T∕CNEA 033.1-2022 压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范 第1部分：锆合金零部件激光焊

ICS27.120.10CCSF49体标准T/CNEA033.12022压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范第1部分:错合金零部件激光焊weldingcodeforfuelassemblyandassociatedcorecomponentsinpressurizedwaterreactorsnuclearpowerplants—part1:LaserweldingofzirconiumAlloysparts2022-11-15发布2023-01-01实施中国核能行业协会发布T/CNEA033.12022Ⅲ前言Ⅲ范围2规范性引用文件3术语和定义24人员和设备225工艺要求22工艺合格性鉴定24试验和检验返工5 4试验和检验返工5CCrEneryT/CNEA033.12022前言本文件按照GB/T1.12020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是T/CNEA033《压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范》的第1部分。T/CNEA033《压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范》拟由以下8个部分构成。第1部分:锆合金零部件激光焊;第2部分:镍基合金零部件激光焊;第3部分:锆合金管惰性气体保护焊;第4部分:第5部分:燃料棒堵孔焊;第6部分:不锈钢板或棒惰性气体保护焊;第7部分:镍基合金电阻焊;第8部分:镍基合金格架钎焊。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国核能行业协会提出并归口,技术支持单位为上海核工程研究设计院有限公司、核工业标准化研究所、苏州热工研究院有限公司。本文件起草单位:上海核工程研究设计院有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、中核建中核燃料元件有限公司。本文件主要起草人:张杰、范华彬、张文华、王帅、侯雪、李莎。本标准为首次发布。rEneryrEneryT/CNEA033.12022压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范第1部分:锆合金零部件激光焊1范围本文件规定了压水堆核电厂燃料用锆合金零部件激光焊接的工艺要求、工艺合格性鉴定、产品检测、人员和设备、返工等要求。本文件适用于压水堆核电厂燃料组件格架条带和套管等锆合金零部件激光焊接。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法GB/T4842氩GB/T37623金属和合金的腐蚀核反应堆用锆合金水溶液腐蚀试验3术语和定义下列术语和定义适用于本规范。3.1平均功率P指脉冲时域内激光功率均值,从测量仪表读取,单位为瓦(W)。3.2峰值功率PPEAK指脉冲时域内激光最大功率,单位为瓦(W)。3.3脉冲频率f指激光电源闪光频率,应由经鉴定合格的软件控制,单位为赫兹(Hz)。3.4脉冲数目n指激光头发出的脉冲激光数目。T/CNEA033.120223.5焊点间距XF指线性焊缝的焊点间距,单位为毫米(mm)。3.6进给速度F指激光相对工件的移动速度,单位为毫米/分钟(mm/mi")。4人员和设备4.1人员资质由于激光焊接属于自动化操作,操作人员对工艺质量影响很小,但仍需对进行培训并授权。4.2工艺设备激光焊机及配套的质量流量计、激光功率计、氧分析仪、湿度分析、压力表等测量仪表。仪表应定期进行校准。5工艺要求5.1所有锆合金零部件在焊接前都应进行清洗。5.2锆合金零部件在清洗之后和焊接之前,进行真空退火处理。5.3锆合金零部件从清洗完成到焊,操作人员应佩戴手套进行搬运。夹具表面不允许有油、污垢以及其他可见异物。5.4焊接应在惰性气体环境中进行。推荐使用氩气,氩气应符合GB/T4842要求。