摘要： 动力工程及工程热物理学科以过程工艺原理、先进装备技术和现代控制技术为基础，培养本领域从事设计、制造、研究、开发和管理等工作的高级专业技术人才。焊接技术是先进装备制造技术的基础，也是先进装备服役及老化管理最值得关注的技术之一。基于此，浙江工业大学动力工程及工程热物理学科在国内率先开设了承压设备焊接工程与理论研究生课程，使学生掌握承压设备焊接的基本概念、规律及技术，并能利用这些基本理论解决复杂工程实际问题。
关鍵词： 动力工程及工程热物理； 承压设备； 焊接； 课程建设
中图分类号： G642.0
Abstract： The subject of power engineering and engineering thermal physics is based on process principle， advanced equipment technology and modern control technology， in order to train advanced professional and technical talents engaged in design， manufacture， research， development and management in this field. The welding technology is the basis of advanced equipment manufacturing technology， and it is also one of the most noteworthy technologies in the service and aging management of advanced equipments. Based on this， the curriculum system of theory and engineering in welding process of pressure vessel was first developed in Zhejiang University of Technology. The basic purpose is to make students understand the basic concepts， laws and techniques of welding of pressure vessel equipment， and then to solve the complex engineering problems in industries with these basic theories.
Key words： power engineering and engineering thermal physics； pressure vessel； welding； curriculum construction
0前言
2015年浙江工业大学动力工程及工程热物理学科列入浙江省“十三五”一流学科建设工程A类支持学科，拥有动力工程及工程热物理一级学科硕士学位授权点和动力工程专业硕士学位授权点。该学位点的创立主要是基于1953年建立的浙江工业大学过程装备与控制工程专业。硕士学位点从1979年开始招收硕士研究生。1990年该学科被评为浙江省级重点扶植学科，1994年又被评为浙江省重点学科，2015年被列入浙江省一流学科A类重点建设学科。多年来学科不断强化本科、硕士、博士、博士后的人才培养体系建设，积极探索教育教学改革，推进科教协同育人，加强创新创业教育，稳步提高人才培养规模和质量。培养过程中鼓励和支持研究生参与学科的科学研究项目，撰写高水平论文，进一步提升研究生的培养质量。
本硕士学位点主要培养本领域从事设计、制造、研究、开发和管理等工作的高级专业技术人才。该学位点主要包括以下四个方向：过程装备结构完整性、工业泵阀与流体密封、高效节能过程装备、能源工程。与以上四个方向相关的先进制造理论与技术对于完善研究生的知识体系、增强其解决复杂工程问题的能力具有重要的推动作用。
焊接技术是以上的四个研究方向中先进制造技术的核心技术。以结构完整性研究方向为例，结构完整性主要关注结构的安全性、可靠性等相关内容。焊接接头通常为结构中的薄弱环节，存在大的应力梯度、组织梯度，且极易产生焊接缺陷，这些缺陷将严重影响结构的静载强度、疲劳、断裂、稳定性等性能[1]。另外，对于缺陷的识别与检测也需要相应的焊接方面的知识储备。基于以上的情况，浙江工业大学为动力工程及工程热物理硕士研究生及动力工程专业硕士学位研究生开设了《承压设备焊接工程与理论》研究生课程。该课程的设立为完善本学科研究生的知识体系、强化解决复杂工程问题能力以及开拓后续的就业领域起到了重要的推进作用。
1教学指导思想
1.1保证课程的系统性
动力工程及工程热物理学科学术学位研究生及动力工程专业硕士学位研究生在后续的研究及工作中将涉及到焊接冶金及焊接性、焊接工艺、焊接应力变形、焊接结构完整性、焊接无损检测等多方面的知识。因而本课程注重课程的整体性及系统性，使学生能够比较全面的了解承压设备焊接工程与理论，为后续的研究工作服务。
1.2重视课程的理论性
