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扩散方程研究进展论文

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扩散方程研究进展论文

假设我们在做一个化学反应实验,存在U和V两种化学物质,其中每单位U物质在两单位V物质的催化下,生成新的V物质。那么V物质的浓度将会发生怎样的变化? 设想一下,随着时间的推移,反应皿中 V物质的浓度应该是持续升高的,由于现实情况,比如气压、重力、气温等因素,V物质在容器中并不会均匀的分散在溶液中,而是 “抱团分布”。 下面的视频就是0到5000秒,化学物质V的分布变化图,这种图一般会展现出斑点、条纹、迷宫等样式,所以叫做斑图。斑图的模拟研究起源于图灵,所以又称其图灵斑图。 回到V物质的斑图上,视频中的黄色区域即V物质浓度高的区域,起始时,黄色区域为一个“环状”,随着时间的推移,黄色区域逐渐扩散,最终成为了一个“迷宫”。 那么其他色彩区域是否指的是没有V物质的存在呢,并不是这样的,其他区域的颜色变化其实是指V物质的浓度不高,本视频中, “黄色——浅黄色——浅蓝色——蓝色” 区域的V物质的浓度是逐渐降低的。 下面将详细解释图灵斑图的实现。 01 图灵斑图是什么? 图灵于1952年在他的这篇论文中,创造性地使用反应——扩散系统的数学模型来描述自然界中的斑图,比如虎纹,豹斑。这类可以用反应-扩散方程描述的斑图,被后人称为图灵斑图(Turing Pattern)。 与此同时,斑图不仅在动物的皮肤上展现,同样常见于半干旱地区的植被分布模拟,以及生物种群(捕食者和被捕食者)的分布上等等。 由于斑图是一种研究区域变化随时间变化的一种方法,其可以用于数学、统计学、生物学、地理学、物理学、化学、医学等各个专业。 老虎斑纹的出现究其根本是化学物质浓度的区域性差异所导致的,所以本文以Gray-Scott模型为例,讲述反应扩散方程的斑图的模拟与绘制。 02 反应扩散方程 下列方程组为反应扩散方程的一般形式: 其中,和为方程组中的扩散项,DU和DV分别为U和V的扩散系数,而f(U,V)与g(U,V)分别为U和V的生成率,图灵认为这两项为二次多项式。 上述内容比较抽象,下面直接以Gray-Scott模型为例进行讲述。 03 Gray-Scott模型 化学反应方程: U和V为两种化学物质,通过反应产生新的V。因为V出现在第一反应的两边,所以它作为催化剂,对自身的生产起着催化剂的作用。而P为一种惰性产物。 该体系的总体行为由下面的公式描述,两个方程描述了两种化学物质的三种增减源。 上述方程组中: F——进料率,代表补给率,常数; k——去除率,常数; 04 斑图形成的条件 想要实现斑图就需要考虑其时空性质,即时间和空间的转变导致斑图的形成。 时空离散的捕食者系统斑图形成的条件具体来说为以下三点: (1)稳定空间均匀定态的条件: 离散系统存在一个非平凡空间均匀定态,此定态对空间均匀扰动是稳定的; (2) Neimark- Sacker失稳的条件: 稳定空间均匀定态在 Neimark- Sacker分岔作用下而变得不稳定; (3)图灵失稳的条件: 稳定空间均匀定态对于至少一类空间非均匀扰动变得不稳定。 受篇幅所限,此处不讲述该模型的数值分析内容,该模型是符合这三点要求的。我们直接进行建模绘图。 05 斑图的形成 思考: 在绘制斑图时,我们可以将一张斑图划分为N*N个正方形格子,填充每个格子颜色,就可以绘制出一个斑图。而填充颜色是可以考虑通过建立一个N*N的矩阵,通过比较矩阵的每个元素与其他元素的值的大小可以确定颜色填充的差异。 因此,我们需要计算每个格子(矩阵元素)的值,此时最大的问题是如何确定边界上格子的值,比如矩阵第一列的元素的值,此时我们可以通过将这个矩阵视作无缝连接的矩阵,即矩阵第一行与最后一行相邻,第一列与最后一列相邻。 在matlab中可以通过circshift()函数完成我们的构想。 Step 1:构造网格影响方程函数: function out = my_laplacian(in)   out = -in ...       + .20*(circshift(in,[ 1, 0]) + circshift(in,[-1, 0])  ...       +      circshift(in,[ 0, 1]) + circshift(in,[ 0,-1])) ...       + .05*(circshift(in,[ 1, 1]) + circshift(in,[-1, 1])  ...       +      circshift(in,[-1,-1]) + circshift(in,[ 1,-1])); Step 2:设置系数值与初始矩阵 f=.055;%进料率 k=.062;%去除率 da = 1;%U的扩散率 db = .5;%V的扩散率 % 网格的大小 width = 128; %  5,000个模拟秒,每模拟秒4步 dt = .25; stoptime = 5000; 设置初始矩阵: function [t, A, B] = initial_conditions(n)   t = 0;   A = ones(n);   B = zeros(n);   B(51:60 ,51:70) = 1;   B(61:80,71:80) = 1; Step 3:运行主程序 [t, A, B] = initial_conditions(width); %主程序 tic nframes = 1; while t     anew = A + (da*my_laplacian(A) - A.*B.^2 + f*(1-A))*dt;     bnew = B + (db*my_laplacian(B) + A.*B.^2 - (k+f)*B)*dt;     A = anew;     B = bnew;     t = t+dt;     nframes = nframes+1; end %画图 axes('Position',[0 0 1 1]) axis off hi = image(B); hi.CDataMapping = 'scaled'; delta = toc; disp([num2str(nframes) ' frames in ' num2str(delta) ' seconds']); 下面第一幅图为B(对应前文的V)的区域分布斑图 Step 4:拓展 如果我们想观察一段时间内B的分布区域的变化情况,那么我们可以通过绘制动图来实现。 [t, A, B] = initial_conditions(width); targetframerate = 24; frametime = 1/(24*60*60*targetframerate); nextframe = now + frametime; tic nframes = 1; while t     anew = A + (da*my_laplacian(A) - A.*B.^2 + f*(1-A))*dt;     bnew = B + (db*my_laplacian(B) + A.*B.^2 - (k+f)*B)*dt;     A = anew;     B = bnew;     hi.CData = B;     t = t+dt; ht.String = ['Time = ' num2str(t)];   if now > nextframe         drawnow         nextframe = now + frametime;     end     nframes = nframes+1; end delta = toc; disp([num2str(nframes) ' frames in ' num2str(delta) ' seconds']); 在原来的基础上,通过增加绘制动图的指令即可实现。

数字图像处理主要方法:1 )图像变换:由于图像阵列很大,直接在空间域中进行处理,涉及计算量很大。因此,往往采用各种图像变换的方法,如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术,将空间域的处理转换为变换域处理,不仅可减少计算量,而且可获得更有效的处理(如傅立叶变换可在频域中进行数字滤波处理)。目前新兴研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性,它在图像处理中也有着广泛而有效的应用。2 )图像编码压缩:图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量(即比特数),以便节省图像传输、处理时间和减少所占用的存储器容量。压缩可以在不失真的前提下获得,也可以在允许的失真条件下进行。编码是压缩技术中最重要的方法,它在图像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。 3 )图像增强和复原:图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量,如去除噪声,提高图像的清晰度等。图像增强不考虑图像降质的原因,突出图像中所感兴趣的部分。如强化图像高频分量,可使图像中物体轮廓清晰,细节明显;如强化低频分量可减少图像中噪声影响。图像复原要求对图像降质的原因有一定的了解,一般讲应根据降质过程建立“降质模型”,再采用某种滤波方法,恢复或重建原来的图像。4 )图像分割:图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。图像分割是将图像中有意义的特征部分提取出来,其有意义的特征有图像中的边缘、区域等,这是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。虽然目前已研究出不少边缘提取、区域分割的方法,但还没有一种普遍适用于各种图像的有效方法。因此,对图像分割的研究还在不断深入之中,是目前图像处理中研究的热点之一。5 )图像描述:图像描述是图像识别和理解的必要前提。作为最简单的二值图像可采用其几何特性描述物体的特性,一般图像的描述方法采用二维形状描述,它有边界描述和区域描述两类方法。对于特殊的纹理图像可采用二维纹理特征描述。随着图像处理研究的深入发展,已经开始进行三维物体描述的研究,提出了体积描述、表面描述、广义圆柱体描述等方法。6 )图像分类(识别):图像分类(识别)属于模式识别的范畴,其主要内容是图像经过某些预处理(增强、复原、压缩)后,进行图像分割和特征提取,从而进行判决分类。图像分类常采用经典的模式识别方法,有统计模式分类和句法(结构)模式分类,近年来新发展起来的模糊模式识别和人工神经网络模式分类在图像识别中也越来越受到重视。

