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，浸蚀和/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。

图1是一个使用一个焊接镶块的焊接接头剖面图，

图2是一个使用两个焊接镶块的焊接接头剖面图，

图3是一个在基本金属上覆盖一种不同焊接金属的焊接接头剖面图。该图中，使用了两个焊接镶块。

如上所述，本发明的焊接接头和焊接方法可以用于，例如将端盖连接到反应容器的主体上和将管道附件连接到每个端盖或反应容器的主体上，二者是不同的金属，然后再将这两个不同金属的元件都覆盖上一层玻璃或搪瓷的覆盖层。本发明所述的焊接接头和焊接方法也可用于连接这样的不同金属的元件。这些不同金属的元件中，其中一个金属元件本身是高耐腐蚀合金，因此没有必要将这个元件用玻璃或搪瓷覆盖层覆盖。但仍然有必要在两个不同金属的焊接接头及不耐腐蚀的金属上覆盖一层玻璃或搪瓷覆盖层，并将该覆盖层延伸到焊接接头附近的耐腐蚀金属元件的表面上。这对在高温、高压和/或强腐蚀条件下工作的化学反应容器尤为必要。如下所述，这些内容构成了本发明详细公开的基础。

由于镍基合金和/或钴基合金具有和普通低碳钢近似的膨胀和收缩系数，并呈现出高度的耐腐蚀性，所以在一个化学反应容器中，当需要把一个耐腐蚀金属元件与一个不耐腐蚀的金属元件焊接时，最好把镍基合金或钴基合金作为耐腐蚀金属使用。

参考图1-3，基本金属元件11通常是低碳钢。这个基本金属元件11虽然可以是化学反应设备中的其它覆盖有玻璃或搪瓷的元件，但一般是指，例如一个圆筒形反应容器的主体。第二金属元件13的金属与基本金属元件11的不同。它可以是一种象基本金属元件11那样需要在其暴露在化学反应中的全部表面覆盖一层玻璃或搪瓷覆盖层的不同金属。但它也可以是一种高度耐腐蚀，不需要在其表面覆盖玻璃或搪瓷覆盖层的不同金属，如图1-3所示。这样的金属材料有铬镍铁合金和耐腐蚀镍合金，这二种合金分别属于镍基合金和钴基合金。玻璃或搪瓷覆盖层（最好是玻璃覆盖层15）可以通过本专业普通技术人员所熟知的方法熔合在金属（尤其是基本金属元件11）上。

在绝大多数情况下，要把整个化学反应器放在真空室中，使其处于电子束焊、激光焊、爆炸焊等焊接技术所需要的真空状态是很困难的。但只把上述化学反应器全部构件中的几个置于真空室中，用上述几种焊接方法进行焊接却是很方便的、把上述化学反应器整个都置于真空室中所遇到的问题之一是反应器的体积大于真空室的体积。因此，在图1-3所示的各个实施例中，使用了焊接镶块17、19、21、23和25。

参考图1，焊接镶块17由和第二金属元件13一样的金属构成，在焊接镶块17的侧面具有一个平面光滑表面26，它和基本金属元件11上的一个平面光滑表面28连接，形成焊缝27。焊接镶块17与平面光滑表面26相反的侧面是一坡口面29，该坡口面与坡口面31共同构成一个常见的V形焊接坡口33，该V型焊接坡口的用途将在下面解释，焊接镶块17的厚度没有特别严格的限制，但如图1所示，最好是大约等于基本金属元件11和第二金属元件13的相应厚度。

焊接镶块17的平面光滑表面26和基本金属元件11的平面光滑表面28连接，并在放入真空室时，通过一般的方法将其定位。在真空室中，可使用任何一种最佳焊接方法（最好是电子束焊）来形成焊缝27。当焊缝27形成后，将基本金属元件11和焊接镶块17所组成的部件与第二金属元件13对齐。这样，如图1所示，坡口面29和31构成了一个焊接坡口33。然后使用一般的焊接方法，用焊接填充金属填满焊接坡口33，以将坡口面29焊接到坡口面31上。这样通过一个连续的焊缝便将基本金属元件11与第二金属元件13连接起来。由于使用了上述最佳焊接方法来形成焊缝，所以，在焊缝27处，基本上没有基本金属元件11和焊接镶块17的不同金属的混合，并且由于焊接镶块17和第二金属元件13是同一种金属，因此，两种不同金属不在焊接坡口33处连接。

