德士古煤气化工艺分析

第一篇：德士古煤气化工艺分析

以焦炉煤气制合成氨的主要工艺分析与选择

景志林，张仲平(山西焦化股份有限公司，山西 洪洞 041606) 2007-12-14 山西焦化股份有限公司现拥有80 kt/a合成氨，130 kt/a尿素的生产能力。公司拟建设15 Mt/a焦炉扩建项目(二期工程)。焦炉装置建成后，产生的焦炉煤气除自用外，可外供焦炉气32650 m/h，这些焦炉气若不及时加以利用，不仅对当地大气环境造成不利的影响，还会造成能源的极大浪费。

对于富裕焦炉煤气利用问题，公司经过多方论证，考虑到多年氮肥生产的技术和管理优势，计划配套建设以焦炉煤气制180 kt/a合成氨，300 kt/a尿素的生产装置。本文介绍“18·30”项目合成氨制备中主要工艺技术路线的选择。

1 焦炉气配煤造气制合成氨的必要性

焦炉气生产合成氨类似天然气生产合成氨，焦炉煤气自身的特点是氢多碳少，C/H低，焦炉气成分如表1。单独用于合成氨生产时，原料气耗量大，弛放气排放量多，单位产品能耗高。必须补碳。

3 综合考虑，周边煤炭资源丰富，价格便宜，宜采用煤制气补碳，煤制气有效成分(H2+CO)高，可以把合成气调整合理，最大限度地利用原料气。

因此，要想取得好的经济效益，合理地利用原料资源，采用煤、焦、化一体化的联合流程，不仅将能源和环境保护结合起来，而且将传统的焦化工业与化学工业及化肥工业有机地结合起来，生产大宗支农产品——尿素，是新一代焦炉气综合利用的好途径。 2 工艺生产路线概述

将来自焦化厂净化后的剩余焦炉煤气，进入气柜进行混合、缓冲，然后通过罗茨鼓风机升压，湿法脱硫装置脱除焦炉气中的H2S，再加压至2.3 MPa，送干法脱硫装置，将气体中的总硫脱至7 mg/m以下，利用深冷空分装置送来的富氧，混入蒸汽进行催化部分氧化转化，将气体中的甲烷及少量其他烃转化为CO和H2，转化后的高温气体经废锅回收热量降温后，补加蒸汽进入变换工序的中变炉，进行CO变换反应，调整CO含量至3%，然后进入ZnO 精脱硫槽，将气体中的总硫脱至(1～3)×10，再进入装有铜锌催化剂的低温变换炉，控制变换气中CO含量为0.3%。

灰熔聚粉煤气化炉生产的煤气，单独进行压缩、净化、中温变换，之后也进入ZnO 精脱硫槽，与转化后的中变气混合，一起进入低温变换炉，进行深度变换。变换后的低变气进入脱碳装置脱除CO2，控制脱碳气中CO2含量≤0.2%，再经甲烷化装置精制，使气体中的CO+CO2 ≤20×10，合格的氢氮气经合成气压缩机组，加压至31.4 MPa送往氨合成装置。氨合成采用31.4 MPa的高压合成工艺。流程示意如图1。 氨合成产生的放空气净氨后，作为转化装置预热炉的燃料气。

-6-6

3图1 工艺技术路线方框图

3 合成氨工艺的选择 3.1 焦炉气的转化

焦炉气转化制氨合成气有以下两种方案。

方案一 蒸汽转化

本方法通过蒸汽转化，将焦炉气中的甲烷转化为H

2、CO、CO2，以降低合成气中的惰性气体含量，同时增加CO、CO2量，该法制得的合成气中氢含量高，H2/N2在补N2时调节。缺点是：蒸汽转化炉投资较高，能耗较高，致使生产成本偏高。

方案二 富氧—蒸汽转化的方法

采用本方法的特点是转化所需热量通过转化炉内焦炉气的燃烧提供，燃烧后的尾气没有外排而是直接进入合成原料气中，生产合成气的H2/N2比例由加氮量控制。该法比以天然气为原料的蒸汽转化生产合成氨过程简单，流程简短，易于控制。虽然到目前为止，利用焦炉气生产合成氨的厂家还为数不多，但可以认为是工业应用中成熟的国产化技术。为节省空分装置的氧气用量，保证转化炉操作的稳定性和安全可靠性，流程中设置了蒸焦预热炉和富氧—软水预热炉。

综合各方面的因素，由于本装置的主要目的是利用富余的焦炉气生产合成氨，使焦炉气得到最大限度的利用。因此，采用富氧—蒸汽转化比较合理。 3.2 煤造气

本装置造气采用常压灰熔聚流化床气化炉，净化加压后，在变换工序补入系统。

新建3台Φ3600 mm常压灰融聚流化床气化炉，两开一备，以粉煤为原料生产煤气，煤气经湿法脱硫，加压至2.3 MPa后，再经ZnO干法脱硫和中温变换，在ZnO精脱硫工序补入系统。

工艺流程主要包括进料、供气、气化、除尘、废热回收等工序。 3.3 净化 3.3.1 脱硫工艺

(1)湿法脱硫 分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。目前运用较为广泛且性能较好的脱硫方法有PDS法、改良ADA法，栲胶法、茶灰法、MSQ法、改良对苯二酚法、KCA法。

经过综合比较，栲胶脱硫和改良ADA脱硫都是本装置可以采用的脱硫工艺，但考虑到公司现有“8·13”装置采用的是改良ADA工艺，且使用效果良好，工人操作熟练，因此，本装置拟采用“改良ADA+PDS”工艺。对再生后硫泡沫的处理，采用连续熔硫工艺，主要设备熔硫釜，选用邯钢化肥公司开发的、获国家专利的“连续进行硫回收的金属釜”。同时，设溶液回收装置。该工艺具有如下特点：设备台数少、不建厂房、投资较省;操作简单易掌握，生产安全;生产弹性大，可根据负荷间断或连续运行;操作人员少，维修量小，运行费用低;生产过程中没有废气、废渣、废液产生，操作环境好。

(2)干法脱硫

湿法脱硫后，焦炉气中仍含无机硫20mg/m,有机硫约250 mg/m，硫是转化、变换、甲烷化和合成催化剂的毒物，为降低消耗，延长催化剂使用寿命，采用干法脱硫。干法脱硫主要有氧化铁法、铁钼+锰矿法、活性炭法、钴-钼加氢法、氧化锌法等。

无机硫的脱除相对容易，有机硫则不易直接脱除，一般先转化为无机硫，再进行脱除。加氢转化反应属可逆反应，故转化前先进行无机硫的脱除，以保证加氢反应彻底。焦炉气中硫的形态复杂，且含有较难转化的噻吩，用铁钼加氢串氧化锰法比较合适。该法在焦炉气制合成氨工艺中已运行多年，效果良好。因此，本装置选择此方法，并在氧化锰槽后串中温氧化锌槽把关，以确保总硫小于(1～3)×10。 3.3.2 变换工艺

变换系统按照热利用方式，分为换热式流程和饱和热水塔流程两种。换热式流程一次性投资省，占地少，操作稳定，蒸汽消耗较高;而饱和热水塔流程可以多回收部分反应热，提高气体的温度和湿含量，减少外加蒸汽量，降低能耗，但装置投资费用较高。本装置变换操作压力高，由饱和塔带出的水蒸气量相对于中、小型氮肥厂的低压变换为低，因此本装置采用换热式中串低变换工艺，流程中设置废热锅炉回收变换反应热，副产的中压蒸汽用于本系统。 3.3.3 脱碳工艺

