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-编制说明（征求意见稿）

（征求意见稿）一、工作简况1、任务来源本项目来源于中国核能行业协会团体标准制定计划（核协科函[2020]453号），《关于《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》等41项团体标准通过立项审批的通知》。根据通知，《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》由上海核工程研究设计院有限公司负责编制，参编单位为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。标准编制的起始时间为2020年6月30日至2021年6月30日。2021年5月，上海核工程研究设计院有限公司与中国核能行业协会签订《中中国核能行业协会团体标准制（修）订专项技术服务合同》，包括团体标准《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》等8项团体标准制修订工作。2、主要工作过程接到该标准编制的任务后，上海核工程研究设计院有限公司与中核北方核燃料元件有限公司和中核建中核燃料元件有限公司成立了标准编制工作组，对标准编制工作按照起草阶段、征求意见稿阶段、送审稿阶段、报批稿阶段分别进行了任务分工和筹划，并按计划完成了征求意见稿编制阶段任务。起草阶段根据任务要求，上海核工程研究设计院有限公司与中核北方核燃料元件有限公司和中核建中核燃料元件有限公司成立了标准编制工作组，组织编制工作。标准编制工作组制定了标准编制工作计划、编写大纲，明确任务分工及各阶段进度计划。同时标准编制工作组成员集中培训，认真学习GB/T1.1-2020相关要求，结合标准制定工作的各个环节，进行了研究和探讨。工作组经过查找和收集国内外相关资料，包括法规标准及技术文献，开展技术调研，依据压水堆核电厂燃料和相关组件锆合金零部件激光焊的工程实践，于2020年12月形成草案稿。2021年4月，工作组召开标准编制工作会议，会议讨论了当前国内外锆合金零部件激光焊的相关技术发展动态，拟纳入本标准方案的技术先进性、成熟程度以及是否涉及专利等，确定了标准起草的总体框架和主要内容。征求意见阶段标准编制工作组针对草案稿讨论的意见、建议进行归纳、总结，于2021年5月编写完成了中国核能行业协会团体标准《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》的征求意见初稿。2021年6月，标准编制工作组组织征求意见稿研讨会，对征求意见稿的内容条款和技术指标进行逐条研讨，对标准编制过程中遇到的相关问题进行深入交流并达成共识，确定了标准征求意见稿的内容，完成征求意见稿。3、主要参加单位和工作组成员及其所作的工作等上海核工程研究设计院有限公司作为主要编制单位负责起草标准文本，中核北方核燃料元件有限公司和中核建中核燃料元件有限公司作为参编单位，结合实践经验对标准提出反馈意见。主要成员：张杰、范华彬、李波、侯雪、刘波、程禹敏。二、标准编制原则和主要内容1、标准编制原则本标准的编制符合压水堆燃料组件锆合金零部件激光焊性能评价方法发展的原则，本着先进性、科学性、合理性和可操作性的原则，同时遵循目标性、统一性、协调性、实用性、一致性和规范性，开展本标准的编制工作。（1）科学性燃料组件连接件的强度是燃料组件设计重要的设计准则，其中锆合金格架作为重要结构件，被压水堆燃料组件广泛使用，而电阻焊又是最常用的连接方式之一。我院对于锆合金零部件激光焊技术要求制定具有非常丰富的设计经验，结合AFA-3G燃料、AP1000燃料、SAF®-14等燃料组件研发和生产，国内已积累了非常丰富的设计和制造实践经验，建立了系统、规范的焊接技术体系，能够有力支撑该标准的制定。（2）实用性本标准规定了锆合金零部件激光焊的技术要求，对工艺材料、工艺过程、合格性鉴定、检查和试验等生产环节建立规范要求，以统一压水堆燃料组件锆合金零部件激光焊方法，使其向科学化、合理化方向迈进，增加科学性、客观性。2、标准主要内容的依据本标准依据国标GB/T1.1-2020中规定的编写规则进行编写。适用范围：为了提高标准适用范围的精准性，通过广泛调研当前燃料组件设计和制造情况，明确本标准可适用于格架条带、套管等锆合金零部件激光焊接，其他锆合金零部件若使用激光焊接可参照执行。工艺要求：根据锆合金零部件激光焊接制造经验，对锆合金零部件激光焊接主要工艺流程、关键工艺环节要求、最佳保护气氛、焊接环境等进行了建议，能够有效保证锆合金零部件激光焊接质量和合格率。合格性鉴定：根据核燃料焊接工艺特点，结合国内外锆合金零部件激光焊实践经验，提出了合格性鉴定要求。归纳了关键工艺参数，有利于焊接参数控制和范围确定。归纳了工艺参数组合方法，固化了参数计算公式。