刮板式冷凝器的焊接工艺说明书

1、PAGE PAGE 摘 要随着国民经济的发展，冷凝器已成为众多部门中的重要通用机械。在化工生产中，大中型冷凝器应用十分广泛。本次毕业设计的设计题目就是刮板冷凝器的设计制造与改造。在科学技术飞速发展的当今时代，焊接已经成功地完成了自身的蜕变。很少有人注意到这个过程何时开始，何时结束。但它确确实实地发生在过去的某个时段。我们今天面对着这样一个事实：焊接已经从一种传统的热加工技艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。而且，随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。在机械设备生产加工过程中，焊接是其主要的生产环节，本课题围绕焊接工艺展开设计。焊接过程

2、中的一整套工艺程序及其技术规定。内容包括：焊接方法、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等。本课题的目的是通过对L型刮板式冷凝器的焊接工艺，例如：封头、筒体、管板、折流板等零部件的焊接工艺设计，使学生掌握设备主体材料的性能及制造工艺规程设计方法。培养学生掌握焊接工艺的知识；能正确的掌握焊接方法，并且系统的整理已学过的知识；初步掌握综合分析焊接加工中的可能遇到的问题、金属材料的因素，并能提出正确的改进措施；掌握对金属材料加工工艺的基本原理和方法。关键词：刮板冷凝器；焊接AbstractWith the development of the nati

3、onal economy, the condenser has become a large sector of the important general machinery. In chemical production, large and medium-sized condenser of a very wide range. The graduation project is the subject of the design scraper condenser and the transformation of the design and manufacture. Rapid d

4、evelopment of science and technology in the contemporary era, welding has been successfully completed its own metamorphosis. Very few people noted that this process will start, when the end. However, it does indeed ground in the past a certain time. Today, we face this fact: welding from a tradition

5、al thermal processing techniques developed to collect the materials, metallurgy, structural, mechanical, electronic, and other categories of science and technology as one of the subjects. Moreover, with technology-related disciplines of development and progress.Production and processing machinery an

6、d equipment in the process of welding is the main production areas, the welding process started on the subject design. In the process of welding procedures and a set of technical requirements. Include: welding method, solder pre-processing, assembly, welding materials, welding equipment, welding seq

7、uence, welding operation, welding, and welding process parameters after treatment. The purpose of this issue through the L-shaped scraper condenser of the welding process, such as: head, cylinder, the plate, baffled and other parts of the welding technology designed to enable students to master the

8、properties of the main equipment and manufacturing process Design of a point of order. Training students to master knowledge of welding technology; can grasp the correct welding methods, systems and the collation of those who have learned the knowledge; preliminary master comprehensive analysis of t

9、he welding process might encounter the problem of metal materials, and to ask the right improvement .Key Words: Scraper Condenser; Welding PAGE V目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc200441904 摘 要 PAGEREF _Toc200441904 h 1 HYPERLINK l _Toc200441905 Abstract PAGEREF _Toc200441905 h 2 HYPERLINK l _Toc20

10、0441906 第1章 引 言 PAGEREF _Toc200441906 h 5 HYPERLINK l _Toc200441907 1.1总体概述 PAGEREF _Toc200441907 h 5 HYPERLINK l _Toc200441908 冷凝器的构造和工作原理 PAGEREF _Toc200441908 h 5 HYPERLINK l _Toc200441909 1.2设计依据 PAGEREF _Toc200441909 h 5 HYPERLINK l _Toc200441910 刮板式冷凝器供货途径 PAGEREF _Toc200441910 h 5 HYPERLINK l

11、 _Toc200441911 中方供货部分制造要求 PAGEREF _Toc200441911 h 5 HYPERLINK l _Toc200441912 1.3刮板冷凝器在制造厂组装，试验，安装运输要求 PAGEREF _Toc200441912 h 6 HYPERLINK l _Toc200441913 刮板冷凝器的组装、试验和验收 PAGEREF _Toc200441913 h 6 HYPERLINK l _Toc200441914 组焊 PAGEREF _Toc200441914 h 6 HYPERLINK l _Toc200441915 连接 PAGEREF _Toc20044191

12、5 h 7 HYPERLINK l _Toc200441916 试运转 PAGEREF _Toc200441916 h 7 HYPERLINK l _Toc200441917 水压试验 PAGEREF _Toc200441917 h 7 HYPERLINK l _Toc200441918 真空泄露试验 PAGEREF _Toc200441918 h 7 HYPERLINK l _Toc200441919 包装运输 PAGEREF _Toc200441919 h 7 HYPERLINK l _Toc200441920 1.4刮板冷凝器的使用厂组装、试验要求 PAGEREF _Toc2004419

