料漿溫度對(duì)溶解乙炔氣瓶填料間隙的影響

王玉

摘要：采用試驗(yàn)對(duì)比的方法，對(duì)沈陽地區(qū)某廠秋末至初春這段時(shí)間里，規(guī)律性地出現(xiàn)乙炔瓶填料與瓶壁間隙合格率偏低問題進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，溫度偏低是造成合格率偏低的原因。為保證填料間隙在合格的范圍內(nèi)，填料時(shí)料漿溫度下限應(yīng)不低于22℃。提出料漿溫度是影響填料間隙的第三個(gè)要素。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐提出了控制間隙合格率的具體措施。

Abstract： Adopting the method of experimental contrast， the same problem of low qualification rate of the gap between porous mass and bottle wall of acetylene cylinder regularly appeared in one factory at Shenyang when autumn to spring was studied. The test results showed that the low qualification rate of gap was due to low temperature. In order to ensure the gap in the qualified range， slurry temperature lower limit should be not less than 22℃. Slurry temperature was proposed as the third factor on the influence of the gap. Combined with production practice the specific measures were put forward to control the gap.

關(guān)鍵詞：乙炔氣瓶；填料；間隙；料漿；溫度

Key words： dissolved acetylene cylinders；porous mass；gap；slurry；temperature

中圖分類號(hào)：TG435+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）02-0107-02

0 引言

沈陽地區(qū)某溶解乙炔氣瓶（以下簡(jiǎn)稱“乙炔氣瓶”）生產(chǎn)廠，是一個(gè)有著多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的資深老廠。但就是這樣一個(gè)資深老廠，卻有著多年來在秋末至初春這段時(shí)間里，填料與瓶壁間隙（填料間隙）不穩(wěn)定，規(guī)律性地出現(xiàn)填料間隙合格率偏低的問題。通常合格率達(dá)不到90%，嚴(yán)重時(shí)不足80%（按年產(chǎn)7萬只計(jì)算，由此造成的廢品應(yīng)當(dāng)有7000只左右），已經(jīng)成為乙炔氣瓶生產(chǎn)中的一大難題。

乙炔氣瓶?jī)?nèi)部為多孔性填料（以下簡(jiǎn)稱“填料”）。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[1]，填料與瓶壁間隙，沿徑向和軸向測(cè)量，均不應(yīng)超過填料外徑或長(zhǎng)度的0.4%，且不大于2.5mm。在生產(chǎn)中，此項(xiàng)指標(biāo)通常都能夠達(dá)到要求。但為什么在秋末至初春這段時(shí)間里填料與瓶壁間隙合格率偏低呢？為提高產(chǎn)品合格率，在技術(shù)上解決這個(gè)問題十分必要。

1 原因分析

針對(duì)乙炔氣瓶填料在秋末至初春時(shí)段規(guī)律性地出現(xiàn)填料間隙（徑向間隙和軸向間隙）合格率偏低的情況，根據(jù)傳統(tǒng)的乙炔氣瓶填料質(zhì)量控制的觀點(diǎn)，重新審核了工藝，對(duì)填料組配和入釜加熱固化兩大要素進(jìn)行對(duì)比考察，結(jié)果沒有證據(jù)表明是由此兩項(xiàng)指標(biāo)控制不當(dāng)造成填料間隙過大導(dǎo)致產(chǎn)品合格率下降。其后，又排除了生產(chǎn)中由其他工藝環(huán)節(jié)失控影響的可能。那么是什么原因造成間隙過大的呢？由于是在秋末至初春的這一時(shí)間段里發(fā)生，可能是季節(jié)的溫度變化導(dǎo)致填料間隙合格率偏低，這樣就很自然地使問題歸結(jié)到料漿的溫度上。

在我國乙炔瓶填料的工藝過程中都沒有控制料漿溫度的設(shè)備或裝置，在相關(guān)文獻(xiàn)上[2][3]，也沒有見到對(duì)控制料漿溫度有明確的要求，而料漿溫度對(duì)我國北方乙炔瓶生產(chǎn)廠控制填料間隙尤為重要。那么，這一分析和推論是否正確呢？如果正確，料漿的溫度界限又是多少呢？怎樣才能提高填料間隙合格率呢？

2 對(duì)比試驗(yàn)

2.1 對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)

為了弄清料漿溫度對(duì)填料間隙合格率的影響，進(jìn)行了8組對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)是在其他參數(shù)不變，只改變料漿溫度的情況下進(jìn)行的，即將使用熱水拌料的乙炔瓶與常規(guī)使用自來水拌料的乙炔氣瓶的填料間隙合格率進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

由表1數(shù)據(jù)可以看出，按常規(guī)生產(chǎn)共1292支，制漿用水溫度7～9℃，制得的料漿溫度為13～19℃（配料中使用塊石灰，水解時(shí)有發(fā)熱效應(yīng)使得料漿溫度略有提高），填料間隙不合格的有69支，不合格率為5.3%。熱水拌料的試驗(yàn)性生產(chǎn)共136支，制漿用水溫度50～70℃，制得的料漿溫度22～30℃，填料間隙全部合格，合格率為100%。

2.2 對(duì)比試驗(yàn)分析

由以上的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以得出如下三個(gè)結(jié)論：

①料漿溫度在22℃以上，較為理想，填料間隙合格率為100%；

②料漿溫度在19℃度以下，其肩部填料間隙較大，廢品率為2.35～7.49%；

③料漿溫度對(duì)填料間隙的合格率有重大影響。

由此可以看出，決定填料間隙的合格率的要素不僅包括傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的填料組配和入釜增壓加熱固化，而且還應(yīng)包括料漿溫度，即填料原料的組配、料漿溫度和入釜后的加熱固化這三者決定著填料間隙大小。而料漿溫度是長(zhǎng)期以來被人們忽視的因素，在相關(guān)的資料上也未見述及。在環(huán)境溫度較高的夏季，料漿能自動(dòng)地滿足溫度要求，也就無需考慮對(duì)料漿溫度的控制。但在環(huán)境溫度較低時(shí)，如冬季的北方地區(qū)，則必須考慮料漿溫度的控制。

