一臺(tái)反應(yīng)釜壓料管管卡脫落、壁厚減薄原因分析及建議

楊 以 鵬

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 連云港分院， 江蘇 連云港 222000）

設(shè)備的全生命周期管理分為前期管理、運(yùn)行維護(hù)管理、輪換及報(bào)廢管理三個(gè)階段。[1]隨著我國(guó)特種設(shè)備監(jiān)察、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)壓力容器監(jiān)管、檢驗(yàn)力度的加大，特種設(shè)備使用單位尤其是有特種設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)的大、中型企業(yè)對(duì)壓力容器的安全管理工作日趨重視。

在化工、醫(yī)藥等行業(yè)的化工工藝過(guò)程中，內(nèi)裝有攪拌裝置的反應(yīng)釜被廣泛應(yīng)用，以使參加反應(yīng)物質(zhì)充分混合或物料的均勻受熱、冷卻。根據(jù)“浴盆曲線”理論[2]，在壓力容器投用初期，設(shè)備失效率較高。因此，當(dāng)設(shè)備投用滿3年[3,4]，進(jìn)行首次全面檢驗(yàn)時(shí)，在檢驗(yàn)過(guò)程中可發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、使用等環(huán)節(jié)造成的缺陷。

1 檢驗(yàn)案例

1.1 設(shè)備基本情況

圖1和表1分別為某企業(yè)于2009年購(gòu)進(jìn)并使用1臺(tái)6 000 L反應(yīng)釜的簡(jiǎn)圖和技術(shù)特性參數(shù)表。

1.2 檢驗(yàn)結(jié)果

2012年，在首次全面檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)該容器存在以下缺陷：

再者，隨著農(nóng)資流通企業(yè)的轉(zhuǎn)型，各種新型產(chǎn)品成為服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要抓手，給農(nóng)戶提供了更為豐富的產(chǎn)品選擇，但由于農(nóng)資市場(chǎng)秩序不夠規(guī)范，假冒偽劣泛濫。李殿平表示，盡管?chē)?guó)家加大對(duì)假冒偽劣農(nóng)資的打擊力度,但制售假冒偽劣農(nóng)資行為仍屢禁不止，嚴(yán)重?cái)_亂了農(nóng)資市場(chǎng)的正常秩序，農(nóng)資監(jiān)管體系亟需完善。

1）處理時(shí)間。3月1日開(kāi)始用國(guó)光大果或蘭月吡效隆處理，3月2日基本完成。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，用國(guó)光大果或蘭月吡效隆進(jìn)行果粒膨大處理，最好在果?；ㄉ状笮r(shí)進(jìn)行（即坐果后 20～25 天）。

（3） 造成管卡脫落處的壓料管后內(nèi)筒封頭壁厚局部減薄的主要原因分析：比較無(wú)、有管卡處和管卡脫落處的壓料管后內(nèi)筒封頭壁厚減薄的情況，發(fā)現(xiàn)無(wú)管卡處封頭局部壁厚未見(jiàn)增量減薄，有管卡處封頭壁厚增量減薄量為0.5 mm，管卡斷裂處封頭局部壁厚增量減薄量為4 mm。壓料管處封頭表面均光滑，未見(jiàn)凹點(diǎn)且三處均處于同種介質(zhì)環(huán)境下，因此管卡脫落處封頭局部存在較大增量減薄的形成原因不可能是電化學(xué)或化學(xué)腐蝕。推理可知，造成封頭局部增量減薄主要原因是流體作用。如圖2所示，管卡脫落后，在內(nèi)筒體表面形成小凸起，工藝料流經(jīng)此處時(shí)，受到管卡剩余凸起、壓料管與封頭內(nèi)壁間隙的影響，流體在局部流速加快，加劇磨損，造成封頭壁厚的局部減薄。從結(jié)構(gòu)上看，造成設(shè)備壁厚局部減薄的原因根源在于壓料管管卡脫落。