目前合成氨厂采用的脱碳方法，大致可分为三类，即化学吸收法、物理吸收法和物理—化学吸收法。化学吸收法适合于CO2分压低的气体净化，此法净化率高，但脱碳溶液溶剂再生时需加热，能耗高，热钾碱法属于此类方法。物理吸收法适合于CO2分压高、处理量大的气体净化，脱碳溶剂再生采用降压工艺，不需加热，但净化率略低于化学吸收法。碳酸丙烯酯脱碳法(简称PC)，聚乙二醇二甲醚脱碳法(简称NHD法)均属此类方法。物理—化学吸收法处理量大，净化率高，生产操作稳定，但脱碳溶剂的再生需加热，蒸汽耗量较大，N-甲基二乙醇胺加少量活化剂组成的脱碳溶剂(简称改良MDEA)，其脱碳机理就属物理—化学吸收法。该法兼具物理及化学吸收法的特点，溶液再生通过减压闪蒸和加热汽提共同完成，该法溶液稳定，操作简单，净化度较高，但仍需要消耗一定的热能，其再生热能消耗以CO2计约为1880 kJ/m。

改良热钾碱法脱碳工艺尽管热能消耗较高，但配转化流程，在天然气制合成氨厂广泛采用，且气体净化度和CO2回收率高。非常适合本装置转化后变换气中CO2含量较低、系统操作压力不高的工况，可以弥补焦炉气中CO2不足的缺点。故项目采用改良热钾碱法脱碳工艺。具体流程为三段吸收、双塔变压再生的先进工艺，进一步降低溶液再生能耗。 3.4 合成

3.4.1 压缩机的选择

3-6

33 压缩工序是合成氨系统的心脏部分，压缩机是合成氨生产的关键设备。目前，国内外大中型合成氨厂压缩一般采用离心式和往复式压缩机。

国内外许多气头和油头的大中型合成氨厂均采用离心式压缩机。但离心式压缩机有以下不足之处：(1)使用条件要求高，要求原料气体不含油、尘;(2)排气压力较低;(3)离心式压缩机整机或主要部件需引进，投资高;(4)采用汽轮机驱动时，热动与工艺联合，相互影响，稳定性差。

本装置以焦炉气为原料生产合成氨，由于焦炉煤气中氢含量较高，使得气体分子量很小，且焦炉气中含有尘和焦油，这些因素都给使用离心式压缩机造成困难，故不宜采用离心式压缩机。而往复式压缩机与离心式压缩机相比尽管有不足之处，但有运行平稳可靠，排气压力高，系国内制造、使用经验丰富的优点。为此本可研选择往复式压缩机，采用低压段和高压段分开的压缩方案。 3.4.2 精制

CO和CO2都是氨合成催化剂的毒物，经初步净化后的气体，进入合成系统之前，必须再行精制，使CO+CO2的含量低于20×10，并清除残留的O2和H2S。通常采用两种方法处理：一种是借助于镍催化剂将微量的CO和CO2转化为惰性的甲烷，即甲烷化;另外一种方法是用适当的溶剂将残余CO和CO2吸收掉，即铜氨液洗涤法。

采用甲烷化的方法，由于合成气中的氢含量高，甲烷化反应比较彻底，其中的CO和CO2含量可以降至10数量级，其工艺流程简单，设备较少，操作费用低。适用于各种合成氨配套产品的生产流程，操作压力随所配产品流程不同而有差异，但此过程消耗掉数倍于一氧化碳和二氧化碳含量的氢气，而且还生成一些无用的甲烷气体，使得合成气中的惰性组分含量增加，合成系统放空量增加，损失加大，能耗增高。 铜氨液洗涤法技术较成熟,醋酸亚铜氨液稳定性好，气体净化度高。但此种方法不仅能耗高，工艺条件要求比较严格，而且由于废液中含有重金属“铜”，存在环境污染的问题。

上述两种方法相比，甲烷化法具有流程简单、操作方便、设备和操作费用低等明显优点，故本工程推荐采用甲烷化精制工艺。 3.4.3 氨的合成

对于氨合成来说，传统的反应压力为31.4 MPa。近年来合成压力有逐渐下降的趋势，16 MPa的氨合成装置已在一些中大型氨厂运行。合成的压力高，压缩功高，但有利于反应平衡，设备相对缩小。合成的压力低，压缩功相对低，但设备相对增大。压力高低各有利弊。本工程按31.4 MPa氨合成设计。选用先进可靠、技术成熟的φ1800 mm合成塔内件及与之相配套的高效分离内件、后置式废热锅炉(热回收系统)。具有塔阻力小，氨净值高，使用寿命长，操作稳定简单，投资少的特点。设置废热锅炉回收反应热，副产蒸汽。

3.4.4 氨氢回收

氨回收是合成氨厂节能降耗的主要措施之一，设置等压回收塔，用尿素深度解吸液洗涤回收氨罐弛放气和合成放空气中的氨，得到的稀氨水送尿素车间解吸，降低氨耗。洗涤后的尾气送转化加热炉作为燃料气燃烧，减少燃料焦炉气的消耗。

由于本装置转化消耗燃料气，故不设氢回收装置。 4 环保和节能

(1)环保 -6-6 合成放空气主要有害物为CH

4、NH3，放空气经洗涤NH3后，减压后送转化加热炉燃烧，得到的稀氨水，送往尿素解吸、水解系统回收利用。

本装置在建设中，对生产过程中排放的“三废”，均采取了有效的治理措施，保证污染物达标排放，符合国家推行的清洁生产要求。

(2)节能

本着降低能耗、提高经济效益、改善环境的目的，采用了如下节能技术措施：充分利用变换气余热，作为脱碳再生塔煮沸器的热源，既节省蒸汽，又节省冷却水。转化、变换、甲烷化、氨合成等采用新型催化剂，提高转化效率，降低能量消耗。脱碳采用涡轮泵回收能量，吨氨节电19.2 kW·h。气化工艺采用常压灰融聚工艺，以烟煤为原料，符合中国节能技术政策大纲。

本装置合成氨的单位能耗为48282.8 MJ，折标煤为1647 kg，优于现阶段(2004年底)我国平均水平(吨氨耗标煤1700 kg)，但与国际先进水平(1000 kg)相比，相差了647 kg。在今后设计及生产中将采取更先进的节能措施，以便更好地节约能源。 5 结 语

本项目以焦炉气为原料，焦炉气经脱硫、压缩、精脱硫、富氧转化、中串低变换、改良热钾碱脱碳、甲烷化、合成气压缩、氨合成。工艺技术成熟可靠，产品纯度高，消耗定额低，生产成本低。

合成氨的生产主要是以焦炉气为原料，有明显的价格和成本优势，在市场竞争中具有较强的竞争力，符合国家的能源政策、产业政策和环保政策以及地区的发展规划，是焦炉剩余煤气综合利用的新方向。

第二篇：液化天然气接收站气化厂主工艺设备方案选择

作者：李健胡 文章来源：广东珠海金湾液化天然气有限公司 点击数：162 更新时间：

2011-3-1 21:40:48

1 概述

随着中国对能源需求的不断增长，中国正在大力引进LNG和建设LNG接收站。在接收站项目中，一般包括码头工程、气化厂工程(储存和气化)、长输管道工程3部分。其中，气化环节里的主要工艺设备技术难度高，目前尚不能国产，因此，气化厂的工艺设备对整个项目有着关键的影响。

