摘要：大型不锈钢发酵设备由于直径大，设备高及钢板厚等特点，其主要元件焊接后变形、成型组装很难控制，制作过程中采用合理的焊接施工工艺和组装顺序，有效的控制焊接中出现的问题，才能保证焊接质量，顺利完成设备整体制作。
关键词：化工制药设备；制作过程；问题及解决措施
发酵设备在整个化工制药过程中起着特别重要的作用，它提供了微生物的生长、繁殖、代谢的生化反应场所。广泛使用于抗生素、L一乳酸、氨基酸等各个领域。近年来，对大型发酵设备的需求日益增多。但发酵设备焊接后易发生变形，成型组装很难控制，制作过程中采用合理的焊接施工工艺和组装顺序，有效的控制焊接中出现的问题，才能保证焊接质量，顺利完成设备整体制作。
1．奥氏体不锈钢的焊接
主要受压元件：封头、简体板材材质均为0Crl8NI9，属于奥氏体不锈钢，这类材料比其他不锈钢容易焊接。在焊态下奥氏体不锈钢接头有较好的塑性和韧性。材料为固溶处理状态交货。适于制造要求耐腐蚀、抗氧化、耐高温的发酵设备。
1．1主要焊接方法的选择
埋弧自动焊技术易于掌握较，有合格的焊接工艺评定，且焊接工艺参数稳定，焊缝成分和组织均匀，外观成形光洁，无飞溅，因而封头及简体对接接头的焊接均选用埋弧自动焊的焊接方法。
1．2奥氏体不锈钢的焊接特点及控制措施
奥氏体不锈钢的可焊性良好。焊接过程中主要问题是容易出现热裂纹、脆化、晶间腐蚀和应力腐蚀。此外，因导热性能差，线胀系数大，焊接应力和变形较大。因此，主要控制焊接热裂纹、耐蚀性和引起的变形。
1．2．1 焊接热裂纹的控制
焊接过程中，由于焊缝化学成分、焊缝金相组织、焊接应力、焊接工艺的影响都可以成为裂纹产生的诱因。为了防止焊接热裂纹，正确的选择焊丝和焊剂，采用合理的焊接工艺参数、接头坡口，减少接头的拘束度和安排合理的焊接顺序，以控制熔深和焊道形状，减少焊接裂纹倾向。
1．2．2 耐蚀性的控制
奥氏体不锈钢易产生晶问腐蚀和应力腐蚀，首先，由于在多层焊的前层焊缝热影响区达到敏化温度的区域，在晶界上容易析出铬的碳化物，形成贫铬的晶粒边界。若该区恰好露在焊缝表面并与腐蚀介质接触，而发生晶间腐蚀。其次，在保证焊接质嚣的前提下，采用小电流，快速焊和短弧窄道焊，以减少热影响区的范围。在进行双面焊接时。与腐蚀介质接触的焊缝最后施焊。焊后做酸洗钝化处理，增强耐腐蚀能力。在焊接材料的选择方面，宜选用具有良好力学性能及抗晶间腐蚀性能的焊材。再者，奥氏体不锈钢因热导率小，线胀系数大，焊后存在较大的焊接残余应力，为应力腐蚀开裂创造了必要条件；在焊接热过程导致接头碳化物析出敏化，促进了应力腐蚀的发生。其预防措施主要有：（1）减小或消除残余应力。（2）选用抗应力腐蚀性能好的母材或焊接材料。（3）对焊件表面进行处理，提高耐蚀性。
1．3焊接变形控制
焊接过程是对整个围金属的阻碍，于是发生了压缩塑性焊件来说是不均匀的加热过程，焊接时在高温的作用下，热自由膨胀受到周变形，则冷却后一定发生缩短变形，即沿焊缝长度方向的纵向缩短和垂直于焊缝长度方向的横向缩短。正是由于这两个方向上的缩短，造成了焊接件的各种变形。采用小线能量焊接、选择合理的装配和焊接顺序、利用反变形法、采用夹具刚性固定以及焊后用小锤锤击焊缝等都可以控制不锈钢的焊接变形。在发酵罐零部件制作过程中需遵照各相应的焊接特点施行，保证产品质量。
2．零部件的制作
设备主要零部件如封头、简体、蛇管、半管、裙座各制作环节的工艺质量控制，保证了设备整体组装顺利完成。
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2．1封头
