GB T 11809-1998 压水堆核燃料棒焊缝金相检验.pdf

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1、ICS 27.120.30 F 46 组主三，、G/T 11809 1998 也目Metallographic examination for weld seam of nucI ear fuel rod used in PWR 1998- 03 -20发布1998- 09-01实施国家技术监督局发布L 厂一一一GB/T 11809一1998言本标准规定了压水堆核燃料棒焊缝金相检验方法，以取代GB11809-89核燃料棒焊缝金相检验).本标准对GB11809-89中5.2条制样方法作了部分修改，同时增加了有效熔深值的测定方法，保证了熔深测量的准确性.本标准从生效之日起代替GB11809-89.

2、 本标准由中国核工业总公司提出.本标准由中国核工业总公司标准化所归口.本标准起草单位，国营八一二厂.本标准主要起草人z张柯.I 范围中华人民共和国国家标准压水堆核燃检验Metallographic examination for weld s.am of nucIear fuel rod used in PWR 本标准规定了核燃料棒焊缝金相检验方法。 GB/T 11809-1998 代替GB11809-89 本标准适用于错合金(Zr-2 ，Zr-4)包壳管燃料棒环焊缝和堵孔焊点熔深及缺陷的金相检验，也适用于焊缝熔化区、热影响区及基体的金相组织检查。燃料组件中错合金导向管环焊缝金相缺陷检验及熔深

3、检验也可参考本标准的规定执行.2 符号及定义本标准采用下列符号及定义z环焊缝熔深S环penetration 01 the ring welding 包壳管与端塞焊接熔合厚度，单位，mm(见图1).堵孔焊熔深S稽penetration 01 the seal welding 堵孔焊沿中心轴线方向测得的最小熔合厚度，单位.mm(见图2).壁厚Gthickness 01 the tube 包壳管管壁厚度，单位.mm(见图1).熔化区深度P环depth 01 the melted zone 包壳管与端塞焊接熔化区最大深度，单位.mm(见图。堵孔焊厚度P精thickness of the seal we

4、lding 堵孔:焊熔合最小厚度，单位.mm(见图2).今. . . .一. ,. h 同、S. = minSttSz 图1环焊缝测量参数定义图2堵孔焊测量参数定义有效熔深Sleast thickness of sound part 01 weld zone 环焊缝中排除缺陷影响后包壳管与端塞熔合处的焊接最小熔合厚度，单位;mmo气胀undercut局1998-03-20批准1998-09-01实施1 二气GB/T 11809-1998 由于焊接气体或其他原因造成包壳管管壁咬边的现象.方法原理3 3. 1 薄膜浸蚀法薄膜浸蚀法也称薄膜染色法.试样经选定的薄膜浸蚀剂浸蚀之后，由于浸蚀剂与磨面上各

5、组织化学作用的结果，磨面上形成一层厚薄不均的化学反应沉积物覆盖在各组织上，在白色光的照射下，引起了光的干涉现象.在焊缝熔化区覆盖的较浅颜色的沉积物与较深颜色基体形成明显的界限，用肉眼或读数显微镜均能清晰地分辨和测量.3.2 化学浸蚀法化学浸蚀法是选定适当的化学浸蚀液，对已抛光的检验面进行浸蚀.其浸蚀过程是一个化学溶解过程.浸蚀剂首先把磨面表层的非晶形层溶去，接着就对晶界起化学溶解作用，继续浸蚀，浸蚀剂将对晶粒起溶解作用，由于磨面上每个品粒的位向不同，溶解速度各界.浸蚀后，每个晶粒将露出原子最密排面，并与磨面形成不同的角度.在显微镜垂直光线照射下，将显示出明暗不一的品粒组织.3.3热染法热染法用

6、于检验燃料棒焊缝的熔化区，热影响区及基体组织简称三区组织热染法是置抛光好的试样于500C空气中加热，使磨面形成一层氧化膜，在同一温度下由于晶粒位向的差异，氧化能力高低各异，致使不同品粒形成氧化膜厚度不一，靠自色光在氧化膜之间产生干涉而显示出不同色彩的晶粒组织。、试剂4 4. 1 草酸(H，C，O. 2H,O) ，化学纯.4.2硝酸(HNO，)，65%-68%，化学纯.4.3 氢氟酸HF)，40%，化学纯.4.4 乙二醇(HOCH，CH，OH)，分析纯-4.5 去离子水z电阻率二三1X10!l.m. 4.6 抛光液，硝酸(4.2)45mL加氢氟酸(4.3)10mL加水(4.5)45mL. 4.7

7、 抛光磨料;CrZ03粉.也可采用粮度为5m的其他抛光磨料.4.8薄膜浸蚀剂s过饱和草酸水浴液与氢氟酸(4.3)体积比为4, 1. 4.9化学浸蚀1flJ，乙二醇(4.4)20mL加硝酸(4.2)15mL加氢氟酸(4.3)10 mL加去离子水(4.5)70 mL. 4.10 镶样树脂，EPOFIX环氧树脂与硬化剂的重量比为5, 1，也可采用其他镶样材料.仪器及设备5 金相试样抛光机，50-500r/min. 马弗炉s最高温度900C 读数显微镜s放大倍数30倍，测微尺分皮值0.01mm. 金相显微镜z放大倍数30-1200倍.s放大倍数0.5-30倍.镶样模具s塑料或不锈钢管;25mmX20

8、mm. 5. 1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 检验方法6 样试焊孔堵及缝焊环塞端样上取112 Fhu尊严huGB/T 11809-1998 用线切tilJ或机械加工方法取样品长18mm，然后沿A-A面剖开(见图3)。IA 18mm .lmm 上端塞样品的取样示意图A 图3 6. 1. 2 下端塞环焊缝试样用线切割或机械加工方法取样品长20mm，然后沿B-B面剖开(见图4).IB 20mm lmm B 图4下端塞样品的取样示意图6.1.3 环焊缝气孔、气胀单项检查试样用机械加工的方法将样品沿C一C丽切断，然后截取样品长度为20mm(见图5)，C -lmm 、熔化区 . -. 、.，.