13、20 h 7 HYPERLINK l _Toc200441921 组焊及开车前的试验 PAGEREF _Toc200441921 h 7 HYPERLINK l _Toc200441922 系统试验 PAGEREF _Toc200441922 h 7 HYPERLINK l _Toc200441923 设备保温 PAGEREF _Toc200441923 h 7 HYPERLINK l _Toc200441924 接管种类 PAGEREF _Toc200441924 h 8 HYPERLINK l _Toc200441925 1.5焊接工艺及方法 PAGEREF _Toc200441925 h

14、 8 HYPERLINK l _Toc200441926 1.6本设计采用的焊接工艺及方法 PAGEREF _Toc200441926 h 10 HYPERLINK l _Toc200441927 第2章 主体材料的主要性能分析 PAGEREF _Toc200441927 h 12 HYPERLINK l _Toc200441928 2.1主体材料0Cr19Ni9和Q235-A的一般性 PAGEREF _Toc200441928 h 12 HYPERLINK l _Toc200441929 化学成分 PAGEREF _Toc200441929 h 12 HYPERLINK l _Toc2004

15、41930 物理性能 PAGEREF _Toc200441930 h 12 HYPERLINK l _Toc200441931 力学性能 PAGEREF _Toc200441931 h 13 HYPERLINK l _Toc200441932 冷热加工性能 PAGEREF _Toc200441932 h 13 HYPERLINK l _Toc200441933 的耐腐蚀性 PAGEREF _Toc200441933 h 14 HYPERLINK l _Toc200441934 2.2主体材料的焊接性 PAGEREF _Toc200441934 h 15 HYPERLINK l _Toc2004

16、41935 的焊接性 PAGEREF _Toc200441935 h 15 HYPERLINK l _Toc200441936 的焊接性 PAGEREF _Toc200441936 h 16 HYPERLINK l _Toc200441937 2.3本章小结 PAGEREF _Toc200441937 h 19 HYPERLINK l _Toc200441938 第3章 主要零部件的制造工艺 PAGEREF _Toc200441938 h 20 HYPERLINK l _Toc200441939 3.1设备制造前的准备工作 PAGEREF _Toc200441939 h 20 HYPERLIN

17、K l _Toc200441940 净化 PAGEREF _Toc200441940 h 20 HYPERLINK l _Toc200441941 矫形 PAGEREF _Toc200441941 h 20 HYPERLINK l _Toc200441942 划线 PAGEREF _Toc200441942 h 21 HYPERLINK l _Toc200441943 切割 PAGEREF _Toc200441943 h 22 HYPERLINK l _Toc200441944 3.2材料的标记移植 PAGEREF _Toc200441944 h 23 HYPERLINK l _Toc2004

18、41945 移植的目的 PAGEREF _Toc200441945 h 23 HYPERLINK l _Toc200441946 移植的方法 PAGEREF _Toc200441946 h 23 HYPERLINK l _Toc200441947 3.3筒节的制造 PAGEREF _Toc200441947 h 23 HYPERLINK l _Toc200441948 下料 PAGEREF _Toc200441948 h 23 HYPERLINK l _Toc200441949 钢板的弯曲 PAGEREF _Toc200441949 h 24 HYPERLINK l _Toc200441950

19、 筒节的纵缝的焊接 PAGEREF _Toc200441950 h 25 HYPERLINK l _Toc200441951 焊缝的检查 PAGEREF _Toc200441951 h 25 HYPERLINK l _Toc200441952 3.3.5筒节校圆 PAGEREF _Toc200441952 h 25 HYPERLINK l _Toc200441953 筒节焊缝的检查 PAGEREF _Toc200441953 h 25 HYPERLINK l _Toc200441954 3.4封头的制造 PAGEREF _Toc200441954 h 25 HYPERLINK l _Toc20

20、0441955 划线 PAGEREF _Toc200441955 h 25 HYPERLINK l _Toc200441956 加热 PAGEREF _Toc200441956 h 26 HYPERLINK l _Toc200441957 冲压过程简述 PAGEREF _Toc200441957 h 26 HYPERLINK l _Toc200441958 3.5其它的辅助零件的制造与选择 PAGEREF _Toc200441958 h 27 HYPERLINK l _Toc200441959 法兰的选择 PAGEREF _Toc200441959 h 27 HYPERLINK l _Toc2

