Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Исходные данные для производства радиоизотопной продукции из алюминиевых сплавов 8
1.1 Описание изотопной мишени и её конструкции 8
1.2 Условия эксплуатации мишени и требования к сварным соединениям 9
1.3 Особенности сварки алюминиевых сплавов 10
1.4 Описание базовой технологии сварки изотопной мишени 12
1.4.1 Подготовка к сварке 13
1.4.2 Сварка 14
1.4.3 Герметизация ампул 15
1.4.4 Контроль сварных соединений 16
1.5 Недостатки базового способа сварки 20
1.6 Обзор способов получения неразъёмных соединений 20
1.7 Задачи выпускной квалификационной работы 23
2 Исследование процесса аргонодуговой сварки мишеней из алюминиевых сплавов неплавящимся электродом 25
2.1 Особенности автоматической сварки неплавящимся электродом тонкостенных изделий 25
2.2 Расчёт параметров режимов сварки неплавящимся электродом сжатой дугой в среде аргона 26
2.3 Выбор оборудования 33
2.4 Описание технологии сварки мишеней неплавящимся электродом сжатой дугой в среде аргона 36
3 Экологическая безопасность технологического процесса сварки 39
3.1 Конструктивно-технологическая и организационно техническая характеристика рассматриваемого способа сварки 39
3.2 Идентификация профессиональных рисков при импульсной аргонодуговой сварке неплавящимся электродом в среде аргона 40
3.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков при импульсной аргонодуговой сварке неплавящимся электродом в среде аргона 41
3.4 Обеспечение пожарной безопасности 42
3.4.1 Выявление опасных факторов пожара 42
3.4.2 Разработка технических средств и организационных мероприятий по обеспечению пожарной безопасности заданного технического объекта 42
3.4.3 Организационные (организационно-технические) мероприятия по предотвращению пожара 43
3.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта 44
3.5.1 Анализ негативных экологических факторов способа аргонодуговой с точки зрения обеспечения его экологической безопасности 44
3.5.2 Разработка мероприятий по снижению негативного антропогенного воздействия на окружающую среду 46
3.6 Заключение по разделу «безопасность и экологичность технического объекта» 46
4 Экономическая эффективность технологического процесса сварки 47
4.1 Исходные данные для экономического обоснования сравниваемых вариантов 47
4.2 Расчет штучного времени на изменяющиеся операции технологического процесса 48
4.3 Капитальные вложения в оборудование 49
4.4 Определение технологической себестоимости базового и проектного вариантов 52
4.5 Расчет экономической эффективности 59
4.6 Расчёт снижения трудоёмкости и повышения производительности труда в проектном варианте 60
4.7 Выводы экономической части 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
Список использованных источников 62
Одним из важных направлений деятельности АО «ГНЦ НИИАР» является производство радиоизотопной продукции. Область применения радионуклидов очень разнообразна. Они используются в качестве активной части в источниках ионизирующих излучений для диагностики и лечения онкологических заболеваний, в промышленности для контроля технологических процессов, радиационной обработки материалов, разведки полезных ископаемых, используются в приборах технологического контроля и анализа состава вещества, а также в радиационно-технологических облучательных установках [1, 2]. Одним из таких востребованных изотопов, являющегося источником гамма-излучения, является изотоп иридия-183. Наибольшее распространение источники на основе этого изотопа получили в медицине для высокодозовой брахитерапии при лечении онкологических заболеваний и в технике для неразрушающего контроля сварных соединений металлоконструкций [3].
Технология производства изотопов заключается в облучении стартового материала, расположенного в специальном герметичном изделии цилиндрической формы - изотопной мишени, которая погружается в исследовательский ядерный реактор с последующей его переработкой и извлечением необходимого изотопа.
Алюминий является одним из самых подходящих материалов для изготовления таких мишеней. К преимуществам алюминия можно отнести:
• высокую коррозийную стойкость к агрессивным средам из-за наличия плотной оксидной пленки на его поверхности;
• малое сечение захвата нейтронов, повышающее эффективность облучения стартового материала;
• высокую теплопроводность, обеспечивающая хорошую теплопередачу и охлаждение стартового материала;
• достаточную жаростойкость.
Неотъемлемым процессом изготовления таких мишеней является их герметизация сваркой. Сложность сварки изделий из алюминиевых сплавов обусловлена образованием пор, наличием на поверхности изделия тугоплавкой оксидной плёнки. Негативным влиянием оксидной плёнки является ее способность адсорбировать газы, особенно водяной пар. Пленка способна удерживать водяной пар до тех пор, пока не будет подвержена температуре плавления. Также пленка отличается высокой температурой плавления - и препятствует формированию сварочной ванны и качественному формированию сварных соединений. Усложняют технологию сварки высокие требования, предъявляемые к качеству сварных соединений. Так как, нарушение работоспособности изделия может привести к выходу продуктов деления в контур охлаждения, и даже к аварийным ситуациям.
Базовая технология герметизации изделий позволяла получать качественные сварные соединения с учетом вышеизложенных факторов. Это достигалось за счет применения импульсной лазерной сварки с предварительной тщательной подготовкой поверхностей. Известно, что такой способ позволяет получать качественные сварные соединения тонкостенных малогабаритных конструкций [4]. Однако, данная технология сварки является дорогостоящей [5]. К тому же требующей специалистов высокой квалификации для изготовления подобных изделий. В условиях повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции вопрос более производительной и менее затратной технологии, обеспечивающей требуемое качество, является актуальным.
Цель работы: повышение производительности и снижение себестоимости выполнения сварных соединений тонкостенных мишеней из алюминиевых сплавов, для наработки иридия путём разработки новой технологии сварки.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы, повышена производительность выполнения сварных соединений путём разработки технологии аргонодуговой сварки сжатой дугой в среде аргона стыкозамковых соединений мишеней из алюминиевых сплавов для наработки изотопов иридия-183.
На основании литературного обзора и инженерных расчётов выбраны параметры режимов процесса, определено влияние каждого из параметров режима сварки на качество сварных соединений и проведена сварка опытных образцов на выбранных режимах.
Полученной в ходе информации, однако, недостаточно для того, чтобы сделать окончательные выводы. Дальнейшим направлением исследований является увеличение объёма экспериментальных данных.
Результат работы в полной мере показывают необходимость продолжения исследований по данной теме, так как совершенствование технологии автоматической аргонодуговой сварки сжатой дугой в среде аргона, в дальнейшем, может найти применение в перспективной отрасли ядерной энергетики.
