高溫高壓染色機(jī)泄漏事故的分析與處理

湯 偉 周建良

（江蘇省特檢院常州分院 常州 213016）

高溫高壓染色機(jī)泄漏事故的分析與處理

湯 偉 周建良

（江蘇省特檢院常州分院 常州 213016）

高溫高壓染色機(jī)是一種壓力容器，在紡織印染行業(yè)使用普遍。本文分析的高溫高壓染色機(jī)由于結(jié)構(gòu)較長，使用過程中頻繁加壓升溫——降壓降溫循環(huán)，存在交變應(yīng)力工況。加上制造質(zhì)量上存在的問題，在使用過程中容易發(fā)生泄漏事故。筆者針對高溫高壓染色機(jī)的現(xiàn)狀，分析了高溫高壓染色機(jī)的設(shè)計(jì)、使用工況、制造質(zhì)量等存在的問題，提出了高溫高壓染色機(jī)安全使用的改進(jìn)建議。

高溫高壓染色機(jī) 安全隱患 安全使用改進(jìn)建議

2012年3月，筆者對某市某印染企業(yè)的一批高溫高壓染色機(jī)進(jìn)行了定期檢驗(yàn)。檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該批染色機(jī)9臺中有6臺存在不同程度的尾部接管泄漏狀況。為了搞清楚事故發(fā)生的原因，防止該類事故的繼續(xù)產(chǎn)生，筆者進(jìn)行了仔細(xì)的分析和研究。

1 現(xiàn)場概況

該批高溫高壓染色機(jī)共9臺，均為廣東某公司生產(chǎn)的同型號高溫高壓染色機(jī)，設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)壓力0.5MPa，設(shè)計(jì)溫度158℃；運(yùn)行參數(shù)：工作壓力0.4MPa，工作溫度140℃，工作介質(zhì)為蒸汽、染液、布料。運(yùn)行參數(shù)及介質(zhì)均未超出設(shè)計(jì)參數(shù)。9臺高溫高壓染色機(jī)中有6臺存在尾部垂直接管與主筒體的角焊縫泄漏問題，泄漏區(qū)位于垂直接管與主筒體角焊縫的0°～90°或270°～0°區(qū)域內(nèi)（見圖1），長度基本為1/4焊縫周長，焊縫失效形式為裂紋，位于接管側(cè)角焊縫根部。除6臺已經(jīng)存在泄漏以外，尚有2臺在同位置上已出現(xiàn)焊縫裂紋，但尚未出現(xiàn)泄漏狀況，如圖2所示。

圖1 位置示意圖

圖2

2 原因分析

2.1 設(shè)計(jì)缺陷

首先考慮是否存在設(shè)計(jì)缺陷，需要補(bǔ)強(qiáng)的位置未補(bǔ)強(qiáng)，因此按GB 150—1998進(jìn)行計(jì)算。

該處筒體尺寸為DN400，壁厚為4mm；接管尺寸為133×4，材料均為0Cr18Ni9，在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力為103MPa。設(shè)計(jì)壓力0.6MPa，設(shè)計(jì)溫度150℃，條件符合GB 150—1998第8章的開孔補(bǔ)強(qiáng)條件。按8.5～8.7，需要補(bǔ)強(qiáng)面積為：

有效寬度為：B=2d=2×133=266mm

外側(cè)高度取h1=（Dδnt）1/2和實(shí)測的較小值，此處為：

內(nèi)側(cè)高度取h2=0。

可補(bǔ)強(qiáng)面積為：Ae=A1+A2+A3

開孔補(bǔ)強(qiáng)面積足夠，無需另加補(bǔ)強(qiáng)圈。

2.2 使用環(huán)境

循環(huán)工況，加壓升溫——降壓降溫循環(huán)，低頻工況下工作，存在交變應(yīng)力工況。

2.3 機(jī)器結(jié)構(gòu)

由于機(jī)器結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，該接管根部存在由溢流管與本體形成的，溫差導(dǎo)致的伸縮長度差所引起的彎矩。由于溢流管全段為剛性連接，沒有設(shè)置可以緩沖的結(jié)構(gòu)，造成力矩全部作用于接管根部，隨著溫差/壓差的循環(huán)，形成了一種交變力矩的情況。同時，根據(jù)雙側(cè)溢流管布置的方向（中心線分別位于0°～90°或270°～0°范圍內(nèi)），最大力矩的作用點(diǎn)也出現(xiàn)于該范圍內(nèi)。

