闪蒸罐简介

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1、、，一 、-前言随着时代的发展，不锈钢板材在化工领域的应 迪来越广泛，因不锈钢具有优良的焊接性，几 乎所有的熔焊方法都可以焊接。从实用和技术性能方面考虑，在不锈钢薄板的焊接方法上应用最广 泛的是焊条电弧焊。但是实践证明，焊条电弧焊焊接有诸多缺点，如易夹渣、对清根要求高、焊缝 外观成形较差、工作效率低、 成本高、 劳动强度大等。因此在保证焊接质量的前提下，采用埋弧 自动焊轻松地解决了该类缺点问题。但因埋弧自动焊热输入大，熔池高温停留时间长，有促进不锈 钢元素偏析和组织过热倾向，容易导致焊接热裂纹， 同时焊接变形大。在综合考虑焊弧焊及埋弧 焊的特点后，对不锈钢薄板( 8mrn) 的焊接采用了“ 焊

2、条电弧焊+ 钨极氩弧焊打底强合焊接工 艺。分析了 0Cr18Ni9钢板的化学成分、力学性能和它的焊接性，并在此基础上制定了一套TIG焊 的设计工艺，包括材料的焊接性能分析、TIG焊设备描述、TIG焊焊的各项工艺参数、焊接前的准 备、焊后处理以及焊缝检验。0cr18ni9就是奥氏体不锈钢，我做的这个课题就是探讨0cr18ni9在 低温贮罐制造中的性能。低温贮罐是用来储存液N液Ar液态的CO2等低温液体的容器，液态介 质的特殊性能就决定了制造材料需要特殊性能，而奥氏体不锈钢0cr18ni9就具有这样的性能。低 温贮罐在现在的生活、生产中使用已经越来越广泛，因此对0cr18ni9的探讨就显得越来越重

3、要。 在这篇论文中我会着重为大家阐述0cr18ni9在低温压力容器制造中的焊接性能，力学性能，使用 性能和焊接工艺。目录第1章 焊接结构生产课程设计任务书及要求 11.1课程设计的主要任务 11.3 课程设计的基本步骤 3第2章 闪蒸罐简介 42.1闪蒸罐工作原理及系统组成 42.2闪蒸罐的应用 4第3章闪蒸罐的材料3.1奥氏体不锈钢简介3.2奥氏体不锈钢特点及焊接性第4章闪蒸罐筒体的接头4.1对压力容器焊缝金属性能性能的基本要求 74.2在焊接过程中焊接接头出现晶间腐蚀和热裂纹及防护措施 74.2.1焊接接头产生热裂纹的原因 74.2.2避免奥氏体型不锈钢焊接热裂纹的途径 74.3焊接变形与

4、收缩 8第 5章 闪蒸罐筒体制造工艺 105.1筒体生产的备料加工工艺 105.2筒体生产的焊接工艺 105.2.1焊接方法 105.2.2焊接材料的选用及特性 125.2.3焊前准备 145.2.4的工艺参数的选择 17结论及心得 26第1章焊接结构生产课程设计任务书及要求11课程设计的主要任务直径为800mm，壁厚为10mm的闪蒸罐（图4-1）,壳体材质为0Crl8Ni9，其主要承压焊缝的 焊接工艺见表4-2。：对不锈钢容器的焊接进行了实践，提出了 “焊条电弧焊+钨极氩弧焊打底” 组合焊接法，解决了焊缝外观成形较差、工作效率低、成本高、劳动强度大等缺点，取得了良好 的结果。图1-1闪蒸罐简

5、图表 12 闪蒸罐焊接工艺焊缝编号焊缝位置焊接方法焊接材料1A1、 B1壳体纵、环缝双面SMAWA1021）写出课程设计的基本步骤及方案；2）简单说明焊接结构（压力容器）的基本构造和工作原理，并绘制相应的装配图（用 A3 纸单独画出）；3）设计相关部件的焊接工艺流程，并编写相应的焊接工艺规程和焊接工艺卡；4）设计者的心得体会。1.2 课程设计的要求（1）课程设计的基本要求熟悉焊接结构（压力容器）的结构特点，了解焊接结构（压力容器）各部分的运行状态、结构特点以及影响制造工艺的因素并能按实际情况具体制定相应的工艺流程卡和工艺卡（具体要求见附 录）。（2）课程设计的具体要求1）要充分认识课程设计对培