扩散吸收式制冷技术进展毕业论文

制冷是为了适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。下面是我为大家精心推荐的高级制冷技师职称论文,希望能够对您有所帮助。

制冷技术分析

摘要 制冷技术是为了适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。制冷技术是使某一空间或物体的温度降到低于周围环境温度,并保持在规定低温状态的一门科学技术,它随着人们对低温条件的要求和社会生产力的提高而不断发展。制冷的 方法 很多,常见的有以下四种:液体气化制冷,气体膨胀制冷,涡流管制冷和热电制冷。其中液体汽化制冷的应用最为广泛,它是利用液体汽化时的吸热效应而实现制冷的。蒸汽压缩式,吸收式,蒸汽喷射式和吸附式制冷都属于液体汽化制冷方式。本文重点介绍蒸汽压缩式制冷的工作原理及几种形式。

关键词蒸汽压缩式制冷压-焓图理想制冷循环制冷系数ε 绝热膨胀

双级蒸汽压缩制冷循环

中图分类号: TB6文献标识码: A

一、蒸汽压缩式制冷的工作原理 蒸汽压缩式制冷系统由压缩机,冷凝器,膨胀阀,蒸发器组成,用管道将其连成一个封闭的系统。

工质在蒸发器内与被冷却对象发生热量交换,吸收被冷却对象的热量并汽化,产生的低压蒸汽被压缩机吸入,经压缩后以高压排出。压缩过程需要消耗能量。压缩机排出的高温高压气态工质在冷凝器被常温冷却介质(水或空气)冷却,凝结成高压液体。高压液体经膨胀阀时节流,变成低压,低温湿蒸汽,进入蒸发器,其中的低压液体在蒸发器中再次汽化制冷,如此周而复始。

液体转变为气体,固体转变为液体,固体转变为气体都要吸收潜热。任何液体在沸腾过程中将要吸收热量,液体的沸腾温度(即饱和温度)和吸热量随液体所处的压力而变化,压力越低,沸腾温度也越低。而且不同液体的饱和压力、沸腾温度和吸热量也各不相同。如下表一

例:在1 个大气压下

制冷工质 沸点 (℃) 气化潜热 r (kJ / kg)

水 100 2256

R717(氨) -33.4 1368

R22 -40.8 375

据所用制冷液体(称制冷剂)的热力性质,创造一定的压力条件,就可以在一定范围内获得所要求的低温。 要实现制冷循环必须要有一定的设备,而且要以消耗能量作为补偿。 蒸汽压缩式制冷循环就是用压缩机等设备,以消耗机械功作为补偿,对制冷剂的状态进行循环变化,从而使用冷场合获得连续和稳定的冷量及低温。在制冷循环中,制冷剂经历了汽化、压缩、冷凝、节流膨胀等状态变化过程。为了分析,比较和计算制冷循环的性能,必须知道制冷剂的状态参数变化规律。对目前常用的制冷剂,这些状态参数间的关系已经制成各种图和表来表示。

制冷剂的热力性质图,常用的热力性质图有温熵(T-S)图和压焓(㏒p-h)图,形式如下图,图中x=0为饱和液体线,x=1为饱和蒸汽线,两线之间为湿蒸汽区,其中等干度线(x=0.1,x=0.2……)。

由于定压过程的吸热量,放热量以及绝热压缩过程压缩机的耗功量都可再㏒p-h图上表示,利用过程初、终状态的比焓差计算,因此㏒p-h图在制冷循环的热力计算上得到了广泛的应用。由于制冷剂的热力参数h、s等都是相对值,因此,在使用上述热力性质表及图时,必须注意他们之间的h、s的基准点是否一致,对于基准点取值不同或单位制不一致的图或表,最好不要混用,否则必须进行换算和修正。

二、 理想制冷循环—逆卡诺循环

卡诺循环分正卡诺循环和逆卡诺循环,均是由两个定温和两个绝热过程组成,他们是一个理想循环。研究蒸汽压缩式制冷循环的主要目的,是为了分析影响制冷循环的各种因素,寻求节省制冷能耗的途径。 逆卡诺循环是使工质(制冷剂)在吸收低温热源的热量后通过制冷装置,并以外功作补偿,然后流向高温热源。逆向循环是一种消耗功的循环,制冷循环就是按逆向循环进行的, 在温—熵或压—焓图上,循环的各个过程都是依次按逆时针方向变化的。

逆卡诺循环设备示意图

2.实现逆卡诺循环必须具备的条件:

(1)高、低温热源温度恒定;

(2)工质在冷凝器和蒸发器中与外界热源之间无传热温差;

(3)工质流经各个设备时无内部不可逆损失;

(4)作为实现逆卡诺循环的必要设备是压缩机、冷凝器、膨胀机和蒸发器。

逆卡诺循环是可逆的理想制冷循环,它不考虑工质在流动和状态变化过程中的内部和外部不可逆损失。虽然逆卡诺循环无法实现,但是通过该循环的分析所得出的结论对实际制冷 循环具有重要的指导意义。

3.制冷系数ε

制冷循环常用制冷系数 ε 表示它的循环经济性能,制冷系数等于单位耗功量所制得的冷量。

ε=q/∑W

q: 1kg 制冷剂在T0温度下从被冷却物体吸收热量q (kJ/kg)

W:循环1 kg的工质消耗功

对于逆卡诺循环而言:

εc=T0/(Tk- T0)

T0:蒸发温度; Tk:冷凝温度

从公式可知,逆卡诺循环的制冷系数仅与高、低温热源温度有关,而与制冷剂的热物理性能无关。由于逆卡诺循环不考虑各种损失,而且压缩机利用了膨胀机对外输出的功,因此,在恒定的高、低温热源区间,逆卡诺循环的制冷系数最大,在该温度区间进行的 其它 各种制冷循 环的制冷系数均小于逆卡诺循环制冷系数。

所以,逆卡诺循环制冷系数可用来评价其它制冷循环的热力完善度。

三、蒸汽压缩式制冷理论循环及热力计算

1.理论制冷循环不同于逆卡诺循环之处是:

(1)制冷剂在冷凝器和蒸发器中按等压过程循环,而且具有传热温差;

(2)制冷剂用膨胀阀绝热节流,而不是用膨胀机绝热膨胀;

(3)压缩机吸入饱和蒸汽而不是湿蒸汽。

用膨胀阀代替膨胀机后的节流损失:不但增加了制冷循环的耗功量,还损失了制冷量。这两部分损失必然使制冷系数和热力完善度有所下降。

2.用干压缩代替湿压缩后的过热损失包括:

(1)用膨胀阀代替膨胀机后的节流损失导致后果:膨胀阀的节流是不可逆过程,节流前、后焓值不变;制冷剂干度增加,液体含量减少,制冷量减少,消耗功上升,制冷系数下降,其降低的程度称为节流损失。节流损失的大小与下列因素有关:与冷凝温度和蒸发温度差有关,节流损失随其增加而增大;与制冷剂的物性有关,一般节流损失大的制冷剂,过热损失就小;与冷凝压力有关,冷凝压力Pk越接近临界压力Pkr节流损失越大。

(2)用干压缩代替湿压缩后的饱和损失

原因:在制冷压缩机的实际运行中,若吸入湿蒸汽,会引起液击,并占有气缸容积,使吸气量减少,制冷量下降。过多的液体进入压缩机气缸后,很难全部汽化,这时,既破坏了压缩机的润滑,又会造成液击,使压缩机遭到破坏。因此,蒸汽压缩式制冷装置在实际运行中严禁发生湿压缩,要求进入压缩机的制冷剂为干饱和蒸汽或过热蒸汽,干压缩式制冷机正常工作的一个重要标注。如何实现干压缩,如下图,可在蒸发器出口增设一个液体分离器。分离器上部的干饱和蒸汽被压缩机吸走,保证干压缩,进入压缩机的制冷剂状态点位于饱和蒸汽线上。制冷剂的绝热压缩过程在过热蒸汽区进行。因此,制冷剂在冷凝器中并非定温过程,而是定压过程。

热力计算制冷剂在蒸发器中的单位质量制冷量:

q0 = h1-h4[kJ/kg]

压缩机的单位质量绝热压缩耗功量:

W= h2- h1 [kJ/kg]

制冷剂单位容积制冷量:

Qv= q0/V[kJ/m3]

理论制冷系数:ε= q0/ W

3.蒸汽压缩式制冷循环改善

为了使膨胀阀前液态制冷剂得到再冷却,可以采用再冷却器或回热循环。

(1)设置再冷却器对于同一种制冷剂,节流损失主要与节流前后的温差(Tk- T0)有关,温差越小,节流损失越小。一般可再冷凝器后增加一个再冷却器,使冷却水通过再冷却器,然后进入冷凝器。再冷却后可使液体制冷剂在冷凝压力下被再冷至状态点3′,图中3-3′是高压液体制冷剂在再冷却器中的再冷过程,再冷却所能达到的温度Tr,称为再冷温度,冷凝温度与再冷温度之差△Tr称为再冷度,这种带有再冷的循环称为再冷循环。

