搪玻璃反應(yīng)罐的夾套缺陷分析及處理措施

鐘軍平

摘要：搪玻璃設(shè)備在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生多種缺陷，必須定期對(duì)其檢驗(yàn)和維護(hù)。文章通過對(duì)某搪玻璃反應(yīng)罐進(jìn)行磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)了夾套環(huán)焊橫向裂紋缺陷，并分析了裂紋缺陷的產(chǎn)生原因，提出相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞：搪玻璃反應(yīng)罐；磁粉探傷；夾套；裂紋磁痕

中圖分類號(hào)：TQ173文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）13-0030-03

搪玻璃設(shè)備是將含高二氧化硅的玻璃，經(jīng)高溫灼燒而牢固地密著于金屬內(nèi)表面的生產(chǎn)設(shè)備。它常用于石油化工、制藥工業(yè)等領(lǐng)域，具有耐腐蝕性、不粘性、絕緣性、隔離性和保鮮性等優(yōu)良性能。但是由于搪玻璃生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生諸多缺陷，如爆瓷、瓷層裂紋和瓷層中的氣泡等。如果對(duì)設(shè)備使用過程中的安全隱患不能引起足夠重視則會(huì)造成安全事故的發(fā)生。因此，必須對(duì)搪玻璃反應(yīng)罐進(jìn)行規(guī)范化操作、維護(hù)和保養(yǎng)和定期檢驗(yàn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和損壞并修補(bǔ)好，消除生產(chǎn)過程中的安全隱患。

本文根據(jù)搪玻璃設(shè)備相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，于2009年10月16日對(duì)寧波某藥業(yè)有限公司用于化工生產(chǎn)的搪玻璃反應(yīng)罐進(jìn)行了全面檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)和分析搪玻璃反應(yīng)罐夾套焊縫中存在多處裂紋，產(chǎn)生了重大事故安全隱患，必須及時(shí)處理，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

1夾套環(huán)焊縫處缺陷的發(fā)現(xiàn)

1.1設(shè)備概況

寧波某藥業(yè)有限公司用于化工生產(chǎn)的搪玻璃反應(yīng)罐為低溫高溫交替反應(yīng)罐。該反應(yīng)罐由寧波明欣化工機(jī)械有限公司生產(chǎn)，主要由內(nèi)罐、夾套和搪玻璃層構(gòu)成，并與低溫液體貯槽組成為一成套設(shè)備。該公司使用的搪玻璃反應(yīng)罐于2006年11月1日投入使用。該公司使用的搪玻璃反應(yīng)罐為立式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)見表1：

1.2檢驗(yàn)結(jié)果

對(duì)該公司使用中的搪玻璃反應(yīng)罐進(jìn)行了全面檢驗(yàn)，包括設(shè)備資料審查、設(shè)備宏觀檢查、壁厚測(cè)定、壁厚校核、磁粉檢測(cè)和安全附件檢驗(yàn)等。檢驗(yàn)的主要依據(jù)為《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》、《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》（JB/T4730-2005）。

磁粉探傷是檢驗(yàn)鐵磁性材料工件表面及近表面的一種無損檢驗(yàn)方法，能直觀的顯示缺陷的形狀、位置與大小程度，大致確定缺陷性質(zhì)，具有很高的檢測(cè)精度和檢測(cè)效率。文中根據(jù)JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，用磁粉探傷檢測(cè)方法抽查了夾套外表面焊縫5.4m處的完好情況。其磁粉類型為非熒光黑磁粉，磁懸液為水磁懸液，標(biāo)準(zhǔn)試片為Al-30/100，磁化方法為連續(xù)磁軛法，磁粉施加方法為噴灑。

經(jīng)磁粉探傷檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該設(shè)備夾套環(huán)焊縫處共有5條裂紋，其中裂紋1長度為35mm，裂紋2長為40mm，裂紋3長為20mm，裂紋4長為60mm，裂紋5長為45mm。圖1為所有裂紋在夾套表面的詳細(xì)位置：

圖2為該搪玻璃反應(yīng)罐的典型裂紋磁痕照片。從磁痕照片外觀中可以看出，該反應(yīng)罐夾套環(huán)焊縫處存在明顯的裂紋缺陷，裂紋主要發(fā)生在焊縫金屬上，產(chǎn)生于起、收弧處的中心線上；磁痕堆積淺，呈細(xì)長型，裂紋深度較淺；且為橫向裂紋，絕大部分走向與焊接方向相同。鑒于夾套的工作介質(zhì)為蒸汽和冷凍鹽水交替循環(huán)作用，其工作溫度范圍為-20℃～180℃，并依據(jù)裂紋種類，以及裂紋磁痕的判別與評(píng)定方法，可以判定該裂紋屬于焊接裂紋中的熱裂紋。

