引言

锆及锆合金拥有高熔点、、、高强度、、、膨胀系数小、、、热中子吸收截面小、、、耐侵蚀等利益[1]，，是核反映堆的重要结构资料，，在核工业中得到大量利用。。。近年来，，锆棒、、、锆管等锆及锆合金逐步进入化学工业，，作为设备关键部位的重要资料，，在一些侵蚀前提较为刻薄的场所得到利用[2]。。。

在锆及锆合金设备的加工制作过程中，，焊接成为必不成少的关键工艺及技术。。。目前。。。锆及锆合金常用的焊接步骤重要有：：钨极氩弧焊、、、等离子弧焊和电子束焊[3]。。。良好的焊接机能对设备的使用寿命和靠得住性至关重要[2-9]以下在分析锆及锆合金焊接个性的基础上，，综述了锆及锆合金焊接工艺、、、接头力学机能、、、残存应力散布、、、耐蚀机能和侵蚀机理等方面的钻研近况．并瞻望了锆及锆合金在核工业和化学工业的利用远景

1、、、锆及锆合金的焊接个性

锆及锆合金的液态金属流动性好、、、裂纹敏感性低、、、弹性模量小、、、焊后变形小、、、残存应力小，，因而拥有优良的焊接机能。。。但其高温化学活性较好，，焊接过程中易与空气中的氢、、、氧、、、氮等气体产生反映：：315℃强烈吸氢；；；400℃强烈吸氧，，天生ZrO2；；；800℃以上强烈吸氮，，天生脆性化合物ZrN。。。其中，，氧对资料的塑性和韧性影响较大，，氮对资料的耐蚀性影响较大。。。当锆及锆合金吸收了肯定量的氮、、、氢、、、氧等气体杂质后，，其力学机能及抗侵蚀机能急剧降低[4-5]。。。因而，，在焊接锆及锆合金板材、、、管材时，，对焊接工艺有严格要求。。。确定合理的工艺参数，，选择清洁的操作环境．加强焊缝及热影响区的隔离保；；な潜Ｕ虾附又柿康墓丶。。。

2、、、锆及锆合金焊接接头机能钻研

目前，，对于焊接接头机能的钻研，，重要集中于抗拉强度、、、硬度、、、弯曲强度、、、残存应力、、、耐蚀机能及侵蚀机理等，，按ASMEIX尺度检验焊接接头质量。。。

2.1力学机能

大无数钻研者选取氩弧焊对锆材进行焊接，，选择相宜的焊枪喷嘴直径、、、电弧电压、、、焊接电流等工艺参数。。。：负蟛舛ê附咏油吠淝、、、抗拉强度和硬度。。。；；竦昧ρЩ芫泻铣叨萚10-15]。。。且抗拉强度显著提高．重要原因是采取了严格的保；；ご胧，，高质量的算帐，，较小的热输入及在焊接过程中整个焊道和热影响区都处于保；；て宓谋；；；ぶ型趸壑荹10]等人将焊枪与保；；ね险址掷，，拖罩和焊件缜密贴合：：焊后抗拉强度达到482.5MPa．硬度以焊缝与母材的硬度值相差不超过HV30为合格，，实测值均满足要求此钻研了局与文件[11]的钻研了局一致。。。高振杰[12]选用φ(Ar)99.9％的纯氩为保；；て，，焊缝外观、、、质量均合格，，接头抗拉强度高达496MPa。。。李为卫[13]等人选取一种新型的在线强制冷却和保；；ぷ爸枚訸r-2管进行焊接，，强制冷却装置如图1所示获得接头的抗拉强度均大于母材的抗拉强度(450MPa)，，拉伸断口位于母材处：：接头弯曲180~后受拉面无缺，，拥有优良的塑性和致密性：：接头理论和横截面上分歧区域(母材、、、焊缝和热影响区)的硬度散布了局均切合尺度．注明焊缝及热影响区没有受到传染而导致的硬化和脆化景象。。。因而，，加强保；；ず屠淙闯尚，，对接头力学机能有很大贡献。。。

田锋[H]等人对Zr-Sn-Nb-Fe-Cr电子束焊接接头拉伸机能进行了钻研．试样在室和善350℃的拉伸机能都略低于母材，，机能能够满足工程利用。。。：负罄旎芙德，，是由于焊后熔区及热影响区的晶粒长大所致高振宇[15]等人选取等离子弧焊打底+手工氩弧焊盖面的焊接工艺别离对10mm和12.7mm这2种规格的板材进行焊接，，接头抗拉强度别离为529540MPa和533535MPa，，粉碎地位均在焊缝，，合格；；；弯曲均合格。。。对比上述3种焊接步骤可见，，对锆及锆合金选取氩弧焊获得接头力学机能较电子束焊和等离子弧焊的好