增加过冷可以使制冷系数提高:制冷剂R717每过冷1℃,制冷系数可提高0.46%;冷制冷剂R22每过冷1℃,制冷系数可提高0.85%。

(2)回热循环为了使膨胀阀前液体的再冷度增加,进一步减少节流损失,同时又保证压缩机吸气有一定过热度,可再在制冷系统中增设一个回热器。回热器的作用是使膨胀阀前的制冷剂液体与压缩机吸入前的制冷剂蒸汽进行热交换,使压缩机吸入的蒸汽有一定的过热度,由于过热(过热量△q)增加了压缩机的耗功量(△w)。因此,回热循环的制冷系数是否提高,视△q/△w的比值定。

下表示几种常用制冷剂采用回热循环后,制冷系数及排气温度的变化情况。

制冷剂 R717 R22 R502

制冷系数增减率% -4.18 -1.88 +3.02

排气温度变化 ℃ 140.3→102 84.7→53.5 66.5→37.3

由上表可看出采用,采用回热循环后制冷系数不一定增加,制冷剂R22采用回热循环后制冷系数降低不多但保证了干压缩金额热力膨胀阀的稳定工作,所以实际中采用回热循环。R502和R12适合采用回热循环。R11和R717因为制冷系数降低很多不适合采用回热循环。

四、双级蒸汽压缩制冷循环

对于活塞式制冷压缩机单级制冷循环,在通常的环境下,一般只能制取

-25℃~-35℃以上的蒸发温度。如果采用单级制冷循环制取较低的蒸发温度,将会产生很多有害因素,如:

(1)压缩机排气温度很高,不但加大了过热损失,使制冷系数下降,而且会恶化润滑油效果,影响压缩机的使用寿命和正常运行。

(2)压缩比(Pk/P0)增大,在正常环境温度下,当蒸发温度T0下降时,Pk/P0增加,压缩机容积效率降低,实际吸气量减少,制冷量下降,当压缩比达到一定值时,活塞式制冷机此时已不能进行制冷。

(3)节流损失增加,制冷剂单位制冷量减少,消耗功加大,制冷系数下降。

(4)过低的蒸发温度可能会使制冷系统的运行工况超过压缩机标准规定的设计和使用条件,造成不允许的危险情况发生。如活塞式压缩机(制冷剂R22)的压缩比,大能大于6(高温机)和16(低温机)压力差(Pk- P0)不能大于1.6MPa;螺杆式压缩机(制冷剂R22)排气温度不能高于105℃,制冷剂R22当压缩比≤10时,采用单级压缩, 压缩比>10时采用双级压缩;制冷剂R717当压缩比≤8时,采用单级压缩, 压缩比>8时采用双级压缩。因此对于活塞式压缩机,当T0低于-25~-35℃时,采用双极制冷循环能使上述不利影响得到改善。对于螺杆式压缩机,由于其具有良好的油冷却装置,排气温度比活塞式压缩机低,允许的压缩比和压力差均较大。因此,一般螺杆式压缩机单级制冷循环可制取-40℃左右的低温(Tk 在40℃~45℃时)。空气源热泵机组,其压缩机至少要能在蒸发温度为-15℃~+15℃(双级压缩可达-35℃)冷凝温度≤65℃的条件下正常工作。

下图是双级压缩制冷循环示意图:

双级压缩制冷循环通常采用闪发蒸汽分离器(节能器)和中间冷却器两种形式。下面介绍带有中间冷却器的双级压缩制冷循环。该循环式把来自蒸发器的制冷剂蒸汽,以串联的两台压缩机(有中间冷却器)或者同一台压缩机的两组气缸“接力”式压缩。每一级的压缩比、排气温度等都符合压缩机的使用条件,又可获得较低的蒸发温度T0,制冷系数比相同制冷能力的单级制冷循环大,因而比较经济。下面介绍常用的双级压缩制冷循环。

一次节流、完全中间冷却的双级压缩制冷循环,所谓完全中间冷却时指来自低压级压缩级的过热蒸汽在中间冷却器内完全冷却至饱和状态如下图:

由于氨制冷系统排气温度高,吸气过热不能大,因此这种循环形式广泛应用于氨双级制冷系统。这种系统的特点是由于采用完全中间冷却,可以减少过热损失,因此,耗功量较单级少,制冷系数较单级大。中间压力Pm=( Pk.P0)0.5

氨双级压缩的最佳中间温度t佳=0.4 Tk+0.6T0+3 ℃

T0:蒸发温度; Tk:冷凝温度

压缩比=Pk/P0 Pk:冷凝压力 P0:蒸发压力

当已知制冷量Q0,通过蒸发器的制冷剂质量流量Mr,则Mr= Q0/(h1-h8)

制冷循环压缩机的理论总耗功率为Pth, Pth= Pth1+ Pth2

Pth1为低压级压缩机的理论耗功率(KW)

Pth2为高压级压缩机的理论耗功率(KW)

则理论制冷系数εth= Q0/ Pth

五、结论

随着技术现代化的发展以及人民生活水平的不断提高,制冷在工业、农业、国防、建筑、科学等国民经济各个部门中的作用和地位日益重要。特别是人们对生活水平的要求提高,不同食品储藏温度不同,双级压缩可以满足更低温度要求,人们在任何季节都可以品尝到新鲜的食物。农牧业中,制冷用于对农作物种子进行低温处理;建造人工气候育秧室。制冷在医疗卫生方面和工业生产中发挥着日益重要的作用。总之通过本文的学习,对制冷系统原理有了全面认识,对如何提高制冷系数的 措施 有所了解。

参考文献

吴业正制冷原理及设备 西安交通大学出版社

尉迟斌实用制冷与空调工程手册机械工业出版社

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开利公司五十年代发明溴化锂吸收式制冷技术以后并没有马上大力推广(当时美国的电力、能源并不紧缺,全球对氟里昂制冷剂破坏地球大气臭氧层还没有引起足够的重视)、也没有进一步研究发展。日本厂商引进溴化锂技术以后便大力发展,诸如荏原、日立、三菱重工、川崎重工等公司都形成了成熟、稳定的技术,现在日本国内溴化锂机组占据了主机市场份额的90%左右。1982年(或许是1981年)溴化锂机组技术的发明者开利公司反过来向荏原公司购买溴化锂技术!包括约克、特灵等美国公司也纷纷向日本厂商购买溴化锂机组技术。荏原总工高田秋一先生在1982年出版了《吸收式冷冻机》一书,被各国翻译成多种文字,引领了世界吸收式空调行业的发展。国内氨水扩散吸收式冰箱也有产品问世,大型的氨水吸收制冷装置在化工行业也有应用的实例,国内的大学科研机构在这方面的研究也开始起步。山东泰山集团的1-100万大卡机组也已经在各行业进行推广使用。随着化学能源的逐渐枯竭,用余热驱动的氨水吸收制冷设备将为国内节能减排工作做出贡献。

