压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范 第8部分：镍基合金格架钎焊-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8部分：镍基合金格架钎焊》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和中核建中核燃料元件有限公司。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了《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》合同，包括《压水堆核电厂燃料和相关组件焊接规范第8部分：镍基合金格架钎焊》等8项团体标准。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、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，并按计划完成了起草阶段和征求意见稿阶段任务。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联合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成立了中国核能行业协会团体标准编制工作组，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镍基合金格架钎焊的工程应用实践，于2020年11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燃料组件镍基合金格架钎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征求意见稿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8部分：镍基合金格架钎焊》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编单位负责标准的编制工作，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，也是生产制造单位，负责反馈制造和检验结果。主要成员：陈芙梁、陈向阳、陈小强、卢俊强、崔严光、尤、马春英、李莎。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镍基合金格架钎焊的设计需求，结合国内制造和工程应用实践形成。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是生产制造单位，负责反馈制造和检验结果。（1）科学性本标准编制小组对燃料组件镍基合金格架钎焊技术条件进行了深入的调研，包括中核北方核燃料元件有限公司对镍基合金格架钎焊国产化实践，中核建中核燃料元件有限公司针对镍基合金格架钎焊工艺的技术反馈。在此基础上针对镍基合金格架钎焊的技术指标要求，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）实用性本标准对压水堆核电厂燃料和相关组件镍基合金格架钎焊工艺进行了规范，规定了镍基合金格架钎焊工艺技术评价的全过程，包括对焊接设备、焊接材料、焊接工艺评定、焊接、焊接质量检验、焊缝缺陷返修、安全防护等环节进行了规定。本标准对镍基合金格架钎焊工艺建立了规范，以统一压水堆核电厂燃料和相关镍基合金格架钎焊工艺方法，使其向科学化、合理化方向迈进，减少焊接工艺的主观性、随意性，增加科学性、客观性，从而达到提高核电行业质量管控水平的目的。2、标准主要内容的依据本标准按照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。焊接设备：根据钎焊工艺参数，对热处理炉的关键性能要求，包括温度和真空度等提出要求。焊接材料：国内现有压水堆燃料钎焊料标准中，《压水堆核电厂燃料组件定位格架用600号镍基钎料规范》（EJ/T472—2018）,其钯（Pd）元素含量控制的要求为4.5~5.0wt%。钯作为一种贵重金属，其价格比黄金还贵。近年，国内引进和消化吸收了AP1000三代核电技术，其中也包括了镍基合金钎焊料。该钎焊料为BNi76CrP（对应ISO的Ni710），主要成分为Ni、Cr、P，不含贵重金属。其成本大大下降，并且同样可以获得满足要求的性能。国内组织开展了燃料组件镍基合金钎焊国产化相关工作，AP1000和CAP1400燃料组件镍基合金格架焊接均采用不含钯的BNi76CrP钎焊料，其中AP1000燃料已经开始批量生产。本标准推荐采用不含钯的钎焊料，并给出相应的钎焊料要求。焊接工艺评定：为确保钎焊工艺满足性能要求，需要对钎焊工艺进行评定。焊接要求：钎焊过程的要求包括焊前准备、钎焊过程以及时效硬化。GH4169合金格架的最佳钎焊温度应控制在950～1000℃之间。时效硬化处理包括将GH4169合金加热到所需温度并保持所需时间，通过沉淀相强化以获得高强度。具体时效硬化温度及保温时间应符合焊接工艺评定确定的工艺参数。焊接质量检验：为确保钎焊质量满足要求，每炉料都需要放置两个随炉试样，随炉试样不要求与产品零部件具有相同炉号，但试样需要取自合格炉次，并且厚度名义值能够代表炉内装载的最薄材料，或者更薄。通过对随炉试样开展拉伸试验或者硬度试验，以验证炉料中的格架是否合格。焊缝缺陷返修：不符合要求的零部件可以重新处理，本标准给出了重新处理的基本要求。安全防护：钎焊工艺的操作工序具有一定的危险性，要求配备一个合格的安全/工业卫生工程师为必要的预防措施提供咨询。3、解决的主要问题钎焊料是钎焊的重要工艺材料。钎焊时，焊件是依靠熔化的钎焊料凝固后连接起来的，因此，钎焊接头的质量在很大程度上取决于钎焊料。国内现有压水堆燃料钎焊料标准中，《压水堆核电厂燃料组件定位格架用600号镍基钎料规范》（EJ/T472—2018）,其钯（Pd）元素含量控制的要求为4.5~5.0wt%。钯的缺点很明显，作为一种贵重金属，其价格比黄金还贵。本标准给出一种不含钯的钎焊料，由于钎焊工艺与钎焊料直接相关，根据实践经验本标准给出了推荐的钎焊工艺。近年，国内引进和消化吸收了AP1000三代核电技术，其中也包括了镍基合金钎焊料。该钎焊料为BNi76CrP（对应ISO的Ni710），主要成分为Ni、Cr、P，不含贵重金属。其成本大大下降，并且同样可以获得满足要求的性能。此外，该钎焊料在产品检测方面也能简化操作方法和流程。本标准以具有成熟应用经验的BNi76CrP钎焊料技术要求为基础，通过适用的时效处理验证该钎焊料能满足钎焊接头的性能要求，从而提供另外一个降低成本的镍基合金格架钎焊方案，有利于提高核电厂的经济性和核燃料供货稳定性。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。因此，针对压水堆核电厂燃料和相关组件镍基合金格架钎焊，上海核工程研究设计院有限公司作为主编单位编制本团体标准。本标准的颁布实施能规范燃料镍基合金格架钎焊的工艺质量，并且提供一个降低成本的镍基合金格架钎焊方案，有利于提高核电厂的经济性和核燃料供货稳定性。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《压水堆核电厂反应堆系统设计堆芯第3部分：燃料组件》（NB/T20057.3—2012）第5.11节规定了，在设计基准事故下，定位格架所受到的冲击载荷应低于定位格架临界屈曲强度值。该要求为焊接接头性能方面的要求。《镍基钎料》（GB/T10859—2008）主要规定了镍基钎料的分类和型号、化学成分，技术条件和检验只给出了粗略要求，具体要求多为由供需双方协商确定，并且没有焊接性能要求。《压水堆核电厂燃料组件定位格架用600号镍基钎料规范》（EJ/T472—2018）规定是一种含钯贵重金属的钎焊料。本标准规定的是一种BNi76CrP钎焊料，相比之下，可以减少对贵重金属的依赖，简化钎焊料检测操作方法和流程，并且本标准还对焊接设备、焊接工艺评定、焊接、焊接质量检验、焊缝缺陷返修、安全防护等环节进行了规定。本标准与EJ/T472—2018可以互相补充，共同提高核燃料供货的稳定性。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。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