СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦАНГОВЫХ ЗАХВАТОВ К АГРЕГАТУ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ Российский патент 2005 года по МПК G21C21/00 G21C21/02 G21C3/10 

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях герметизации тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) в агрегате контактной стыковой сварки с использованием цангового захвата снаряженной топливными таблетками оболочки и цангового захвата заглушки, сближаемых во время сварки заглушки к открытому концу снаряженной оболочки.

Известен тепловыделяющий элемент энергетического ядерного реактора и способ его герметизации (см. Патент Российской Федерации, RU 2127457 от 04.06.97, опубл. 10.03.99, МПК 6 G 21 С 3/10, 21/00, 21/02, В 23 К 11/02, 15/00), включающий электронно-лучевую сварку заглушки к одному концу оболочки, снаряжение топливных таблеток в открытый конец оболочки, фиксацию фиксаторами топливного столба топливных таблеток в оболочке и окончательную герметизацию ТВЭЛа контактной стыковой сваркой заглушки к открытому концу снаряженной топливными таблетками оболочки под давлением гелия под оболочкой. По патенту 2127457 в ползунах агрегата контактной стыковой сварки размещается сварочная оснастка в виде цанговых захватов, в одном из которых зажимается заглушка, а в другом - снаряженная топливными таблетками оболочка (см. раздел 21 описания патента 2127457).

Цанговый захват для оболочки представляет собой 3-лепестковую цангу с устройством внутри, имеющим электрическое сопротивление 700-1200 мкОм. В процессе сварки ползуны сводятся до упора. Под воздействием усилия и сварочного тока происходит термопластическая деформация свариваемых снаряженной оболочки с заглушкой (см. там же, раздел 22 описания).

Конструкция и технология изготовления цангового захвата достаточно сложна. Длительная работа цангового захвата в условиях циклических термомеханических нагрузок приводит к изменению его сопротивления (см. там же, раздел 17 описания, фиг.16, 17), а также потере прочности и упругости.

Кроме того, цанговый захват на своей поверхности имеет вкрапления диоксида урана и подлежит замене на новый цанговый захват.

Технической задачей изобретения является использование вышедших из строя цанговых захватов для изготовления новых цанговых захватов, очищенных от диоксида урана и обладающих достаточной прочностью и упругостью. Эта техническая задача решается тем, что в способе изготовления цанговых захватов к агрегату контактной стыковой сварки в качестве расплавляемой садки используют бывшие в употреблении вышедшие из строя цанговые захваты из бронзы, загрязненные диоксидом урана, которые плавят при температуре 1300-1350°С 20-25 мин, вакуумную дегазацию расплава проводят при давлении 4,5-5×10^-3 мм рт. ст., при очистке расплава бронзы от неметаллических примесей диоксида урана, имеющего температуру плавления выше температуры плавления бронзы, примеси высаживают на стенках охлаждаемого тигля при кратковременном снятии и включении нагрузки индуктора, полученным слиткам-заготовкам из бронзы повышают прочность их закалкой в воде при температуре 780±10°С и упругость отжигом при температуре 320-340°С в течение 3-3,5 часов, а затем механическим путем изготавливают цанговые захваты.

Другим отличием является использование бронзы марки НБТ. Такое изготовление новых цанговых захватов переплавкой старых бывших в употреблении, вышедших из строя цанговых захватов, очистка расплава от диоксида урана, закалка в воде и отжиг слитков-заготовок позволит решить поставленную техническую задачу.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен охлаждаемый тигель индукционной печи в сборе с формой. На фиг.2 - цанговый захват, вид спереди (а) и сбоку (б).

Печь содержит корпус 1, внутри которого размещены охлаждаемый тигель 2 и коаксиально охлаждаемому тиглю индуктор 3. Охлаждаемый тигель 2 снизу перекрывается поворотным дном 4. С нижней части к охлаждаемому тиглю 2 с помощью подъемника 5 вертикально может подниматься или опускаться литейная оснастка 6 из графита с формой 7 для слитков-заготовок 8. Мощность индуктора 200 кВт, частота 2500 герц. Изготовленный цанговый захват 9, вид а спереди и вид б сбоку, представлен на фиг.2.

