，减小电极锥度、对电极尖端进行打磨去除变为锥台形，改变包壳管与端塞配合间隙的大小，采用不同焊接设备等等进行焊接工艺试验

7、，结果表明，这些常规的焊接工艺改进措施可降低裂纹产生概率，但不能从根本上解决焊缝裂纹问题。综合分析结果表明，焊接裂纹产生的根源在于焊缝熔深过大，熔化区突破了端塞配合面，该配合面的焊缝金属V在包壳管及端塞的相互应力作用下，由于界面层的脆性在该配合面形成启裂点（热裂纹），引发冷裂纹并扩展而形成的。基于对焊接裂纹形成机理的分析结果，提出了焊缝裂纹的综合控制方法：合理控制焊接电流的大小，并与电极锥度及锥台尺寸进行合理搭配，同时包壳管与端塞采用间隙配合，有效控制了焊接熔合区的深度，避免启裂点的产生，从而有效防止了焊缝裂纹的产生，并成功应用于控制棒批量生产。关键词：控

8、制棒；薄壁不锈钢管；焊接；热裂纹；冷裂纹VIFormationme