[其他]焊接接头

说明书

本发明一般涉及通过焊接连接不同金属的领域，尤其涉及通过焊接连接不同金属以产生这样一个焊接接头的领域。即这个焊接接头可以有一层玻璃或搪瓷的覆盖层，在由这个焊接接头连接的两种不同金属之间，不同温差率所产生的金属膨胀和收缩不会引起覆盖层的破坏。

在化学工业中，需要使用化学反应容器。这样的容器可以由低碳钢或介于低碳到中碳之间各种牌号钢制成。化学反应容器一个常见的结构是：例如用端盖封闭圆筒两端这样的容器。端盖一般被焊接到由轧制钢板制成的中空圆筒上。然后各种管道附属装置（诸如法兰）被焊接到上述化学反应器器壁的各个通孔上，形成通道口。根据需要，所说通孔可以穿过端盖或圆筒。设置上述通道口的目的是：为化学反应容器中加工的原料提供一个进出口装置和把工艺设备、测量装置放入化学反应容器中，并为检查、维修和清扫化学反应容器内部提供一个通道。

在某些情况下，一般可通过公知的工艺方法，在上述化学反应容器内部覆盖一玻璃或搪瓷覆盖层，也就是将玻璃或搪瓷熔合到构成上述容器内壁的金属表面上以及邻近管道附属装置的内表面上。设置该覆盖层的目的是防止由上述化学反应容器内进行的化学反应和工艺所产生的副作用直接接触用于构成容器的金属。所说的副作用可能是;例如腐蚀，侵蚀和/或磨蚀。

许多情况下，需要化学反应容器在其内部处于高压条件下工作。对于一个适合承受这样高压的化学反应容器，当化学反应所产生的副作用出现时，该反应容器需要有严格的设计标准。首先，制造化学反应容器圆筒的钢必须仔细地控制碳和合金元素的范围，并且没有诸如缩松，层叠，裂纹之类的缺陷，同时还要严格控制退火和消除应力。当这样的钢本身相互焊接时，还必须提供特殊的操作技术才能保证焊缝的高度完善性。

其次，由于盘形端盖具有特殊的技术要求，所以，也可能需要使端盖钢的成份（包括含碳量合金元素的种类和/或其含量）不同于容器主体所使用钢的成份。在某些情况下，也可能需要使用与低碳钢不同的低直至中合金钢。

再次，管道附属装置可能需要用其它各种钢或其它各种金属制造。这些钢或金属具有不同含碳量、不同的合金元素含量和/或合金元素的成份。

在制造上述反应容器时，通常将端盖焊接到反应容器的圆筒上，形成一个封闭容器。然后将管道附属装置焊接到端盖和/或圆筒上。在大多数情况下，上述焊接需要考虑不同金属的相互焊接。

一旦反应容器焊好后，便将全部内焊接表面磨光，并在将暴露在反应容器内所进行的化学反应和工艺之中的全部表面覆盖一层玻璃或搪瓷覆盖层。该覆盖层当然也必须将焊缝覆盖。

熔合到金属上的玻璃或搪瓷覆盖层需按照一定的配方制造，以便当其置于不同温度时，能够比较均匀地膨胀和收缩。这些按照一定配方制造的覆盖层，其膨胀和收缩系数一般应和其所覆盖的金属膨胀和收缩系数一样。但这在焊缝处就出现了问题。虽然覆盖层能够承受一般以线性方向施加的均匀应力，但局部不规则和/或不稳定的应力却经常会引起覆盖层破裂。这样的应力是由焊接不同金属引起的。因为当不同金属通过焊接相互混合时，在邻近焊缝处形成长大的枝状结构，而这些枝状结构是不规则和不稳定的。正是由于这些枝状结构不规则不稳定的影响，才产生了上述应力。上述应力也可以由不同金属的不同膨胀和收缩系数所产生，而且焊缝越宽越深，这样的应力就变得越大。这个问题在连接较厚金属元件时，将会遇到。由于不规则的枝状结构和不稳定的局部晶界的存在，焊缝的膨胀和收缩一般不是线性的，而是形成复杂的应力分布型式。这些应力分布型式在焊接接头的每一点都不一样。这样的应力分布型式引起或增加了玻璃或搪瓷覆盖层剥落或破裂的倾向。结果覆盖层下面的金属表面便暴露在发生于反应器内的化学反应副作用作用之下。

因此，有必要设计这样一个在两种不同金属之间的焊缝，即该焊缝不会沿焊接区的晶界形成无规则、长大的枝状结构，以便当温差所引起的膨胀和收缩现象发生时，能够排除或大大减少复杂，局部，无规则的应力分布型式，使更多的应力分布型式趋向于线性应力分布型式。这样的焊接接头可由本发明提供。

在一个接合面处，通过对接两个不同金属的元件，在这两个元件之间形成一个焊缝。所说接合面是一复合平面光滑面。它在每个元件的端面，并分别垂直于每个元件的主平面。两个相互配合的平面光滑面通过一种可以基本上消除两种不同金属相互混合的方法焊接。构成这种焊缝不需要用金属填充物。能够进行这样焊接的公知最佳方法有，例如电子束焊，激光焊，爆炸焊。上述这些方法都需在真空状态下进行。其它能够适应本发明的焊接方法有热丝等离子体焊，摩擦焊及压力焊。