21、00441960 人孔的选择 PAGEREF _Toc200441960 h 27 HYPERLINK l _Toc200441961 3.6本章小结 PAGEREF _Toc200441961 h 27 HYPERLINK l _Toc200441962 第4章 装配焊接 PAGEREF _Toc200441962 h 28 HYPERLINK l _Toc200441963 4.1装配焊接 PAGEREF _Toc200441963 h 28 HYPERLINK l _Toc200441964 4.2筒节和筒节的组装 PAGEREF _Toc200441964 h 29 HYPERLINK

22、 l _Toc200441965 4.3筒体和封头的焊接 PAGEREF _Toc200441965 h 29 HYPERLINK l _Toc200441966 4.4焊接工艺设备 PAGEREF _Toc200441966 h 30 HYPERLINK l _Toc200441967 4.5本章小结 PAGEREF _Toc200441967 h 30 HYPERLINK l _Toc200441968 第5章 焊接检验及探伤 PAGEREF _Toc200441968 h 31 HYPERLINK l _Toc200441969 5.1焊接检验概述 PAGEREF _Toc2004419

23、69 h 31 HYPERLINK l _Toc200441970 确保焊接结构制造质量 PAGEREF _Toc200441970 h 31 HYPERLINK l _Toc200441971 改进焊接技术 PAGEREF _Toc200441971 h 31 HYPERLINK l _Toc200441972 降低产品的成本 PAGEREF _Toc200441972 h 31 HYPERLINK l _Toc200441973 技术的广泛应用 PAGEREF _Toc200441973 h 31 HYPERLINK l _Toc200441974 5.2焊接检验的具体运作 PAGEREF

24、 _Toc200441974 h 31 HYPERLINK l _Toc200441975 对锅炉工作压力的选择控制系统 PAGEREF _Toc200441975 h 32 HYPERLINK l _Toc200441976 5.3焊接检验中缺陷的规定 PAGEREF _Toc200441976 h 32 HYPERLINK l _Toc200441977 第6章 总体检验 PAGEREF _Toc200441977 h 33 HYPERLINK l _Toc200441978 6.1设备的外观检验 PAGEREF _Toc200441978 h 33 HYPERLINK l _Toc200

25、441979 测量各接管及其他附件的装配尺寸 PAGEREF _Toc200441979 h 33 HYPERLINK l _Toc200441980 设备的连接尺寸检验 PAGEREF _Toc200441980 h 33 HYPERLINK l _Toc200441981 特性尺寸检验 PAGEREF _Toc200441981 h 33 HYPERLINK l _Toc200441982 6.2水压试验 PAGEREF _Toc200441982 h 33 HYPERLINK l _Toc200441983 6.3气密性试验 PAGEREF _Toc200441983 h 34 HYPE

26、RLINK l _Toc200441984 第7章 压力容器的油漆、包装和运输 PAGEREF _Toc200441984 h 35 HYPERLINK l _Toc200441985 第8章 改进手工焊接的工艺控制与操作成本 PAGEREF _Toc200441985 h 36 HYPERLINK l _Toc200441986 第9章 结 论 PAGEREF _Toc200441986 h 38 HYPERLINK l _Toc200441987 参考文献 PAGEREF _Toc200441987 h 39 HYPERLINK l _Toc200441988 致谢 PAGEREF _To

27、c200441988 h 40沈阳工业大学本科毕业生设计（论文）PAGE 40第1章 引 言1.1总体概述冷凝器的构造和工作原理：冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。本次设计的刮板冷凝器如图所示：1.2设计依据1.2.1刮板式冷凝器供货途径中方供货部分：立式容器部分（包括所属的接管，附件） 卧式容器部分（包括所属的接管，附件）外方供货部分：搅拌器（包括电机，减速器，附件，端盖及所属的接管）、密封液系统（包括密封液储罐，管件，管道等）以上的两部分分别制造完毕后在中方制造厂组装，试验，检验后分解为立式部分和卧式部分发往使用厂，经就位，组装，试验后方可使用。1.2.2中方