圖1 反應(yīng)釜簡(jiǎn)圖Fig.1 Diagram of reaction vessel

表1 反應(yīng)釜的技術(shù)特性Table 1 Technical characteristic of reaction vessel

(2) 內(nèi)筒筒體液面以下壁厚整體減薄2 mm，最小壁厚22 mm；內(nèi)筒下封頭壁厚整體減薄3 mm，降至23 mm；

軍訓(xùn)對(duì)于我們每個(gè)經(jīng)歷過(guò)的人來(lái)說(shuō)，都是一段永遠(yuǎn)都忘不掉的美好回憶。其中會(huì)發(fā)生很多有趣的事，也會(huì)被自己與戰(zhàn)友的堅(jiān)持所打動(dòng)。

（1）規(guī)范統(tǒng)一。應(yīng)用移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化操作、規(guī)范合同結(jié)算業(yè)務(wù)單據(jù)，從技術(shù)角度保證業(yè)務(wù)單據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性。

(4) 靠近內(nèi)筒封頭底部位置的壓料管上側(cè)管壁有局部穿孔，壓料管進(jìn)口處部分管體缺失。

(3) 下封頭部位有個(gè)別壓料管管卡脫落，管卡的殘余部分高出內(nèi)筒/封頭內(nèi)壁2~3 mm。管卡脫落處的壓料管后內(nèi)筒封頭最小壁厚19 mm，減薄面積約3 cm×5 cm，比管卡及焊腳外側(cè)封頭壁薄4 mm，比無(wú)管卡的壓力管后內(nèi)筒封頭壁厚薄3.5 mm；

全面檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)筒內(nèi)壁焊縫做磁粉檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)表面缺陷存在，液面以上未見(jiàn)減薄。審查圖紙時(shí)，《技術(shù)要求》中標(biāo)有“設(shè)備制造完成后，進(jìn)行整體（包括壓料管）消除應(yīng)力熱處理，熱處理后嚴(yán)禁在筒體上施焊。”

1.3 原因分析

（2）造成管卡裂紋、脫落的原因主要由以下三方面構(gòu)成：①管卡與壓料管采用過(guò)盈配合方式進(jìn)行裝備，壓料管未固定于管卡上，反應(yīng)釜在使用時(shí)，工藝料在攪拌過(guò)程中不可避免的會(huì)對(duì)壓料管進(jìn)行沖刷作用，致使壓料管晃動(dòng)，撞擊管卡。管卡受到周期性疲勞載荷作用。在反應(yīng)釜使用過(guò)程中，管卡至少一面受到間歇拉應(yīng)力作用。②雖然管卡在焊接過(guò)程中，焊腳圓滑過(guò)渡，但是管卡與封頭壁面連接部位存在的不連續(xù)結(jié)構(gòu)是無(wú)法避免的，產(chǎn)生了應(yīng)力集中。③呈酸性的工藝料。在疲勞載荷、應(yīng)力集中、酸性介質(zhì)的共同作用下，造成了管卡根部的裂紋或管卡局部斷裂脫落現(xiàn)象。

事務(wù)處理模塊 事務(wù)處理模塊主要包括用戶事務(wù)和系統(tǒng)事務(wù)兩部分，其中用戶事務(wù)主要包括對(duì)用戶信息的處理；而系統(tǒng)事務(wù)主要包括對(duì)播放器進(jìn)行一些邏輯控制，如暫停、播放、截圖等操作。

（1）壁厚的整體減薄主要原因是工藝料與容器內(nèi)筒內(nèi)壁的磨損和呈酸性無(wú)機(jī)鹽工藝料對(duì)容器內(nèi)筒材質(zhì)的腐蝕，其根源在于設(shè)備設(shè)計(jì)選材時(shí)“性?xún)r(jià)”比的考量，本文不作進(jìn)一步分析。

