從一起爆炸事故看鑄鐵烘缸的檢驗策略

郭方文+楊海堂+黃彥標

【摘 要】 通過對一起鑄鐵烘缸爆炸事故的原因分析，制定了鑄鐵烘缸定期檢驗的策略，以宏觀檢驗、壁厚測定、水壓試驗為主。實踐證明該檢驗策略具有較高的有效性。

【關鍵詞】 鑄鐵烘缸 定期檢驗 檢驗策略

【Abstract】 The causes of cast iron dryer explosion accident were analyzed，periodic inspection strategy were made：macro inspection，wall thickness determination，the hydraulic pressure test.The practice has proved that the strategy is effectiveness.

【Keywords】 cast iron dryer；eriodical inspection；inspection strategy

1 引言

鑄鐵烘缸的耐磨損性良好、制造工藝簡單，造價低廉，被廣泛地應用于造紙工業的紙張烘干、定型。

2011年12月南寧某大型造紙廠一臺日本制造的BF烘缸在運行時發生爆炸，未造成人員傷亡，直接經濟損失1000多萬元。根據事故調查報告結論，直接原因為烘缸操作端螺栓通孔處爆炸前存在陳舊性軸向裂紋，該源裂紋經過長時間腐蝕，在交變應力的作用下，形成裂紋面疲勞擴展至表面，在內壓、烘缸轉動離心力和托輥壓力的共同作用下最終發生爆炸事故。（圖1）

由于該設備投用未滿三年，未進行首次定期檢驗，但分析事故的原因對鑄鐵烘缸的定期檢驗策略的制定具有重要的參考價值。

2 鑄鐵烘缸損傷模式識別

鑄鐵烘缸主要介質為水和水蒸汽，設計溫度一般為143℃，介質本身對設備腐蝕比較小，不會造成大的減薄。

鑄鐵烘缸失效多是在使用過程中產生的裂紋引起的。大多數烘缸是用灰鑄鐵制成的，由于灰鑄鐵屬于脆性材料，材料性能較脆，鑄鐵在鑄造過程中易發生鑄造缺陷，且內部鑄造組織較鋼材疏松，晶粒較粗，分散著大量的片狀石墨，強度和塑性低，沒有明顯的彈性變形特征，在變形過程中突然斷裂，為低應變脆性斷裂[1]。同時由于鑄鐵烘缸兩端軸頭不僅承受著缸體的自重和缸內冷凝水重量，還要承受著使烘缸轉動的扭矩。烘缸在均速轉動下產生較大的離心慣性力。在端蓋與軸頭等連接處承受著相當大的動應力，容易使該位置出現裂紋。

3 定期檢驗檢驗策略制定[2]

鑄鐵烘缸的特殊性決定了難以采用普通容器檢驗的儀器，同時由于其材質對超聲波衰減非常大，且每個烘缸單獨鑄造，其衰減差別各異，不能采用普通測厚的方法；其定期檢驗策略以宏觀檢驗、壁厚測定抽查、耐壓試驗為主。

3.1 宏觀檢驗

主要檢查內壁結構不連續、形狀突變處，澆鑄冒口區，厚薄差較大部位缸蓋、缸體圓弧過渡區等部位等處有無嚴重的腐蝕、磨損、縮孔、疏松等缺陷，外表面有無裂紋、腐蝕及機械接觸損傷等缺陷。必要時可借助5～10倍放大鏡重點檢查。

3.2 壁厚測定抽查

因為鑄鐵內部有大量的片狀石墨，對超聲波有較大的反射作用，通常采用超聲波探傷儀對鑄鐵烘缸進行測厚，檢測前先用游標卡尺測量邊緣缸面厚度，再用超聲波探傷儀測量，調節材料聲速后反復比對，比對后選擇代表性部位進行壁厚測定抽查。

3.3 耐壓試驗

由于烘缸制造時遺留的內部缺陷難以用常規檢驗方法檢出，推薦每兩個檢驗周期進行一次水壓試驗。試驗壓力取最高工作壓力的2倍。水壓試驗進水、加壓可從進汽端管線接入；從另一側缸蓋預設的排氣孔排氣。保壓后重點檢查缸面、缸體與缸蓋的鏈接部位以及螺栓孔，經檢查無滲漏、無可見變形、無異常響聲為合格。