28、供货部分制造要求（1）刮板式冷凝器按GB150钢制压力容器规范进行制造、试验、验收。（2）承担本设备的制造的厂商必须具备真空容器的经验和业绩，并具有真空泄露试验的装备。（3）本设备采用钨极氩弧焊，并遵循JB/T4709-92钢制压力容器焊接规程规定。（4）焊接接头的形式及尺寸除图中注明外，按HGJ17-89中的规定。对焊接缝为DU，角焊缝尺寸按较厚板的厚度，法兰的焊接相应的按法兰的标准中的规定。（5）设备和真空的焊接应该注意如下的问题：被焊接的接头必须保证安全焊透，同时应该避免可聚集污物的有害的空间。应该尽可能的一次焊接完成，两次焊接完成会造成有害空间，而且不利于检查漏。在有条件的情况下应该尽

29、可能的在容器的真空侧焊接。若焊接需要分两次进行，应该保证内部的焊接是不漏气的。为了检漏起见，在进行外部焊接时必须留有钻孔和塞孔。真空容器的内壁与内构焊缝应该是不连续的，以便让来自任何沟槽的气体容易从不连续处放出，同时此类的结构焊缝不应与密封焊缝交叉。设备制造完毕后要检查壳体的圆度，具体的要求见表1-1表1-1壳体的圆度要求容器直径（） 立式容器最大偏差值e() 卧式容器最大偏差值e() （6）由于试压得需要图中的接管部分标出初始尺寸和最终的尺寸，制造厂必须严格遵照图纸规定制造，试验并发至使用厂，在设备就位并与管道相连时才能将多余的部分割除。（7）立式容器和卧式容器的制造时必须要保证两者的轴心线

30、相互垂直。（8）立式部分筒体和卧式部分筒体在制造厂应按节点图相连接，与搅拌器组装完毕后进行整机试验。试验合格后将其分割开，并将连接处按节点图加工好焊接坡口，分别包装发运至使用厂。（9）设备制造完毕后，不锈钢部分清除污垢去油作酸洗钝化处理，碳钢部分处表面除锈涂两道防锈漆。1.3刮板冷凝器在制造厂组装，试验，安装运输要求刮板冷凝器的组装、试验和验收刮板冷凝器在ZIMMER专家的指导下在制造厂进行组装、试验和验收。组焊按设计图纸节点将中方供货的外方供货的部分组焊在一起，端头采用焊接连接。连接外方供货部分的密封液储罐用紧固件与中方的供货部分立式容器上预置的连接板连接。试运转组装完毕后，手动盘车，轴封处

31、和轴承座处喷乙二醇做润滑剂，不允许摩擦。时间不得超过5分钟。水压试验试运转完毕后夹套部分进行水压试验，容器部分应该做气压试验。按GB150的规定进行。真空泄露试验气压试验合格后，应做真空泄露试验，试验前应用乙二醇对设备进行清洗。泄露试验的允许泄露量为27。包装运输试验完毕后按节点图把立式容器部分和卧式容器部分分割开，并将边缘部分按节点所示加工好焊接坡口后包装运输。搅拌器应固定妥当（但不允许在容器的内壁上焊接任何的物件）。防止在运输过程中出现变形或损坏的现象。1.4刮板冷凝器的使用厂组装、试验要求组焊及开车前的试验设备运至现场就位按节点将立式部分与卧式部分组焊好，垂直度允许误差为高度的1/100

32、0。并按ZIMMER的要求作相应的压力试验、真空泄露试验等开车前的相应试验。1.4.2系统试验轴承润滑系统、轴承硅油系统及冷却水系统应分别进行试验，各系统的设计压力和设计流量应达到设计的要求。且无泄露等不良情况。1.4.3设备保温设备卧式部分需要保温，保温的厚度为100。1.4.4接管种类刮板冷凝器共有8个接管。分别是：真空泵接管（1），氮气接管（1），备用接管（1）,乙二醇接管（3），出液管（1）。1.5焊接工艺及方法金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔

33、池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻

34、对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原

35、子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等

36、于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对

37、接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中；焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结

38、构的拐角处。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，

39、以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。1.6本设计采用的焊接工艺及方法对不锈钢最常用的焊接方法是手工焊（MMA），其次是金属极气体保护焊（MIG/MAG）和钨极惰性气体保护焊（TIG）.虽然这些焊接方法对不锈钢工业的大多数人而言是熟悉的，但是我们认为这个