4目前国内常规的LNG接收站的规模均为300×10t/a左右，因此，本文主要对此规模的接收站的气化厂

主工艺设备进行分析，并结合国内外部分接收站的设备配置情况，对接收站主工艺设备的方案进行探讨。 2 主工艺流程与主工艺设备设计原则

① 主工艺流程

气化厂主要的工艺设备有LNG低压泵、LNG高压泵、气化器、蒸发气(Boil Off Gas，BOG)压缩机。其工艺流程一般为：LNG储罐内的LNG由低压泵泵出，经再冷凝器后，用高压泵加压后输送至气化器，气化后进入长输管道。储罐内的BOG从罐顶排出，经BOG压缩机压缩后送入再冷凝器中，与自低压泵出来的LNG汇合。再冷凝器的作用是用从低压泵出来的LNG冷却和混合BOG压缩机出来的BOG，使之成为液体后输出。气化器由海水泵提供海水作为热源，加热LNG，使之气化。主工艺设备5+1方案工艺流程见图1。

② 主工艺设备设计原则

a. 低压泵、高压泵、气化器数量应尽可能一致，即在启停1台低压泵时，相应启停1台高压泵、气化器、气化器配套的海水泵，以便于运行调节、自动控制。b.各主工艺设备应考虑备用，即坚持n+1原则。c.同类设备的容量、型号应完全一致，能够互为备用。d.考虑到进口设备价格高昂，工程应尽可能降低造价，尤其是首期工程。

本方案设计中，对于次要的因素，如低压泵供应槽车、保冷循环等予以忽略。实际设计时，可根据实际需要予以相应调整。

3 主工艺设备数量与容量的确定

3.1 低压泵数量的初步方案

低压泵一般置于储罐内，因此，其首期工程的数量应与储罐数量相对应。在LNG接收站的首期工程中，基于经济性，应当建设2台或3台储罐。若建设2台储罐，则低压泵数量应为2的倍数，即2，4，

6，……。若建设3台储罐，则低压泵数量应为3的倍数。具体数量还应结合高压泵及气化器等设备再行确定。

对于每1台储罐，如果仅配置1台低压泵，则缺乏备用，因此，每1台储罐内，低压泵至少应为2台。若首期工程建设2台储罐，则低压泵数量至少应为4台。

3.2 高压泵及气化器数量的初步方案

根据运行要求，低压泵、高压泵、气化器、海水泵尽可能数量1对1地对应。如果数量过多，则系统复杂。尤其是海水泵与气化器之间的管道，需设置母管制总管运行，这样设备数量不宜过多。建议设备数量在6台或以下。结合上述低压泵为2或3的倍数的初步选择，则泵及气化器的数量可以有2个方案：低压泵、高压泵、气化器各设4台，或各设6台。考虑备用设备各1台，则得到n+1方案为：3+1方案，5+1方案。若建设3台储罐，且各泵及气化器初选数量较大时，无须另加备用，可直接为3的倍数的方案。如中国台湾台中LNG接收站，3台储罐，配9台低压泵、9台高压泵。若泵及气化器数量的初选结果为3时，考虑数量过少，宜再加1台作为备用。如日本扇岛接收站，3台罐，配4台气化器。具体设计时可结合单台设备容量、气化厂整体情况再进一步选择或修正。

3.3 单台泵容量的计算

4泵的容量应根据最大小时流量确定。对于常规的规模为300×10t/a的LNG接收站，泵的平均容量约为

342t/h，若最大小时流量量为700t/h，最小连续稳定流量为100t/h，则不同方案的泵的容量计算如下。对于3+1方案，单台泵的最大小时流量为233t/h。低压泵、高压泵、气化器的单台设计容量初步考虑可取250t/h。此时，泵的最小流量为设汁容量的40%，低于泵的稳定工作点，因此，单台泵的设计容量偏大，需要增加泵的数量。

对于5+1方案，单台泵的最大小时流量为140t/h。低压泵、高压泵、气化器的单台设计容量初步考虑可取160t/h。此时，泵的最小流量为设计容量的62.5%，处于泵的稳定工作区。若考虑低压泵另有其他输出时(保冷循环、槽车、槽船等)，则容量宜进一步增大。如中国台湾台中的LNG接收站，低压泵流量为250t/h，高压泵流量仅为100t/h。

3.4 泵及气化器的最终选择方案

对主工艺管道的要求如下：

① 根据运行的要求，低压泵、高压泵、气化器、海水泵均需要数量对应，从经济性考虑，低压泵到高压泵、高压泵到气化器之间均采用1条LNG总管的方案。

② 从安全性考虑，低压泵与高压泵之间、高压泵与气化器之间为气化厂甚至整个接收站项目的关键部位，如果该处总管泄漏或发生故障，则整个接收站必须中断运营，且无法立即恢复。因此，宜采用分别设2条总管的方案。

③ 但对于上述5+1的方案，则当6台泵连接在同一条总管时，连接复杂，宜简化。

根据上面3个要求，综合考虑，采用2条总管的方案，但并不是每条总管均与6台泵相连接，而是每3台泵(气化器)连接在一起。切换时，整项3台泵(气化器)一起切换，即低压泵、高压泵、气化器之间，均为2条总管。气化器与海水泵之间，也为2条海水总管。

因此，最终选择5+1方案，单台泵或气化器的设计容量为160t/h。每3台1组共同1条总管，共2组。低压泵的出口压力一般为1.0～1.5MPa。如广东大鹏LNG接收站低压泵出口流量为420m/h的LNG(折算约200t/h)，出口压力为1.4MPa。

高压泵出口压力主要根据长输管道的需要确定。对于长度为150～300km的长输管道，高压泵的出口压力一般为7～10MPa(视用户需要而定)。考虑管道阻力，泵出口压力宜稍大些。如广东大鹏LNG接收站、中国台湾台中LNG接收站的高压泵出口压力约10MPa。日本扇岛LNG接收站因不承担调节管网压力的任务且接近用户，故只设一级泵，无低压、高压之分，LNG泵出口压力约4MPa。

3.5 BOG压缩机的容量与数量

理论上，BOG的处理方式有两种：

① 将BOG直接加压，送入外输气体总管。

② 先将BOG压缩冷却液化，送入LNG液体总管，然后与其他LNG混合后一起经气化器气化后再外输(见图1)。

对于气态直接外输，由于直接加压外输经济性较差，大型接收站一般不采用。因此，采用压缩液化方案。

3对于LNG接收站，正常运行时应做到BOG对外零排放。因此，应满足以下要求：

① 单台BOG压缩机运行容量至少应为整个LNG接收站不卸船时正常的BOG产生量。常规LNG接收站若

43按2台工作容积为16×10m的储罐、0.05%的蒸发量估算，不卸船时2台储罐蒸发量共约3t/h，整个LNG接收

站BOG量总计则不超过5t/h。

② 所有BOG压缩机的运行容量总和，应大于最大的BOG量。

最大的BOG量包括：储罐正常的蒸发量、卸船时的蒸发量、LNG注入储罐时的空间置换及焓不同造成的蒸发量、大气压变化造成的蒸发量、保冷循环带回的蒸发量。最大的BOG量统计计算较复杂，且涉及许多不确定的因素如船上的LNG压力、温度等。