4 檢驗實例

按照前文確定的檢驗策略，對廣西某大型造紙企業的100多臺烘缸進行定期檢驗，檢驗完畢后發現其中兩臺烘缸存在重大缺陷。其中編號為EC-15的烘缸在封頭部位發現一處300mm長的開口裂紋（如圖2）。

在某小型造紙廠宏觀檢驗合格后進行水壓試驗時，缸蓋圓弧法蘭發現一長約150mm貫穿性裂紋，裂紋從螺栓孔起裂呈放射狀指向傳動軸。耐壓試驗剛開始未見泄露，水壓逐漸增大后才噴射狀泄露。該臺設備安全狀況等級評定為5級。企業更換缸蓋法蘭后重新投入使用。檢驗實踐證明該方案科學合理，兼顧了檢驗經濟性及有效性。

5 結語

鑄鐵烘缸作為造紙等行業廣泛使用的特種設備，檢驗人員應充分認識到其特殊性，以及失效后造成的危害的嚴重性。充分尊重檢驗實際制定科學合理的檢驗策略，提高檢驗有效性。生產企業也應充分配合檢驗單位，將檢驗方案落到實處，加強生產巡檢，共同做好鑄鐵烘缸安全使用管理工作。

參考文獻：

[1]楊海堂，郭方文等.鑄鐵烘缸的定期檢驗和安全評定[J].中華紙業，2009，30（14）.

[2]國家質量監督檢驗檢疫總局.TSGR7001-2013，壓力容器定期檢驗規則[S].北京：新華出版社2013.4.endprint

【摘 要】 通過對一起鑄鐵烘缸爆炸事故的原因分析，制定了鑄鐵烘缸定期檢驗的策略，以宏觀檢驗、壁厚測定、水壓試驗為主。實踐證明該檢驗策略具有較高的有效性。

【關鍵詞】 鑄鐵烘缸 定期檢驗 檢驗策略

【Abstract】 The causes of cast iron dryer explosion accident were analyzed，periodic inspection strategy were made：macro inspection，wall thickness determination，the hydraulic pressure test.The practice has proved that the strategy is effectiveness.

【Keywords】 cast iron dryer；eriodical inspection；inspection strategy

1 引言

鑄鐵烘缸的耐磨損性良好、制造工藝簡單，造價低廉，被廣泛地應用于造紙工業的紙張烘干、定型。

2011年12月南寧某大型造紙廠一臺日本制造的BF烘缸在運行時發生爆炸，未造成人員傷亡，直接經濟損失1000多萬元。根據事故調查報告結論，直接原因為烘缸操作端螺栓通孔處爆炸前存在陳舊性軸向裂紋，該源裂紋經過長時間腐蝕，在交變應力的作用下，形成裂紋面疲勞擴展至表面，在內壓、烘缸轉動離心力和托輥壓力的共同作用下最終發生爆炸事故。（圖1）

由于該設備投用未滿三年，未進行首次定期檢驗，但分析事故的原因對鑄鐵烘缸的定期檢驗策略的制定具有重要的參考價值。

2 鑄鐵烘缸損傷模式識別

鑄鐵烘缸主要介質為水和水蒸汽，設計溫度一般為143℃，介質本身對設備腐蝕比較小，不會造成大的減薄。

鑄鐵烘缸失效多是在使用過程中產生的裂紋引起的。大多數烘缸是用灰鑄鐵制成的，由于灰鑄鐵屬于脆性材料，材料性能較脆，鑄鐵在鑄造過程中易發生鑄造缺陷，且內部鑄造組織較鋼材疏松，晶粒較粗，分散著大量的片狀石墨，強度和塑性低，沒有明顯的彈性變形特征，在變形過程中突然斷裂，為低應變脆性斷裂[1]。同時由于鑄鐵烘缸兩端軸頭不僅承受著缸體的自重和缸內冷凝水重量，還要承受著使烘缸轉動的扭矩。烘缸在均速轉動下產生較大的離心慣性力。在端蓋與軸頭等連接處承受著相當大的動應力，容易使該位置出現裂紋。

3 定期檢驗檢驗策略制定[2]