参考图2，该图表示了本发明焊接接头的另一个实施例。基本金属元件11的金属与第二金属元件13的不同。焊接镶块19的金属与基本金属元件的一样。焊接镶块21的金属与第二金属元件的一样。焊接镶块19的金属与焊接镶块21的金属不同。

焊接镶块19类似于焊接镶块17，它包括平面光滑表面35，该表面与焊接镶块21上的平面光滑表面37拼合，构成焊缝36。平面光滑表面35和平面光滑表面37相连。在将焊缝35和焊缝37放入真空室时，用常用的方法将其固定在一起。在所说真空室中，可以用上述最佳焊接方法中的任何一种（最好是电子束焊）形成焊缝。类似于焊缝27，在焊缝36中，基本消除了焊接镶块19和焊接镶块21的不同金属混合。焊接镶块19和21的不同金属在焊缝36处连接。

焊接镶块19与平面光滑表面35相反的侧面是一个坡口面39。该坡口面与坡口面41一起构成一个常见V型焊接坡口43。同样，焊接镶块21与平面光滑表面37相反的侧面是坡口面45。坡口面45与坡口面47一起构成另一个常见V型焊接坡口49。

当两个平面光滑表面35和37之间的焊缝36形成后，将焊接坡口43和49通过一般的焊接方法，用焊接填充金属填满。这样便分别将坡口面39焊接到坡口面41上，坡口面45焊接到坡口面17上。

图2所示的另一个实施，例如对于基本金属元件11和第二金属元件13的尺寸太大而不适用本发明所采用焊接不同金属的最佳方法这样的场合特别有用。

图3表示了本发明第三个实施例。在这个实施例中，第二金属元件的金属是焊接金属。该焊接金属覆盖，基本金属元件11的一部份。因为玻璃和搪瓷覆盖层不能充分地保护其下面的基本金属元件11，所以，为了保护基本金属元件11一般（但也有例外）在基本金属元件的低碳钢表面覆盖一层高度耐化学腐蚀的金属。

在图3这个实施例中，焊接镶块23与基本金属元件11是同一种金属，焊接镶块25与第二金属元件13是同一种金属。焊接镶块23具有一个平面光滑表面51。焊接镶块25具有一个平面光滑表面53。这二个焊接镶块都类似于焊接镶块19和21。平面光滑表面51和53连接，形成焊缝52。在将焊接镶块23和25放入真空室时将其用一般的方法固定在一起。在真空室中，可用上述任何一种最佳的焊接方法（最好是电子束焊）焊接，形成焊缝52。

焊接镶块23与平面光滑表面51相反的侧面具有一倒置的坡口面55。焊接镶块25与平面光滑表面53相反的侧面具有倒置坡口面57。倒置坡口面不能与其它坡口面一起构成一常见V型焊接坡口。这一点与图1和图2所示的实施例不同。

在图3所示的第三个实施例中，基本金属元件11被做成阶梯形或槽形，形成如图3所示的两个厚度明显不同的部分。坡口面59构成这两个部分之间的过渡面。焊接镶块23和25通过上述那些最佳焊接方法在焊缝52处焊接，形成一个构件。然后将该构件放置在基本金属元件11中较薄部分的顶部，并离开坡口面59一个足够远的距离，以允许通过一般的焊接方法，用焊接金属完全填满在该构件和坡口面之间的间隙61。在这个实施例中，如图3所示，焊接衬垫23和25所形成构件的厚度一般等于基本金属元件中两个不同厚度部分的厚度之差。间隙61通过一般的焊接方法，用焊接填充金属填满，这样便将焊接镶块23焊接到基本金属元件11上。在这个过程中，由焊接镶块23和25所构成的构件相对于基本金属元件，用一般方法固定就位。如图3所示，用于充填间隙61的焊接填充金属最好进入了焊接镶块23底面这样一个位置，即在该位置时，焊接填充金属能够完全将该底面焊接到其下面那部分基本金属元件上。

最后，在图3所示的第三个实施例中，作为焊接填充金属的第二金属元件13通过一般的焊接方法覆盖到基本金属元件11上，以完全焊接焊接镶块25，最好也包括它的底面，并且覆盖层可延续到任何所需处。

上面所描述的几个实施例的共同之处是，在覆盖层15附近的两种不同金属通过一种基本消除或防止不同金属相互混合的焊接方法焊接。覆盖层15可以是熔合的搪瓷或熔合的玻璃。焊接接头一形成，就将其磨光并以本专业普通技术人员所熟知的一般方法在其上覆盖上一层熔合玻璃或熔合搪瓷覆盖层15。