世界石化产业扩散模式研究论文

中石油职称论文石油论文参考文献:论我国石油石化行业的政府规制摘 要: 我国石油石化行业经历了由计划经济到市场经济不同时期的政府规制。本文从我国石油石化行业规制逐渐放松、由限制性转向激励性、规制具有柔性等特点入手,分析了现阶段我国石油石化行业规制存在的主要问题,并提出了相应的改进思路。关键词: 石油石化行业 政府规制 改进思路 我国石油石化行业的政府规制经历了从计划经济时期到双轨制,再到市场经济时期的演变。不同时期政府对石油天然气的价格、油气勘探开发炼化和销售的市场准入、行业环保政策、包括资源税和矿区开采费等在内的财税等方面进行了规制。政府规制避免过度竞争造成的资源浪费与配置低效,促进产业健康发展。但也存在一些问题,需要我们进一步思考和完善。一、我国石油石化行业规制的特点(一)规制内涵丰富在石油石化政府规制脉络中,国家对石油企业的市场准入、油气价格定价权、企业产权变更方面的规定体现了政府对微观主体企业的规制(主要体现经济性规制);国家在财税金融、政策法规方面的规定(其中环保政策体现了社会性规制),体现了对石油石化行业的宏观干预。由此看来,政府对石油石化行业的规制是全方位的复杂性的规制(见表1)。(二)规制逐渐放松石油石化行业的政府规制是逐步放松的(表1)。主要通过市场准入和市场竞争体现:从石油、天然气价格来看,由计划上的政府完全定价到政府与市场双轨定价,再到放开市场定价,体现了价格规制的逐渐放开;准入上,炼化和销售上具备了一定的市场竞争主体;产权改革上,由原来的完全国有独资石油企业改组为国有控股的现代股份制企业集团,实现了政企分开,明确了所有权和经营权的关系。同时,国家通过了允许民间资本进入勘探开发领域;财税上,资源税的从量计征酝酿从价计征等。这些措施均以市场为导向,逐渐向市场化迈进,体现了规制的放松。(三)规制由限制性转向激励性常见的激励性规制包括最高价格限制、标尺竞争、不对称规制等,具体到石油石化行业表现在:国内原油价格对国际原油价规定了参照区间(为每桶80-150美元),在一定程度上能刺激企业节约成本、提高效率,从而获得更大的利润空间;天然气价格规定了最高浮动上限(为10%),企业可以在这个上限以下努力提高经营效率、降低服务成本,以获得更高的收益;在鼓励外资设备和技术引进上,基本上采取了优惠的出口退税或免税;在油气炼化和销售环节,由于有竞争企业的引入,小企业只有压低成本、提高效率,才能在同三大石油公司竞争间获得少许的利益。同时,对三大石油公司提高自身效率起到一定刺激作用。(四)政府规制的特殊性———具有柔性我国作为转型中的国家,石油石化行业政府规制表现出特殊性(表1)。例如,成品油价格虽然逐步市场化,允许油价自由浮动,但政府始终没有放弃对其基准价定价的权力;而对天然气气价虽然也逐渐市场化,但国家对其基准价浮动掌握主动权;在资源税上,国家将逐步由传统的量计征改为以市场价格变动的从价计征;在产权治理上,石油公司原有计划体制下的全资国有企业,变为与国际接轨的集团公司,下设若干股份公司;在环保政策上,各公司规定了排污指标,这些指标可以探索拿到排污交易所进行交易等。这些都从不同层面体现了我国石油石化行业计划经济遗留下的政府强制性规制与市场经济环境下市场机制是相互融合的,是具有柔 性的规制。二、我国石油石化行业规制中存在的主要问题(一)消费者在同规制机构、企业的三方博弈中处于劣势消费者处于劣势主要体现在两个方面:一方面,由于石油石化行业的行政垄断特性较强,企业借助与政府的关系和信息不对称使企业寻租更便利,从而达到合乎企业自身的利益。另一方面,相对于整个油气市场来说,油气市场发育不全,交易成本较大,因而油气企业内部交易要优于市场交易,油气企业内部交易的强化,越发阻隔了新市场的发育。由于油气企业内部交易强化,企业内部成本得不到真实反映,在非真实成本基础上的产品价格加成(成本+利润加成)可以使企业获得更大利润。同时,企业内部也控制了产品的种类、数量和质量,按照不同的消费水平区域可以实现消费者价格歧视政策,从而获得超额利润,消费者福利得到损失。(二)政府规制与市场机制的边界需进一步厘清在石油石化行业,中下游是垄断竞争市场,中下游产业链效率得到了一定程度的提高,炼化虽然时有亏损但通过销售盈利均可弥补,竞争使得国有油企面临降低成本的压力,同时使民营企业分享到一定利润。今后油气炼化环节应该寻求更多的互利合作,更多的向外来资本开放。而石油石化的勘探开发和运输行业属于自然垄断行业,更多的应该是政府对这些领域引入竞争,降低民营和外资企业进入的门槛。不管是在石油石化行业炼化销售的行政垄断环节,还是在勘探开发和运输的自然垄断环节,政府要把握好该行业竞争的度,在引入竞争上,竞争主体和力量太小,则达不到刺激行业整体活力,此时要放松规制,引入更多的竞争;如果引入竞争力量过多过散,则行业可能盲目竞争导致市场失灵,此时政府则要代替市场进行更多的干预。(三)法律、独立规制机构和监督机制三者需进一步磨合我国针对石油石化行业独立规制的效用要完全发挥其作用,有赖于相应法律和监督机制的进一步磨合和完善。《反不当竞争法》、《反垄断法》、《矿产资源法》和《中华人民共和国环境保护法》等对该行业有一定约束效力,但专门针对石油石化行业的法律缺失,行业作为和政府的规制受到合法性的挑战。独立规制机构的权力和效力受到掣缚。同时,政府针对独立规制机构的独立监督机构缺失,导致政监不分,加上民间监督反馈机制的不健全,使得对独立规制机构的监督失效。(四)石油石化行业改革不能脱离其市场结构和行业特性对石油石化行业的改革不能忽视其市场结构和行业特性。一方面,该行业市场结构模式兼具有区域垂直垄断模式、整体垂直一体化模式特点,因而采取纵向环节的分离模式较难。区域垂直垄断表现在三大石油公司南北、海陆实行区域分治,各自在其区域内实行勘探开发、炼化、销售的垂直一体化管理。同时,三大石油公司在全国的不断扩张,各自垄断区域范围扩大,使得区域垂直一体化模式兼具了整体垂直一体化模式的特点。另一方面,我国的油气资源主要集中在落后的西部地区,属于资本和技术密集型行业。即使油气行业全面对外开放,由于其行业性质决定了企业要拥有较多资本和较高技术,盲目的进入反而降低整体效率。因此,石油石化行业改革既要考虑区域垂直垄断模式、整体垂直一体化模式特点,又要考虑资本、技术密集型的特点,避免不当的产业结构调整。三、我国石油石化行业政府规制的改进思路针对以上的问题分析,提出石油石化行业政府规制的改进思路:1.建立政府和油企之间的良性关系。一是继续坚持探索国有企业行业政企分开的产权改革,政府政务公开尤其是各部门政府的财务要公开或接受第三方财务审计或托管,政府规制制定要走法律程序;规制的方向应该转向适合公共群体的利益为重。二是通过投标招标等合规程序建立政府项目和企业之间的良性关系,继续深化现代企业制改革和加大企业兼并重组破产力度,企业财务公开和由第三方审计,企业物料采购和产品生产、运输、销售环节建立供应链管理信息系统等。2.建立独立的能源规制机构。这样实现了对规制者的政监分离,独立规制机构的效用可以发挥,又能节约重置规制机构的成本,还能用下面机构来反映规制绩效和对行业实行有效的监督。而从长远来看,真正独立的能源规制机构的建立,要先完善的各部门法律和监督机制,再加上产权改革,政企、政监分离,从而能发挥独立规制机构的效力。3.合理引入竞争机制。放宽市场准入条件,支持民间资本进入油气勘探开发领域,与国内石油企业合作开展油气勘探开发;支持民间资本参股建设原油、天然气、成品油的储运和管道输送设施网络,并细化相关的出台规则。打破经营上因行政垄断造成的不公平,考虑逐步放开对原油贸易环节的管制,让更多的民间资本进入,以达到增加市场竞争、破除行业垄断的目的。4.实施激励性规制措施。这要从以下方面考虑,一是激励措施的制定、实施和激励程度上要合理。二是被激励行业企业(在我国特别是经理人)要有按激励方向上的反应,这需要行业企业组织有接纳政府和市场激励的有效机制。三是特别对掌握企业运转的经理人实行竞争上岗,对经理人设定综合考评奖励指标体系等。5.促使企业利润和社会福利之间达到合意的均衡。必须在企业会计业成本公开化、集团企业内部之间引入内部竞争机制、培育集团外市场势力、产品实行最高限价和区域间合理的比照价格、提高产品质量和服务、适当让利给消费者等方面进行改革。参考文献:[1]李郁芳.体制转轨期间政府规制失灵的理论分析[J].暨南学报,2002(6)[2]张凤兵等.自然垄断产业市场结构模式及其转换———以发达国家电力行业改革为例[J].理论学刊,2009(2)[3]黄朴,付庆祥.石油企业成品油自主降价原因和影响分析[J].价格理论与实践,2009(2)[4]王孝莹,张丰智.石油产业垄断性质分析[J].山东社会科学,2010(2)[5]白让让.规制经济研究中的政策偏好与现实反差[J].经济社会体制比较(双月刊),2010(2)

探讨石油化工重大危险源灭火救援问题论文

石化产业是化学工业的重要组成部分,囊括了从石油开采炼制到农药、化肥、橡胶助剂、合成材料加工等深度加工的各个环节,在国民经济的发展中有着重要作用,是我国经济的支柱产业之一。石油化工企业由于物料易燃易爆、剧毒腐蚀、工艺复杂、高温高压等特点,一旦发生火灾,危险性高,扑救困难,易造成人员伤亡和巨大财产损失,历来是消防部队灭火救援的难点。笔者针对陕西全省石化危险源调研情况,提出有关灭火救援的建议。

1 陕西石油化工基本情况

(1)石化单位概况。陕西省地处我国西北,煤炭和石化资源丰富,特别是陕北地区,油、气蕴量巨大。陕西省内石化行业有影响的单位约166家,其中较大的有中央直属企业中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司(简称“长庆油田”,石油总资源量85.88亿t,天然气总资源量10.7万亿m3)、省属企业陕西延长石油集团有限责任公司(简称“延长石油”,年产原油1089.73万t、加工原油1112.79万t、销售各类油品1051万t)等。中小石化产业主要为成品油的储存和销售,各地市都有石油库,县级单位以加油站为主。