2裂紋產(chǎn)生原因分析

夾套環(huán)焊縫處裂紋產(chǎn)生的具體原因可以歸納為以下幾點(diǎn)：

2.1化學(xué)成分的影響

夾套的材料牌號(hào)為Q235A，含有C、Si、Mn、S、P及極少量Cr、Ni和Cu，其化學(xué)成分具有不穩(wěn)定性，含碳量偏高及S、P等雜質(zhì)會(huì)造成焊縫裂紋產(chǎn)生。

2.2焊縫內(nèi)存有原始缺陷的影響

焊接前未將焊接處清理干凈，易在焊縫內(nèi)部產(chǎn)生原始缺陷，進(jìn)而造成裂紋產(chǎn)生。

2.3溫度急變和內(nèi)應(yīng)力的影響

搪玻璃反應(yīng)罐工作時(shí)，其夾套內(nèi)的蒸汽和冷凍鹽水交替循環(huán)作用。當(dāng)夾套內(nèi)通蒸汽時(shí)處于加熱狀態(tài)，此時(shí)夾套壁溫度與夾套工作介質(zhì)的溫度相同；而當(dāng)冷凍鹽水加入夾套時(shí)，夾套突然受到冷卻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)夾套內(nèi)通冷凍鹽水時(shí)，此時(shí)夾套壁溫度與冷卻鹽水溫度相同；而當(dāng)蒸汽通入夾套時(shí)，夾套突然受到加熱而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。這兩種由溫度突然改變而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會(huì)造成焊縫裂紋的

產(chǎn)生。

2.4熱應(yīng)力的影響

在使用搪玻璃反應(yīng)罐工作時(shí)，往夾套內(nèi)通蒸汽時(shí)，其加壓和升溫過程中，壓力和溫度變化均會(huì)產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力，從而也會(huì)造成焊縫裂紋的

產(chǎn)生。

3裂紋處理措施

夾套是搪玻璃反應(yīng)罐最重要部件之一，如果其上的環(huán)焊裂紋不消除，會(huì)隨著時(shí)間的增長而持續(xù)發(fā)展和擴(kuò)大，影響反應(yīng)罐的繼續(xù)使用，并給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營造成重大的安全隱患，因此必須及時(shí)采取合理的措施處理裂紋，對(duì)其設(shè)備進(jìn)行修補(bǔ)和維護(hù)。裂紋的處理主要包括裂紋去除、補(bǔ)焊和焊后檢查三

部分。

3.1去除裂紋

由于熱裂紋細(xì)長，兩端細(xì)而尖，深度較淺，因此可利用金屬內(nèi)磨機(jī)對(duì)裂紋稍輕打磨即可消除。打磨過程中隨時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，直至檢驗(yàn)結(jié)果不能發(fā)現(xiàn)任何相關(guān)跡痕顯示，以確保裂紋徹底磨掉。

3.2補(bǔ)焊

焊接前先將焊接處清理干凈。選用E5016、Ф3.2mm焊條，且烘烤1h，溫度為350℃。焊接電流150～160A為宜。

3.3焊后檢查

第一，補(bǔ)焊完成24小時(shí)后，采用磁粉探傷的方法按照J(rèn)B/T4730.4-2005對(duì)補(bǔ)焊區(qū)域進(jìn)行檢查，焊縫無裂紋。

第二，該反應(yīng)罐運(yùn)行一年后，再次對(duì)補(bǔ)焊區(qū)域進(jìn)行磁粉檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)補(bǔ)焊區(qū)域表面產(chǎn)生新的裂紋，焊接質(zhì)量問題得到了根本解決。

4結(jié)語

夾套是搪玻璃反應(yīng)罐最重要部件之一，一旦發(fā)生事故將會(huì)給企業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。大量實(shí)踐證明，Q235A鋼板的焊接裂紋是一種熱裂紋，焊接工藝不是產(chǎn)生裂紋的主要原因，該夾套焊接裂紋主要是由溫度突然改變形成的內(nèi)應(yīng)力引起。為此減少內(nèi)應(yīng)力是預(yù)防焊縫裂紋產(chǎn)生的關(guān)鍵。

本文認(rèn)為在搪玻璃反應(yīng)罐工作時(shí)，盡量避免冷罐時(shí)加熱料，熱罐時(shí)加冷料。溫度的突然改變會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而造成焊縫處裂紋的產(chǎn)生，進(jìn)而影響搪玻璃反應(yīng)罐的使用壽命。夾套在操作運(yùn)行時(shí)，應(yīng)緩慢地進(jìn)行加壓和升溫，一般先通入0.1MPa（表壓）壓力蒸汽后保持15分鐘，再慢慢升壓至罐的操作壓強(qiáng)和升溫至180℃，其中升壓速度以0.01MPa/min為宜。在操作過程中，加熱和冷卻操作均應(yīng)緩慢進(jìn)行。同時(shí)嚴(yán)防夾套內(nèi)進(jìn)入酸液，以防止搪玻璃層發(fā)生金屬吸氫反應(yīng)，而引起搪玻璃層磷爆。這些措施將有助于預(yù)防焊縫裂紋的產(chǎn)生。

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（責(zé)任編輯：文森）