由于直径大，考虑运输和加工因素，封头压制前料片拼接应尽量少，每个封头由9瓣拼接而成，施工工艺如下：订制钢板直接运至专业封头压制厂一材料确认验收一按排版图下料一加工坡口一组对焊接一冷旋压成型一分瓣运输至施工现场一组装封头一焊接封头。为了保证产品焊接质量，严格按焊接工艺及奥氏体不锈钢焊接注意问题进行施工，并按国家相关标准的规定对A类焊接接头进行
2．2筒身
简体的加工工艺如下：材料验收一划线100％X射线检测，结果应符合标准及图纸要求。下料一加工坡口一拼接焊接一卷圆一焊接一校圆一组装。各块板拼接下料前应考虑焊接收缩量，按排版图下料。切割设备为：半自动等离子切割机。由于现场条件限制，焊接坡日用手工砂轮配合打磨，坡口形式符合焊接工艺。每节筒节总长度由两带板拼成，拼成整条板后应测量整条板长度，对角线尺寸，无误后再卷制单个筒节。成型后，焊成整圆，再次找圆。筒身制造卷板应符合“不锈钢压力容器制造工艺守则”，特别是对卷板机轨辊进行清理，确保不锈钢表面不含铁离子材料，并对轨辊进行包固处理（如在辊子上包一层软垫）。为了便于制作，降低不安全因素，采用卧式组装，相邻两简节的纵缝应相互错开。
2．3 蛇管
蛇管采用不锈钢管，在专用煨管机上，用胎具煨制。煨制时管子要放平，必要时加芯子，防止皱折、变形和扭曲。并依据《工业管道工程施工验收规范》验收煨管后的圆度、椭圆度、皱折波长及皱折深度等。对接接头采用手工钨极氩弧焊焊接，对接前开设坡口。蛇管组装应在平台上设组装架组装。各立板、筋板、侧板下料用剪板机，侧板孔在钻床上按图钻孔，各板加工后，要求调平，再组焊与蛇管组装成一体。焊后清理飞溅、焊疤，进行水压试验，无泄露、无变形、无异常震动为合格，合格后酸洗钝化。
2．4 半管
筒体外壁半圆形外壁管由专用胎具冷轧压制而成，设备体积大，半管压制误差要求更为严格，尽量减少对接接，减少焊接缺陷的发生率，才能降低半管承压时泄漏的机率。首先。按图纸要求的半管旋向，确定主体设备滚胎的旋转方向和旋转速度，在距设备一定距离位置装上半管机，固定牢固，使半管机与主体设备滚胎同向同速，这样半管在压制时，直接缠饶在罐身，保证了无纵向对接接头，焊接时应注意产生的飞溅、气孔、夹渣等缺陷。
2．5 裙座
裙座为非主要受压元件，制作时根据下封头实际外周长，并按设计图样中的装配位置确定裙座简体下料尺寸，半自动火焰切割现场下料，并按焊接工艺加工坡口。裙座筒身制作同本文“简体”，轨辊卷制成型。焊接采用埋弧自动焊。制作过程中考虑到拼接后带板长、重量大，翻板较困难。采用只焊正面，背面暂不焊待卷圆后再焊的方法。卷圆时在卷板机前搭设一带滚轮的托架，防止带板与地面摩擦，保护板面，减轻卷板机的负荷。卷圆前对板头作压弧处理。
2．6 组装
由于罐体重量大，滚胎对地面压力大，对滚胎放置处地面进行防塌陷下沉处理，夯实地面、垫粗石子，并在上面铺道木以增大地面基础承压能力。用水平仪及盘尺调整主、从动胎的标高、中心线、平行度一致。设备采用卧式组装，两组滚胎配合支撑。筒节由下至上逐节组对，每个筒节加强至足够刚度，下封头与相邻筒节间内平齐，当下封头与筒身组装焊接完成，经无损探伤合格，装入内件如蛇管、挡板、支撑等。上封头与相邻简节组装最后进行，滚胎随筒身中心位置作相应移动，探伤合格后安装裙座，裙座组装并焊接完后，用千斤顶把转胎主动轮移到裙座简体适当的位置处。根据现场及设备基础具体情况，将设备转至一定位置在设备上焊若干个设备吊装点，焊后可将设备从转胎上移出。
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论文作者:高喜旺,夏明栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
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