Снижение пористости соединений при сварке плавлением тонкостенных оболочек из дисперсионно-упрочненных оксидами сталей

• Автор: Табакин, Евгений Мордухович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Димитровград
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание
Аннотация
Введение
Глава 1. Особенности технологии изготовления и сварки оболочек твэлов из ОДС сталей

1.1. Технология изготовления оболочек

1.2. Конструкционные особенности- сварных соединений твэлов реактора БОР-60

1.3. Условия эксплуатации тепловыделяющих элементов

1.4. Сварка изделий из тонкостенных оболочек в дистанционных условиях

1.5. Образование пористости при сварке плавлением тонкостенных

оболочек из порошковых металлов и возможные методы борьбы с ними

Глава 2. Исследование условий и причин образования пор при сварке плавлением тонкостенных оболочек из ОДС сталей
2.1. Влияние состояния основного металла и конструкции сварного соединения на порообразование
2.2. Определение источника и условий образования пор при сварке ОДС сталей
2.3. Расчетная оценка времени существования сварочной ванны
Глава 3. Определение основных технологических параметров процесса
сварки тонкостенных оболочек из ОДС сталей
3.1. Снижение склонности к порообразованию за счет уменьшения доли участия ОДС сталей в формировании сварного соединения
3.2. Отработка режимов аргонодуговой и лазерной сварки
3.3. Применение термообработки для сварных соединений
3.4. Изучение распределения УгОз в сварных соединениях

3.5. Ремонтная сварка забракованных сварных соединений
3.6. Совершенствование конструкции сварных соединений
3.7. Крепление дистанционирующей проволоки к концевым элементам твэла с помощью аргонодуговой и лазерной сварки
Глава 4. Опытно - промышленное применение результатов работ. Проверка работоспособности сварных соединений
4.1. Определение конструктивной прочности сварных соединений

4.2. Исследование состояния сварных соединений после эксплуатации в условиях облучения в реакторе БОР
4.3. Оборудование для сварки тонкостенных оболочек твэлов из ОДС сталей в дистанционных условиях
4.4. Оценка возможности применения результатов исследований
4.4.1. Сварка конструкций из ОДС сталей
4.4.2. Применение разработанных способов и технологических приемов для повышения сплошности сварных соединений ампул из сплава алюминия
4.5. Экономическая эффективность результатов работы
Заключение 153-
Общие выводы
Список литературы

АННОТАЦИЯ
Актуальность работы
Одно из перспективных направлений развития мировой и российской атомной энергетики - эксплуатация реакторов на быстрых нейтронах (РБН). Федеральная целевая программа «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года», разработанная в соответствии с распоряжением правительства Российской Федерации от 15 июля 2006г., предусматривает активное строительство и коммерческое использование РБН. Для более полной реализации экономических возможностей таких реакторов японскими специалистами предложено использование в качестве конструкционного материала оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) сталей ферритного и мартенситного классов, изготовленных методом порошковой металлургии и дисперсионно упрочненных наночастицами оксида У?03 (ОДС стали).
Обязательной частью технологии изготовления твэлов реакторов является процесс их герметизации с помощью сварки. Изучению вопроса сварки металлов, изготовленных методом порошковой металлургии, посвящены работы В.В. Редчица, Г.Д. Никифорова, Г.Х. Гессингера, С. Укай и других специалистов. Из мировой практики Японии, США, Франции известно, что задача формирования качественных сварных соединений металлов, изготовленных методом порошковой металлургии, в большинстве случаев решается с применением способов сварки, обеспечивающих соединение деталей в твердой фазе или с минимальным расплавлением кромок: контактно-стыковой, диффузионной, магнитно-импульсной. Однако технология герметизации оболочек твэлов, выполняемая в дистанционных условиях защитных боксов, предполагает использование менее трудоемких и более экономически оправданных способов сварки плавлением -аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (АДС) и лазерной сварки (ЛС). О широком применении этих способов сварки свидетельствуют работы

пузырьков из расплавленного металла можно добиться, применяя режимы сварки с максимальной погонной энергией [5]. В этом случае создаются благоприятные условия для всплытия пузырьков в сварочной ванне. Однако известно, что использование данного приема на порошковых материалах не является эффективной мерой для снижения интенсивности образования и развития в сварных соединениях пузырьков газа, провоцирующих поры. В первую очередь это связано с большой вероятностью образования пор не только в металле шва, но и в околошовной зоне из-за наличия в металле большого количества источников их зарождения [14, 63]. Кроме того, использование таких методов борьбы с порами, особенно при сварке кольцевых швов, приводит к ухудшению качества и эксплуатационных характеристик сварного шва (вероятность возникновения дефектов сварных соединений в виде прожогов, разрывов оболочки). При длительном плавлении металла нарушается требуемая форма соединения, особенно для тонколистовых конструкций [38]. Длительное пребывание металла в расплавленном состоянии оказывает нежелательное воздействие на механические свойства сварных соединений. Это в первую очередь связано с повышением сварочных деформаций в металле, увеличением размеров околошовной зоны, ростом зерна [16, 66, 67].
При сварке плавлением изделий, изготовленных методом порошковой металлургии, для подавления процесса порообразования применяются способы и режимы сварки, обеспечивающие минимальное время существования сварочной ванны [12-14]. В этих условиях ограничивается время в течение которого происходит процесс образования и роста пузырьков газа, находящегося в расплавленном металле. Это, в свою очередь, позволяет снизить вероятность образования в сварных швах пор браковочного размера. Для обеспечения минимального времени существования сварочной ванны применяются различные методы сварки: точечная аргонодуговая сварка неплавящим-ся электродом оплавлением торца, аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в импульсном режиме, лазерная сварка в импульсном режиме. Хоро-