1Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计

哈尔滨理工大学

焊接课程设计

1Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计

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2012年12月19日

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1Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计

一、工艺性综述

)(一）产品简介（定义、分类、发酵罐，指工业上用来进行微生物发酵的装

置。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒，其容积在1立方至数百立方大小。在设计和加工中应注意结构严密，合理。能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少（避免死角）、物料与能量传递性能强，并可进行一定调节以便于清洗、减少污染，适合于多种产品的生产以及减少能量消耗。

(二)常用的制造钢材

0Cr18Ni9、00Cr18Ni10、0Cr17Ni1 2MO2和00Cr17Ni14MO2

00Cr19Ni10是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。

00Cr17Ni12Mo2添加Mo(2~3%) ，优秀的耐点蚀性，耐高温、抗蠕变性能优秀。均属于奥氏体型不锈钢，这类不锈钢焊接的主要问题是焊接接头

容易出现热裂纹、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂以及焊接变

(三)焊接材料

在焊接材料的选择方面，宜选用超低碳的焊条和焊丝

焊条电弧焊，焊条E308-16（A102），氩弧焊焊丝HOCr21Ni10，氩气纯度应在99.6%以上，埋弧焊焊丝是H0Cr21Ni10，焊剂HJ260，焊丝伸出长30~40mm。为防烧穿最好在背面衬焊剂垫，埋弧焊、气体保护焊的焊丝中Cr、Mn含量比母材要高，焊厚板宜用Mo、Si含量高的焊丝，可形成α+F组织。

(四)焊接方法

1.氩弧焊（MIG或TIG）:

又称氩气体保护焊。是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，因此可以焊接铜、铝、合金钢等有色金属。氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。采用氩弧焊打底工艺，可以得到优质的焊接接头。氩弧焊打底焊接工艺在锅炉的水冷壁、过热器、省煤器等焊接中，接头质量优良，经射线探伤，焊缝级别均在Ⅱ级以上。

2.埋弧焊:

弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。

其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。埋弧焊2

已广泛应用于碳钢、低合金结构钢和不锈钢的焊接。由于焊渣可降低接头冷却速度，故某些高强度结构钢、高碳钢等也可采用埋弧焊焊接。但由于埋弧焊是依靠颗粒状焊剂堆积形成保护条件，因此主要适应于水平焊缝。

3.焊条电弧焊:

是指用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法.电弧焊是指利用电弧作为热源的熔焊方法.焊条电弧焊是目前生产中应用最多、最普遍的一种金属焊接方法。由于埋弧焊焊剂的主要成分是氧化锰、二氧化硅等金属及非金属氧化物，难以用于焊接铝、钛等氧化性较强的金属极其合金；只适用于长焊缝的连接。

由于埋弧焊电弧的电场强度较大，电流小于100A时，电弧稳定性不好，因此不适合焊接厚度小于1mm的薄板。

4.熔化极混合气体保护焊:

熔化极混合气体保护焊是采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，如氩气加二氧化碳气体，氩气加氧气，氩气加氧气和二氧化碳气等作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊方法。其优点是效率高；焊接工艺适应性强，选用适当的焊接参数可完成任何空间位置的焊接；焊缝表面无熔渣覆盖，省略了多道焊缝去熔渣程序，减少了焊缝中产生夹渣的危险；焊缝金属氢含量低。但焊接设备复杂，投资费用较高，焊枪需经常清理；焊接参数较多，且需严格匹配，焊工必须经过专门的培训；气体保护焊的保护效果易受外界干扰，在现场施工作业时必须采取防风措施。

(五)产品检验

焊后成品检验分为破坏性检验和非破坏性检验。

1.破坏性检验

一般包括焊接接头力学性能的检验、焊缝金属的化学成分分析、焊接接头金相组织的检查、铁素体含量的测定、耐蚀性的测定

2.非破坏性检验

一般包括焊件外观检测、焊缝的无损检测、焊缝的致密性实验等

二、产品使用性能要求及对材料的性能要求

产品设计参数一)(所示：1根据设计要求该发酵罐的设计参数如表车用槽罐设计参数表1

不锈钢发酵发酵罐名500)公称容/(m0.09MPA/(KPa)设计压25)设计温/℃8 /(mm) 板厚1Cr18Ni9Ti 材料3

(二)不锈钢发酵罐结构图

不锈钢发酵罐釜体主要包括釜体，釜体封头，反应釜夹套等几部分构成。

图1：不锈钢发酵罐示意图

(三)产品制作工艺流程图

装焊各返缺陷焊环缝磨光探伤筒体节修

缺陷总装封头焊环缝探伤磨光修复

钻割装焊划接接孔

探磨装焊缺降降返

装包全水焊内清试内

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三、优选材料，分析所选材料性能特点

(一)成分

1Cr18Ni9Ti的化学成分如表2所示：

表2 所选材料的化学成分

类钢化学成分（ωt/%）

号型P

Mn

S

Cr

Ni

Ti

C

Si

奥氏1Cr18Ni17.00-195(C%-0.02)体≤0.035 ≤2.00 ≤0.030≤0.12 ≤1.008.00-11.00

.00

9 Ti

～不0.80

锈钢

(二)组织

1Cr18Ni9Ti属奥氏体型不锈耐酸钢。由于含钛，使钢具有较高的抗晶间腐蚀性能。在不同浓度，不同温度的一些有机酸和无机酸中、尤其是在氧化性介质中都有良好的耐腐蚀性能。这种钢经过热处理（1050～1100℃在水中或空气中淬火）后，呈单相奥氏体组织，在强磁场中不产生磁感应，该钢适于制作无磁模具和要求高耐腐蚀性能的塑性模具。

(三)性能

1Cr18Ni9 Ti的热处理规范及机械性能如表3所示：