2.2残存应力

金属资料在传统的溶解焊接过程中，，高度集中的瞬时热输入和随后的急剧冷却，，必然会使焊件产生残存应力。。。即便是能量集中，，焊接速度快的焊接法仍存在焊接残存应力。。。残存应力的存在可能造成资料脆性断裂、、、委顿断裂、、、应力侵蚀粉碎及降低结构的不变性等[16-17]。。。

目前，，测定残存应力的步骤重要蕴含：：取条法、、、切槽法、、、剥层法、、、钻孑L法、、、射线衍射法、、、超声法和磁性法

DGCarr[8-9]等人利用中子衍射法对Zr-4氩弧焊焊接接头残存应力进行了测定，，了局如图2所示。。。由于焊件中残存应力的不良影响．应对其解除，，重要解除步骤有热处置法、、、拉伸法、、、振动法和爆炸法等[18]。。。DGCaIT等人选取热处置法解除Zr-4接头残存应力，，具体工艺：：从室温以400℃／h的速度加热至200℃．而后以50℃／h的速度从200℃加热至475℃。。。在475℃保温30min，，最后随炉冷却。。。如图2所示，，经热处置后残存应力的散布趋向没有产生变动．但纵向应力的均匀值由(220+40)MPa减小到(140±40)MPa，，减小了40％。。。除焊缝区之外的其他区域获得了平衡压应力：：横向应力从(60±40)MPa减小至(30±40)MPa：：法向应力平衡应力在-20MPa左近。。。

2.3耐蚀机能及侵蚀机理

目前．锆及锆合金焊接接头耐蚀机能钻研步骤重要有电化学法、、、挂片失重法和高压釜侵蚀试验法、、、但挂片失重法测试所需试验周期长。。。使用较少。。。

陈鹤鸣Il9]等人钻研了纯锆氩弧焊焊接接头在25℃，，体积分数为0.2％的硫酸溶液中的耐蚀机能，，选取电化学法进行测定，，试验前对硫酸溶液进行长功夫充氮除氧，，且在整个试验过程中陆续通氮。。。测定了母材、、、焊缝和热影响区在25℃，，φ(H2SO4)20％溶液中阳极极化曲线、、、尺极化阻力值及电偶侵蚀。。。了局批注，，热影响区侵蚀速度最大，，焊缝次之，，母材最耐蚀。。。左小涛钻研了接头在分歧浓度醋酸和硝酸中的耐蚀性，，钻研了局与文件[19]钻研了局一致。。。

周邦新等人钻研了Zr-4合金电子束焊接接头耐蚀性，，接头耐蚀性较差，，重要原因是熔区Fe，，Sn和Cr合金元素的挥发损耗彭海青[21]等人选取高压釜侵蚀试验法，，钻研了Zr-4电子束焊接接头耐蚀机能和侵蚀机理，，其以为造成接头耐蚀性降低原因除了合金元素的挥发外，，还有一个原因是焊接过程中的传染。。。传染可通过焊前适当处置解决，，针对合金元素的挥发问题．周邦新提出了赔偿法和热处置法，，选取Zr-4合金板与合金成分高于Zr-4合金板对接焊，，熔区耐蚀性显著得到改善：：在锆合金中增长质量分数为0.4％～0.5％的Nb，，显著改善焊缝的耐蚀性：：对焊后接头进行500～600℃退火处置．可使由于增长Nb元素后形成的亚稳相β-Zr分化为耐蚀性更高的不变相α-Zr+β-Nb，，以获得耐蚀性更高的接头组织。。。

Zr-4焊接接头在高温高压下水蒸汽中侵蚀机理能够分为两个阶段[21]。。。在侵蚀初始阶段，，膜的成长速度与其厚度成反比，，通常用抛物线方程式暗示：：

?m=ct^0.5，，(1)

式中：：?m 为质量增量；；；C为常数；；；t为功夫。。。

此时的氧化膜附着力好，，呈玄色．有光泽且平，，这种氧化膜拥有较好的抗侵蚀机能当膜厚度达到3μm时，，侵蚀机理出现转折，，转为线性定律的动力学，，这种情况下的方程式为：：

?m=ct。。。(2)

这样的氧化膜进一步侵蚀时．逐步出现灰白色侵蚀产品．氧化膜增厚较快。。。通常地说，，经过72h的水蒸汽侵蚀后，，若是膜厚度小于3m，，即氧化膜为玄色氧化膜，，那么，，即便再经27d的侵蚀，，也不会出现白色侵蚀产品。。。

目前，，关于工业级锆及锆合金焊接接头侵蚀行为和机理的钻研还有待加强。。。从工业利用的角度来讲．应将电化学急剧侵蚀试验步骤和慢速挂片侵蚀试验步骤相结合．仿照多耦合场下的工况前提。。。为锆及锆合金工程利用提供必要的基础评价数据。。。从科学钻研的角度来讲．应加强锆及锆合金焊缝钝化行为、、、理论氧化膜粉碎机理、、、氮元素对资料侵蚀粉碎机理等方面的钻研。。。