6、养自己的重要性，认真做好设计前的各项准备工作；2）既要虚心接受老师的指导，又要充分发挥主观能动性。结合课题，独立思考,努力钻研，勤于实 践，勇于创新；3）独立按时完成规定的工作任务，不得弄虚作假，不准抄袭他人内容，否则成绩以不及格计；4）无论在校外、校内，都要严格遵守学校和所在单位的学习和劳动纪律、规章制度，学生有事离 校必须请假。课程设计期间，无故缺席按旷课处理；缺席时间达四分之一以上者，其成绩按不及格 处理；5）在设计过程中，要严格要求自己，树立严肃、严密、严谨的科学态度；6）认真阅读设计任务书，保质保量地完成任务书的规定的工作。7）焊接结构装配图用 A1 纸绘制或打印，必须符合国家有关标

7、准的规定。8）小组成员之间，分工明确，但要保持联系畅通，密切合作，培养良好的互相帮助和团队协作精 神；9）每组合作完成一套焊接结构（压力容器）的整体装配图，将压力容器根据结构划分成筒体、封头、接管三部分，每个同学独立完成其中的一部分，并根据自己的课题设计相应的焊接工艺 规程和焊接工艺卡；10）编写课程设计说明书，说明书要求文字通顺，简练。不少于 5000 字。1.3 课程设计的基本步骤1）选题与搜集资料：根据分组，选择课题，在小组内进行分工，进行系统调查，搜集资料；2）分析设计、画装配图：根据搜集的资料，进行分析，了解焊接结构（压力容器）的基本构造和 工作原理，并绘制压力容器装配图；3）制定焊

8、接工艺：制定相关部件的制造工艺流程，并对其中的焊接部件编写相应的焊接工艺规程 卡和焊接工艺卡。4）验收与评分：指导教师对每个小组选定的课题（焊接结构），及每个成员设计的焊接工艺及工艺 规程，结合课程设计说明书，根据课程设计成绩的评定方法，评出成绩。第 2 章 闪蒸罐简介2.1 闪蒸罐工作原理及系统组成高效闪蒸干燥风机是气流干燥设备的一种，干燥介质为热空气。工作原理为：热由干燥器底部 切向进入，产生旋转风场，湿料自螺旋输送器（或其它方式输送），进入干燥器后，首先承受搅拌 器的机械粉碎，在离心，剪切，碰撞的作用下，物料被微料化，旋转的热风与经给料机落下的湿物 料接触,使湿物料表层迅速干燥，由于旋转

9、叶片的机械冲击和高速旋转热气流的吹击作用，使物料 在浮动状态下产生剧烈撞击、剪切和摩擦，粘结在一起的物料被松散并迅速干燥。物料受桨叶的轴 向推力和旋转气流切线风力的作用，在干燥器内瞬间完成干燥过程（在数秒钟以内）。已干燥的粉料 随气流进入旋风分离器（有的干燥器没有）和布袋捕集器，成品经星型卸料器卸去，而尾气则经引 风机排出，干燥机系统。2.2闪蒸罐的应用闪蒸干燥机在轻工、化工、食品、医药、冶金、建材等行业中，对各种不同粒度的含湿粉粒物 料的干燥起着关键作用。由于其占地面积小，能连续生产，可靠性好，自动化程度高。干燥过程全 封闭，对环境无污染。且能够利用焙烧烟气作为干燥热源，提高热量利用率。20