(2)原油、成品油储存情况。原油储存形式有三种:采油企业选油站储存、原油集输站储存、制造企业定量储存。储存具有动态性,主要分布在延安、榆林、咸阳和西安市,其中存量最大的为咸阳市商业储备油库,储量达到70万m3,单罐储量达到10万m3。成品油储存在各地市都有不同形式的成品油库,储量在20000~240000m3之间,储量最大的为中油管道线输油气分公司咸阳输油站,储量达到240000m3。

2 存在的问题

(1)库区环境不利于灭火救援。绝大多数化工企业和危险品储存区都设有固定消防设施,但其使用的可靠性在火灾面前难以保证。一些石油库区消防通道少,仅有一条单向道路,不能形成环形通道,消防车只能从一个门进出,一旦受阻,灭火力量就难以到达。油库、液化气站、化工储存类场所防火堤设置不规范,质量标准不一。有的采用单砖单墙抹灰,厚度仅15cm,长时间明火条件下易垮塌而导致灾害扩大。2014年4月26日,延安炼油厂油罐发生火灾。当日凌晨,延安炼油厂轻质油储罐区4个储罐发生爆炸燃烧,陕西省消防总队先后调集5个支队、3个企业消防大队、85辆消防车及515名官兵,经过14h的战斗将大火扑灭。该库区建于20世纪90年代,石头堆砌而成的防火堤在长时间明火烧烤和水的浸泡下垮塌,造成油品溢流形成大面积流淌火。有的库区环境不利于灭火救援,如中石油安康分公司油库设置在山丘顶上,进入库区只有一条上坡路和一个大门,防护措施就是单一的防火堤,如油罐着火后长时间燃烧一旦引起垮塌,大量油品泄漏会溢出防火堤,造成大面积流淌火,处于油库下方沿线的作战力量会被火吞噬,甚至影响山下周围居民的安全。同时还发现旧罐间距小、管线布局不科学、防火堤密封不严、泡沫泵房紧邻储罐区等现实问题,影响灭火救援行动。

(2)灭火剂储备量严重不足。目前,各单位用于扑救石油化工火灾的泡沫、干粉灭火剂储备量少,有的已经达到报废期限。一旦发生大火,只能靠远距离调度,错过初期火灾扑救的最佳时机。大部分油库、石化企业建设年代久,水池容量和供水管道口径相对较小,大多靠自备泵或自备井小流量补水,补水形式单一。根据以往灭火战斗经验,消防灭火实际用水量远远高出设计用水量,大部分油库消防用水储量不足,仅能维持短时间内固定设施灭火用水,很难满足24h恢复补水的要求,不能保证较高压力较大流量较长时间的冷却灭火用水量。水源是消防部队灭火作战的根本,没有可靠充足的水源作保障,灭火作战的难度无疑将大大增加。另外,处置泄漏的个人防护装备、石棉毯、沙袋等存量少,不足以应付大型火灾和泄漏事故处置需要。

(3)辖区消防力量相对薄弱。整体来看,陕西全省除延安、榆林、西安等市外,其余地市针对石油化工灾害事故处置的现役消防和企业专职消防力量还是比较薄弱。一是石化企业专职消防队配备率低,仅有的专(兼)职消防队大多仅配备一辆消防车,队员多为兼职且年龄老化,装备落后,业务不精,力量薄弱。二是特别是大型石化企业,高度20m以上的油罐和化工装置随处可见,常规水枪的射程远远不够,必须配备30m以上的灭火喷射器具和特种器材,但实际是辖区现役消防队扑救石油化工火灾所需的移动水炮、泡沫炮及高喷车、多剂联用高喷车、防化洗消车、化学事故抢险救援车、大流量远射程重型水罐(泡沫)消防车以及化学抢险、侦检、堵漏、救生器材等特种装备配备较少,能提供大流量远程供水系统缺乏(目前全省仅西安市消防支队配有1套),灾害发生后不能第一时间有效控制灾情扩大。大多数支队除车辆自身携带泡沫外,库存泡沫和干粉量不足20t,无法满足油罐油类火灾扑救需要。

(4)灭火救援准备工作不足。一是灭火救援预案实用性不强。石化企业单位内部预案仅列举简单的事故处置程序,实用性不强;辖区消防部队预案设置简单,战术措施单一,修订不及时,缺乏大灾情多部门联动措施,针对性不强。二是容易忽视对特殊理化性质、消防处置难度大的典型石化灾害事故的调研。2013年6月1日,位于商洛市商州区的延长石油氟化硅产业园区200m3 氟化氢发生泄漏事故,消防部队共出动3个中队7台车70余官兵,经过7个多小时连续奋战,疏散厂区和邻近村庄2 000余人,彻底排除险情。氟化氢(HF)为无色液体或气体,熔点-83.7℃,沸点19.5℃,相对水密度1.15,相对空气密度为1.27,剧毒、腐蚀性和极强刺激性,能与各种物质发生化学反应,堵漏困难,残液容易造成二次环境污染。该起事故的发生引起消防部队对典型石化灾害高度重视,同时也暴露了部分中队对辖区重大危险源单位情况不熟、底数不清的事实,制定的救援方案没有实战性和可操作性,缺乏针对性的训练和实地演练。三是演练实战性不强。实战化演练开展少,针对性的训练缺乏,灭火救援准备不足,一旦发生火灾,势必束手无策。四是技战术研究不够。近年来,陕西省高层建筑、地下建筑等重大危险源单位典型火灾案例相对较少,缺乏对石化火灾技战术的研究,器材装备性能测试不够,对如何组织远程供液、如何精准有效泡沫覆盖缺乏研究,没有形成有效的作战力量编成。

3 火灾危险性

(1)爆炸危险性大。化工企业爆炸类型有三种情况:一是物理性爆炸。化工生产的压力设备、容器及配管系统,由于韧变、脆变、蠕变和疲劳、腐蚀所引起,或在火场热传递的作用下,产生物理性爆炸。二是化学性爆炸。许多气、液、固相的化学危险物品,在一定条件下会发生化学性爆炸,同时引起燃烧。三是混合爆炸。物理性和化学性连锁式爆炸往往交织发生在大型化工企业的装置群火灾中,破坏力较大。

(2)燃烧状态复杂。一是容易形成立体燃烧,多层厂房的气体扩散、液体流散火引起建筑厂房火灾,以及露天、半露天的高大装置设备的爆炸燃烧等,均能引起立体形式的燃烧。二是容易形成大面积燃烧,化工企业火灾发展蔓延速度快,加上化工企业占地面积大,建筑、设备毗连,生产连续性强,极易造成大面积火灾。油罐区大面积火灾常伴随油罐的爆炸,油品的沸溢、喷溅、流淌;大型液化石油气储罐破裂,气体向外扩散,扩散面积越大,形成火灾的面积也就越大;一般多发生在大型化工企业的露天、半露天装置区,由于燃烧时发生连锁反应而造成大面积火灾。

(3)燃烧速度快,易造成人员伤亡。化工企业一般都连片设立,燃烧的物质多为危险化学品,其燃烧速度相当快,一旦发生火灾,容易造成人员伤亡、装备损失和设备损毁。2001-2015年上半年间,全国共发生有影响的石化类火灾27起,其中有10起发生在输卸油操作中,7起发生在正常操作工艺情况下,有4起火灾发生在检修过程中。如:2005年11月13日,吉林石化公司双苯厂苯胺车间发生爆炸火灾,造成当班的6名工人中5人死亡、1人失踪,60多人不同程度受伤。泄漏的有毒物料造成吉林市消防支队14名官兵和吉化公司消防支队5人轻度中毒,还造成苯胺装置及3个储罐报废,车间及辅助设施严重损毁。

(4)易复燃和复爆。灭火后的油罐、容器、设备的壁温过高,若不继续进行冷却,会引起油品、物料复燃;灭火后,燃烧区内的压力设备仍然持续升温升压而造成复爆;可燃气体、易燃可燃液体,在灭火后未切断气源、液源的情况下,继续扩散、流淌,遇到火源而发生复爆、复燃。

4 相关对策

4.1 提高化工类场所设施防护能力

一是甲、乙、丙类液体储罐或储罐区要尽量布置在地势较低的地带,当受条件限制不得不布置在地势较高的地带时,需采取加强防火堤或另外增设防护墙等可靠的防护措施。液化石油气储罐区要尽量远离居住区、工业企业和建有剧场、电影院、体育馆、学校、医院等重要公共建筑的区域,单独布置在通风良好的区域,尽量不要布置在低洼地带。二是加强消防车道规划。石化企业必须设置标准的环形车道,并保证至少2个出入口。要充分考虑消防水源的来源和补水要求。甲、乙类气、液储罐应设置快速自动控制阀门,增设事故备用储罐,在泄漏事故发生时能够及时倒出。化工企业设置消防队站应明确装备器材配备,配备必要的水炮、泡沫炮和高喷车等。三是储罐区的防火堤应满足堤内有效体积不小于罐区最大储罐的容积(浮顶罐发生爆炸的概率较低,取最大罐一半体积),且应设置为钢筋混凝土结构,确保牢固结实可靠。液化石油气罐区设置防护墙,高度不应小于1.0m,储罐距防护墙的距离,卧式储罐按其长度的一半,球形储罐按其直径的一半考虑为宜。

