0.5mmcd-2镉板脉冲tig点焊及重熔补焊工艺研究

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1、摘要摘要核电站已使用过的核燃料称之为乏燃料(废燃料)，将乏燃料堆放在一起，其相互间释放中子会引起连锁核裂变反应，产生很强的辐射。镉作为一种良好的中子吸收材料而被应用于处理乏燃料的主要设备—贮存格架的制造中。乏燃料格架套筒是一种三层结构的设备，由壁厚2mm的内圆管、壁厚O．8mm的外圆管、中间夹着用于吸收中子的0．5mm金属镉板(Cd．2)通过焊接形成的镉套筒。镉作为一种熔点低、易氧化的难焊金属，使其焊接问题成为乏燃料格架套筒制造中的一大难点。本文通过焊接试验、力学试验、显微组织分析和中子通量试验等方法

2、，对不同焊接工艺参数(点焊时间、脉冲电流、弧长、保护气体流量等)条件下的脉冲TIG点焊和重熔补焊的焊缝质量进行了研究。研究结果表明，当脉冲电流Ip较大时应适当降低焊接时间t；当脉冲电流Ip较小时应适当增大脉冲焊接时间t。钨极内缩量应选择在5mm-一6mm，氩气流量选择范围在3"-4L／min。随着脉冲电流和焊接时间的增加，焊接接头处的抗剪切力随之增大，焊接处点核直径D2也随之增大。并且通过拉伸试件的扭曲形式，分析得出在单点搭接焊时，实际上试件所受的是拉．剪复合力。通过断口分析，发现断口成韧窝+准解理的

3、混合断口形貌，断裂位置在热影响区处。镉(Cd．2)薄板母材的晶粒组织呈六边形形状，这与镉为密排六方的晶格结构相符。镉(Cd．2)薄板脉冲TIG点焊焊接接头组织为粗大的近似柱状晶的晶粒组织。脉冲电流增大和点焊时间的延长都会使晶粒度增大，而中子通量检测镉比值Red随晶粒度的增大而减小，故应选取小电流，短焊接时间。推荐选用的脉冲TIG点焊的工艺参数为：脉冲电流Ip=SA，焊接时间t=3s，钨极内缩5mm，氩气流量3．5L／min。重熔补焊件的试验结果证明正常点焊所选取的工艺参数同样适用于重熔补焊，金相组织分

4、析显示，补焊处焊缝组织虽粗大，但比正常点焊时细小。分析认为，造成这一现象的主要原因是重熔补焊中的形核率增大和晶粒长大速度变缓。关键词：镉板；脉冲11G点焊；显微组织；拉伸力学；中子大连交通大学工学硕士学位论文AbstractThenuclearfuelhasbeenusedbythenuclearpowerstation，whichiScalledthespentfuel．Thespentfuelwillproduceverystrongnuclearradiationbecauseoftheirmu

5、tualreleasingneutronsbringingachainnuclearfissionreactionwhentheyarestackedtogether．Cadmiumasagoodabsorbingneutronmaterialsisappliedonthemanufactureofstockpileframe．whichisamainequipmentusedtodisposethespentfuel．Thespentfuelframesleeveisathree．1ayerstru

6、cture．whichiScomposedof2mminnercircularpipe，0．8mmoutercircularpipeandCadmiumsleeveweldedby0．5mmCadmiumplate(Cd-2、)inthemiddleofinnerandoutercircularsleeve．BecauseoflOWmeltingpointandoxidizablepropertyofCadmium．theweldingofCadmiumplate(Cd一2)hasbeenbeinga

7、difficultproblemintheprocessofmanufactureofthespentfuelframesleeve．TIlispaperstudiestheweldingqualitiesofpulseTIGspotweldingandremeltingrepairweldingtechnologyof0．5mmCadmium(Cd-2)plateusingdifferentweldingprocessparameters，includingpulsecurrent，weldingt

8、ime，arclengthandshieldgasflowrate，throughweldingtest，mechanicaltest，micro—structureanalysisandneutronfluxtest。功e括stresultsshowweldingtimetpshallbereducedwhenpulsecurrentIpishigher，weldingtimetpshallbeincreasedwhenpulsecurrentIpis