40、领域值得深入探讨.1、 手工焊（MMA）：手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法.电弧的长度靠人的手进行调节，它决定于电焊条和工件之间缝隙的大小.同时，当作为电弧载体时，电焊条也是焊缝填充材料.0.6mm厚的薄规格钢板的要求.这里使用的保护气体是活性气体，如二氧化碳或混合气体.唯一的限制是当进行室外焊接时，必须保护工件不受潮，以保持气体的效果.”.TIG焊接法的主要优点是可以焊接大材料范围广.包括厚度在0.6mm及其以上的工件，材质包括合金钢、铝、镁、铜及其合金、灰口铸铁、普通干、各种青铜、镍、银、钛和铅.主要的应用领域是焊接薄的和中等厚度的工件，在较厚的截面上作为焊根焊道使用.第2章 主

41、体材料的主要性能分析本设备的主体材料主要包括三个方面：筒体材料、封头材料、主要部件材料，其材料主要选用0Cr19Ni9和Q235-A，由于材料的特殊性和焊接工艺的要求，在设备的设计之前，必须对主体材料的主要性能有必要充分的了解和把握，以便现场人员可以顺利的施焊制造。另外，对焊接新充分的了解还可以使工作人员对一些重要的部位的焊接格外的注意，使产品的合格率有更好的保障。2.1主体材料0Cr19Ni9和Q235-A的一般性化学成分主体材料的化学成分见表2-1表2-1 0Cr19Ni9和Q235-A的化学成分（%）技术要求 钢号 C Si Mn S P Cr NiGB4238-84 0Cr19Ni9

42、GB700-88 Q235-A 物理性能主体材料的物理性能见表2-2表2-2 0Cr19Ni9和Q235-A的物理性能钢号 ） ） ） 定压比热容0Cr19Ni9 13.81 18.2 70 13981454 0.50Q235-A 57.8 12.2 15 0.481由表2-2可以看出，0Cr19Ni9的导热系数较低，约为Q235-A的1/3，线膨胀系数约比后者大50%，电阻率约为Q235-A的5倍。在相同的焊接规范下，0Cr19Ni9被加热至600以上的区域就大得多；加之0Cr19Ni9的熔点较低，形成的熔池体积必然大，从而易开形成粗大的焊缝金属组织。同时它的线膨胀系数较大，加之低的导热性造

43、成较大温差，使它易于产生较大的应力和变形，而残余应力的存在正是焊接裂纹和应力腐蚀开裂的必要条件之一，另外0Cr19Ni9低的导热性和高的电阻率表明：0Cr19Ni9的焊接线能量一般要求比Q235-A低，而且它可以用较低的电流进行各类电阻焊。Q235-A是使用时间较长，范围较广的一种成熟的钢种，它的各方面性能均很好。22.1.3力学性能了解材料的力学性能对制定制造和焊接工艺有极其重要的作用，在工程实际中我们通常只关心力学参数中的有限的几个而不是全部，所以在下面所列的力学性能表中我们只给出了本设备要求的例如曲阜极限、强度极限和硬度等几项指标。具体的参数的列表见表2-3、表2-4。表2-3 0Cr1

44、9Ni9的力学性能技术条件 热处理状态 拉力实验 硬度实验 HB HRB HVGB4238-84 10101150快冷 40 187 90 200表2-4 Q235-A的力学性能技术条件 拉伸实验（不小于） 冷弯实验 纵向实验 横向实验 b=2a 180 GB700-88 235 375400 26 d=a d=冷热加工性能通常的情况下，金属材料的冷加工性能和热加工性能是有很大的区别的，了解这些性能对设备的制造者来说是十分必要的。了解材料的一般的冷热加工性能才能更深的了解材料的锻造性能、焊接性能、切削加工性能、弯曲性能，这些性能对制订起到基础性的作用。冷加工性能不锈钢板的弯曲变

45、形由于冷加工硬化现象比较严重，所以随着变形度的增加，硬化后的硬度指标会迅速升高，而塑性会迅速下降。不锈钢的这种冷作硬化一方面会由于晶格破碎引起内应力的增加。另外一方面与冷变形引起马氏体的析出有关。对于18-8型不锈钢来说，冷变形引起的马氏体的析出尤为明显，当变形度为10%时，即可观察到钢中马氏体的析出，此后随着变形度的增加，马氏体的析出量也随着增加。因此在奥氏体不锈钢的各类钢中，18-8型不锈钢的冷作硬化现象也更为突出。金属在塑变加工时，其真实应力的经验公式为：其中C塑性系数或称强度系数（Mpa）应变N硬化系数材料的加工硬化特性可以用硬化系数n来衡量。n值大，则表示其硬化强度高，加工硬度显著。