5.5焊接环境的湿度不超过m,氧含量不超过7ppm。焊接之前应使用校准过的仪器对环境进行测量,并且制备工艺控制7.2节进行腐蚀试验,以确保焊接环境未受到污染。6工艺合格性鉴定6.1设备合格性鉴定应通过执行有代表性焊接工艺来进行焊接设备合格性鉴定,鉴定设备性能满足工艺需求。有代表性焊接工艺至少包括典型的焊接接头形式、焊接母材组合、焊接工艺参数等。6.2工艺合格性鉴定6.2.1除定位点焊外,每种焊缝组合都应进行工艺合格性鉴定。定位点焊可不开展工艺合格性鉴定。6.2.2鉴定前,应编制合格性鉴定大纲。严格按照经审批的鉴定大纲实施合格性鉴定,并编制工艺或设备合格性鉴定报告,记录鉴定过程和结果,形成鉴定结论。6.2.3通过工艺合格性鉴定对最大和最小热输入对应的工艺参数进行验证,建立工艺参数的可用范围。6.2.4二次焊接的合格性鉴定应采用最大热输入对应的工艺参数进行第一次和第二次焊接。23T/CNEA033.120226.2.5同一台设备典型焊接室的鉴定结果适用于此设备的所有焊接室。6.3工艺参数6.3.1激光入射角一般情况下,激光束与焊缝正交。当无法正交时,激光能量分布在椭圆形光斑上。椭圆形光斑的长轴是入射角函数,当入射角越偏离正交,单位面积上的能量越少,最小热输入工艺参数应选用最小的入射角。6.3.2脉冲能量采用以下公式计算脉冲能量(J):…其中,P为平均功率,f为脉冲频率。6.3.3热输入采用以下公式计算点焊热输入(J/mm):…采用以下公式计算移动线性焊热输入(J/mm):…采用以下公式计算定位线性焊热输入(J/mm:…其中,P为平均功率,f为脉冲频率,"脉,X为焊点间距,F为进给速度。6.3.4峰值功率采用以下公式计算峰值功率:…其中,P为平均功率Pl脉冲持续时间(ms),f为脉冲频率,T为脉冲宽度6.4取样和检测6.4.1按第7验和检验。目视检查比例为100%,其他项目取样数量,可参考表1。6.4.2若仅对焊缝熔深有要求时,可不进行载荷试验,但金相试验取样数量参照载荷试验取样数量。表1取样参考方案焊缝类型腐蚀试验金相检查载荷试验格架内条带与内条带3个最大热输入工艺参数3个最大热输入工艺参数3个最小热输入工艺参数10个最大热输入工艺参数10个最小热输入工艺参数格架内条带与外条带3个最大热输入工艺参数3个最大热输入工艺参数3个最小热输入工艺参数10个最大热输入工艺参数10个最小热输入工艺参数格架外条带边角处3个最大热输入工艺参数3个最大热输入工艺参数3个最小热输入工艺参数6个最大热输入工艺参数6个最小热输入工艺参数4T/CNEA033.12022表1取样参考方案(续)焊缝类型腐蚀试验金相检查载荷试验格架套管与内条带3个最大热输入工艺参数3个最大热输入工艺参数3个最小热输入工艺参数10个最大热输入工艺参数10个最小热输入工艺参数二次焊接3个最大热输入工艺参数3个最大热输入工艺参数不适用7试验和检验7.1目视检查7.1.1所有焊缝应进行目视检查,一般放大3至5倍检查。7.1.2焊缝处有裂纹或掺杂异物应判废。焊缝熔融区域变色应判废。7.1.3焊缝处出现孔隙或未熔合应判废,但当出现以下情况时,可判定为合格:a)满足最小长度要求,并且孔隙出现在线性焊缝的两端;b)满足最小长度要求,每条外条带边角焊缝存在1个直径不大于0.5mm的孔隙;C)每条外条上,所有内条带榫头和外条带榫槽间的焊缝上存在1个或2个直径不大于0.5mm的孔隙,并且2个孔隙不同时出现在同一条焊缝上。7.1.4焊接飞溅可使用百洁布、碳化硅磨料、300系列或者金刚石锉刀进行移除。当飞溅与其他零部件发生干涉且无法去除时,应判废。7.2腐蚀试验7.2.1腐蚀试验方法应符合GB/T323的7.2.2焊缝若存在不符合外观合格标白棕色的腐蚀产物应判废。7.2.3焊接熔融区附近若存在符合外观合样的白色或棕色的腐蚀产物,可使用400#或更细的碳化硅砂纸抛光去除后重复试验,厚度不宜超过0.025mm。重复试验后,若再次出现腐蚀产物,该试样判废。7.3金相检查7.3.1宜放大40,焊缝熔深应满足要求。焊缝有裂纹应判废。焊缝横断面上存在直径超过0.5mm的夹杂物或孔宜判废。7.3.2线性焊缝应沿着焊缝的横断面方向切割试样,避开熔池末端。熔池末端通常会出现收缩裂缝,在切割之前宜进行观察,可接受的最大裂缝尺寸宜为0.5