2.4 制造質(zhì)量

制造質(zhì)量存在較大問題。在機(jī)械打磨去除缺陷焊縫時，發(fā)現(xiàn)缺陷部位有長度較長的未焊透現(xiàn)象存在，這進(jìn)一步降低了角焊縫的承載強(qiáng)度。

綜上所述，問題的發(fā)生主要為該批高溫高壓染色機(jī)制造質(zhì)量較差，焊縫承載強(qiáng)度不夠，同時由于高溫高壓染色機(jī)整體結(jié)構(gòu)存在不合理現(xiàn)象，在特定的工況下長時間運(yùn)行而產(chǎn)生的疲勞破壞。

3 缺陷處理

經(jīng)過對缺陷的分析，并與使用單位溝通，決定作出以下處理：

1）對使用時間較長，裂紋情況嚴(yán)重的6臺高溫高壓染色機(jī)予以更換。更換機(jī)型為上部溢流管帶有半圓形彎曲部分，解決了剛性連接結(jié)構(gòu)，且對尾部垂直接管根部加有補(bǔ)強(qiáng)圈，具有可以良好釋放應(yīng)力結(jié)構(gòu)的機(jī)型。

2）對另2臺尚未泄漏的高溫高壓染色機(jī)予以修理。鑒于原焊縫的焊接質(zhì)量較差，因此以機(jī)械手段去除接管根部的全部焊縫，由合格焊工按規(guī)程予以重新焊接，焊接完成后，作100%表面檢測合格后重新投用。

3）在日常使用中，對整個車間的高溫高壓染色機(jī)曾經(jīng)出現(xiàn)缺陷的相同部位予以重點(diǎn)觀察和工況監(jiān)控。

2013年6月，筆者對該車間全部高溫高壓染色機(jī)進(jìn)行年度檢驗(yàn)，重點(diǎn)檢查了上次全面檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺陷的位置，以及可能存在新生缺陷的位置。經(jīng)檢驗(yàn)，所有設(shè)備未檢出新生缺陷。

4 結(jié)語

長度較大的壓力容器，在溫度變化的情況下，整體長度隨溫度的改變變化量也較大，因此也更容易在接管根部等剛性連接處產(chǎn)生彎矩，造成額外的應(yīng)力。尤其此案例的高溫高壓染色機(jī)，在設(shè)計(jì)時雖然對缺陷處開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算結(jié)果是合格的，但由于溢流管與筒體存在伸縮量的差距，且未預(yù)留緩沖結(jié)構(gòu)，加之焊接質(zhì)量較差，因此在長時間的加壓升溫——降壓降溫循環(huán)運(yùn)行之后，在力矩作用下的焊縫位置產(chǎn)生了缺陷。因此，在設(shè)計(jì)制造壓力容器的時候，不僅要對制造質(zhì)量嚴(yán)加控制，同時在容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，對其處于工作狀況的時候可能產(chǎn)生的缺陷也應(yīng)考慮在內(nèi)，方能使壓力容器在規(guī)定的參數(shù)下長期正常運(yùn)行。

［1］ GB 150—1998 鋼制壓力容器［S］.

［2］ 張海波，等.高溫高速染色機(jī)常見缺陷分析及預(yù)防［J］.中國特種設(shè)備安全，2009，25（10）：56-58.

Analysis and Processing of High Temperature High Pressure Dyeing Machine Leakage Accident

Tang Wei Zhou Jianliang
（Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute of Jiangsu province ChangZhou branch ChangZhou 213016 ）

High temperature high pressure dyeing machine is a kind of pressure vessel， commonly used in textile printing and dyeing industry. The high temperature high pressure dyeing machine is easy to leak accident in using process because of its long structure， pressurized heating up frequently and step-down cooling cycle， alternating stress condition， combined with the existing problems in manufacturing quality. In view of the situation of high temperature high pressure dyeing machine， this article analyses the problems in design， operating conditions and manufacturing quality， puts forward the suggestions to improve the safe use of high temperature high pressure dyeing machine.

High temperature high pressure dyeing machine Safe hidden trouble The safe use of suggestions for improvement

X933.4

B

1673-257X（2015）04-62-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.04.015

湯偉（1964～）， 男，大專，工程師，檢驗(yàn)員，從事承壓類檢驗(yàn)檢測工作。

2014-10-29）