压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范 第3部分：锆合金管惰性气体保护焊-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，确定《压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范第3部分：锆合金管惰性气体保护焊》由上海核工程研究设计院有限公司负责编制，参编单位为中核建中核燃料元件有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、苏州热工研究院有限公司。编制周期为2020年9月到2022年3月。2021年6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《中国核能行业协会团体标准制（修）订-压水堆核电厂燃料和相关组件焊接工艺标准》，包括《压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范第3部分：锆合金管惰性气体保护焊》等8项团体标准。2、主要工作过程本标准的制定过程分为起草阶段、征求意见阶段、技术审查阶段和批准阶段。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建中核燃料元件有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、苏州热工研究院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。2.1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建中核燃料元件有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、苏州热工研究院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。工作组经过技术调研，依据压水堆核电厂燃料和相关组件锆合金管惰性气体保护焊的工程应用实践，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管惰性气体保护焊相关技术发展动态，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。2.2征求意见阶段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3部分：锆合金管惰性气体保护焊》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标准的编制工作，中核建中核燃料元件有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、苏州热工研究院有限公司作为参编单位，也是生产制造和检测单位，负责反馈制造和检测结果。主要成员：龚辛、丁阳、叶臣、张文华、王章波、王云波。二、标准编制原则和主要内容1、标准编制原则本标准编制原则是立足于技术先进，规范合理，通俗易懂，针对压水堆核电厂燃料和相关组件锆合金管惰性气体保护焊的技术需求，结合锆合金管惰性气体保护焊国内制造和工程应用实践形成。中核建中核燃料元件有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、苏州热工研究院有限公司作为生产制造和检测单位，负责反馈制造和检测结果。（1）科学性本标准编制小组对锆合金管惰性气体保护焊进行了深入的调研，包括中核建中核燃料元件有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、苏州热工研究院有限公司生产制造和检测经验反馈，堆内使用和运行经验。在此基础上针对压水堆核电厂燃料和相关组件锆合金管的焊接技术要求，进行了认真的总结分析和针对国内工业体系的适应性调整，本着标准规范，通俗易懂，适用性强的原则和满足新版标准编写规则要求的前提下开展了编制。（2）实用性本标准规定了压水堆核电厂燃料锆合金包壳管TIG焊接的工艺要求、鉴定要求、检测要求、试验要求等。为燃料锆合金包壳管TIG焊接确定一个标准化的选择。预计通过本标准，将规范锆合金包壳管TIG焊接的生产质量。随着我国核电的快速增长，标准化的焊接要求也有利于燃料的设计、生产。2、标准主要内容的依据本标准编写按照GB/T1.1-2020《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。工艺步骤：锆合金管在堆芯冷却剂高温、高辐照的环境中使用，对耐腐蚀、力学性能、清洁度有较高要求。为保证锆合金管满足设计要求，同时符合国内相关产业实际生产能力，经充分的技术开发和生产实践，确定焊接前的清洁度要求、保护气体的选择和纯度要求、及焊缝检测和试验要求。工艺合格性鉴定：结合生产实践和堆内运行经验，确定应通过鉴定确定的关键工艺参数应至少包括保护气纯度、选择速度、焊接电流、焊接时间和焊接接头设计。根据锆合金管的腐蚀、力学性能设计要求，确定鉴定应开展的检测和试验项目应包括目视检查、尺寸检查、腐蚀试验、金相检查、拉伸试验、X射线照相检验/超声检测。检测要求：为保证焊接质量，确定应开展目视检查、尺寸检查、X射线照相检验。锆合金管作为放射性第一道屏障，具有较高密封性要求，因此还需开展泄漏检测。泄漏检测方法应符合GB/T11813《压水堆燃料棒氦质谱检漏》要求。试验要求：根据锆合金管的腐蚀、力学性能设计要求，确定应开展腐蚀试验、金相检查、拉伸试验。腐蚀试验应符合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》的要求，金相检查应符合GB/T11809《压水堆燃料棒焊缝检验方法金相检验和X射线照相检验》要求，拉伸试验应符合GB/T228.2《金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法》的要求。3、解决的主要问题压水堆燃料和相关组件中大量使用锆合金包壳管作为结构部件，为实现包壳管密封通常需要在包壳管两端焊接端塞，因此锆合金包壳管的焊接是压水堆燃料和相关组件制造的重要工艺。对于锆合金包壳管通常采用的焊接方式为TIG焊接，锆合金包壳管的TIG焊接工艺过程简单、合格率高，是一种成熟稳定的锆合金包壳管焊接方法，广泛应用于国内外各类压水堆燃料和相关组件的制造。作为锆合金包壳管的密封屏障，锆合金包壳管的焊接对保证燃料和相关组件安全、经济运行至关紧要。目前国内外各类标准对通用的焊接方法、试验方法进行了规定，但尚没有针对燃料用锆合金包壳管TIG焊接的相关标准。随着国内燃料组件产量增加和国产化率提高，为保证燃料和相关组件的制造质量了，制定统一的标准对锆合金包壳管的TIG焊接进行规范益发重要。目前各压水反应堆核电厂燃料锆合金包壳管均采用TIG焊接，但各核电厂对焊接产品的鉴定、试验等要求各有不同，没有统一标准，不利于保证核电厂的质量安全和控制产品的供货风险，因此制定针对锆合金包壳管TIG焊接的标准是非常必要的。本标准的目的是制定压水堆核电厂燃料锆合金包壳管TIG焊接的要求，为燃料锆合金包壳管TIG焊接确定一个标准化的选择。预计通过本标准，将规范锆合金包壳管TIG焊接的生产质量。随着我国核电的快速增长，标准化的焊接要求也有利于燃料的设计、生产。三、主要试验（或验证）情况依据压水堆核电厂燃料和相关组件锆合金管惰性气体保护焊的工程应用实践，以及中核北方核燃料元件有限公司、苏州热工研究院有限公司的生产加工和检测实践经验反馈，完成了压水堆核电厂燃料和相关组件锆合金管惰性气体保护焊焊缝的目视检查、尺寸检测、超声检测、射线检测、金相试验、泄漏检测、拉伸试验等试验和测试，关键检测和检验项目和指标均得到了固化。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燃料锆合金包壳管TIG焊接广泛应用于各类型压水堆核电厂燃料制造中，具有丰富的使用和运行经验，辐照经验表现良好，技术成熟。结合多年丰富的运行辐照经验，本标准对锆合金包壳管TIG焊接性能进行了研究，确定了能够保证焊接质量的必要工艺、检测和试验的要求，减少了不必要的检测和试验要求，在保证制造质量的基础上，减少了制造成本具有先进性。六、与国际、国外对比情况目前国内外各类标准对通用的焊接方法、试验方法进行了规定，但尚没有针对燃料用锆合金包壳管TIG焊接的相关标准。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