设计中，对各项BOG量进行统计计算后，得出最大的BOG量，作为BOG压缩机选择时的总容量。对于简化的估算，可以用卸船时的BOG量为非卸船时的2倍来估算。对于拥有2台工作容积为16×10m的储罐的常规LNG接收站，不卸船时全站的BOG量为5t/h，则最大的BOG总量约为10t/h。

BOG压缩机的数量应根据运行与备用要求、经设备造价比较后确定。由于至少有1台备用，因此，BOG压缩机数量至少应为1+1配置。BOG压缩机的生产厂家较少，价格较高，容量为5～15t/h的BOG压缩机在2008年的价格约(2000～3000)×10元/台。当采用少量的BOG压缩、液化工艺时，压缩机做功相对电耗较多，其经济性并不明显。除非政策强制要求，否则少量的BOG可以考虑适度放空。因此，BOG压缩机备用及裕度设计取较小值，数量取1+1方案，单台容量为6t/h。

4 设备类型选择

4.1 低压泵类型

低压泵均选择立式筒型离心泵(潜液式电动泵)。泵的设置有2种方案：

① 泵套底部设阀门。泵出故障时，可通过阀门隔离，吹扫后可提出泵来检修。

② 泵套不设底阀，泵出故障时，不能抽取出来，直待储罐检修时，全罐吹空后再检修。

对于首期工程，建议泵套设底阀。这是因为LNG接收站刚建设，设备故障多，且此时储罐尚少，全罐吹空来检修。对于二期以后的工程，可以考虑不设底阀。

4.2 高压泵类型

高压泵也为立式筒型离心泵。泵的设置也有2种方案：

① 架空式。泵悬空于地面。

② 埋地式。泵部分埋入地下，一般埋入1/3左右，也可整个泵位于地面下。视再冷凝器高度及有效气蚀余量确定。

由于高压泵的入口压力取决于再冷凝器的标高，因此，若泵采用架空式，则泵的进出口管及再冷凝器标高应相应提高，管架及再冷凝器的建设成本上升，而泵本身的建设成本下降。埋地式则管架及再冷凝器建设成本降低而泵本身建设成本上升。在同样的再冷凝器标高的情况下，采用埋地式的泵比架空式的泵能获得更高的入口压力。对于首期工程，建议考虑埋地式，以确保运行中有足够的入口压力，且再冷凝器不必采用较高的标高。

4.3 气化器类型

[2]气化器根据海水条件及容量选定。其主要类型有：

① 开架式气化器(Open Rack Vaporizer，ORV)。以海水为加热介质，因此对海水水质要求较高。使用条件主要为：海水常年温度≥7℃，固体悬浮物含量≤80mg/kg，铜离子含量≤10μg∥kg，汞离子检测不出

[3][1]443。据日本及中国一些接收站的资料，0RV热态备用时15min可达满负荷。因此ORV可作为主气化器，也可作为备用气化器。

② 浸没式燃烧气化器(Submerged Combusion Vaporizer，SCV)。使用条件几乎无限制，但燃烧天然气，运行成本高，多选作备用气化器，不宜作主气化器。

③ 中间介质气化器(Intermediate Fluid Vaporizer，IFV)或壳管式气化器(Shell Tube Vaporizer，STV)或冷能利用的气化装置。在海水温度高但水质差的环境中选用，热源可以是水质较差的海水或由LNG冷能利用系统提供。

④ 环境空气加热气化器、温水水浴式气化器、蒸汽加热器等。部分气化器同时兼具环境空气加热式和水浴式两种功能。采用环境空气(自然通风或强制通风)加热LNG，占地面积大，容量有限，适于在LNG卫星

[4]站选用。

以上①、②、③这3种类型的气化器截至2009年尚不能国产，国外厂家较少，价格较高，厂家主要在日

本、德国。选型时根据海水条件选用0RV或IFV，备用气化器可选SCV或ORV(视水质而定)。日本扇岛LNG接收站和中国台湾台中LNG接收站中，气化器全部选用ORV。广东大鹏LNG接收站则以ORV为主，1台SCV备用。

4.4 BOG压缩机类型

压缩机根据压缩原理可分为两类：离心式压缩机和往复式压缩机。离心式压缩机造价稍高，功率大，效率高，多用于超大型的LNG接收站或液化厂。往复式压缩机根据布置方式又分为两种：

① 立式压缩机。优点：占地少，启动快。缺点：工作时对地面有一定的往复冲击力。

② 卧式压缩机。优点：运行冲击力小(平衡)，造价低。缺点：卧式压缩机检修稍困难。一般设计成对置平衡式，两边对称，冲击力平衡，容量比立式压缩机稍大。

在常规接收站中，上述①、②两种压缩机均可选用。但适用技术标准不同，厂家极少，价格高昂。截至2009年，立式压缩机几乎只有瑞士1个厂家生产，卧式压缩机几乎只有日本1个厂家生产，其压缩机主要型式为厂家专利。卧式压缩机由于为日本厂家生产，因此在日本所有的LNG接收站均有应用。目前中国的几个LNG接收站有的采用卧式压缩机，有的采用立式压缩机。选型时选定厂家，则型式也就因此确定。 参考文献：

[1] API 610：2004，Centrifugal pumps for petroleum，petrochemicN and natural gas

industries(10 Edition)[S].

[2] BS EN 1473：1997，Installation and equipment for liquefled natural gas-design of onshore

installations(English version)[S].

[3] 顾安忠，鲁雪生，汪荣顺，等.液化天然气技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[4] 高华伟，段常贵，解东来，等.LNG空温式气化器气化过程的数值分析[J].煤气与热力，2008，28(2)：

B19-B22.

[5] API 618：1995，Reciprocating compressors for petroleum，chemical，and gas industu

thservices(4 Edition)[S]. th[5]

第三篇：煤气安全事故案例分析

事故案例分析(25分)

某焦化车间，在焊接一处管线连接处时，没有对距用火地点只有1.2m的污水井进行有效遮盖;动火前车间既没有到现场检查落实用火安全措施，动火时又没有监护人在场，致使电焊火星落到污水井中，引燃井内的聚集的可燃气体，发生爆燃，并串入污水明沟，引发大火。请分析事故原因并指出违反《企业安全生产标准化基本规范》中哪些要素?

事故原因分析：

直接原因：企业动火作业未严格执行动火六条禁令，动火前未对动火点周围易燃易爆物质进行清除，也未采取相应措施，导致发生着火爆炸事故;

间接原因：

1、企业生产现场危险、风险辨识不到位，未能辨识出污水井内可能存在易燃易爆气体积聚，与火源发生着火爆炸危险;

2、企业动火管理混乱，动火作业现场无人监护;未进行检测确认;

3、企业动火管理混乱，未制定严格的动火管理制度及方案;

4、企业隐患排查治理工作开展不扎实，未能及时发现生产现场存在隐患，也未定期对地下沟、坑、槽等密闭(半密闭)空间进行定期检测检查。

5、企业员工安全教育培训不到位，安全意识淡薄，动火作业现场风险认识不清，存在违章冒险作业行为。

违反法律法规行为：

违反《企业安全生产标准化基本规范》5.6.2条款 ：设备设施检维修前应制定方案。检维修方案应包含作业行为分析和控制措施。检维修过程中应执行隐患控制措施并进行监督检查。

违反《企业安全生产标准化基本规范》5.7.1条款 ：企业应加强生产现场安全管理和生产过程的控制。对生产过程及物料、设备设施、器材、通道、作业环境等存在的隐患，应进行分析和控制。对动火作业、受限空间内作业、临时用电作业、高处作业等危险性较高的作业活动实施作业许可管理，严格履行审批手续。作业许可证应包含危害因素分析和安全措施等内容。