9、(t-1 , Ic 20mm 气孔气胀检查样品示意图6.2镶样将待检样品在180砂纸上打磨，然后用酒精清洗样品，如有泊污用丙酣清洗.样品干燥后，磨面朝下放入模具中(5.6)，但l入镶祥树脂(4.10)，在室温下静置12h，待树脂完全凝固后取出.6.3 样品制备6.3.1 薄膜混蚀法样品ilJ备将镶好的样品(6.2)在180-800篇金相水磨砂纸上逐道磨制，以水为润滑剂，磨制过程中应注意用力均匀，使磨面尽量与样品中心轴线平行.最后磨面应接近与中心轴线重合，磨面光滑平整.磨好后的试样用浸蚀剂(4.的混蚀约3S，使试样呈现出清晰的熔化区图像，然后在自来水中浸泡约3 图5GB/T 11809-1998

10、 5min. 6.3.2 化学浸蚀法样品制备将镶好的样品(6.2)在180-800裁金相水磨砂纸上磨制，然后用Cr，O，粉(4.7)进行机械抛光，最后用抛光液(4.6)进行化学抛光，抛光至样品表面光亮，无划痕为止.抛光好的样品用浸蚀剂(4.9)进行浅蚀刻，蚀刻方法s将脱脂棉在浸蚀剂(4.9)中授泡，然后擦拭样品表面约10So 6.3.3焊缝三区组织试样制备将未镶嵌的样品在180-800抓金相水砂纸上逐道磨制，然后用Cr，O，粉(4.7)机械抛光，再用抛光液(4.6)进行化学抛光，抛光至样品表面无磨痕并在金相显微镜下观察呈现凹凸的品粒组织为止。抛光好的试样，放入已升温jJ500C的马弗炉中加热，

11、保温5min，取出置空气中冷却至室温。6.4 检验6.4.1 熔深及相关参数测量6.4. 1. P环、P螃值的测量试面经薄膜浸蚀法浸蚀后不得擦拭，带水在读数显微镜上聚焦，观察到熔深图像后，旋转测微尺旋钮使刻度对准零位，移动试样将环焊缝边缘线或堵孔焊点边缘与测量线中的一根重合，然后旋转测微尺旋钮，测量出环焊缝和堵孔焊点的熔化区深度值PP如必要时用宏观翻拍仪(5.5)照相记录所显示的熔化区图像。6.4.2 熔深S环、S衔的测量将化学浸蚀后的样品清洗干燥后，用金相显微镜测量出环焊缝和堵孔焊的熔深值S环、S糟，放大倍数大于50倍，记录测量数据.6.4.3 有效熔深5的测量可根据检验要求，测出其有效熔深

12、5值。常见缺陷存在时有效熔深5的测量方法见附录A(标准的附录。6. 4. 2 焊缝缺陷检验对于用化学浸蚀法和薄膜浸蚀法制备的样品在适当放大倍数下检验其熔化区是否出现裂纹、气孔、夹杂、气胀等缺陷，如有缺陷记录其缺陷的类型、大小及位置。6.4.3 焊缝三区金相组织检查将热染法氧化着色的试样(6.3.3)冷却后用金相显微镜观察焊缝熔化区、热影响区及基体的品粒组织，并照相记录.照相可采用明场或偏光照明.环焊缝三区组织的微观观察和照相的放大倍数，根据其品粒尺寸大小选取.6.4.4 环焊缝中的气孔、气胀单项检查将己切取的环焊缝横剖面试样，在280或300金相水磨砂纸上磨制，每磨去约0.2mm，在读数显微镜

13、下观察是否有气孔或气胀，直至磨完整个环焊缝熔化区，如有气孔或气胀，测量其大小并记录其位置，必要时照出金相照片.7 实验报告与结果评定7. , 实验报告实验报告应报出熔深及其他测量参数的实测结果，报出缺陷几何尺寸及位置，提供典型金相照片e7.2 结果评定结果评定应将实验结果与供方和用户商定的技术条件比较，评定检验样品合格与否。4 同时来焊透. . . . .卢 .宁、 d)气孔或夹杂在端塞侧。气孔在结合点注，d一一气孔或夹杂物的直径.GB/T 11809-1998 附录A 标准的附录有效熔深值SS =S-d 。气孔或夹杂在管壁侧图Alb)裂纹e)气胀. . . g)外表面凹陷5 6 GB/T 11809-1998 同h)端塞与壁有间隙图Al(完。r 二gf|lmDFF H筒。华人民共和国家标准压水堆核燃料捧焊缝金相检验GB/T 1J809-1998 国中 中国标准出版社出版北京复兴门外三里河北街16号邮政编码.100045电话，68522112中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售版权专有不得翻印 开本880X1230 1/16 印张3/4字数13千字1998年7月第一版1998年7月第一次印刷印数1-10晤书号，155066. 1-15013 343-40 标目