考虑到开设的课程对象为研究生，课程在兼顾工程实际条件下，侧重于理论知识的传授。教学中逐步渗透微观组织特征、相变行为、弹塑性力学、断裂力学等方面的理论，开拓学生思路，为后续的科学研究提供理论支持。
1.3强化课程的专业性
本课程一直以承压设备为主要介绍对象，课程中对于承压设备材料的焊接冶金性、焊接缺陷敏感性、以球罐为代表的承压设备焊接工艺、承压设备焊接结构完整性以及检测技术等进行了重点介绍。以带封头储罐焊接过程中产生错边现象为例，对其产生原因、解决方案以及这些解决方案对于后期服役行为的影响等进行了系统地介绍，使学生明确虽然某些措施（如千斤装配法）可解决错边问题，但会对后续结构的应力腐蚀等带来严重的影响。最终使学生明确诸如此类的问题应在设计阶段予以考虑。
1.4兼顾课程的标准性
国际标准、国内标准及行业标准是研究生进行科学研究、工程实践的基础，本课程教学过程中重视各类标准的学习。焊接冶金性部分：介绍了《焊接热影响区最高硬度试验方法》、《焊接性试验 斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》、《焊接性试验 搭接接头（CTS）焊接裂纹试验方法》、《焊接性试验 压板对接（FISCO）焊接裂纹試验方法》等。安全评定部分：介绍了《在用含缺陷压力容器安全评定》、《BS 7910》等标准。
2教学内容设置
该课程主要包括五部分。
2.1承压设备焊接物理冶金
该部分主要介绍金属的焊接性定义、焊接冷裂纹的产生及防止方法[2]、焊接热裂纹的产生及防止方法、再热裂纹的产生及防止方法、其他焊接缺陷的产生及预防。重点对热裂纹与冷裂纹进行了介绍。从宏观和微观两个层面讲述了各类缺陷产生的基本原理、各缺陷之间的判别方法，并结合材料、力学、环境讨论缺陷的敏感性及解决措施。
2.2承压设备焊接工艺基础
本部分主要讲述焊接材料选用、焊接工艺编制、承压设备焊接顺序、预热、后热处理、定位焊接工艺、手工焊及自动焊焊接工艺与设备。通过本部分的学习使学生掌握承压设备焊接的基本工艺，此外，对于诸如焊接材料烘干、焊接顺序编制、焊接热处理等工艺的确定依据及其背后的理论基础进行介绍。
2.3焊接残余应力的产生与调控
本部分介绍焊接残余应力的产生与消除、承压设备后热处理机理及工艺、焊接残余应力与变形的有限元模拟。重点介绍残余应力及变形的产生机制及调控原理。本部分侧重介绍本学科领域的一些新概念、新技术、新方法及新成果，诸如低应力无变形技术、随焊应力变形控制技术等，启发学生思考新的理论方法[3-4]。
2.4承压设备焊接结构的无损检测
本部分主要介绍射线探伤方法、超声探伤方法、磁粉及渗透探伤等方法。这部分将检测的灵敏性及可靠性作为重点，教学过程中使学生逐步树立检测可靠性的概念，明确检测结果的判断方法。
2.5承压设备的脆性失效分析及安全评定
结合结构的完整性及可靠性，重点介绍脆性断裂的特征、影响因素及防止方法、失效分析及安全评定等内容，使学生掌握基于双判据的失效评定图的基本思想。
3注重与其他课程的交叉与融合
作为一门交叉学科，动力工程及工程热物理学科所涉及的领域比较多，每门课的教学过程中应注重交叉与融合，否则无法真正做到知识的融会贯通。《承压设备焊接工程与理论》研究生课程课堂教学中对于可靠性工程、断裂力学、弹塑性力学、有限元理论[5]等进行了渗透与讨论，使得学生学以致用。
例如，在承压设备的焊接结构无损检测部分介绍了探伤尺寸与真实尺寸之间的换算比，从而引入可靠性概念，明确探伤过程中的不确定因素[6-7]。
4教学方式及效果
基于成果导向教育（Outcome based education， 简称OBE）理念，采用课堂授课和讨论相结合的形式，注重与学生的交流与沟通，侧重于对于系统知识体系的培养，并重视所学知识对于未来学生发展的作用。考核方式为闭卷考试，总体成绩都非常优秀。
图1为2015年度和2016年度学生成绩分布图。
5结论
经过三年的建设，《承压设备焊接工程与理论》研究生课程已经初步成形，课程兼顾了系统性、理论性、专业性及标准化；课程内容涉及了承压设备焊接理论与工程的主要内容，并注重多学科的交叉与融合。取得了预期的效果，满足了学生对于先进焊接制造知识及技能的需求，有利于学生在科研及后续的工作中解决复杂工程问题。
参考文献
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[2]张敬强， 杨建国， 薛刚， 等. 基于预充氢拉伸法的焊接接头氢致裂纹敏感性评价[J]. 焊接学报， 2015， 36（5）： 89-92.
[3]张勇， 杨建国， 刘雪松， 等. 随焊冲击旋转挤压TC4薄板焊接接头的组织和性能[J]. 稀有金属材料与工程， 2013，42（4）： 861-864.
[4]杨建国， 谢浩， 闫德俊， 等. 随焊干冰激冷冷源尺寸对焊接残余应力影响的有限元分析[J]. 焊接学报， 2017， 38（2）： 14-18.
[5]杨建国， 胡军峰， 李军， 等. 焊接结构有限元分析基础及MSC. Marc实现[M]. 北京：机械工业出版社， 2012.
[6]李庆芬. 断裂力学及其工程应用[M]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社， 2007.
[7]赵熹华. 焊接检验[M]. 北京：机械工业出版社， 2011.