鑄鐵烘缸的特殊性決定了難以采用普通容器檢驗的儀器，同時由于其材質對超聲波衰減非常大，且每個烘缸單獨鑄造，其衰減差別各異，不能采用普通測厚的方法；其定期檢驗策略以宏觀檢驗、壁厚測定抽查、耐壓試驗為主。

3.1 宏觀檢驗

主要檢查內壁結構不連續、形狀突變處，澆鑄冒口區，厚薄差較大部位缸蓋、缸體圓弧過渡區等部位等處有無嚴重的腐蝕、磨損、縮孔、疏松等缺陷，外表面有無裂紋、腐蝕及機械接觸損傷等缺陷。必要時可借助5～10倍放大鏡重點檢查。

3.2 壁厚測定抽查

因為鑄鐵內部有大量的片狀石墨，對超聲波有較大的反射作用，通常采用超聲波探傷儀對鑄鐵烘缸進行測厚，檢測前先用游標卡尺測量邊緣缸面厚度，再用超聲波探傷儀測量，調節材料聲速后反復比對，比對后選擇代表性部位進行壁厚測定抽查。

3.3 耐壓試驗

由于烘缸制造時遺留的內部缺陷難以用常規檢驗方法檢出，推薦每兩個檢驗周期進行一次水壓試驗。試驗壓力取最高工作壓力的2倍。水壓試驗進水、加壓可從進汽端管線接入；從另一側缸蓋預設的排氣孔排氣。保壓后重點檢查缸面、缸體與缸蓋的鏈接部位以及螺栓孔，經檢查無滲漏、無可見變形、無異常響聲為合格。

4 檢驗實例

按照前文確定的檢驗策略，對廣西某大型造紙企業的100多臺烘缸進行定期檢驗，檢驗完畢后發現其中兩臺烘缸存在重大缺陷。其中編號為EC-15的烘缸在封頭部位發現一處300mm長的開口裂紋（如圖2）。

在某小型造紙廠宏觀檢驗合格后進行水壓試驗時，缸蓋圓弧法蘭發現一長約150mm貫穿性裂紋，裂紋從螺栓孔起裂呈放射狀指向傳動軸。耐壓試驗剛開始未見泄露，水壓逐漸增大后才噴射狀泄露。該臺設備安全狀況等級評定為5級。企業更換缸蓋法蘭后重新投入使用。檢驗實踐證明該方案科學合理，兼顧了檢驗經濟性及有效性。

5 結語

鑄鐵烘缸作為造紙等行業廣泛使用的特種設備，檢驗人員應充分認識到其特殊性，以及失效后造成的危害的嚴重性。充分尊重檢驗實際制定科學合理的檢驗策略，提高檢驗有效性。生產企業也應充分配合檢驗單位，將檢驗方案落到實處，加強生產巡檢，共同做好鑄鐵烘缸安全使用管理工作。

參考文獻：

[1]楊海堂，郭方文等.鑄鐵烘缸的定期檢驗和安全評定[J].中華紙業，2009，30（14）.

[2]國家質量監督檢驗檢疫總局.TSGR7001-2013，壓力容器定期檢驗規則[S].北京：新華出版社2013.4.endprint

【摘 要】 通過對一起鑄鐵烘缸爆炸事故的原因分析，制定了鑄鐵烘缸定期檢驗的策略，以宏觀檢驗、壁厚測定、水壓試驗為主。實踐證明該檢驗策略具有較高的有效性。

【關鍵詞】 鑄鐵烘缸 定期檢驗 檢驗策略

【Abstract】 The causes of cast iron dryer explosion accident were analyzed，periodic inspection strategy were made：macro inspection，wall thickness determination，the hydraulic pressure test.The practice has proved that the strategy is effectiveness.

