复合钢板压力容器焊接技术研究现状的分析

摘 要 当今世界，无论是在复合钢板在结合的过程中所使用的技术，还是在复合钢板在焊接的过程中所使用的技术的研究方面都是十分的成熟的，在生产制备方面也是有了很大的进步的，这些方面的理论研究和实践经验，不仅对于复合钢板在相关技术方面的更新，以及在工业中的具体运用都具有重大的作用和影响。本文着重对复合钢板压力容器焊接技术的相关问题进行简要的分析。

关键词 复合钢板；压力容器；焊接技术

中图分类号TG44 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）101-0062-02

在关于复合钢板压力容器在焊接过程中出现高温蠕变的情况的研究过程中，要结合复合钢板压力容器所使用的具体材料、焊接以及高温蠕变的理论和研究方法，因为二者之间联系紧密。在了解和认识关于复合钢板压力容器在进行焊缝中出现的高温蠕变的现象等问题的研究现状的过程中，必须要充分考虑以下的研究成果和进展。

1 国内外研究概述

当今世界，无论是在复合钢板在结合的过程中所使用的技术，还是在复合钢板在焊接的过程中所使用的技术的研究方面都是十分的成熟的，在生产制备方面也是有了很大的进步的，这些方面的理论研究和实践经验，不仅对于复合钢板在相关技术方面的更新，以及在工业中的具体运用都具有重大的作用和影响。特别是对于美国、英国等西方发达资本主义国家而言，对于复合钢板及其相关理论研究的时间已超过了一百年了，与此相比，我国的研究要晚了许多，大概始于60 年代，从技术方面而言，较一些发达国家还是比较落后的。关于复合钢板的结合技术，在我国现行相关规范标准当中，为了能够确保复合钢板基层与基层之间实现可靠与有效的复，就必然要运用到冶金结合这项技术的。在现阶段的技术条件支持下，为了实现两者之间的有效复合，所采取的方法多为爆炸焊接法、或者是爆炸、热轧结合方法，而对于冷轧复合钢板而言，此类钢板的获取多是通过外国进口的方式所实现的。对于爆炸复合法而言，主要是将两种金属板进行高速的冲撞，通过冲撞面上发生的熔融状态，进而在复合钢板的基层和复层之间形成相对较高的连接强度，使金属相互结合。这种方法是我国在制造复合钢板的过程中，最为成熟的工艺。

在高温腐蚀环境中，由于复合钢板本身所具有的较强的可设计性、较强的耐腐蚀性以及较高的性价比等方面都已经成为其参与市场竞争的优势，这些优势也使复合钢板可以在石油领域和化工领域广泛的应用。但是，在冶金、制造加工等领域，由于复合钢板压力容器在结构方面还是存在着一定的不足和缺陷，尤其是在复合钢板压力容器焊缝的部分，在焊接的过程中，出现的位错、留有空隙或者夹杂杂物等情形，如果在长时间的高温环境下作业，就会比较容易出现裂纹。如果仍然坚持作业，就会造成复合钢板压力容器在焊接处的断裂，进而给生产和安全造成重大损失。

2 复合钢板的制备

在国内外，关于复合钢板在结合的过程中所使用的技术以及在焊接过程中所使用的技术方面理论研究和相关设备的生产方面已是十分的成熟，而且这些方面的研究成果对于复合钢板技术的及时更新和在工业中的实际运用起到了重大的推动作用。在一些发达国家，关于复合钢板方面的研究已经超过了一百年，但是，我国则仅仅在20世纪60年代才开展了关于复合钢板方面的研究，与发达国家相比，是晚了许多的，因此，在理论研究和技术研究方面都是相对落后的。例如：对于复合钢板在结合过程中所使用的技术，在我国现行的标准，就是在复合钢板基层和复层之间必须通过冶金使两层相互结合，而且还要求有一定的链接强度。从这一标准来看，在我国，复合钢板的制造运用的主要技术还是爆炸焊接或爆炸-热轧，因此，广泛使用的冷轧技术制造的复合钢板基本上都是需要进口的。

3 复合钢板压力容器的焊接

在复合钢板压力容器的焊接的过程中，焊接的工艺实际上极大的影响了复合钢板压力容器焊缝高温变化。一方面复合钢板的焊缝焊接不同于单一金属的焊缝焊接，它属于在不同种类的金属之间完成焊接，由于两种金属所具有的膨胀特性是不相同的，因此主要是在焊缝的附近引起焊接热应力。另一方面，在对复合钢板进行焊接的过程中，在复合钢板的基层与复层间适当的增加过渡层，这样就可以避免基层金属对复层金属的碳稀释，具体而言，主要就是避免碳从基层转移到复层，从而使得局部地方变得薄弱。以上两个方面就是导致复合钢板压力容器在焊接后，在容器的焊缝比较容易出现问题和缺陷的主要原因。

4 焊接接头高温变化的研究方法现状

在有关焊接接头高温变化问题的研究过程当中，比较常使用的研究方法可以归纳为以下三种类型：

第一类：针对焊接接头接缝位置存在的差异性的微观组织情况，所涉及到的研究对象主要是针对焊缝区域强度、以及断裂现象而言的，主要是通过母材、焊材试样、以及热影响区的方式实现。通过此种方式，能够对母材与焊材之间的性能差别进行详细的比较。按照此种方式，还能够在温度变化的前提条件下，对焊接接头的强度参数进行合理的调整与修正。这种方案是焊接接头高温变化研究中的最基本方法，目前在ASME Code Case N-47 中有关焊缝设计部分得到了较为充分与普遍的运用；

第二类：为了更加良好与有效的对焊接接头所存在的变化行为加以证实且可靠的研究，不单单需要完成对单一性材料温度变化情况及其规律的认识，同时还需要涉及到对有关焊缝试样性能的研究工作。其中，通过对焊缝试样性能进行的研究，能够对焊缝所对应的变化断裂机制以及具体的断裂区域有一个更加清晰的判定，同时可配合完成有关焊缝试样整体强度与焊材强度、以及母材强度的综合比较工作。在此基础之上，还可以通过对以上性能指标的分析，应用数值分析方法，进行有关焊缝焊接接头强度指标、断裂性能、以及使用寿命等指标的评价工作。

第三类：同第一类、第二类方法不同的是，在第三类有关焊接接头高温变化情况的分析过程当中，所采取的分析方法是建立在一个方向基础之上的单轴拉伸试验，试验过程当中对于多轴应力的影响并未加以特别关注。同时，针对高温构件的焊缝区域产生的具体的强度变化，采用以上的方法仍然无法得到真正的反映，所以对于强度变化的研究还需更加精确的方法，主要是认真地研究实际焊接的构件的具体变化情况，在对整体的强度差异进行比较的基础上，获得复合钢板焊缝部分对于复合钢板的结构产生的影响。关于这方面的研究，虽然一些专家和学者已经开始研究，也取得了一些成果，但是在实践使用中，费用都比较高，难度也比较大。

5 结论

当前，社会急需一种新型的材料来解决这一问题，而复合钢板的出现就有效地解决了这一问题。复合钢板是一种复合产物，其是在普通金属表面包覆一层具有特殊性能的材料，并通过一些工业处理复合而成，它具有单一金属材料不具备的优异性能，如高比刚度、疲劳性强、尺寸稳定、耐腐蚀和磨损等，所以对复合钢板的焊接工艺进行分析研究是很有必要的。

参考文献

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