本發明涉及核燃料元件制造技術領域，具體涉及一種環形燃料元件的焊接方法及焊接裝置。

背景技術：

目前，國內所有的燃料元件的端塞與包殼管焊接均為端塞柱面環焊縫。而環形燃料元件的組裝包括上端塞、下端塞、內包殼管、外包殼管，環形燃料元件的結構見附圖1。環形燃料元件中端塞與內包殼管焊接屬端塞端面環焊縫。國外將環形燃料元件的焊接工藝確定為環形燃料元件制造的關鍵工藝，一直處于技術保密狀態，未見相關報道。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種滿足環形燃料元件焊接技術要求的環形燃料元件的焊接方法及焊接裝置。

實現本發明目的的技術方案：一種環形燃料元件的焊接裝置，其包括一個中空的容器，環形燃料元件從容器一側進入容器內部，焊槍從對應的容器另一側進入容器內部；在焊槍進入容器的這側容器壁上設有固定焊搶的焊槍定位卡具，以及實現定位的焊槍限位套；所述的容器上設有觀察窗口，從而通過觀察窗口觀察焊槍的焊接過程。

如上所述的一種環形燃料元件的焊接裝置，其所述的容器和焊槍定位卡具材料為不銹鋼，焊槍限位套材料為尼龍。

如上所述的一種環形燃料元件的焊接裝置，其所述的焊槍限位套內孔采用橢圓式設計，實現焊槍定位卡具水平移動，保證焊槍對準焊縫。

本發明所述的一種環形燃料元件的焊接方法，所述的環形燃料元件包括上、下端塞，內包殼管和外包殼管，放置在內包殼管和外包殼管形成的環形空間內的環形芯塊，其所述的上、下端塞與內包殼管的焊接步驟如下：

a)將環形燃料元件從容器一側送入容器內部，焊槍從對應的容器另一側送入容器內部；通過焊槍定位卡具固定焊搶，焊槍定位卡具在設置在容器上的焊槍限位套限定的范圍內實現水平移動，實現焊槍對準焊縫；

b)啟動使環形燃料元件旋轉的電機，實現環形燃料元件旋轉，通過容器帶有的觀察窗口確認焊槍是否對準焊縫；

c)向容器內通入保護氣氬氣，焊槍保護氣也為氬氣，實施上端塞與內包殼管焊接，焊接工藝參數如表1所示；

表1焊接工藝參數

d)焊接完成后冷卻120s以上，將環形燃料元件從容器中取出；

e)重復上述步驟a)至d)，實施焊接環形燃料元件另一端的下端塞與內包殼管焊接。

如上所述的一種環形燃料元件的焊接方法，其在步驟a)之前，將容器內部用酒精清洗干凈。

如上所述的一種環形燃料元件的焊接方法，其所述的步驟b)環形燃料元件旋轉為順時針(或逆時針)旋轉。

如上所述的一種環形燃料元件的焊接方法，該方法焊槍固定的方式進行焊接，焊槍固定于焊縫3點位或9點位，焊接方式為臥式。

如上所述的一種環形燃料元件的焊接方法，其所述的上、下端塞與內包殼管配合采用過渡配合。

本發明的效果在于：

本發明所述的環形燃料元件的焊接方法及焊接裝置，其實現環形燃料元件的端塞與內外包殼管的焊接，為環形燃料元件的研制和生產提供技術基礎。

本發明的端塞與內包殼管端面環焊縫的外觀、焊縫熔深、耐腐蝕性、抗拉強度、內部缺陷和密封性均能滿足環形燃料元件焊接技術要求。

本發明焊接裝置滿足端塞與內包殼管焊接要求，解決了端面環焊縫焊接難題。

附圖說明

圖1為環形燃料元件的結構示意圖；

圖2為本發明所述的一種環形燃料元件的焊接裝置結構示意圖。

圖中：1.端塞；2.內包殼管；3.外包殼管；4.環形芯塊；5.端塞與內包殼環焊縫；6.容器；7.環形燃料元件；8.觀察窗口；9.焊槍定位卡具；10.焊槍限位套；11.焊槍。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明所述的一種環形燃料元件的焊接方法及焊接裝置作進一步描述。

實施例1

如圖1至圖2所示，本發明所述的一種環形燃料元件的焊接裝置，其包括一個中空的容器6，環形燃料元件7從容器6一側進入容器6內部，焊槍11從對應的容器6另一側進入容器6內部；