违反《企业安全生产标准化基本规范》5.7.2条款 ：企业应加强生产作业行为的安全管理。对作业行为隐患、设备设施使用隐患、工艺技术隐患等进行分析，采取控制措施。

违反《企业安全生产标准化基本规范》5.7.3条款 ：企业应根据作业场所的实际情况，按照GB2894及企业内部规定，在有较大危险因素的作业场所和设备设施上，设置明显的安全警示标志，进行危险提示、警示，告知危险的种类、后果及应急措施等。企业应在设备设施检维修、施工、吊装等作业现场设置警

戒区域和警示标志，在检维修现场的坑、井、洼、沟、陡坡等场所设置围栏和警示标志。

违反《企业安全生产标准化基本规范》5.8条款 ：企业应组织事故隐患排查工作，对隐患进行分析评估，确定隐患等级，登记建档，及时采取有效的治理措施。

第四篇：产品工艺分析

工业产品造型设计风格的形成，有诸多因素，它既与材料、结构有关，又与加工工艺密切相关，美观的造型设计，必须通过各种工艺手段将其制成物质产品，如果没有先进、合理、可行的工艺手段，再先进的结构和美观的造型，也只是纸上谈兵，而实现不了。此外，即使是同一种款式的造型设计，采用相同的材料，由于工艺方法与水平的差异，也会产生相差十分悬殊的质量效果。因此，在产品设计分析中，工艺分析是十分重要的内容。制造工艺对产品的造型效果和质量影响很大，主要从以下几个方面反映出来。

一、工艺方法

相同的材料和结构方式，采用不同的工艺方法，所获得的外观效果差异较大。采用先进的工艺方法就能获得好的造型效果。反之，即使很好的设计，如果粗制滥造或工艺落后，最终的产品也会一塌糊涂。例如，同样的零件需要铸造成型，采用翻砂铸造所得零件表面粗糙，尺寸精度很低;如改用腊模型的精密铸造，其表面质量就可提高很多。所以，较小的精密零件都采用精密铸。对于金属切削机床，过去是由天轴皮带传动.机床造型庞大，布局零乱，敞露，操作极不安全，而且由于转速低，工件表面精度不高。采用齿轮传动方式后，机床造型就变得紧凑，并且是封闭的，操作安全多了。随着工艺方法的不断更新，新近出现的数控机床、电脑控制的全自动机床，比过去的老机床经济、实用、美观.加工出的零件质最高，速度快，工人劳动强度低。

在科学不断进步，工艺不断更新的今天，许多过去由手工操作的工作现在都由机器代替了，从而产品的质量有了大幅度提高。如图2 一2(左) 所示的工业容器的椭圆封头，现在已有统一标准.由专门厂家按特定工艺生产.比用手工弯板的单件生产质量有了很大提高、现在统一生产的椭圆封头外形圆滑，尺寸精确，生产效率高。用它组装的锅炉、储罐、反应塔等容器质量也相应提高了。

再如，钢板的成型加工，采用手工方法卷板成型，其外观很难达到平滑整齐，且效率低，劳动强度大。而采用机器弯板，如图2 一2(右) 所示的冷冲工艺，成型准确，产品质量优良，外形美观，棱线分明、平直，生产效率高。但制作模具的费用高，只适合于大批量生产加工。

又如，木工榫眼，过去传统工艺是用凿子打眼.如果木工技术水平差，凿的眼可能不平直，与榫眼端面不垂直，木料顶端还可能出现残损。如图2 一3(左) 所示，由四块木料组成的木框，是木器制作时常见的结构，如门、窗等。图中上、下两水平木料上加工榫，左、右两直立木料上、下两端凿榫眼。如果凿出的榫眼形状和位

图2-2钢板成型工艺

置有较大的误差时，则四块木料可能装配不到一起，或装配后四块木料不在一个平面内，这

将给产品的质量带来较大的影响(现在木工普遍采用木工机床，可分别进行锯、刨、打眼等工作。用机械加工打眼，在确定一个基准面后，定好距离，加工出的榫眼将与基准面保持平行，装配时就会很顺利，且能保证产品的平直性。用机械加工比手工操作速度快，质量好。所以产品的造型质量与工艺方法有密切的联系。

不同材料和不同工艺方法所获得的外观造型效果也不相同。例如图2 一3-2(右)今所示的几种简单的门结构。2 一3(右 a )为采用铸造方法造型的门，厚度大，笨重，表面平整性和边缘直线性都差，而且生产周期长.2 一3(右 b )为用角钢作骨架上面点焊薄钢板，制作简单，周期短，但变形大，平面性差，门框边缘结合不平梁，欠美观。2 一3(右c )为采用卷板方式，内加加强肋条。制作简便，周期短，外观平直，棱角分明，造型效果比较好。

二.工艺水平

材料、结构和工艺方法均相同，但由于工艺水平不同，所获得的外观效果和内在质最也不会相同.即使同一机器，由不同人操作所生产的产品质量也不尽相同。要买一辆自行车，大家一定挑选电镀件光亮、平整、镀层均匀，喷漆件漆膜均匀，没有流痕，没有露锈斑，制动可靠，焊接牢固，整车骑行轻快，转动灵活的车。如果车把粗糙、带毛刺、电镀件起皮、漆膜脱落等，这样的商品是不会有人满意的，肯定没有销路。

图2-3门结构

对于一些机床，要改变过去傻大黑粗的造型，提高机床外观质量，使人感到有挺拔、清新的艺术效果。例如，机床上的铸件常采用“方形小圆角”的风格造型.以显出棱角分明，形体表面平整光洁。但由于铸造工艺水平低，铸件很难满足要求。为了提高外观精度，许多精密机床的外表面不得不进行粗加工，以弥补铸件精度低的缺陷。并可省去刮油漆腻子的工序，可直接涂底漆进行表面涂装，效果很好。因此，提高工艺水平是保证产品造型效果的基本手段.

三.新工艺的应用

新工艺替代传统旧工艺是提高产品造型效果的有力措施，如自行车车架的生产过程，过去旧工艺是手工焊接，焊好后用酸洗方法除锈.再碳化，最后喷漆。这些工艺，工人劳动强度大，作业环境恶劣，对工人身体健康极为不利。新的生产工艺改为机械手自动焊接，将车架所用各段钢材截好后固定在工位上，启动电钮，机械手便按照程序将各焊点的焊缝按顺序焊好。用这种方法焊接的车架焊缝牢固、平滑.由于焊接时人与工作现场隔离，所以不会受到电弧、电火花的伤害，也不会吸入焊药的粉尘。

现在，新的除锈方法是用喷丸法，这种方法是将工件放入用钢板围成的密闭空间里，用直径为零点几毫米的小钢球高速喷向工件.依靠这些小钢球的击打，将工件表面的锈迹除掉。用这种方法处理过的工件，表面平滑，强度增加，不像酸洗后工件表面有蚀痕。经过喷丸处理的工件表面有许多被钢球击打的小凹坑，在显微镜下才看得出，可增加涂料与工件接触面积，使漆膜有更大的吸附力。所以不用再进行磷化处理，直接喷漆就能获得坚固、明亮的漆膜。