4.2 加强灭火剂储备工作

(1)泡沫灭火剂。相对来说,泡沫灭火剂在扑救油类火灾中应用较为广泛,泡沫液的储备量太大易造成浪费,太小满足不了大型火灾基本要求。在实战中,油罐火灾由于受各种因素的影响,无法在短时间内扑灭,往往需要几小时或十几个小时,甚至几天几夜。如3000m3 的固定顶油罐着火,灭火物资准备按4h以上预计比较符合灭火救援实际。可以归纳为两点:一是多个储罐区并存的情况下,按照火灾延续时间确定泡沫液的储存量较为科学合理,应按照最大区域最大罐计算灭火剂用量;二是储罐区单一且罐容较小时,泡沫液储备以30min常备量来储存符合现实,但单罐容量大、罐区总容量较大时,则应该按照灭火延续时间计算比较合理。根据供泡沫液量计算公式:Q =6%×燃烧面积×泡沫供给强度×供泡沫时间÷6.25;直径不超过20m的油罐,其冷却、灭火供水(泡沫)延续时间按4h计,直径超过20m的固定顶罐和直径大于20m 浮盘用易熔材料制作的内浮顶罐,其冷却、灭火供水(泡沫)延续时间按6h计。此油罐灭火泡沫液用量计算方法,仅作为消防部队和石化企业灭火剂储备参考。

(2)干粉灭火剂。主要用于扑救易燃液体、可燃气体和电气设备火灾,也可与氟蛋白泡沫或“轻水”泡沫联用,扑救大面积的油类火灾。但干粉灭火剂扑救易燃液体火灾费用高,同时,扑救时必须在充分冷却情况下进行,否则易发生复燃,起不到灭火作用。干粉常备量不应小于计算量的2倍。例如,某一桶装油品库房为50m2,桶装汽油泄漏后着火使用干粉枪灭火,按一次性灭火时间为30s计,该场所计算量为Q=60Aqt=60×50×0.35×0.5=525kg,其干粉常备量为525×2=1 050kg。

(3)正确选用灭火药剂。灭火剂使用不当,不仅会损耗物资,还将贻误战机,造成火势扩大。要根据不同的燃烧对象科学选用灭火药剂,油罐火灾应以泡沫扑救为主,适当联用干粉压制火势。对化工火灾产生的各种有毒气体,除应采取通风驱散措施外,还可将中和剂掺入水中,利用喷雾水枪边灭火边中和有毒气体。不同的有毒气体使用不同的中和剂,如氨气用水中和,氯气用消石灰溶液、苏打等碱性溶液及硫代硫酸钠等中和,氯化氢气体用水、苏打等碱性溶液中和,硫化氢、溴甲烷、一氧化碳等用苏打等碱性溶液中和。

4.3 加强专勤消防车辆配备

一是辖区消防部队要针对石化火灾特点重点配备高喷车、多剂联用车、防化洗消车、化学事故抢险救援车,大流量(不小于160L/s)、远射程(不小于120m)重型水罐(泡沫)消防车,大流量拖车消防炮和远程供水系统及化学抢险、侦检、堵漏、救生器材等特种装备,提高专勤类消防车配备比例。二是加大对石化企业专职队的指导力度,严格车辆配备标准,提高初战控火能力。三是加大专业救援队建设力度,组建石化专业救援队,构建人员精炼、装备优良的专业攻坚力量体系,担负石化灾害事故的专业处置。四是加强实战化训练,完善石油化工模拟训练设施,开展真火真烟的实战化训练,加大官兵在高温、浓烟、有毒、爆炸、倒塌等恶劣环境下的.作战训练及心理适应训练,提高部队实战能力。五是加强石化灾害的战法研究,加大器材装备的测试和熟悉,特别是针对干粉泡沫联用消防车、泡沫消防车等不同喷射状态的切换、喷射器具性能等开展系列测试,熟练掌握装备操作及性能,加强力量编成和调派,提高遂行作战能力。

4.4 做好灭火战斗准备

一是制定科学的灭火救援预案。针对石油化工火灾灾害类型,合理估算灭火力量,建立模块化力量编成。在灭火方面,要考虑可利用泡沫数量能否保持不间断供应,能否坚持到跨市增援力量到达;在冷却方面,不但要考虑着火罐的冷却,还要考虑1.5倍距离范围内邻近罐的冷却,如固定设施满足不了,如何使用移动装备远程供水,使用消防车接力、运水或其他方式供水需要消防车的数量是多少,如何保证供水不间断;在力量估算方面,要考虑高度超过17m的油罐不能用水枪冷却的战术要求,还要考虑高喷车、车载炮、移动炮、固定炮等装备数量;在灭火战斗时间来看,直径超过20m的油罐要考虑6h以上时间内灭火力量是否充足。二是要合理应用灭火战术。抢救和疏散人员是灭火的首要任务。尤其是对油库处在高位、居民区在低位的,首战力量的主要任务就是人员疏散,一旦油罐有爆炸流淌的迹象,要撤离处于库区下方的所有灭火力量。油罐火灾扑救的重点是冷却,保证灭火剂不间断是基本要求,集中力量是核心,灭火后的冷却降温是防止复燃的唯一手段。生产装置火灾,关阀断料是实现快速灭火的关键,工艺处置(倒罐)是成功扑救火灾的重要方面;可以充分利用厂房建筑和化工生产配置上的固定、半固定1211、干粉、氮气、蒸气、烟雾等灭火装置灭火,如自动系统损坏时,可以使用手动装置打开灭火装置灭火。有半固定灭火装置的,可将到达火场的相应消防车与设备上的半固定装置接合器组合灭火。三是加强联合演练。完善与地方单位的应急联动机制,定期组织石化企业、社会联动单位和消防部队开展联合演练,做好三方的预案衔接和协调配合,确保发生大型灾害事故能“拉得出、冲得上、打得赢”。

国外扩散焊接技术现状研究论文

焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。这是我为大家整理的材料焊接技术论文,仅供参考!

高强材料的焊接浅析

摘要:在现代工业中,高强材料越来越占有重要的地位,但其焊接时的焊接裂纹、脆化、软化等现象,给安全生产与产品的使用效率带来了隐患。为此,笔者根据自身学习与实践经历,就高强材料尤其是高强钢的焊接特性进行分析阐述。

关键词:高强材料;焊接;特性

一、高强材料概况

在当前的管道、容器中,高强材料越来越占有重要的地位。当中最重要的,是将钢里除碳意外添加一类或多类合金成分(合金成分的比例低于百分之五),用来加强钢的强度,将钢的强度提高到275MPa或更高,并产生更优的综合质量,此种钢被称为高强钢,它的基本优点为强度高、塑性与韧性也优于普通钢。根据钢的屈服强度的程度和热处理时的特性,高强钢总体上有两种。

热轧、正火钢,其屈服强度处于294Mpa~490MPa间,而利用状态是热轧、正火与控轧,在类别上是非热处理强化钢,该种钢的现实中使用的最为常见。

调质钢,其屈服强度处于490Mpa~980Mpa间,通常在调质状态中应用,在类别上是热处理强化钢。该种刚的特性是不烦强度高,而且塑性与韧性比较好,能够直接于调质时进行焊接。所以,这中调质钢在使用中越来越普及。

现在常使用的高强钢,钢板牌号包含以下几种:16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR;锻件牌号包含以下几种:16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb。

二、高强钢的焊接特性

高强钢中碳含量通常不高于0.20%,合金成分的总量通常不高于5%。因为高强钢包含一些的合金成分,使它的焊接性和别的材料有一些不同,具体焊接特性有以下几点:

1、焊接时的焊接裂纹

(1).高强钢因为使用了让钢强度增加的碳、锰等元素成分,当焊接的时候往往产生淬硬,而产生的硬化部分往往很敏感,所以,当刚性过强与拘束应力较强的状态下,如果焊接方式有问题,就会造成冷裂纹。加上这中裂纹存在较长的延迟,容易造成较大的危害。

(2).再热裂纹为在焊作业完成后,慢慢去掉应力热的过程中,或较长时间在高温状态下于临近熔合线粗晶部位造成的沿晶开裂。通常认为,此类裂纹造成的原因,是因为焊接高温导致HAZ旁边的V、Nb、Cr、Mo等元素固溶在了奥氏体内,焊接完成后进行,但没有完全析出,而是在PWHT的时候呈弥散状态析出,所以强化了晶内,将应力在松弛的时候产生的蠕变变形汇聚在了晶界。

