順丁橡膠凝聚釜攪拌器槳葉斷裂原因分析及解決方案

【摘要】通過對凝聚釜攪拌器槳葉的應(yīng)力校核，分析出攪拌器槳葉斷裂原因為該槳葉設(shè)計厚度不足，運行時受到的彎曲應(yīng)力大于許用應(yīng)力，導(dǎo)致槳葉疲勞斷裂。通過增加槳葉厚度，降低槳葉的彎曲應(yīng)力，從而解決槳葉斷裂的問題。

【關(guān)鍵詞】凝聚釜；攪拌器；槳葉；斷裂；應(yīng)力

1、設(shè)備概況

大慶石化順丁橡膠裝置是大慶石化120萬噸/年乙烯改擴建工程的配套裝置，其主要工藝為1、3丁二烯在催化劑的作用下進行溶液聚合從而形成橡膠膠液。膠液采用水析發(fā)凝聚工藝，利用水蒸氣蒸餾原理，膠液與熱水混合后一起噴入凝聚釜，釜底通入1.0MPa蒸汽，使膠液中易揮發(fā)的溶劑油、丁二烯氣化，橡膠凝聚成膠粒，從而達到未反應(yīng)完全的丁二烯與橡膠分離。

凝聚釜攪拌器的作用是利用機械攪拌，使膠液呈滴狀分散于熱水中，在通過蒸汽加速滴狀膠液中的丁二烯迅速氣化，從而進入下一步工序。

凝聚釜攪拌器是一臺含二層攪拌槳葉的攪拌器，槳葉形式為斜葉開啟渦輪式，每層攪拌槳葉數(shù)量為3片，槳葉材質(zhì)為06Cr18Ni10Ti。

2013年7月，該釜運行9000小時后，下層攪拌槳葉全部從螺栓連接處斷裂。

2、攪拌器槳葉斷裂原因分析

對攪拌槳葉斷裂部位形貌觀察，斷裂部位為攪拌槳葉與槳葉座連接的螺栓孔處，與攪拌槳葉座外緣平齊，斷口平面光滑，無明顯彎曲變形。

對攪拌器槳葉斷口進行觀察，斷口宏觀上比較平齊光亮，微觀上斷口呈貝紋線形，且處于螺栓開孔處，因為斷口無明顯變形，且與攪拌槳葉受力的方向垂直，所以初步判斷該槳葉斷裂屬于因疲勞造成的脆性斷裂。斷裂的部位處于螺栓開孔處的應(yīng)力集中部位。

3、對該攪拌槳葉強度校核

對該攪拌槳葉進行力學(xué)分析，這種斜葉開啟渦輪式攪拌器運行時攪拌槳葉承受彎曲應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，該攪拌器對流體做功時的危險斷面在攪拌槳葉的根部，即該槳葉斷裂處。

所以，可以判斷該攪拌槳斷裂原因為因設(shè)計原因槳葉彎曲應(yīng)力大于許用應(yīng)力導(dǎo)致槳葉從根部疲勞斷裂。

為保證攪拌槳葉，在不改變槳葉形狀前提下，可以通過增加槳葉厚度改變。

3.3.4在滿足許用應(yīng)力條件下計算槳葉最小厚度

取整得。

4、結(jié)束語

通過對攪拌器槳葉的應(yīng)力校核，該凝聚釜攪拌器槳葉斷裂的原因為該槳葉設(shè)計厚度不足，槳葉在運行中受到的彎曲應(yīng)力大于該材料的許用應(yīng)力，造成槳葉長時間處于過載條件下運行導(dǎo)致槳葉疲勞斷裂。通過上述結(jié)論，我們將槳葉改為采用15mm厚的鋼板重新制作，并投入運行至今，累計運行約18000小時，再未發(fā)生類似故障。

參考文獻

[1]朱有庭，曲文海，于浦義.化工設(shè)備設(shè)計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2005

作者簡介

凌析，男，工程碩士，工程師，2013年畢業(yè)于東北石油大學(xué)機械工程學(xué)院，現(xiàn)在大慶石化公司化工三廠橡膠聚合二車間任設(shè)備工程師。