10、05年，分子筛车 间在扩能改造中引建了两套旋转闪蒸干燥系统。采用 DCS 进行控制，安装的是日本横河公司的 CENTUM CS3000系统，每台旋转闪蒸干燥机的处理能力1000kg/h（绝干基）。进料灼减：67%（湿基 wt）,出料灼减：25%（湿基wt）。该装置建造后平稳运行，达到生产要求。第 3 章 闪蒸罐的材料3.1 奥氏体不锈钢简介0Crl8Ni9不锈钢作为不锈钢耐热钢使用最广泛，用于食品用设备，一般化工设备，原子 能用工业设备。通俗的讲0Crl8Ni9不锈钢就是304不锈钢板，0Crl8Ni9不锈钢就是321, 一个是国标，一个是美标。321是因为原来冶炼技术不好，无法降低碳含量才研

11、制的，现在 因冶炼技术的提高，超低碳钢冶炼已经很平常，所以321有被淘汰的趋势。目前321的产量已经很少了。只有一些军工还在使用。0Cr18Ni9钢(AISI304)是奥氏体不锈钢，是在最初发 明的18-8型奥氏体不锈钢的基础上发展演变的钢种，该钢是不锈钢的主体钢种，其产量约 占不锈钢总产量曲30%以上。由于此钢具有奥氏体结构，它不高强度的目的。钢的奥氏体结 构赋予了它的良好冷、热加工性能、无磁性和好的低温性能。(1) 奥氏体不锈钢的特性，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加 工性好，无热处理硬化现象，无磁性。(2) 奥氏体不锈钢的用途，家庭用品、橱柜、室内管线、热水器

12、、锅炉、浴缸、汽车配件、医疗 器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件。(3) 奥氏体不锈钢的化学成份，碳C ： W0.07硅Si： 1.00锰Mn： 2.00硫S : 0.030磷 P : 0.035 铬 Cr： 17.0019.00 镍 Ni： 8.0011.002(4) 奥氏体不锈钢的力学性能，抗拉强度ob(MPa)：520条件屈服强度。0.2 (MPa)：205 伸长率5 5 (%)：三40断面收缩率血()：三60硬度：187HBS;90HRC;99.99%V100ppmV15ppmV5ppmV30ppm 50C表6气体性能参数气相对分子质最（或解慶宙3K,电II电也/V比襯曹（2吟

13、K时）4（切灯】热早率(2时K时/W/(m 1 K)5000K 时KUfiKAr39.944L782IS J0.5130.015&I不离解5.2.3焊前准备（1）焊前清理在打磨、抛光过程中，应控制磨削温度，预防变形和过热，且应注意打磨、抛光纹路的一致 性，抛光等级应按图样和GB1031表面粗糙度的要求进行评定。焊接区域清理，焊接材料的处理（表 4.5 常用焊材烘干及保温时间） 不锈钢制容器的酸洗、钝化应以浸渍法为主，也可用湿拖或膏涂法。酸洗后的不锈钢表面不得有明 显的腐蚀痕迹，不得有颜色不匀的斑纹。焊接及热加工表面不得有氧化皮。用水冲洗干净后擦干表 面，不允许残留酸洗液及残渣。钝化后用水冲洗，

14、呈中性后擦干水迹。（2）坡口的制备为了保证工件达到所需的熔透深度，对于不同的板厚要求有不同的坡口形式，具体坡口形式 及尺寸根据各种材料焊接的工艺确定，坡口加工最好用机械切削方法。不锈钢制压力容器施焊前需 用丙酮或酒精将接头处的油污等杂质清洗干净，采用等离子切割的坡口应打磨至露出金属光泽。焊 接时不允许在不锈钢非施焊表面引弧。采用手工电弧焊焊接时，在接头两侧应有100mm范围的防 飞溅涂层，以易清除飞溅物。坡口的设计根据图样要求或条件选用标准坡口（见gb985）,坡口的形式及尺寸。 焊接坡口图（如表9）表 7 常用焊材烘干温度及保温时间类别牌号温度。C时间，h铬镍不锈钢焊条A1021501A10

15、72501A1321501A1372501A2021501A2072501表 8 定位焊点距与材料及板厚的关系材料名称板材厚度/mm定位焊点距不锈钢13焊条Ifi/mm23.23,2-44“表16 常用CrNi奥氏体不锈钢加工或焊后消应力热处理工艺规范塑用羅柞或琲打热处理的目的热赴理規范00CV19NHG.00CrlSNil2Mo2 等 超低戰不博锅OCrlSKdKFn.OCdBNilOtEb# TL桃的不辖钢Crisis.Crl8Nii2Mo2零普ii不密钢骑刻的应力属號卄厲采件h、BAn B中特的血力血峥M件A. H CBi b C弱的应力裔诫弁质養替A. B. C, DB. A. C.

