高溫高壓染色機(jī)裂紋原因分析

朱國苗

摘要：本文就高溫高壓染色機(jī)裂紋進(jìn)行了原因分析，并提出了一些檢驗(yàn)建議。

關(guān)鍵詞：高溫高壓染色機(jī);裂紋;原因;檢驗(yàn)

1.引言

高溫高壓染色機(jī)一般用來給化纖類坯布以及紗線產(chǎn)品染色，具有色牢度高，染色均勻的特點(diǎn)。但是染色過程需要高溫高壓蒸汽，染色機(jī)承受高溫高壓，有一定的危險(xiǎn)。本文以一起高溫高壓染色機(jī)裂紋為例，分析此類事件發(fā)生的原因，并給出了防止發(fā)生的措施。希望以本文為例，能夠引起相關(guān)單位有關(guān)人員的高度重視，有效預(yù)防類似事件的發(fā)生。

2.概述

某單位一臺(tái)高溫高壓染色機(jī)，制造日期：2003年10月，投用日期：2004年2月。其設(shè)計(jì)壓力為0.4Mpa;設(shè)計(jì)溫度140℃;介質(zhì)為高溫染液。常用主體材料為06Cr18Ni11Ti奧氏體不銹鋼，由兩只Φ800/Φ700×4×7925主筒體、Φ350×4×2600熱交換器、過濾器、配管、高壓離心泵組成。筆者對(duì)該臺(tái)容器進(jìn)行了定期檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有裂紋缺陷存在。

3.檢驗(yàn)與分析

3.1宏觀檢驗(yàn)

裂紋主要分布在上法蘭與封頭連接處的內(nèi)壁焊縫及熱影響區(qū)。

3.2?資料調(diào)查

該高溫高壓染色機(jī)的檔案文件資料齊全。

3.3?運(yùn)行調(diào)查

3.3.1高溫高壓染色機(jī)的用途為漂染，運(yùn)行期間介質(zhì)溫度、壓力每4小時(shí)波動(dòng)一次，屬于低周循環(huán)，整套機(jī)組在高壓水泵（振源）作用下處于高頻率強(qiáng)迫震動(dòng)，一般多為24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。蒸汽壓力在0.20～0.30Mpa范圍內(nèi)。

3.4材料分析

3.4.1材料分析

分別對(duì)筒體、封頭、裂紋焊縫處取樣進(jìn)行光譜化驗(yàn)分析，經(jīng)過具體的理化性能試驗(yàn)，原材料質(zhì)量證明書上的化學(xué)成份與復(fù)驗(yàn)的化學(xué)成份基本相同，說明材料沒有用處。但靠近裂紋邊緣取樣分析的含碳量為0.08，是其它部位取樣的兩倍;這表明不銹鋼由碳與鉻結(jié)合，大量析出了（Cr、Fe）C6碳化物，易造成晶間腐蝕。

3.4.2硬度測(cè)定

對(duì)材料及焊縫熱影響進(jìn)行硬度（HB）測(cè)定，焊縫熱影響區(qū)的硬度大于母材的硬度，說明焊縫熱影響區(qū)由于淬火作用而發(fā)生硬化，這使得初始裂紋頂端附近的斷面韌性下降，對(duì)斷裂強(qiáng)度影響較大。

4.裂紋機(jī)理及原因分析

不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕有三個(gè)基本因素：（1）不銹鋼在一定介質(zhì)中對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感，如含碳量過高，含Cr、Ni量過低，未經(jīng)固溶處理，在敏化溫度區(qū)間停留時(shí)間過長(zhǎng)等，但只有在一定介質(zhì)下，不銹鋼才可能出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。（2）對(duì)某一敏感合金而言必須有一種或幾種特定的介質(zhì)與之相匹配，才能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕對(duì)奧氏體不銹鋼，能引起其應(yīng)力腐蝕的常見特定介質(zhì)是氯離子。（3）力學(xué)因素，包括工作應(yīng)力，加工變形殘余應(yīng)力，焊接殘余應(yīng)力，幾何突變處的應(yīng)力集中，熱應(yīng)力，由裝配引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力以及腐蝕產(chǎn)物體積膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力。

該臺(tái)高溫高壓染色機(jī)上法蘭與封頭連接處發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁裂紋，分布在焊縫及熱影響區(qū)上，該部位與染液接觸、局部應(yīng)力較高，同時(shí)染色工藝各不相同，染液成分復(fù)雜，為配置合適的染液可能加入亞氯酸鈉、食鹽等，處于酸、堿、水、蒸汽高溫高壓的惡劣工作環(huán)境中。在高溫高壓染色機(jī)工作時(shí)可能存在奧氏體不銹鋼+氯離子的特定組合中，易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。

綜合以上分析認(rèn)為，該高溫高壓染色機(jī)由于長(zhǎng)期處于酸、堿、水、蒸汽高溫高壓的惡劣工作環(huán)境中，再加上染液中的氯離子偏高，導(dǎo)致了筒體內(nèi)壁發(fā)生晶間腐蝕，致使裂紋產(chǎn)生。

5.檢驗(yàn)及建議

5.1檢驗(yàn)部位應(yīng)重點(diǎn)選擇筒體上法蘭與筒體連接處、封頭下法蘭與封頭連接處內(nèi)表面、開孔接管處、搖擺桿連接處等部位。

5.2對(duì)易產(chǎn)生裂紋部位采用滲透無損檢測(cè)。重點(diǎn)在高應(yīng)力、與染液接觸及受焊接熱影響較嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。

5.3?檢查快開門安全聯(lián)鎖裝置是否滿足《固容規(guī)》中3.20條的要求。

5.4?建議對(duì)使用時(shí)間5年以上的高溫高壓染色機(jī)應(yīng)進(jìn)行年度檢查。