3、、、瞻望

锆及锆合金在大无数酸、、、强碱和一些熔融盐中都拥有优异的耐蚀性，，出格适合制作侵蚀严重的关键化工设备，，能够很好地解决化工设备侵蚀问题[22]。。。目前化工装置中的强侵蚀设备正越来越多地使用工业级锆材醋酸制作业是工业级锆材在化工行业中利用的第一大市场。。。尤其醋酸行业正面对重新洗牌，，降低醋酸行业的出产成本、、、提逾越产效能是当务之急锆材在醋酸行业中的利用可大大提高设备使用寿命和靠得住性。。。进而提高经济效益。。。宝鸡钛业集团有限公司是我国锆材出产、、、研发的龙头企业，，已经成立了一条齐全的工业级锆材产业化出产系统，，实现工业级锆材国产化，，添补了我国有色金属工业空缺。。。这些都为锆材在化工行业宽泛利用提供了有利前提．锆材焊接在我国核工业和化学工业拥有极度辽阔的利用远景。。。

参考文件：：

[1]郭春芳，，董云会．金属锆制备步骤的钻研进展[J]．罕见金属与硬质合金，，2008，，36(2)：：63—67．

[2]左小涛，，王国平，，雍文佳，，等．锆R60702焊接接头在有机酸中的侵蚀机能钻研[J1．金属职能资料，，2011，，18(4)：：47—50．

[3]周逊．醋酸工业中几种典型耐蚀资料个性及利用探求[J]．化工设计，，2004，，14(5)：：19—23

[4]左小涛．锆R60702焊接接头机能钻研[D]．安徽岳阳：：岳阳工业大学．2011．

[5]吴雄伟，，杭逸夫，，徐宇皓，，等．锆R60702TIG焊焊接工艺及接头机能钻研[J]．热加工工艺，，2008，，37(5)：：83—84．

[6]ShankarARavi，，RajuVR，，RanMNarayana，，eta1．CorrosionofZircaloy-4anditsweldsinnitricacidmedium[J]．CorrosionSei-ence，，2007(49)：：3527-3538．

[7]凌垄，，王正东．TIG焊对工业纯锆R60702接头侵蚀机能钻研[J]．核动力工程，，2013，，34(3)：：37-40．

[8]CarrDG，，RipleyMI，，HoldenTM，，eta1．Residualstressmea-surementsinazircaloy-4weldbyneutrondiffraction[J3．ActaMa-terialia，，2004，，52(14)：：4083-4091.

[9]CarDG，，Rip|eyMI，，BrownDW，，eta1．Residualstressmeasure-mentsonastressrelievedZircaloy-4weldbyneutrondiffraction[J]．JournalofNuclearMaterials，，2006，，359(3)：：202-207．

[10]王慧智，，范秋如，，李青文，，等．锆管的焊接[J]．中国化工设备，，2007(3)：：44—48．

[11]刘庆忠，，姜静威，，倪来兴，，等．锆管的焊接[J]．焊接出产利用，，2007(10)：：54—56．

[12]高振杰．锆管的焊接[C]//中国石油天然气集团公司首期焊接技术专家培训班论文专刊．2010：：59—60．

[13]李为卫，，刘亚旭，，艾建玲，，等．错702管环焊缝的机能和组织分析[J]．罕见金属资料与工程，，2007，，36(7)：：1275一l278．

[14]田锋，，李中奎．张建军．等．Zr-Sn-Nb-Fe-Cr合金的电子束焊接机能钻研[J]．罕见金属，，2006(S1)：：137—139．

[15]高振宇，，陈美全，，张伟．锆板等离子弧焊接[J]．压力容器，，2008．25(8)：：45-49．

[16]何小东，，张建勋．巩水利．等．钛合金薄板激光和钨极氩弧焊残存应力测试钻研[J]．资料工程，，2003(2)：：7-10．

[17]王训宏．王快社．沈洋．等．搅拌摩擦焊和钨极氩弧焊焊接接头的残存应力[J]．机械工程资料，，2007，，31(1)：：26-28．

[18]罗利伟，，付小超．焊接残存应力的产生及其解除步骤[J]．山西构筑，，2008，，34(20)：：134-135．

[19]陈鹤鸣，，张继中，，白新德．纯锆在25℃、、、20％硫酸溶液中电化学侵蚀机理[J]．罕见金属合金加工，，1980(3)：：l一7．

[20]周邦新，，李强，，苗志，，等．真空电子束焊接对锆合金耐侵蚀机能的影响[J]．核动力工程，，2003(3)：：236—240．

[21]彭海青，，廖琪．Zr-4合金电子束焊接试样抗侵蚀机能钻研[J]．罕见金属资料与工程，，2001，，30(1)：：107—110．

[22]李军献，，王镐，，文志刚．等．工业级锆在化学工业的利用近况及远景分析[J]．世界有色金属，，2012(7)：：57—59．

作者简介：：海敏娜

(1987一)，，女，，陕西宝鸡人，，西安构筑科技大学在校钻研生。。。