接合统计学原理和实践经验，整理了试样取样方案，能实现合格性鉴定的代表性。产品检测：对于目视检查，根据燃料格架入堆使用要求，要求焊缝熔融区域褪色应判废，为了降低成本，接合分析计算和实践经验，提出了豁免条件，包括满足设计要求的最小长度，并且孔隙出现在线性焊缝的两端；满足设计要求的最小长度，每个格架焊缝最多允许存在1个直径为0.5mm的孔隙，支撑质量管理和判断，降低实际产品废品率。对于腐蚀试验，除常规要求外，提出了可重复试验的做法，即焊接熔融区附近若存在符合复验外观标样的白色或棕色的腐蚀产物，可以使用400#或更细的碳化硅砂纸抛光去除后重复试验。重复试验的试样表面至多只能去除0.025mm厚度。重复试验后若再次出现腐蚀产物，该试样判废，这样可进一步降低实际产品废品率，进而降低制造成本。对于金相试验，同样归纳了豁免条件，即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，在切割之前应进行观察，裂缝尺寸小于0.5mm可以接受。对于载荷试验，明确焊缝熔深测量可替代，增加了检查项目的灵活性。针对设备管理，根据激光焊接关键工艺要求和国内制造厂实践经验，明确激光功率计、氧检测设备、湿度分析设备需要进行定期校准。3、解决的主要问题压水堆是我国目前主要的商用核反应堆堆型，而燃料和相关组件作为压水堆核反应堆堆芯的核心设备，其制造质量直接影响核反应堆的安全性、经济性和可靠性，因此相对于其他工业设备，对关键工艺需要进行更加严格、细致的控制。锆合金格架作为重要结构件，被压水堆燃料组件广泛使用，而电阻焊又是最常用的连接方式之一。激光焊接头需要保持足够的强度，保证格架连接件的强度能够满足燃料组件设计准则。目前，对于锆合金零部件激光焊尚无直接可以依照的标准。国内在相关燃料组件的研发实践中已经积累了丰富的实践经验，但各家设计单位和制造厂对锆合金零部件激光焊还缺乏统一的标准，使得焊接要求不一致，不利于国内压水堆燃料的长远发展、安全审评工作的开展及核电走出去。为解决上述问题，针对压水堆核电厂燃料组件锆合金零部件激光焊开展了标准编制工作，对焊接方法进行了规定。三、主要试验（或验证）情况无。四、标准中涉及专利的情况本标准不涉及专利问题。五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况2021年，国务院发布关于落实《政府工作报告》重点工作分工的意见。意见提出，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案。优化产业结构和能源结构。推动煤炭清洁高效利用，大力发展新能源，在确保安全的前提下积极有序发展核电。研究和推广应用一批先进的核电行业标准，是有利于在确保安全前提下积极有序发展核电的。本标准的制定有利于各设计和制造单位采用统一的标准规范开展锆合金零部件激光焊，有助于提升我国压水堆燃料组件关键部件设计和制造能力的规范性，能够促进结构优化及设计水平的提升，对于国内压水堆的长远发展、安全审评工作的开展及核电走出去具有重要推动作用。六、与国际、国外对比情况1、项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑本标准没有采用国际标准，在制定过程中未查到同类国际、国外标准。2、与国内相关标准间的关系《核动力厂反应堆堆芯设计》（HAD102/07-2020）3.4.1.15节对燃料组件设计的机械安全性提出了要求。《激光焊接工艺规程》（GB/T19867.4）中对电阻焊焊接工艺进行了规定，但并未特别针对燃料组件常用的锆合金及格架结构。本标准在焊接工艺上与《激光焊接工艺规程》（GB/T19867.4）协调一致，但增加了燃料组件相关的要求，更具有适用性。本标准基于具有良好实践的成熟试验经验，结合国内外法律、法规的要求，是对国内现有法规、标准体系的细化。能够有效规范锆合金零部件激光焊，有助于我国压水堆燃料组件安全性和经济性的提升。本标准适用于压水堆核电厂锆合金零部件激光焊，其它类型燃料组件锆合金零部件激光焊可参照本文件执行。3、发展趋势本标准的技术具有先进性，相关技术已在国外多个压水堆核电厂以及国内AP1000核电厂得到应用，国内目前也已经实现了国产化，技术成熟程度也较高，本标准的技术不涉及专利。针对压水堆核电厂燃料组件锆合金零部件激光焊，国内外均未有专门的标准或方法导则。但锆合金零部件激光焊在燃料制造中广泛应用，具有良好的实践性和广泛适用性。七、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强制性标准的协调性本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。八、重大分歧意见的处理经过和依据无。九、标准性质的建议说明建议本标准的性质为团体标准。十、贯彻标准的要求和措施建议标准发布后，上海核工程研究设计院有限公司将配合中国核能行业协会组织行业召开标准宣贯会，开展培训活动，促进