46、这显然对后续变形加工是不利的，对以后将要进行的焊接也是十分不利的。低碳钢和不锈钢的n值和C值见表2-5。表2-5低碳钢和不锈钢的n值、c值材料 N C（Mpa）低碳钢 0.190.22 710750 不锈钢 0.5 此表说明，低碳钢的加工硬化比不锈钢的程度小。由于0Cr19Ni9有冷作硬化现象，因此冷加工时，不论是弯曲、冲压。还是剪切，都要尽量减少冲击功，减少硬化程度，防止降低其良好的塑性和韧性。而且剪切、冲、钻时，防止表面划伤、避免分层。冷加工变形程度，原则上按照允许的变形程度进行。（2）0Cr19Ni9的热加工性初始温度应在11301180，终止温度必须大于850，然后室冷。由于该钢导热性

47、能差，在均匀加热，并且在10101150温度范围内要迅速升高或冷却，要尽量缩短加工的加热时间。宜选用较大的压力下量和较高的终锻温度，以获得良好的加工性能和减少形成再热裂纹的倾向。2.1.5 0Cr19Ni9的耐腐蚀性不锈钢的耐腐蚀性随成分、组织及热处理而明显变化。金属受介质的化学剂点电化学作用而破坏的现象称为腐蚀。有表面的腐蚀，也有表面微观破坏的局部腐蚀。不锈钢的主要腐蚀性是由均匀腐蚀（表面腐蚀）、晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等。1.成分介绍所有的不锈钢都含有铁和铬，此外，还有一些次要元素是由于制造工艺需要或者是为获得特殊性能而加入的，0Cr19Ni9中含有至少18%的镍及至少18%铬

48、。为了强度和耐腐蚀性而加入其它合金元素为：铜、碳、氮、钼、铌、钛和铝。2.均匀腐蚀（表面腐蚀）它是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀现象。奥氏体不锈钢被认为是最耐工业性气氛及腐蚀介质腐蚀的钢，这是因为它具有可钝化性。处于钝化状态的不锈钢其表面被致密的氧化膜覆盖，这层氧化膜对内部金属起着保护的作用，抑制金属释放电子的溶解过程，降低腐蚀速度。0Cr19Ni9含有较多的铬，这使它的钝化能力很高，所以它的耐均匀腐蚀性能很好。在维持不积存尘垢时，它的抛光表面在绝大多数环境条件下，都保持光亮。点腐蚀某些腐蚀介质，特别是卤素离子对不锈钢钝化膜有较强的破坏作用，钝化膜的破坏点在此处被广大的阴极区（完全钝化区

49、）所包围而成为小阳极，腐蚀集中在此处向纵深迅速发展热造成点腐蚀。点腐蚀的危害性在于使不锈钢在均匀腐蚀很不明显的情况下腐蚀穿孔。在很多情况下，点腐蚀还能成为晶间腐蚀和应力腐蚀的起源。加入钼（超过2%）能提高抗点蚀能力。最好的抗点蚀合金实际上是加铬和钼的镍基合金。由于0Cr19Ni9含有较多的铬和镍，所以它的抗点蚀性也较好。在讨论其它条件相同时，钢越纯净（具有较少的杂质、析出物等）其抗点蚀能力越好。比较纯净的钢由使用纯净的炼钢原料和进行重熔而获得。另有晶间腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、冲蚀腐蚀等，在此不予过多的介绍了。热处理奥氏体不绣钢在固熔-退火状态具有优异的耐蚀性。退火的温度范围为165

50、02000（8991093）。合金退火后应快速冷却以避免敏化。大约在1800（982）时，开始发生晶粒的长大，取决于成分及纯净度。通常标准的退火操作温度为18501950（10101066）每英寸（25.4）厚度保温1h，而后快冷，如水淬。2.2主体材料的焊接性 Q235-A的焊接性为了估计钢的焊接性的好坏，通常用于碳当量的概念，用碳当量C判断钢的焊接性。实践证明，碳当量大于0.40.5%的钢就不具有良好的焊接性，按以下经验公式： （2-2）算出Q235-A的碳当量C=0.140.22+0.300.65/6+0.30/24+0.045/2=0.2250.355由C值可知Q235-A具有良好的焊