四.装饰工艺

工业设计的造型美，主要是形、色、质三大因素.例如电子产品的造型，虽然形的变化不是很大，但色的变化在表面装饰处理后，可以产生出各种视觉现象。因此，表面装饰工艺的应用，不仅丰富了产品造型的艺术效果，而且提高了产品质量。 1.装饰与创新

“创新”是设计的一个重要环节。“新”是时代发展的特征.处在第三次文明浪潮冲击下的世界，几乎每秒钟都有大量新事物出现。从科学技术的角度来讲，新技术、新工艺、新材料不断涌现，及时掌握这些新动向，关注所分析的产品中是否应用，赋予产品新的开发形态和功能。在更新技术、更新工具和材料的同时，也要注意是否更新了装饰工艺，由于新的光学仪器的开发，人们可以在微观中发现材料的断面、物质的内核以及动物体表中具有无穷理想的肌理，从而大大丰富和发展了工业产品造型与装饰的新领域、新途径。另外，新材料的开发也为装饰工艺带来不可估量的作用，如PVC 木纹纸，以及具有各种理想肌理效果的烫印箔、漆、板等新材料的开发，对造型形态、表面色彩、肌理的变化产生了极大的影响，同时，把装饰工艺又向前推进了一步，我们在整个产品分析过程中应予以充分的注意。 2.装饰与成本

20世纪60 年代我国的产品和造型曾盛行过分的装饰，金属材料镀铬的光亮饰件大量地应用于家用电子产品的面板、旋钮、中框、围框上。这种情况虽然满足了当时社会上一部分人的审美爱好，但其工艺复杂，花费较多的人力，对经济效益和批量生产不利。从设计美学观点来看.过分的装饰，过分的光亮易产生眩光，并不符合设计原则及视觉适应性。新型装饰材料的开发，为装饰工艺开辟了广阔的前景。以塑代木，塑料电镀，以及各种新的烫印手段，不但价格低廉，而且加工方便，从而使整体造型获得了实用、经济、美观三者的统一。

装饰工艺在产品形态面貌上是通过工艺美和材质美表现出来的。工艺美的主要特征是利用加工痕迹与形体的有机结合产生美感。如塑料的二次加工，钢铁的涂覆工艺，只要其工艺特征，颜色、光泽、肌理的效果与产品的几何形状、功能、工作环境相适宜，就会给人以美的感觉。材质美是利用材料的外向特征、质感、手感进行巧妙的组配，使其各自的美感得以充分表现.材料自身的不同个性要在造型设计选材时充分考虑。钢材朴实、沉重，铝材华丽轻快，塑料温顺柔和，木材轻巧自然，有机玻璃清彻透亮，在造型上要使各自的美感得以表现，并能深化和相互烘托。 3.装饰工艺与产品批量的关系

以品种求发展，以质量求生存，这是目前各企业在竞争中所奉行的口号.但是，在保证以上两条的基础上，以数量求效益是发展生产的关键。产品批量生产有多方面的条件，其中装饰工艺及装饰材料的合理应用是重要的一个方面。如金属件装饰，大量的时间要花在手工和机械抛光上，对发展生产不利，如果以ASB 型塑料经电镀代替金属件电镀，生产力就可从笨重的手工和机械抛光中解放出来。因此，装饰工艺和装饰材料的合理应用.对产品的批量生产是极为重要的，因此，选材时必须选用保证能实现批量生产，适合先进加工手段的装饰工艺和材料。 4.藏缺露优

藏缺露优工艺手段足利用变化与统一的美学法则来加强和深化造型的一种手法，突出重点或利用工艺、结构、材料、线型的特点使造型更加完美。藏缺是装饰工艺中采用不同的工艺手段达到掩饰材料缺陷的目的。如木材的变形、毛刺、开裂等缺陷可以采用塑料贴面或贴膜的装饰手段加以弥补，注塑件采用开模的皮纹、橘纹、皱纹处理就能较好地避免气泡、凹陷等缺陷。也可利用工艺方法以减少和掩盖工艺过程残留的缺陷。如注塑电视机后盖时的进料口，大多用铭牌等盖住;在朔料二次加工工艺中，如喷涂和烫印铂片等也能起到预想的作用效果。在结构设计中.也应尽量采用藏缺处理的手段和方法。

五、机械加工及其工艺性

金属切削加工是用刀具从金属材料上切去多余的金属层，从而获得符合要求的几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的机械零件的加工方法。

金属切削加工可分为钳工和机械加工两部分.

钳工是利用各种手工工具对金属进行切削加工的。基本的加工方法有划线、錾切、锯割、锉削、钻孔、攻丝、套扣和研刮等.

钳工操作大部分是用手工完成，因此，生产率低，劳动强度大。为了减轻工人的体力劳动提高生产率，钳工中某些工作已逐渐被机械加工所代替。但由于钳工工具简单、加工灵活方便.可以完成目前用机械加工所不能完成的一些工作.如精度量具、样板、夹具和模具等制造中的一些钳工活;一些零部件通常需通过钳工装配成机器;损坏的机器需要钳工修配，恢复其性能。因此，钳工在工业美化、装饰产品的作用，使产品高雅含蓄，表面有更丰富的色彩、光泽变化，更有节奏感和时代特征，从而有利于提高产品的商品价值和竞争力。

金属材料表面处理和装饰技术所涉及的技术问题和工艺问题等十分广泛，并与多种学科相关，需要了解这些表面处理与装饰技术的特点，观察产品、分析时能正确地鉴别，评价。

第五篇：焊接方法的工艺分析

摘 要

表面美观以及使用可能性多样化且耐腐蚀性能好的不锈钢材料近年来得到了广泛使用，而不锈钢薄板相比与其他材料的优点也得到了广泛的使用，因为对于钢板来言，主要的连接技术就是进行焊接，但在薄板(即板厚≤3mm)焊接过程中，由于电流过大，或焊接停留时间过长等原因都会导致焊件出现不同程度的缺陷，比如裂纹、夹渣、气孔、未焊透等，甚至会造成对焊件变形的不可挽回伤害。本论文则阐述下不锈钢薄板焊接的一些行之有效的方法以及一些初浅的见解。

关键词：不锈钢薄板

氩弧焊接

焊接缺陷

I

1. 不锈钢薄板焊接性及焊接方法分析

不锈钢在我国的使用量正逐年增加，不锈钢的使用量由2000年的165万吨增加到2012年的561.4万吨。而在不锈钢的使用中以薄板为主，大概能占到使用总量的一半。不锈钢的焊接是产品生产的一个重要工序，焊接质量的好坏直接决定产品的质量。

1.1 工艺焊接性

工艺焊接性是指在一定焊接工艺下，能否获得优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面内容：

①焊合性能：在一定焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性。 ②使用性能：在一定焊接工艺条件下，一定的金属焊接接头对使用要求的适应性。

对于熔化焊来说，焊接过程一般要经历传热和冶金反应。因此，工艺焊接性又分为“热焊接性”和“冶金焊接性”。热焊接性是指在焊接热过程条件下，对焊接热影响区组织性能及产生缺陷的影响程度。它是评定被焊金属对热得敏感性，主要与被焊材质及焊接工艺条件有关。冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度。焊接性是说明材料对焊接加工的适应性，是指在一定得焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式下，能否获得优质焊接接头的难易程度和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行。焊接性的具体内容可分为工艺焊接性和使用焊接性。

在不锈钢焊接领域，由于其种类繁多因而其焊接性也不尽相同，必须根据不同的钢种来确定其焊接性，选用合适的焊接参数显得尤为重要!