(1)管卡根部，距離管卡與封頭連接的角焊縫上緣5 mm位置有裂紋、裂縫；

圖2 管卡示意圖Fig.2 Diagram of pipe strap

1.4 建議和方案

年減薄量（26-18）/3=2.7 mm，內(nèi)筒下封頭最小厚度為19 mm，該設(shè)備下次全面檢驗(yàn)周期為1年。

按《GB150.3-2011》[5]對(duì)內(nèi)筒封頭進(jìn)行壁厚校核：

Pc=3.0 MPa（最高允許工作壓力）、工作溫度200 ℃，[σ]t=170 MPa，Φ=1，Di=1 800 mm，封頭的計(jì)算厚度(mm):

設(shè)備使用單位沒(méi)有進(jìn)行反應(yīng)釜熱處理的條件，因此無(wú)法對(duì)管卡、封頭及內(nèi)筒進(jìn)行熱焊修補(bǔ)。

針對(duì)1.3節(jié)原因分析內(nèi)容，本文提出以下建議和方案：

(1) 進(jìn)行容器設(shè)計(jì)時(shí)，去除釜內(nèi)壓料管、管卡結(jié)構(gòu)，將反應(yīng)釜出料方式改為下出料，對(duì)從而有效避免壓料管震動(dòng)、管卡脫落帶來(lái)的影響；

伊拉克戰(zhàn)后，在美國(guó)的強(qiáng)力主導(dǎo)下，伊拉克庫(kù)爾德人獲得了寶貴的自治權(quán)，擁有了庫(kù)爾德自治區(qū)議會(huì)、自治政府及軍隊(duì)，具備了獨(dú)立的初步條件。庫(kù)爾德人的民族意識(shí)一經(jīng)激活，便迅速成長(zhǎng)，尤其是在與“伊斯蘭國(guó)”的戰(zhàn)爭(zhēng)中，庫(kù)爾德人與美軍的合作得到加強(qiáng)，追求獨(dú)立的愿望更為強(qiáng)烈。2017年9月27日伊拉克庫(kù)爾德人舉行獨(dú)立公投，贊同獨(dú)立的人數(shù)高達(dá)91.83%。雖然在周邊國(guó)家的軍事高壓以及美國(guó)的強(qiáng)烈反對(duì)下，此次獨(dú)立公投最終無(wú)果，但庫(kù)爾德人尋求獨(dú)立這一風(fēng)險(xiǎn)因素將作為地區(qū)動(dòng)蕩的導(dǎo)火索長(zhǎng)期存在。

(2) 進(jìn)行容器設(shè)計(jì)時(shí)，保留現(xiàn)有上出料方式，在筒體、下封頭壓料管固定管卡底部設(shè)置墊板，縮短年度檢驗(yàn)、全面檢驗(yàn)周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、修補(bǔ)破損脫落的管卡及壓料管。

(3) 建議使用單位更換缺失、局部穿孔、壁厚過(guò)量減薄部分的壓料管，并采用冷焊方法或高溫金屬修補(bǔ)劑對(duì)脫落的管卡及局部減薄的封頭進(jìn)行修補(bǔ)。

2 結(jié) 論

根據(jù)“浴盆曲線”理論，在壓力容器投用初期，設(shè)備失效率較高，建議企業(yè)在設(shè)備投入運(yùn)行1~3個(gè)月安排檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排除設(shè)備可能存在的隱患。建議反應(yīng)釜設(shè)計(jì)單位根據(jù)設(shè)備使用單位情況，優(yōu)選設(shè)備進(jìn)、出料方式，改進(jìn)壓料管固定結(jié)構(gòu)。

［1］王勛，段軼，宋宇軒.淺談壓力容器的全生命周期管理[J].科技風(fēng)，2012（15）：261-265.

［2］周永跟．論壓力容器和壓力管道的安全管理[C].2009中國(guó)金屬學(xué)會(huì)冶金安全年會(huì)論文集，2009，11(4)：253-256．

［3］TSG_R7001-2004壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S]．

［4］TSG_R0004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S]．

［5］GB150-2011壓力容器[S]．