51、接性。低碳钢的含碳量低，锰、硅含量又少，所以通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织或淬硬组织。这种刚才的塑性和冲击韧性优良，焊成的接头塑性和冲击韧性也很良好。焊接时，一般不需预热，层间温度和后热，焊后也不需采用热处理改善组织。可以说，整个焊接过程中毋需特殊的工艺措施，其焊接性良好。但少数情况下，低碳钢的焊接性也会不好，焊接时会出现困难。这种钢的焊接特点为：可装配成各种不同接头，适应各种焊接位置，且焊接工艺和技术较简单，容易掌握。焊条质量不好时，焊缝也可能出现裂纹，焊缝含碳量过高，都能导致焊缝裂纹的产生。另外，焊接熔池可能受到空气中氧、氮的影响，使焊缝金属氧化或氮化，焊缝中氧化亚铁的存在可能引起

52、热裂纹。焊接不需预热，若在寒冷地区，也可能将工件预热到150左右，钢性大的结构在低温条件下焊接时，可能出现裂纹。因此，在寒冷冬天焊接钢性大的结构时，应当特别注意。不需特殊和复杂设备，对焊接电源没有特殊要求，交直流焊机都可以焊接。但如果焊条或工艺规范选择不当，可能出现热影响区晶粒长大和时效淬硬倾向，从而这一区域金属的冲击性能降低。 0Cr19Ni9的焊接性与其它的类型的不锈钢相比，奥氏体不锈钢是不锈钢中相对较容易焊接的。奥氏体不锈钢在任何温度下都不发生相变，对氢脆不敏感。奥氏体不锈钢在焊态下也有较好的塑性和韧性。奥氏体不锈钢焊接的主要问题是：焊接热裂纹、碳化物析出民华、应力腐蚀开裂、接头力学性能

53、下降等等。焊接性的具体介绍奥氏体不锈钢比一般结构钢容易产生焊接热裂纹，其中以结晶裂纹为主，产生热裂倾向的原因：0Cr19Ni9导热系数小，而线胀系数大。焊接时局部受热和冷却，接头在冷却过程中会产生较大的拉应力。而焊缝金属在凝固期间存在较大的拉应力时期产生结晶裂纹的必要条件。0Cr19Ni9液固两线间距较大，凝固过程中温度范围较大，因此组织易长大，而且容易形成方向性较明显的柱状晶，方向性明显的柱状晶本身抗裂性能就差。0Cr19Ni9合金化程度高，加大液固相间距离。增大偏析倾向，加之硫、磷在奥氏体中溶解度极低。从结晶开始直到室温都是单一的相，无疑加剧了硫、磷在晶间的偏聚，导致晶界形成易熔夹层。从以

54、上分析可以看出，0Cr19Ni9焊接是易产生热裂纹，尽管结晶裂纹的倾向很大，但采用以下措施，仍可以预防结晶裂纹的产生：严格控制焊缝中的硫、磷等杂质含量；产生双相组织，两相组织焊缝具有较高的抗热裂性能，铁素体控制在38%；提高焊缝中的Mn的含量，在必须保证焊缝为纯奥氏体的情况下，调整焊缝的合金成分，加Mn至40%，对防止纯奥氏体焊缝相当有效；适当提高焊接熔池的冷气速度，工艺上采用相应措施加快熔池冷却，如短弧焊、低线能量、窄焊道技术。碳化物析出敏化焊接热过程与碳化物析出经过固熔处理的组织是均匀奥氏体，没有碳化物相，具有较高的耐蚀性能。由于室温时，碳在奥氏体中的溶解度只有0.020.03%，含碳量约

55、为0.08%的0Cr19Ni9经过固熔处理处碳过饱和而呈不稳定状态，一旦处于较高温度过饱和的碳就会从晶内往晶界偏聚，并可以与Cr形成析出，即敏化，焊接加热也会引起碳化物的析出，但焊接引起的碳化物析出有自己的特点：一般碳化物析出敏感温度范围为450850（敏化温度范围）而焊接时的敏化温度范围在600850；焊接接头上只有温度峰值在大致600850范围内的区域才会出现碳化物的析出。由上述可见，0Cr19Ni9的焊接接头上存在碳化物析出区域内晶间腐蚀又成为敏化区腐蚀。对敏化区腐蚀的防止方法对防止0Cr19Ni9敏化区内腐蚀的最好方法是固熔处理，即溶后将敏化了的焊件重新进行固熔处理，使已经存在的有害碳