16、E :C D_泊録局即应力集中FFF晶间腐恤糸卄A. Ch、G BC前刘加工厉常醮应力A. C丸、Cci工过程中涓陳应力A、B. CB, A. CC*苛刻酣工底有贱余应力以及便用 电力高时和犬尺寸SftjEAj. Cb B盘、G Bc不容许尺寸卑帮狀裁变时FFF囱 A主全 女.E-退火.C-B#&理.朮冷战恿曲* D消越应力撫社鯉，850-9000瘦冷或期冷；E-稽宦佬如JSL 50妣匚空挣j F-尺奇律宜热处理.知亠600窿谏碰用悬适令于埸行悍后就加工后齢兢理的盘羽、种或聽低戰不鬻啊匚参歎郴件不翦魁甘然梵耀，但在加工过裡中不的察什卞疊喊遞行務处遂圖，才嫌行此芥处 St密在iq工克晤，范itt

17、icst范处理的前播下，也険够用仏b或d博範琏術处理.第一道手工钨极氩弧焊打底工艺参数坡口形式钨极直径焊丝直径焊接电流电弧电压氩气流量mmmmAVL/min600V型坡口间隙2.52.512013011125 7其余焊道如下表项目焊接电流焊接电压焊条直径焊速(A)(V)(min)(mm/min)第二道18030024264200第三道18020024264200第四道200220242642005）检验及分析Q检验设备制作完戚后，根据图纸要求，x射线透视底片14张，射线探伤一次合格辜98 经量规检 验t焊缝的外部余高均在01.5 ram之内。经力学性能试验，各项指标均在合格范围。分析进用氩 弧

18、焊焊接 0 C r l 6 Ni 9 设备进行打底焊时。起弧处与收弧处重叠，收弧时，电弧 逐渐提高并填焊丝。这样避免丁未熔合。减少丁打底层焊道收弧处的缩孔，通过观察x射线探伤片 可知。由于收弧太快仍存在极少量的，打底层收缩孔，经过一敬遁嫠后，生部合格。通过提高氧气 纯度。采用短弧焊接（使焊墼前端始终受到氩气的保护）普工艺措施限制氢、氯等气体的来谍。因气孔造成X射线探仿不台格的片散很少。6）工艺卡焊接工艺规程WPS Nq版次Rev. N O支持的焊接工艺评定号：A53-B- 60x4WVQ-1326焊接工艺：TIG打底+ SMAW焊接方法：手工自动半自动机械接头型式：对接J0OC接头设计：v形坡

19、口7 以垫板（有/无）：无j/1 | 2.01+0.5垫板材料：金属口非熔金属非金属其它母材材质：304类别号组别号与类别号组别号壁厚范围：10管径范围：all填充金属牌号H0Cr21Nil0A102AWS号ER308E30816组别号规格3.0mm4.0mm焊接位置对接焊缝位置：纵焊缝角焊缝位置：气体保护保护方式气体类型气体成份气体流速焊接方向：一喷嘴Ar99.75%57/Min电特性电流类型和极性：TIG直流正接最大线能量：一8-15拖罩背面预热最小预热温度：一最大层间温度：180焊后热处理温度范围：1065 oC 1020 oC处理时间：一操作技术钨极类型和尺寸：钍钨极3.0喷嘴孔径：8

