1 设备设计方面该设备的设计压力为- 0. 1 0. 4 M Pa, 设计温度为100, 使用介质为氯乙烯、蒸汽、压缩空气, 筒体壁厚为 14 mm, 封头壁厚为 16 mm, 筒体直径为3 200 mm, 筒体材质为奥氏体 0Cr18Ni9, 后因某种原因筒体材质用进口日本产 JIS304 替代, 封头用国产 0Cr18Ni9 钢板, 设备按一类分离容器设计。从内压强度计算来看, 由内压引起的一次薄膜应力远低于材料的屈服强度, 也即筒体材料完全在弹性范围内, 决不可能出现强度破坏。从使用温度看, 其最高操作温度不可能大于 100, 距蠕变极限相差很远。
2 设备运转方面设备原设计带一层推进式搅拌, 投入使用后增加了一层, 功率为 18. 5 kW.从设备运转情况看, 该设备传动系统支撑非常稳固, 轴运转比较平稳, 晃动量不大, 且筒体周围用 4 只固定螺栓固定,设备整体振动不大, 不大可能因振动引起裂纹。
泵内的灌酸量是否达到规定的液位, 以上条件具备后即可启泵, 同时观察泵有无异常现象。欲停泵时,要遵守操作规程。如属长期停车, 应放酸后打开大盖, 拆下叶轮, 用清水彻底清洗擦干后再涂油组装( 最好进行检修) , 以备再用; 如属经常备用( 随时可能启动) , 停车后应每班盘车一次, 以免叶轮同锥形分配套间锈死。
3. 3运行中的维护泵在运行中的维护主要是加强巡回检查, 严格控制工艺指标。在泵运行过程中, 要经常观察仪表读数, 酸的液位, 泵的进气、进酸、排气, 轴承温度, 机械密封是否泄漏以及泵的振动及噪音等情况。
( 1) 泵的进气压力不得低于 200 Pa( 表压) ; ( 2)进气温度不得高于 30; ( 3) 进酸温度不得高于 25; ( 4) 泵的排气温度不得高于 50; ( 5) 循环酸冷却水的温度一般不高于 20; ( 6) 泵的轴承温度不大于35 ; ( 7) 氯气纯度和含水量应经常检验分析,其纯度不低于 90% , 其含水量不高于 3 10 - 4; ( 8)每班测定一次循环酸的浓度, 其质量分数不得小于94%, 浓度不够应定期换进部分高浓度新酸; ( 9) 轴承应两月加注润滑脂 1 次, 每次各端压注 1 枪, 以将脏油挤至油箱内, 大修时将脏油清洗掉。
4 结语通过采取以上管理措施, 将事故消灭在了萌芽状态, 避免了可能引起故障的各种因素。自我厂使用 QYJ- 1200/ 0. 35 泵以来, 从未因泵的原因影响过生产, 不仅解决了环境污染问题, 而且对生产的安全进行及对公司员工的人身安全与健康有了可靠的保证, 为公司创造了效益。
但是, 设备内介质为氯乙烯聚合后的 PVC 悬浮液,含有大量氯乙烯介质, 在 100的操作温度下氯乙烯就会分解成HCl 而使介质中含有氯离子, 如果不锈钢未进行固溶化处理, 就可能使不锈钢产生晶间腐蚀而引起裂纹。
此外, 如这种不锈钢板表面膜不完整、表面有杂物, 晶体存在缺陷, 则氯离子极容易在这些点的附近产生腐蚀造成小裂纹。该设备外面有保温层, 一开始发觉不了, 过一段时间裂纹就会慢慢发展起来。
3 制造加工方面该设备是由我单位自己制作的, 均按图纸、GB 150- 98!钢制压力容器?及!压力容器安全技术监察规程?中相关技术要求、规范制作并验收的。经对所有的竣工资料进行检查, 无论是制造工艺、焊接工艺、工艺流程、主要受压元件的机械性能及无损探伤记录均未发现超标缺陷。如果怀疑制造质量问题,只有一点, 就是设备 A、B 类焊缝在进行 20% 射线探伤时, 可能有一些焊缝有缺陷又未抽检到。
4 材料使用方面最令我们怀疑的是材料上有问题。为了进一步探究产生缺陷的原因, 我们对裂纹附近的材料进行了取样, 并在杭州市机械科学研究所进行了金相组织分析和化学成分分析。从金相试验报告来看, 金相组织确实存在着与筒体纵向相符的奥氏体和少量的条状铁素体, 晶粒多数呈孪晶分布, 晶粒较为细小, 晶粒平均直径为 0. 053 mm.据分析, 有可能该条状铁素体是产生裂纹的初始源。从化学成分来看, w ( C) 0. 04%, w ( S) 0. 004%, w ( P)0.014% , w( Cr) 18. 29% , w( Ni) 8. 46%.其成分满足GB 4237- 92 中 0Cr18Ni9 规定的成分: w ( C) # 0.07% , w ( S) # 0. 030%, w ( P) # 0. 035%, w ( Cr)17. 00% 19. 00%, w ( Ni) 8. 00% 11. 00%,w( Si) # 1. 00%, w( Mn) # 2. 00%.
鉴于自己的学识水准, 我们主动请教了国内著名高等学府浙江大学化工机械研究所的专家。听了我们的介绍和陈述, 他们非常肯定地说容器发生了低应力脆性断裂, 至于是何种原因使之产生脆性断裂, 其情况是相当复杂的, 有可能是钢材有原始的裂纹, 或者在容器制造过程中产生夹渣、气孔、疏松、咬边、未焊透以及开裂性缺陷。而所有的微小缺陷以目前的探伤技术尚不能检测出来, 因此产品能通过水压试验、气密性试验, 而这些微小缺陷在腐蚀与交变载荷条件下, 将会继续增大, 直到穿透筒体, 沿尖端两侧扩展。
综上分析, 我们认为该设备产生此缺陷的根本原因是材料缺陷, 主要是未按图纸要求选用按固溶化状态供货的 0Cr18Ni9 钢板, 而采用日本产 JIS 标准的 304 不锈钢。有个明显的比较, 封头采用了国产不锈钢板压制, 就没有出现这种问题。进口 304与国产 0Cr18Ni9 的区别在于进口 304 没有进行过热处理, 存在同一方向排列的条状铁素体组织, 而国产 0Cr18Ni9 钢板经过固溶热处理, 呈均一奥氏体组织, 在冷加工中有更好的塑性, 不易产生微裂纹。据介绍, 进口 304 不锈钢在浙江省有些行业也发生了同类事故。
本类设备共有 5 台, 其中只有该设备的筒体材料选用 304 不锈钢, 其余均采用符合国家 GB 4237- 92 规定成分的 0Cr18Ni9.所以我们认为其余 4 台以及现在制作的 1 台在正常操作情况下是不会发生同类事故的。
由这次设备缺陷反映出来的情况看, 我们深感对压力容器的认识有很大的局限性, 对规程、规范、要求的理解需进一步加深学习, 特别是直接采用国家标准或国外先进标准, 应先将其转化为企业标准,并符合 压力容器安全技术监察规程?第 7 条、第 22条规定, 无相应标准的, 不得进行压力容器产品的设计和制造; 制造企业要严格按图纸加工, 不能将材料简单的代用。