56、化物重新回到固熔体中，从而恢复其正常的耐晶间腐蚀性能。应力腐蚀开裂焊接对应力腐蚀开裂的影响众所周知，奥氏体不锈钢的突出问题是对应力腐蚀敏感，即使不经过焊接加工也会产生应力腐蚀开裂。造成应力腐蚀开裂的因素很多，与焊接过程有关的主要是焊接残余应力和接头组织变化。焊接残余应力拉应力是产生应力腐蚀开裂的必要条件之一，奥氏体不锈钢的导热系数小，线胀系数大，焊接时会产生很大的应力，因此奥氏体不锈钢焊接接头有较大的应力腐蚀开裂的敏感。焊接接头碳化物析出敏化焊接过程对奥氏体不锈钢的主要作用之一，就是导致接头析出碳化物。尽管敏化并非应力腐蚀开裂的必要条件，但是它对应力腐蚀开裂的促进作用是明显的。从微观上看，奥氏

57、体不锈钢的应力腐蚀开裂主要是穿晶型的，当如果钢处于敏化态（正如钢处于焊态），开列工程事故中分析得出：与固熔态相比，敏化态的奥氏体不锈钢产生沿晶型式的应力腐蚀开裂更为常见。不管敏化是否使应力腐蚀开裂沿晶进行，它对应力腐蚀开裂的加速度作用总是存在的。但通过控制焊接热过程，避免或减少碳化物析出（敏化）也会降低奥氏体应力腐蚀开裂的敏感性。焊缝中的铁素体某些实验和实践都表明，焊缝金属耐应力腐蚀开裂性能常常高于热影响区，有时候甚至高于母材。焊缝中少量铁素体的存在是焊缝金属具有耐应力腐蚀开裂性能的主要原因。焊接接头过热区的抗裂性能焊接接头过热区的抗裂性能总是较差的。奥氏体钢的熔化温度较低，导热性差，对过热非

58、常敏感。由此可知，奥氏体不锈钢焊接接头中的过热区具有可能成为应力腐蚀开裂的薄弱部位。应力腐蚀开裂的预防减少或消除残余应力焊接残余应力实施奥氏体不锈钢焊接接头发生应力腐蚀开裂的重要因素。像焊前合理设计焊接结构，焊接中尽量减少接头的拘束度，并合理安排施焊顺序，都可以不同程度的减少焊接应力，消除参与应力的最有效方法是焊后消失应力处理。改变焊件的表面状态应力腐蚀开裂的一大特点是裂纹总是接触敏感介质一侧的表面开裂，逐渐向内部扩展。因此，改变焊件的表面状态对于焊接接头的应力腐蚀开裂有很大的作用，常用的方法有：对敏感侧表面进行喷丸处理、电镀或喷漆等，提高耐蚀性能。从焊接工艺角度，采取热源集中的焊接方法：小线

59、能量、快速冷却等措施，对于减少碳化物的析出和接头组织过热，从而减少奥氏体不锈钢焊接接头应力腐蚀破裂敏感性都有一定的效果。3不锈钢主要使用特性对比特性马氏体型不锈钢铁素体型不锈钢奥氏体型不锈钢双相不锈钢备注耐蚀性能耐大气腐蚀性能一般良好良好良好与合金因素有关耐酸性能一般良好良好良好与合金因素有关耐孔蚀、间隙腐蚀一般良好良好良好与合金因素有关耐应力腐蚀裂纹一般良好一般良好与合金因素有关耐热性能高温强度良好稍差良好稍差高温脆性高温氧化、硫化一般良好良好热疲劳一般良好一般加工性能焊接性能一般一般良好良好冷加工（深 冲）稍差良好良好稍差冷加工（胀 形）稍差一般良好稍差切削性能一般一般一般一般强度室温强度

60、良好一般一般良好低温强度、韧性 稍差差良好差疲劳、切口敏感性一般一般良好一般其他非磁性能差差良好差电热性能良好一般2.3本章小结总之，通过对主体材料的焊接性的分析，我们可以看到本设备的制造与其它的化工容器、化工设备相比并没有太大差异。主体材料的焊接性、加工性能都比较良好，结合外方提供的密封液系统和刮板附件等来看，本设备的制造在我们现在的加工水平上并非难以达到。所以在现场中我们看到许多的冷凝器已经不再是由中方和ZIMMER分别的供货了，而是全部的由我国的机械厂完成的，这样成本就比较便宜。第3章 主要零部件的制造工艺3.1设备制造前的准备工作进行任何设备的制造，其前期的准备工作都是相当重要的。它可