1.2 焊接工件的烧穿和变形

不锈钢薄板的焊接由于其自身拘束度小、导热系数小，线膨胀系数较大，当焊接温度变化较快时，则产生的热应力大，最容易出现就是过热烧穿和焊接变形缺陷。

1.2.1 产生原因

不锈钢薄板板壁导热速度快，电流过高或停留时间过长都会造成温度过热从而形成烧穿。而且不锈钢薄板的拘束度较小，在焊接过程中受到局部加热、冷却作用，

形成了不均匀的加热、冷却，焊件会产生不均匀的应力和应变，焊缝的纵向缩短对薄板边缘的压力超过一定值时，即会产生较严重的波浪式变形，影响工件的外形质量。

1.2.2 解决办法

解决不锈钢薄板焊接时产生的过烧烧穿、变形的主要措施有：

①严格控制焊接接头上的热输入量，选择合适的焊接方法和焊接电流、电弧电压、焊接速度。

②装配尺寸力求精确，接口间隙尽量小。间隙稍大容易烧穿，或形成较大的焊瘤。

③必须采用精装夹具，夹紧力平衡均匀。

④焊接不锈钢薄板关键在于严格控制焊接接头上的线能量，力求在能完成焊接的前提下尽量减小热量输入，从而减小热影响区，避免上述缺陷的出现。

1.3 焊接方法分析

目前的不锈钢的焊接采用的主要焊接方法均为成熟的焊接工艺，如钨极氩弧焊、焊条电弧焊、埋弧自动焊等。

①钨极氩弧焊采用的保护气体为氩气，焊接时它既不与金属起化学反应，也不溶解与液态金属中，故可以避免焊缝中金属元素的烧损和由此带来的其它焊接缺陷，同时因其密度较大，在保护时不易漂浮散失，保护效果好。该焊接方法由于热源和填充焊丝是分别控制的，热量调节方便，使输入焊缝的焊接线能量更容易控制，故适合于各种位置的焊接，也容易实现单面焊双面成型。

②焊条电弧焊由于操作灵活、方便，焊接设备简单、易于移动，设备费用比其它电弧焊方法低，因而得到了广泛的应用。该焊接方法与熔化极气体保护焊、埋弧自动焊等焊接方法相比，其熔敷速度慢及熔敷系数低，并且每焊接完一条焊道均需要清理熔渣，而坡口内的清渣是比较繁琐的。

③熔化极惰性气体保护焊，由于采用氩气或在氩气中添加了少量的O2作为保护气体，因而其电弧稳定，熔滴细小且过渡稳定，飞溅很小。该焊接方法的电流密度高、母材熔深深，因而其焊丝的熔化速度和焊缝的熔敷速度高，焊接生产效率高，尤其适于中等厚度和大厚度结构的焊接。该焊接设备比较复杂，设备成本较高通过以上分析，考虑焊接成形和焊接成本。

2. 钨极氩弧焊

钨极氩弧焊对于不锈钢薄板是一个合理的焊接方法选择，而对于1～3mm的不锈钢薄板，主要采用钨极氩弧焊。

2.1 钨极氩弧焊的特点

氩弧焊焊应用了脉冲电弧，它具有热输入低、热量集中、热影响区小、焊接变形小、热输入均匀，能较好地控制线能量;保护气流具有冷却作用，可降低熔池表面温度，提高熔池表面张力;便于操作，容易观察熔池状态，焊缝致密机械性能好表面成形美观。目前钨极氩弧焊焊广泛应用于各行业，尤其是在不锈钢薄板的焊接中应用较广。

2.2 技术要领

①引弧、定位焊。引弧形式有非接触式和接触式短路引弧2种。前者电极不与工件接触，既适于直流也适于交流焊接;后者仅适于直流焊接。采用短路方法引弧，不应在焊件上直接起弧，因易产生夹钨或与工件粘接，电弧也不能立即稳定，电弧容易击穿母材，所以应采用引弧板。在引弧点旁放一块紫铜板，先在其上引弧，待钨极头加热至一定温度后再移至待焊部位。在实际生产中，钨极氩弧焊焊常用引弧器引弧，在高频电流或高压脉冲电流的作用下，使氩气电离而引然电弧。定位焊时，焊丝应比常用焊丝细，因点焊时温度低、冷却快，电弧停留时间较长，故容易烧穿。进行点固定位焊时，应把焊丝放在点焊部位，电弧稳定后再移到焊丝处，待焊丝熔化并与两侧母材熔合后迅速停弧。

②正常焊接。用普通钨极氩弧焊焊进行薄板焊接时，电流均取小值，当电流小于20A时，易产生电弧漂移，阴极斑点温度很高，会使焊接区域产生发热烧损和发射电子条件变差，致使阴极斑点不断跳动，很难维持正常焊接。而采用脉冲钨极氩弧焊焊时，峰值电流可使电弧稳定，指向性好，易使母材熔化成形，并循环交替，确保焊接过程的顺利进行，能得到性能良好、外观漂亮、形成熔池互相搭接的焊缝。

2.3 钨极氩弧焊焊接优势

①焊缝表面光洁无需二次加工。 ②速度快变形小。

③电弧可见，焊缝易对中，可全位置焊接。

④焊缝牢固不低原材料的性能。

3. 氩弧焊焊接工艺参数选择

为了达到较好的焊接质量，焊接工艺参数必须合理的进行选择。

3.1 焊接电流及钨极直径选择

经过多次试验证明，在钨极直径为1.6mm，焊接电流大于60A时，易使熔池过烧，甚至因试板局部对接间隙过大而生烧穿缺陷。若产生烧穿缺陷，一则难以补焊，二则即使采用手工氩弧焊补焊效果好，也会产生较大波浪变形：当焊接电流小于50A时，背面易产生未焊透缺陷，达不到单面焊双面成形的效果。因此焊接电流选择50-60A较为合适。

3.2 氩气流量及喷嘴直径

据资料介绍，在一定条件下使用钨极氩弧焊焊接时，氩气流量和喷嘴直径有一个较好的匹配范围，此时氩气保护效果最好，也就是当喷嘴直径一定时，氩气保护流量过低，气流挺度差，排除周围空气的能力低，保护效果不好;氩气流量过大，容易造成紊流，使外界空气卷入，同样降低保护效果。试验证明，当喷嘴直径为10mm，氩气流量为8-10L/Min时，氩气保护效果较好。此外，背面保护气体的流量也心须合适，流量过小，起不到保护效果;流量过大，不仅造成气体浪费，而且可能造成背面焊缝上凹，实际焊接时背面保护气体流量选择4-6L/mm。

3.3 焊接速度

焊接过程中，在焊接电流一定条件下，焊接速度与焊接热输入成反比。当焊接速度过大时，焊接热输入小，易产生未焊透。咬边等缺陷，达不到单面焊双面的效果;当焊接速度过小时，焊接热输入大，会造成焊接熔池过烧。甚至烧穿。因此，焊接速度必须有一个合适的范围，试验得知，当焊接电流为50-60A，焊接速度0.60-0.65m/min较为理想。