對(duì)料漿溫度過低造成填料間隙合格率偏低的理論是，料漿溫度過低，在乙炔氣瓶料漿填充后，入釜加熱固化時(shí)，靠近瓶殼處溫度傳導(dǎo)較快，料漿先期達(dá)到固化溫度先期固化，形成多孔性（托貝莫來體）組織。而心部由于料漿溫度較低和料漿傳熱系數(shù)小，溫度提高慢，滯后達(dá)到固化溫度固化，由此產(chǎn)生相變收縮應(yīng)力，在相變收縮應(yīng)力的作用下，導(dǎo)致填料表征上的徑向間隙和軸向間隙過大。而當(dāng)料漿溫度提高到22℃以上時(shí)，近殼層部和心部達(dá)到固化溫度時(shí)間相對(duì)縮小，相對(duì)收縮應(yīng)力變小，從而滿足固化要求，獲得較高的填料間隙合格率。

3 提高料漿溫度的方法

由上述試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果可知，若要獲得理想的乙炔瓶填料間隙，必須控制料漿溫度，進(jìn)而減小殼層與心部固化時(shí)的相變收縮應(yīng)力。那么，在實(shí)際生產(chǎn)中，采用哪一種方法提高料漿溫度更好呢？為此，也進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比。

方法1：等溫加熱。

按正常工藝制料漿、裝填和震蕩排氣，在入釜加熱固化先期，進(jìn)行一段時(shí)間的加熱提溫，亦即用等溫增溫加熱的方法，依靠熱傳導(dǎo)，使處于心部的料漿溫度提高，達(dá)到22℃以上，以滿足對(duì)料漿溫度的要求。而后再按正常工藝增壓加熱固化，以期獲得理想的填料間隙。因該方法只需對(duì)傳統(tǒng)工藝稍加調(diào)整，即只增加入釜等溫加熱，若此方法可行，將是最為便捷的方法。但試驗(yàn)結(jié)果表明，因?yàn)榱蠞{熱傳導(dǎo)系數(shù)小，要想達(dá)到均一化地提高料漿溫度，達(dá)到22℃以上，在釜內(nèi)停留時(shí)間必須加長(zhǎng)，由此又引起了料漿沉淀脫水和解離，結(jié)果根本得不到理想的填料間隙。

方法2：蒸汽加熱。

使用蒸汽直接加熱料漿。使用蒸汽直接加熱料漿，因填料組配中有石棉、石灰、硅藻土和水玻璃等材料的纏繞，實(shí)際操作也十分困難，也難以達(dá)到料漿溫度均一化的要求。

方法3：預(yù)熱加熱。

預(yù)熱鋼瓶。預(yù)熱鋼瓶以此加熱料漿。因鋼瓶壁薄吸收潛熱小和熱傳導(dǎo)緩慢等因素制約，同樣，也達(dá)不到均勻地提高料漿溫度的目的。

方法4：熱水制漿。

試驗(yàn)表明，直接使用熱水制漿是最方便和最有效的方法。

4 改進(jìn)措施

由上述討論可以看出，在環(huán)境溫度較低時(shí)，亦即料漿溫度較低是造成乙炔瓶周期性（冬季）產(chǎn)生填料間隙合格率偏低的直接原因。為解決上述問題，依據(jù)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，考慮到可操作性，在生產(chǎn)中采取了以下措施：

①在填料生產(chǎn)工藝中增加料漿溫度控制指標(biāo)，使料漿溫度不低于22℃。這對(duì)我國乙炔氣瓶生產(chǎn)廠沒有料漿控制設(shè)備以及配料制漿沒有明確規(guī)定或忽略料漿溫度的實(shí)際狀況十分必要。

②在冬季環(huán)境溫度較低的情況下，使用熱水（55℃以上）拌料制漿，不使用冷水制漿。

③制漿后立即填裝，不能停留過長(zhǎng)的時(shí)間。

④振動(dòng)排氣時(shí)注意保溫，加蓋石棉被等。

⑤振動(dòng)排氣后，立即裝入增壓釜；

⑥增壓釜預(yù)熱80～100℃，以補(bǔ)償乙炔氣瓶入釜溫度損失，控制固化速度。

5 結(jié)束語

通過采取上述措施，在乙炔瓶生產(chǎn)中解決了由于秋末至初春環(huán)境溫度變低而引發(fā)的周期性縱向間隙和肩部軸向間隙合格率偏低的問題，產(chǎn)品合格率大幅提高，這對(duì)北方地區(qū)溶解乙炔瓶生產(chǎn)有著切實(shí)的指導(dǎo)意義。

此外，通過對(duì)比試驗(yàn)，給出了提高填料間隙合格率所必須的料漿溫度界限和具體熱制漿的方法，并在理論上進(jìn)行了探討，明確了保證填料間隙的三大要素：填料的組配、料漿溫度和蒸壓加熱曲線，從而豐富了乙炔瓶生產(chǎn)的理論與實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB11638-2011，溶解乙炔氣瓶[S].

[2]陳保義.溶解乙炔氣瓶[M].北京：全國氣瓶標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，1986.

[3]橋口幸雄.溶解乙炔氣瓶工業(yè)講座[J].高壓ガス，1976，1977.