一臺反應釜壓料管管卡脫落、壁厚減薄原因分析及建議

楊 以 鵬

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院 連云港分院， 江蘇 連云港 222000）

設備的全生命周期管理分為前期管理、運行維護管理、輪換及報廢管理三個階段。[1]隨著我國特種設備監察、檢驗機構對壓力容器監管、檢驗力度的加大，特種設備使用單位尤其是有特種設備使用經驗的大、中型企業對壓力容器的安全管理工作日趨重視。

在化工、醫藥等行業的化工工藝過程中，內裝有攪拌裝置的反應釜被廣泛應用，以使參加反應物質充分混合或物料的均勻受熱、冷卻。根據“浴盆曲線”理論[2]，在壓力容器投用初期，設備失效率較高。因此，當設備投用滿3年[3,4]，進行首次全面檢驗時，在檢驗過程中可發現設計、制造、使用等環節造成的缺陷。

1 檢驗案例

1.1 設備基本情況

圖1和表1分別為某企業于2009年購進并使用1臺6 000 L反應釜的簡圖和技術特性參數表。

1.2 檢驗結果

2012年，在首次全面檢驗時發現該容器存在以下缺陷：

再者，隨著農資流通企業的轉型，各種新型產品成為服務農業生產的重要抓手，給農戶提供了更為豐富的產品選擇，但由于農資市場秩序不夠規范，假冒偽劣泛濫。李殿平表示，盡管國家加大對假冒偽劣農資的打擊力度,但制售假冒偽劣農資行為仍屢禁不止，嚴重擾亂了農資市場的正常秩序，農資監管體系亟需完善。

1）處理時間。3月1日開始用國光大果或蘭月吡效隆處理，3月2日基本完成。根據實踐經驗，用國光大果或蘭月吡效隆進行果粒膨大處理，最好在果粒花生米大小時進行（即坐果后 20～25 天）。

（3） 造成管卡脫落處的壓料管后內筒封頭壁厚局部減薄的主要原因分析：比較無、有管卡處和管卡脫落處的壓料管后內筒封頭壁厚減薄的情況，發現無管卡處封頭局部壁厚未見增量減薄，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，未見凹點且三處均處于同種介質環境下，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或化學腐蝕。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，在內筒體表面形成小凸起，工藝料流經此處時，受到管卡剩余凸起、壓料管與封頭內壁間隙的影響，流體在局部流速加快，加劇磨損，造成封頭壁厚的局部減薄。從結構上看，造成設備壁厚局部減薄的原因根源在于壓料管管卡脫落。

圖1 反應釜簡圖Fig.1 Diagram of reaction vessel

表1 反應釜的技術特性Table 1 Technical characteristic of reaction vessel

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

軍訓對于我們每個經歷過的人來說，都是一段永遠都忘不掉的美好回憶。其中會發生很多有趣的事，也會被自己與戰友的堅持所打動。

（1）規范統一。應用移動終端實現無紙化操作、規范合同結算業務單據，從技術角度保證業務單據的真實性、準確性。

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

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

全面檢驗時，對反應釜內筒內壁焊縫做磁粉檢測，未發現表面缺陷存在，液面以上未見減薄。審查圖紙時，《技術要求》中標有“設備制造完成后，進行整體（包括壓料管）消除應力熱處理，熱處理后嚴禁在筒體上施焊。”

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成：①管卡與壓料管采用過盈配合方式進行裝備，壓料管未固定于管卡上，反應釜在使用時，工藝料在攪拌過程中不可避免的會對壓料管進行沖刷作用，致使壓料管晃動，撞擊管卡。管卡受到周期性疲勞載荷作用。在反應釜使用過程中，管卡至少一面受到間歇拉應力作用。②雖然管卡在焊接過程中，焊腳圓滑過渡，但是管卡與封頭壁面連接部位存在的不連續結構是無法避免的，產生了應力集中。③呈酸性的工藝料。在疲勞載荷、應力集中、酸性介質的共同作用下，造成了管卡根部的裂紋或管卡局部斷裂脫落現象。

事務處理模塊 事務處理模塊主要包括用戶事務和系統事務兩部分，其中用戶事務主要包括對用戶信息的處理；而系統事務主要包括對播放器進行一些邏輯控制，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筒內壁的磨損和呈酸性無機鹽工藝料對容器內筒材質的腐蝕，其根源在于設備設計選材時“性價”比的考量，本文不作進一步分析。

(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，內筒下封頭最小厚度為19 mm，該設備下次全面檢驗周期為1年。

按《GB150.3-2011》[5]對內筒封頭進行壁厚校核：

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，封頭的計算厚度(mm):

設備使用單位沒有進行反應釜熱處理的條件，因此無法對管卡、封頭及內筒進行熱焊修補。

針對1.3節原因分析內容，本文提出以下建議和方案：

(1) 進行容器設計時，去除釜內壓料管、管卡結構，將反應釜出料方式改為下出料，對從而有效避免壓料管震動、管卡脫落帶來的影響；

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(2) 進行容器設計時，保留現有上出料方式，在筒體、下封頭壓料管固定管卡底部設置墊板，縮短年度檢驗、全面檢驗周期，及時發現、修補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、壁厚過量減薄部分的壓料管，并采用冷焊方法或高溫金屬修補劑對脫落的管卡及局部減薄的封頭進行修補。

2 結 論

根據“浴盆曲線”理論，在壓力容器投用初期，設備失效率較高，建議企業在設備投入運行1~3個月安排檢驗，及時發現排除設備可能存在的隱患。建議反應釜設計單位根據設備使用單位情況，優選設備進、出料方式，改進壓料管固定結構。

［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，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中國金屬學會冶金安全年會論文集，2009，11(4)：253-256．

［3］TSG_R7001-2004壓力容器定期檢驗規則[S]．

［4］TSG_R0004-2009固定式壓力容器安全技術監察規程[S]．

［5］GB150-2011壓力容器[S]．