在焊槍11進入容器6的這側容器壁上設有固定焊搶的焊槍定位卡具9，以及實現定位的焊槍限位套10；

所述的容器6上設有觀察窗口8，從而通過觀察窗口8觀察焊槍11的焊接過程。

所述的容器6和焊槍定位卡具9材料為不銹鋼，焊槍限位套10材料為尼龍。

所述的焊槍限位套10內孔采用橢圓式設計，實現焊槍定位卡具9水平移動，保證焊槍11對準焊縫。

實施例2

如圖1所示，環形燃料元件7包括上、下端塞1，內包殼管2和外包殼管3，放置在內包殼管2和外包殼管3形成的環形空間內的環形芯塊4；所述的上、下端塞1與內包殼管2配合采用過渡配合。

如圖2所示，本發明所述的一種環形燃料元件的焊接方法，其主要是上、下端塞1與內包殼管2的焊接方法，為焊槍11固定的方式進行焊接，焊槍11固定于焊縫3點位或9點位，焊接方式為臥式；

具體步驟如下：

a)將環形燃料元件7從容器6一側送入容器6內部，焊槍11從對應的容器6另一側送入容器6內部；通過焊槍定位卡具9固定焊搶11，焊槍定位卡具9在設置在容器6上的焊槍限位套10限定的范圍內實現水平移動，實現焊槍11對準焊縫；

b)啟動使環形燃料元件7旋轉的電機，實現環形燃料元件7順時針或逆時針旋轉，通過容器6帶有的觀察窗口8確認焊槍11是否對準焊縫；

c)向容器6內通入保護氣氬氣純度為99.999％，焊槍11保護氣也為氬氣純度為99.999％，實施上端塞1與內包殼管2焊接，焊接工藝參數如表2所示；

表2實施例2焊接工藝參數

d)焊接完成后冷卻120s以上，將環形燃料元件7從容器6中取出；

e)重復上述步驟a)至d)，實施焊接環形燃料元件7另一端的下端塞與內包殼管2焊接。

在步驟a)之前，將容器6內部用酒精清洗干凈。

通過上述方法可實現環形燃料元件端塞與內包殼管的焊接，制備出的環形燃料元件滿足焊接技術條件要求。

實施例3

如圖2所示，本發明所述的一種環形燃料元件的焊接方法，其主要是上、下端塞1與內包殼管2的焊接方法，為焊槍11固定的方式進行焊接，焊槍11固定于焊縫3點位或9點位，焊接方式為臥式；

具體步驟如下：

a)將環形燃料元件7從容器6一側送入容器6內部，焊槍11從對應的容器6另一側送入容器6內部；通過焊槍定位卡具9固定焊搶11，焊槍定位卡具9在設置在容器6上的焊槍限位套10限定的范圍內實現水平移動，實現焊槍11對準焊縫；

b)啟動使環形燃料元件7旋轉的電機，實現環形燃料元件7順時針或逆時針旋轉，通過容器6帶有的觀察窗口8確認焊槍11是否對準焊縫；

c)向容器6內通入保護氣氬氣純度為99.9％，焊槍11保護氣也為氬氣純度為99.9％，實施上端塞1與內包殼管2焊接，焊接工藝參數如表3所示；

表3實施例3焊接工藝參數

d)焊接完成后冷卻120s以上，將環形燃料元件7從容器6中取出；

e)重復上述步驟a)至d)，實施焊接環形燃料元件7另一端的下端塞與內包殼管2焊接。

實施例4

如圖1所示，環形燃料元件7包括上、下端塞1，內包殼管2和外包殼管3，放置在內包殼管2和外包殼管3形成的環形空間內的環形芯塊4；所述的上、下端塞1與內包殼管2配合采用過渡配合。

如圖2所示，本發明所述的一種環形燃料元件的焊接方法，其主要是上、下端塞1與內包殼管2的焊接方法，為焊槍11固定的方式進行焊接，焊槍11固定于焊縫3點位或9點位，焊接方式為臥式；

具體步驟如下：

a)將環形燃料元件7從容器6一側送入容器6內部，焊槍11從對應的容器6另一側送入容器6內部；通過焊槍定位卡具9固定焊搶11，焊槍定位卡具9在設置在容器6上的焊槍限位套10限定的范圍內實現水平移動，實現焊槍11對準焊縫；

b)啟動使環形燃料元件7旋轉的電機，實現環形燃料元件7順時針或逆時針旋轉，通過容器6帶有的觀察窗口8確認焊槍11是否對準焊縫；

c)向容器6內通入保護氣氬氣純度為99.999％，焊槍11保護氣也為氬氣純度為99.999％，實施上端塞1與內包殼管2焊接，焊接工藝參數如表4所示；

表4實施例4焊接工藝參數

d)焊接完成后冷卻120s以上，將環形燃料元件7從容器6中取出；

e)重復上述步驟a)至d)，實施焊接環形燃料元件7另一端的下端塞與內包殼管2焊接。