高强钢在焊接的时候,通常不会造成再热裂纹,例如16MnR、15MnVR之类。然而对Mn-Mo-Nb与Mn-Mo-V等类别的高强钢,因为Nb、V、Mo等成分比较敏感,是造成再热裂纹的常见因素,所以这些高强钢与焊接完成后实施热处理时,需要特别回避容易造成再热裂纹的温度范围,以免造成再热裂纹。

2、焊接部位的脆化与软化

(1).应变时效脆化。焊接部位于焊接前要进行各种冷处理(如钢板的剪切、管道筒罐的卷圆),材料会导致有所变形,要是变形的部位再收到200至450℃的热作用,可能造成应变时效,继而产生脆化,往往导致材料的塑性减弱,因此造成钢材的脆断。

PWHT能够减弱焊接时产生应变时效,将韧性一定程度上恢复。1998年制定的《钢制压力容器》中明确规定,筒状钢材的厚度要达到下列标准:碳素钢达到的的厚度不能低于圆筒内部直径的百分之三;别的钢的达到的厚度不能低于内部直径的百分之二点五。而且,那些冷成形与中温成形中制作的受压产品,要在成形之后实施热处理。

(2).焊缝与热影响区产生的脆化。对材料进行焊接时,加热与冷却往往不会十分均匀,便会产生不均匀的结构。焊缝与热影响区具有一定的脆性,这是是焊接接头里最薄弱的地方。焊接线的能量强度会对高强钢WM与HAZ性能产生较大影响,高强钢容易淬硬,线能量如果不高,HAZ会产生马氏体造成裂纹;线能量如果过高,WM与HAZ产生粗糙的晶粒,会造成焊接部位的脆化。线能量如果过高,调质钢而造成的HAZ脆化现象尤其明显。因而焊接作业时,要把线能量控制于合适的度量。

(3).焊接部位的热影响区产生的软化。因为焊接时的热作用,会造成部分地区强度降低,形成了一定的软化带。HAZ区的结构软化会因为焊接线热度的提升与预热温度的提升而恶化,不过通常的软化区的性能还是能够达到规定标准值的最低标准,因而这些钢材地热影响部位产生的软化现象,如果做到工艺合适,就不会降低焊接部位的正常使用。

三、当代新式高强材料的焊接特性

1、高强管线钢

高强管线钢指X70以上的钢级,至尽为止,X80是已建管线钢中使用的强度最高的管线钢。加拿大Ipsco钢铁公司在1998年年报中明确指出,该公司已成功进行了X90和X100SSAW钢管试生产,最终目标是生产各种规格的X100钢管。日本NKK、住友金属、新日铁、川崎制铁及欧洲钢管公司也相继研制成功X90和X100UOE钢管,正在研制X120钢管。

为保障管线的安全可靠性,在提高强度的同时,必须相应提高韧性。特别是高压输气用钢管,必须有很高的CVN。超贝氏体和超马氏体被誉为21世纪的管线钢,其钢级为X80~X100(贝氏体)、X100~X120(马氏体)。在成分设计上,大体上都是(超)的Mn-Nb-Ti系或Mn-Nb-V(Ti)系,有的还加入Mo、Ni、Cu等元素,因此,热影响区的韧性不会比较低强度的管线钢差,冷裂纹敏感性不大。对于强度高于600MPa的钢,焊接时要特别关注WM冷裂纹问题,尤其是现场对接环焊缝必须采用超低氢焊接材料。

2、超细晶粒钢

上世纪90年代,世界主要产钢国相继开展了新一代钢铁材料的研究,其中,尤以日本的“超级钢“计划、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和韩国的“21世纪高性能结构钢”引起世界钢铁界的瞩目和热情参与。

在新一代钢铁材料的研究中,最引人注目的是超细晶粒的研究,通过超细晶粒(最小1mm)实现强度翻番的目标。超细晶粒钢焊接的最大问题就是HAZ的晶粒长大倾向,为解决这一问题,须采用激光焊、超窄间隙MAG焊、脉冲MAG焊等低热输入焊接方法。

参考文献

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[2]李明.高强钢的焊接[J].现代焊接,2005,(03).

[3]栗卓新,刘秀龙,李虹,李国栋.高强钢焊材及焊接性的国内外研究进展[J].新技术新工艺,2007,(05).

试论焊接技术

摘 要:焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。焊接过程中,工件和焊料熔化形成熔融区域,熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中,通常还需要施加压力。焊接的能量来源有很多种,包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。今天,随着焊接机器人在工业应用中的广泛应用,研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法,以进一步提高焊接质量。

关键词:焊接;金属;能量;技术

1、焊接技术概论

1.1焊接过程的物理本质

焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压,或同时加热又加压。

1.2焊接的分类

金属的焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。

1.2.1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。

1.2.2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。

1.2.3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子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。

1.2.4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。

1.2.5现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等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。

1.2.6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,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。

2、焊接-工业艺术

焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。本文对这一技术的出现与运用进行了分析。

2.1艺术创造与工艺方法永远是密不可分的。作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新的工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。金属焊接艺术可以作为一种相对独立的艺术形式以分支的方式从传统的金属艺术中分离出来,这是因为焊接具有艺术性。

2.2焊接可以产生丰富的艺术创作的表现语言。

焊接通常是在高温下进行的,而金属在高温下会产生许多美妙丰富的变化。金属母材会发生颜色变化和热变形(即焊接热影响区) ;焊丝熔化后会形成一些漂亮的肌理;而焊接缺陷在焊接艺术中更是经常被应用。焊接缺陷是指焊接过程中,在焊接接头产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。其表现形式主要有焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等。这是个十分有趣的现象 :焊接的艺术性通常体现在一些工业焊接的失败操作之中,或者说蕴藏于一些工业焊接极力避免的焊接缺陷之中。其次,焊接艺术语言是独特的。选用不同的金属材料,使用不同的焊接工艺,焊接的艺术性可以在不同的金属艺术形式中发挥得淋漓尽致。

在焊接雕塑作品中,焊缝和割痕不是作为一种技术加工的痕迹被动地存在,而是以一种精彩的、不可或缺的表现语言着力地加以体现的。一件焊接雕塑,粗的焊缝裸露在雕塑表面,各种不规则的切割痕迹也变成了艺术家优美的艺术语言在很多情况下,由于焊接雕塑所追求的粗糙质朴的风格,金属的锈蚀、瑕疵也大多根据作品的需要特意保留,因此,在焊接雕塑中常常可以感觉到一种非雕琢的、原始的美。雕塑下部的钢板拼接处的焊缝很粗大,从焊接工艺的牢固性来看,这显然不仅仅是出于对雕塑结实程度的考虑,在这件雕塑中,下部几条扭曲的焊缝已经作为雕塑整体审美的一个重要因素而成为其不可缺少的一部分。从雕塑整体来看,不论是上半部分的文字造型,还是下半部分的肌理处理,到处有扭曲的焊接痕迹的出现,整个作品达到了整体视觉语言的统一。 手工等离子切割的方法,利用切割时电流的热量,使切割边缘产生热影响区,这样就给亮白色的不锈钢“染”上了一圈略带渐变的色彩。同时,通过对焊接规范的调节,割枪喷出的强烈气流会在切割钢板熔化的瞬间在切割边缘“吹”起一圈随机形成的肌理,在切割完成金属冷却后,固化为一道美丽的割痕,与中间平坦光亮的不锈钢板材形成了质感的对比。这种随机效果的形成过程带有一定的偶然性,但又是在一定的焊接规范下必然产生的现象。从尺寸的角度考虑,尺寸较大的焊接艺术壁饰可采用半自动CO2气体保护焊,较小的可采用手工钨极氩弧焊。

如果把一幅壁饰作品看成一幅画的话,画面中的点、线、面、黑、白、灰甚至颜色的处理都可以通过焊接的方法来实现。各种型号、各种材质的金属丝,应用不同的焊接工艺会在画面上以不同的形式出现。不同金属的颜色不同,不锈钢的亮银色、铝材的亚银色、碳钢的乌亮色,钛钢、青铜、紫铜、黄铜而且就钢材来说,不同的钢材在高温受热时会出现不同的颜色变化,即焊接热影响区不同。另外,切割也是焊接艺术壁饰创作的方法之一,既可以与焊接结合使用,也可以单独使用,这完全取决于创作者的创作意图和对工艺与效果的掌握程度。以上所述的这些方法综合起来,变化的丰富可想而知。

3、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的原因

3.1焊接切割作业时,尤其是气体切割时,由于使用压缩空气或氧气流的喷射,使火星、熔珠和铁渣四处飞溅(较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5m以外的地方),当作业环境中存在易燃、易爆物品或气体时,就可能会发生火灾和爆炸事故。

3.2在高空焊接切割作业时,对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净,作业人员在工作过程中乱扔焊条头,作业结束后未认真检查是否留有火种。

3.3气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器,工作前未按要求检查焊(割)炬、橡胶管路和乙炔发生器的安全装置。

4、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的防范措施

4.1焊接切割作业时,将作业环境lOm范围内所有易燃易爆物品清理干净,应注意作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体和可燃气体,以及是否有可能泄漏到地沟和下水道内可燃易爆物质,以免由于焊渣、金属火星引起灾害事故。