20、10运条方式：摆动摆幅：一内部或层间清理：砂轮机打磨背部清根：一其它一焊接层次焊接方法填充金属电特性焊接速度备注牌号直径电流电压1TIGH021CrNi10312013011125102SMAWA102418030024263SMAWA102418020024264SMAWA10242002202426空白单位名称：工艺卡编号: AQ WPS 001所依据的工艺评定报告编号：5 033 005B批准日期：2011年8月8日修改文件编号：/日期：/评定项目：1外观检查2无损探伤3.断口检查4.机械性能焊接方法:Ws/Ds产品名称： 800X10 304闪蒸罐筒体纵 缝焊接自动化程度：手工施焊接头

21、：接头型式 对接 衬垫/衬垫材料/其他/亍。 以L, m| 2.0-1+0.5母材：类号V级号/与类号v级号/钢号304与钢号304相焊接母材厚度范围：对接接头10mm角接接头/焊缝金属厚度范围：1014mm管子直径范围：对接接头 800mm角接接头/其他：填充金属根部填充盖面焊条型号/E30816E30816规格（mm）/4.0、4.04.0焊丝牌号ER308/规格（mm）3.0/焊剂型号/其他/焊接位置：对接接头焊接位置：2G、5G 焊 接方 向：由下至上 角接接头焊接位置：/预热：预热温度：/层间温度:W180C 预热保持方式：/后热、焊后热处理:温度范围：750770C时间范围：3h其

22、他：焊后热处理前，冷却至80100C，恒温12小时。结论及心得0cr18ni9 在低温压力容器制造中的焊接性能，力学性能，使用性能和焊接工艺在世界上45 的钢的连接是用焊接方法来完成的，手工电弧焊又是我们生活生而中不可缺少的一部分，目前我用 的越来越多的钢就奥氏体不锈钢，所以对于奥氏体不锈钢的焊接的研究已经越来越迫在眉睫。我做 这篇论文就是从手工电弧焊方面来研究奥氏体不锈钢的焊接。0Crl8Ni9不锈钢的耐磨性、硬度、 耐腐蚀性都有了显著地提高。TIG （钨极氩弧惰性气体保护焊）焊技术是一种比较先进的表面焊接 技术，生产效率和质量高。钨极氩弧焊时，母材金属加热特点介于气焊和焊条电弧焊之间，加之

23、在 很小的焊接电流下，电弧依然可以稳定燃烧，特别适于焊接薄件的奥氏体型不锈钢薄件。钨极氩弧 焊是能清晰度观察到焊接熔池和焊接情况，因此，在要求保证焊透及反面又有一定成型的情况下， 单面焊采用内壁通氩气的钨极氩弧封底焊的方法。在施焊过程中，不会产生飞溅，焊缝成型美观， 焊缝不存在渣壳，无需清理。主要从材料的力学性能化学成分，和通过焊接性的分析来讨论奥氏体 不锈钢的焊接性能。最能直观表现奥氏体不锈钢焊接性能的就是焊接工艺知道书，我们通过焊接工 艺指导书的编制来反应奥氏体不锈钢的焊接性能。不锈钢由于具有优良的耐蚀性、耐磨性、强韧性 和良好的可加工性，外观的精美性，以及无毒无害性，广泛地应用与宇航、海

24、洋、军工、化工、能 源等方面，以及日用家具、建筑装潢、交通车辆的装饰上。参考文献1 强文锇.金属熔焊原理及工艺（上）M.北京：机械工业出版社，1 9 7 92 周振丰.金属熔焊原理及工艺（下）M.北京机械工业出版社，l 9 8 13 刘会杰焊接冶金与焊接性M.机械工业出版社，20074 龚国尚、严绍华焊工实用手册M 中国劳动出版社，19935 孙景荣，等实用焊工手册M 化学工业出版社，19976 简明焊工手册编写组简明焊工手册M.机械工业出版社,19947 李亚江、任振安、杨建华.焊接冶金学材料焊接性M.机械工业出版社,20078 徐静安、华东化工学院编，金属材料及热处理， 1 9 9 5 1 0。9 叶超惠，钢制压力容器 GB 15o-98 ,中国标准出版社，1998