4. 焊接质量影响原因分析

不锈钢焊接由于设备、材料、工艺手段、操作方法不同，所得到的焊接质量千

差万别。现就钨极氩弧焊，在焊接304不锈钢薄板中影响其焊接质量的一些主要原因分析及解决办法供大家参考。

4.1 焊接质量评价术语以及含义

①焊缝牢固度：主要看工件正反二面材料是否完全熔接，抗拉抗折能力。

②焊缝平面度：指的是焊缝及热影响区实际平面与基准平面间隙值，间隙越大工件变形量就越大，平面度就越差，反之就平面度就好。

③焊缝直线度：指的是工件拼缝中心线与实际焊缝中心线偏差值。偏差越大直线度越差。

④焊缝高度和宽度：指的是焊接后最高厚度减材料厚度和焊缝截面中基材被熔化最长的长度。

⑤焊缝颜色：最好的是银白色，金黄色，蓝色为良好，红灰色为一般，灰色不良，而黑色则为最差。

⑥焊缝均匀性：指的是一定焊接长度中焊缝高度、焊缝直线度、焊缝宽度最大值和最小值的差值，差值越小均匀性越好。

⑦起弧和收弧点质量： 起弧和收弧点的面表质量，以不咬边不熔蚀材料边部为最好。以少咬边不熔蚀材料边部为次之。咬边又熔蚀材料边部为差。

⑧焊接裂纹：热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹的统称。

⑨焊接尺寸精度： 指的是工件设计尺寸、角度，与实际尺寸和角度的偏差，偏差越大精度越低。反之则高。

4.2 影响质量原因分析

对于焊接质量评价中的各种工艺参数的实际控制方法。

4.2.1 焊缝牢固度

与焊接电流、焊接速度、钨棒与工件位置高度及角度、工件拼缝间隙等因素有关。厚度为0.8mm，电流一般控制在75~110A，焊接速度一般为700~1000mm/min，钨棒针尖与工件距离为2.7~3.0mm，焊枪角度一般与工件垂直向焊接方向后倾15~20度。焊丝的送丝角度与工件平面成10~15度，并与焊接方向线重合。焊丝直径选用0.55mm，焊接后效果较好。

4.2.2 焊缝平面度

①首先控制好焊接电流和电压、焊接速度、焊缝宽度。

②控制好变形，工件焊接尺寸才有保证。可采取尽可能减少工件发热量、发热面积。

较合适夹具压紧压平。 ③尽可能快速冷却装置。

④焊缝长度大于120mm，拼接时考虑焊缝的收缩率。0.8mm厚材料收缩率大概为0.08%~0.15%。(用小电流焊接使工件变形相应减小;调平压板增加了与工件传导面积;加大夹紧力使工件变形量减到最小;压板用紫铜制作下支梁镶紫铜并通冷却水增加热传导速度。)焊缝直线度的控制与工件焊接质量有直接关系，自动焊上控制容易，手工氩弧焊完全取决于操作者熟练程度，与焊接牢固性等有关。为较好控制焊缝直线度，仅可能采用自动焊接。对于焊缝的收缩率，在工件拼接时起始点不能留间隙，结束处按焊缝长度结合材料厚度收缩率留出一定间隙。材料厚度不同收缩率不同，一般是材料越厚收缩率越大。

4.2.3 焊缝直线度的控制

在实际中焊缝直线度对外观影响很大，手工操作时主要取决于工人的熟练程度，采用自动焊接能很好控制焊缝直线度。

4.2.4 焊缝高度和宽度的控制

①对加丝焊接来说与送丝速度、焊丝直径、电流大小、工件之间的间隙大小、焊接速度有关，在相对不变的前提下主要有以下特性：焊缝高度与送丝速度成正比、与焊丝直径成正比、与焊接电流成反比、与工件间隙成反比、与焊接速度成反比。

②对不加丝焊接来说与电流大小、工件之间的间隙大小、焊接速度有关，在相对不变的前提下主要有以下特性：与焊接电流成反比、与工件间隙成反比、与焊接速度成反比。

焊缝宽度与焊接电流成正比、与焊接速度成反比。合理控制上述过程能得到理想的焊缝高度和宽度。

4.2.5 焊缝均匀性控制

焊缝均匀性的控制与工件焊接质量有直接关系，自动焊上控制容易，手工氩弧焊完全取决于操作者熟练程度，与焊接牢固、美观、平面度等有关。为较好控制焊缝均匀性，仅可能采用自动焊接。

4.2.6 焊缝颜色

焊缝颜色可直接反影出焊接过程中的气体保护状态、冷却状况、焊接电流、焊接速度等调节的合理性。为达到较好的焊缝颜色，一般采用下列办法：

①较好气体保护。一般内嘴直径在5~20mm之间，气体流量为5~25L/min。气体流量过小，气流挺度差、排开空气能力差，影响保护效果。流量过大，则造成紊流、卷入空气使保护效果显著下降。喷嘴直径过大，不但影响观察焊缝，而且使气流流速过低，造成挺度不足保护效果下降。施工时应注意环境风速对保护作用的影响，当风速超过规定值时，会造成保护气体紊乱，这时应适当增加气体流量克服风速对其影响。

②使工件有较好的热传导，提高冷却速度，增加冷却效果.。比如用紫铜做夹紧工装夹在焊缝相近处、在工装上通冷却水等等。

③在保证焊接牢固度前提下，仅可能采用小电流减小热量产生。

④合适的焊接速度，速度过快工件温度还很高时已移出气体保护范围这样颜色会不好，速度过慢时在单位时间内对工件的热量会增多工件变色会严重。

⑤保护气体延时关闭。

4.2.7 起弧与收弧的控制

由于设由于设备和操作技能方面的局限性，往往起弧与收弧处缺陷较多。可以采用下列手段加以解决：

①减小起弧和收弧电流，减慢电流提升速度，这样能有效防止咬边、熔蚀等缺陷。

②在工件上增加一定长度的引弧板和收弧板，完成焊接后去除。 ③起弧时提高送丝速度等。

4.2.8 裂纹

在304不锈钢焊接中大多产生的是热裂纹，最直接的原因为材料中有害元素S、P、C、Si、Mn影响较为突出，解决办法有限制有害元素含量，焊缝中加入细化晶粒元素。工艺上可采用引弧板和收弧板将弧坑移出工件外，可以避免弧坑裂纹在工件上产生。

4.2.9 焊件的尺寸包括长度尺寸和角度

焊缝在冷却后都具有收缩性，焊缝距离越长收缩越大，板料越厚收缩越大，当

然还有电流大小对它的影响，焊接速度、冷却速度等诸多因素。为保证工件焊接后达到设计尺寸要求，可以采用给焊接拼缝一定的间隙(间隙形状如等腰三角形)，当然起弧处是不能有间隙的。以0.8mm厚304不锈钢板(用数控直缝焊机焊接且用夹具压紧)为例，它的收缩值为0.8mm厚材料收缩率为0.08%~0.15%，在没加夹紧装置时收缩更大，对角焊接时的角度误差也如此。

5. 结论

本文主要阐述了使用钨极氩弧焊对不锈钢薄板焊接的一些行之有效的方法以及一些初浅的见解。钨极氩弧焊接热量集中、热影响区域小、变形小、特别适合不锈钢薄板的焊接。同时焊接过程中要选择合理的工艺参数，如采用合适的焊接电流、焊接速度，钨极长度，焊接角度以及对焊接工件进行与拼装台的紧密结合等技术方法，则可以得到焊缝颜色和焊接质量较好以及焊接后变形较小的焊缝。

参考文献

[1] 王长忠.高级焊工工艺[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2006 [2] 曾乐.现代焊接技术手册[M].上海:上海科学技术出版社,1993 [3] 史耀武.焊接技术手册[M].福建:福建科学技术出版社,2004 [4] 陆世英.不锈钢[M].北京:原子能出版社,2002