4.2高空焊接切割时,禁止乱扔焊条头,对焊接切割作业下方应进行隔离,作业完毕应做到认真细致的检查,确认无火灾隐患后方可离开现场。

4.3应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶,在气瓶的贮存、运输、使用等环节应严格遵守安全操作规程。

4.4对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理,对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训。

4.5焊补燃料容器和管道时,应结合实际情况确定焊补方法。实施置换法时,置换应彻底,工作中应严格控制可燃物质的含影实施带压不置换法时,应按要求保持一定的电压。工作中应严格控制其含氧量。要加强检测,注意监护,要有安全组织措施。

作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。

上述种种焊接缺陷的表现形式以及焊接热影响区,是通过一定规范下的焊接操作形成的,也只有通过焊接的方式才会产生这些艺术语言。焊接艺术作品的表面效果是其它金属加工工艺无法或者很难实现的,因而说焊接艺术具有独特的艺术性。

先进焊接技术论文二:电焊焊接技术浅析 摘要:近年来,随着我国市场焊接需求量的不断增长,国外电焊机械产品大量涌入我国机械市场,为我国电焊事业的发展提供了广阔的市场空间,也为电焊技术更新与优化奠定了扎实基础。本文就我国常见的集中电焊焊接技术进行分析,详细的阐述了其工作要点,以供同行参考。 关键词:电焊;电弧焊;焊接技术 在当今社会发展中,电焊焊接技术的应用非常的广泛,无论是在建筑工程项目中还是在工业生产当中,都极为常见,同时也它促使了各种不同类型和种类的电焊机具的优化和更新。基于这种社会背景下,做好电焊焊接技术研究深受社会各界人士重视,也是未来生产领域关注的核心内容。 一、电弧焊 电弧焊是现阶段社会发展中最受欢迎的焊接技术之一,它在当今社会发展中发挥着重要的作用和意义。电弧焊在应用中主要是利用弧焊机作为主要的焊接设备,通过其送出低压电流将焊条与燃烧片点燃融化,从而凝固在焊接目标位置。在目前的焊接工作中,常见的电弧焊工作要点包含以下几个方面。 1、电弧焊概念 所谓的电弧焊也被称之为焊条电弧焊,是当今工业中采用最多的焊接方法,它的应用原理在于通过电弧放电产生的热量将焊条以及焊接目标融化并且凝结成焊缝,从而获取牢固的焊接接头,以保证工程施工整体性。 2、电弧焊工作原理 在电弧焊工作的过程中,电弧焊的电弧是通过电源直接供给的,是在工业条件下以工业器件和焊条之间所产生的放电现象来进行控制的,它是通过气体电离子以及阴极电子发射束来加以管理的。在目前的工作中,焊条电弧焊主要是用于手工操作的焊接工作,是通过平焊、立焊为主进行焊接工作的。 3、电弧焊适用范围 在目前的工作中,电弧焊主要是用于能够人工操作的焊接工件,它在利用中包含了立焊、平焊以及昂焊等多种不同的工作方式。另外,这种焊接方式因为焊条电弧焊设备本身存在着轻便、搬运灵活的特点,因此在焊接的过程中可以广泛的应用在任何一种具备电源的焊接工作当中,且使用材料广、结构形状不受限制的优势。 4、电弧焊接的一般规定 首先,在焊接的过程中我们提前应当做好结构件等级、直径、形状以及接头形式分析,选择合理科学的焊条,从而保证焊接工作的正常开展,同时对于焊接工艺和焊接参数也要提前给予分析。其次,在焊接的过程中,引弧焊工作的开展应当在垫板、帮条以及焊缝部位进行控制,不得在工作中烧伤主筋,以避免结构产生变形;再次,在焊接的时候接地线与钢筋等金属结构必须要紧密的连接,以保证工作的安全进行。 5、电弧焊工艺选择中需要注意的事项 在当今的工程项目中,焊接工作如果选用电弧焊进行施工,那么在工作中我们必须要对以下内容严格控制,保证工作的顺利开展和进行。首先,触电事故,在电弧焊焊接的过程中因为焊接标准和焊接工艺的不同,因此在焊接工作中经常需要更换焊条和焊接电流、电压。在这个时候操作的时候要直接接触到电极与极板,因而容易引发触电事故。这种事故的产生主要原因在于劳动保护用品不合格、工作人员技术不标准、违章操作等,因此在工作中对于这几方面必须要提前给予重视和分析,以保证焊接工作的顺利进行。其次,火灾事故的预防,因为电弧焊在焊接的过程中会发生火花和电弧,甚至是引发空气温度的升高,在这种条件下,一旦产生易燃易爆物品,那么很有可能引发火灾事故。因此在焊接工作中我们必须要提前做好有关火灾预防和控制工作,保证工作的顺利开展和进行。 二、电阻焊焊接工艺分析 所谓的电阻焊主要指的是通过工件组合连接电源之后产生压力,并且利用电流通过接头触及到邻近区域的电阻,并且产生电阻热进而进行焊接的一种现代化焊接工艺。这种焊接技术在目前的工作中也较为常见,它在应用的过程中是利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态,使之形成金属结合的一种方法。 1、点焊 点焊是将焊件装配成搭接接头,并压紧在两柱状电极之间,利用电阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用于薄板焊接。 点焊的工艺过程: 首先、预压,保证工件接触良好。 其次、通电,使焊接处形成熔核及塑性环。 再次、断电锻压,使熔核在压力继续作用下冷却结晶,形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。 2、缝焊 缝焊(Seam Welding)的过程与点焊相似,只是以旋转的圆盘状滚轮电极代替柱状电极,将焊件装配成搭接或对接接头,并置于两滚轮电极之间,滚轮加压焊件并转动,连续或断续送电,形成一条连续焊缝的电阻焊方法。 缝焊主要用于焊接焊缝较为规则、要求密封的结构,板厚一般在3mm以下。 3、应用 随着航空航天 航空航天、电子、汽车、家用电器等工业的发展,电阻焊越加受到广泛的重视。对电阻焊的质量也提出了更高的要求。可喜的是,中国微电子技术的发展和大功率可控硅、整流器的开发,给电阻焊技术的提高提供了条件。中国已生产了性能优良的次级整流焊机。由集成电路和微型计算机构成的控制箱已用于新焊机的配套和老焊机的改造。恒流、动态电阻,热膨胀等先进的闭环监控技术已开始在生产中推广应用。 三、帮条焊与搭接焊 1、施焊前,钢筋的装配与定位,应符合下列要求。 (1)采用帮条焊时,两主筋端面之间的间隙应为2~5mm。 (2)采用搭接焊时,钢筋的顶弯和安装,应保证两钢筋的轴线在一直线上。 (3)帮他和主筋之间用四点定位焊固定;搭接焊时,用两点固定,定位焊缝应离帮条或搭接端部20mnn以上。 在现场预制构件安装条件下,节点处钢筋进行搭接焊时,若钢筋预弯确有困难,可不顶弯。 2、施焊时,引弧应在帮条或搭接钢筋的一端开始,收弧应在帮条或搭接钢筋端头上,弧坑应填满。多层施焊时,第一次焊缝应有足够的熔深,主焊缝与定位焊缝,特别是在定位焊缝的时段与终端,应融合良好。 四、电渣压力焊 焊接工艺过程包括引弧、稳弧、电渣和顶压等,施焊前,先将钢筋端部约120mm范围内的铁锈清除,将夹具夹牢在下部钢筋上,并将上部钢筋扶直夹牢与活动电极中,并在焊剂盒内装满焊药。采用手工电渣电压力焊时,可采用直接引弧法,先将上、下钢筋接触,接通焊接电源后,立即将上钢筋提升2~4mm,引燃电弧;然后,继续缓缓上提钢筋数毫米,使电弧稳定燃烧后,随着钢筋的熔化而渐渐下送,并转入电渣过程,待钢筋熔化达到一定程度后,在切断焊接电源的同时 ,迅速进行顶压,冷却1~3min后,即可打开焊剂盒,收回焊剂,卸下夹具,并敲掉熔渣。钢筋的上提和下送均应适当,防止断路或短路。 五、结束语 电焊工艺和技术在当今现代工程施工中应用极为广泛,各种焊接技术和施工工艺也在不断创新和发展。根据实际情况使用不同的电焊机具,能更加效率化、高质量化完成施工要求。 参考文献 [1] 孙光磊. SAFUREX双相不锈钢焊接技术[J]. 压力容器. 2009(10) [2] 赵虎. 310S耐热不锈钢的焊接性及焊接技术[J]. 干燥技术与设备. 2011(02) 看了“先进焊接技术论文”的人还看: 1. 电焊焊接技术论文 2. 材料焊接技术论文 3. 焊接专业技术论文 4. 焊接工艺技术论文 5. 手工焊接技术论文

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