Способ изготовления цанговых захватов к агрегату контактной стыковой сварки осуществляют следующим образом.

В охлаждающий тигель 2 корпуса печи 1 при закрытом поворотном дне 4 загружают садку в виде бывших в употреблении, вышедших из строя цанговых захватов из бронзы марки НБТ, загрязненных диоксидом урана после контактной стыковой сварки тепловыделяющих элементов. Включают индуктор 3 и расплавление садки проводят при 1300-1350°С в течение 20-25 мин с отжатием расплава от стенок охлаждаемого тигля силами электродинамического воздействия между токами высокой частоты 2500 герц в индукторе 3 и расплаве, и одновременно проводят вакуумную дегазацию при 4,5-5×10^-3 мм рт. ст.

Порошок диоксида урана, имеющий температуру плавления выше температуры плавления бронзы, находится на поверхности расплава бронзы и при кратковременном отключении на 1-2 с индуктора рафинировании расплава порошок диоксида урана оседает на поверхности охлаждаемого тигля, а расплав бронзы при включении индуктора 3 вновь отжимается от стенок охлаждаемого тигля, но уже без загрязнений диоксидом урана.

Расплав бронзы после поворота поворотного дна 4 и отключения индуктора 3 сливается по литейной оснастке 6 в форму 7, где заполняет полости под слитки-заготовки 8. Литейная оснастка 6 подъемником 5 выводится из корпуса 1 печи.

Слитки-заготовки 8 закаливают в воде при 780±10°С для повышения прочности и отжигают при 320-340°С в течение 3-3,5 часов для повышения упругости.

Окончательное изготовление цангового захвата 9 осуществляют механическим путем.

Все параметры выбраны оптимальными, любое повышение или понижение не решит технической задачи.

Изобретение относится к области атомной промышленности, а именно - к производству тепловыделяющих элементов энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР-1000, ВВЭР-440 при их герметизации в агрегате контактной стыковой сварки с использованием цангового захвата. Технический результат изобретения - использование захватов, вышедших из строя, для изготовления новых, очищенных от диоксида урана, с достаточной прочностью и упругостью. В качестве расплавляемой садки используют бывшие в употреблении захваты, которые плавят при температуре 1300-1350°С 20-25 мин, вакуумную дегазацию расплава проводят при давлении 4,5-5×10^-3 мм рт.ст., при очистке расплава бронзы из неметаллических примесей примеси высаживают на стенках охлаждаемого тигля при кратковременном снятии и включении нагрузки индуктора, полученные слитки закаляют в воде при температуре 780±10°С и придают упругость отжигом при температуре 320-340°С в течение 3-3,5 часов, а затем механическим путем изготавливают цанговые захваты. Используют бронзу марки НБТ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления цанговых захватов к агрегату контактной стыковой сварки, заключающийся в том, что в качестве расплавляемой садки используют бывшие в употреблении вышедшие из строя цанговые захваты из бронзы, загрязненные диоксидом урана, которые плавят при температуре 1300-1350°С в течение 20-25 мин, вакуумную дегазацию расплава проводят при давлении 4,5-5×10^-3 мм рт.ст., при очистке расплава бронзы от неметаллических примесей диоксида урана, имеющего температуру плавления выше температуры плавления бронзы, примеси высаживают на стенках охлаждаемого тигля при кратковременном снятии и включении нагрузки индуктора, полученным слиткам-заготовкам из бронзы повышают прочность их закалкой в воде при температуре 780±10°С и упругость отжигом при температуре 320-340°С в течение 3-3,5 ч, а затем механическим путем из слитков-заготовок изготавливают цанговые захваты.2. Способ по п.1, заключающийся в том, что используют бронзу марки НБТ.