【Keywords】 cast iron dryer；eriodical inspection；inspection strategy

1 引言

鑄鐵烘缸的耐磨損性良好、制造工藝簡單，造價低廉，被廣泛地應用于造紙工業的紙張烘干、定型。

2011年12月南寧某大型造紙廠一臺日本制造的BF烘缸在運行時發生爆炸，未造成人員傷亡，直接經濟損失1000多萬元。根據事故調查報告結論，直接原因為烘缸操作端螺栓通孔處爆炸前存在陳舊性軸向裂紋，該源裂紋經過長時間腐蝕，在交變應力的作用下，形成裂紋面疲勞擴展至表面，在內壓、烘缸轉動離心力和托輥壓力的共同作用下最終發生爆炸事故。（圖1）

由于該設備投用未滿三年，未進行首次定期檢驗，但分析事故的原因對鑄鐵烘缸的定期檢驗策略的制定具有重要的參考價值。

2 鑄鐵烘缸損傷模式識別

鑄鐵烘缸主要介質為水和水蒸汽，設計溫度一般為143℃，介質本身對設備腐蝕比較小，不會造成大的減薄。

鑄鐵烘缸失效多是在使用過程中產生的裂紋引起的。大多數烘缸是用灰鑄鐵制成的，由于灰鑄鐵屬于脆性材料，材料性能較脆，鑄鐵在鑄造過程中易發生鑄造缺陷，且內部鑄造組織較鋼材疏松，晶粒較粗，分散著大量的片狀石墨，強度和塑性低，沒有明顯的彈性變形特征，在變形過程中突然斷裂，為低應變脆性斷裂[1]。同時由于鑄鐵烘缸兩端軸頭不僅承受著缸體的自重和缸內冷凝水重量，還要承受著使烘缸轉動的扭矩。烘缸在均速轉動下產生較大的離心慣性力。在端蓋與軸頭等連接處承受著相當大的動應力，容易使該位置出現裂紋。

3 定期檢驗檢驗策略制定[2]

鑄鐵烘缸的特殊性決定了難以采用普通容器檢驗的儀器，同時由于其材質對超聲波衰減非常大，且每個烘缸單獨鑄造，其衰減差別各異，不能采用普通測厚的方法；其定期檢驗策略以宏觀檢驗、壁厚測定抽查、耐壓試驗為主。

3.1 宏觀檢驗

主要檢查內壁結構不連續、形狀突變處，澆鑄冒口區，厚薄差較大部位缸蓋、缸體圓弧過渡區等部位等處有無嚴重的腐蝕、磨損、縮孔、疏松等缺陷，外表面有無裂紋、腐蝕及機械接觸損傷等缺陷。必要時可借助5～10倍放大鏡重點檢查。

3.2 壁厚測定抽查

因為鑄鐵內部有大量的片狀石墨，對超聲波有較大的反射作用，通常采用超聲波探傷儀對鑄鐵烘缸進行測厚，檢測前先用游標卡尺測量邊緣缸面厚度，再用超聲波探傷儀測量，調節材料聲速后反復比對，比對后選擇代表性部位進行壁厚測定抽查。

3.3 耐壓試驗

由于烘缸制造時遺留的內部缺陷難以用常規檢驗方法檢出，推薦每兩個檢驗周期進行一次水壓試驗。試驗壓力取最高工作壓力的2倍。水壓試驗進水、加壓可從進汽端管線接入；從另一側缸蓋預設的排氣孔排氣。保壓后重點檢查缸面、缸體與缸蓋的鏈接部位以及螺栓孔，經檢查無滲漏、無可見變形、無異常響聲為合格。

4 檢驗實例

按照前文確定的檢驗策略，對廣西某大型造紙企業的100多臺烘缸進行定期檢驗，檢驗完畢后發現其中兩臺烘缸存在重大缺陷。其中編號為EC-15的烘缸在封頭部位發現一處300mm長的開口裂紋（如圖2）。

在某小型造紙廠宏觀檢驗合格后進行水壓試驗時，缸蓋圓弧法蘭發現一長約150mm貫穿性裂紋，裂紋從螺栓孔起裂呈放射狀指向傳動軸。耐壓試驗剛開始未見泄露，水壓逐漸增大后才噴射狀泄露。該臺設備安全狀況等級評定為5級。企業更換缸蓋法蘭后重新投入使用。檢驗實踐證明該方案科學合理，兼顧了檢驗經濟性及有效性。

5 結語

鑄鐵烘缸作為造紙等行業廣泛使用的特種設備，檢驗人員應充分認識到其特殊性，以及失效后造成的危害的嚴重性。充分尊重檢驗實際制定科學合理的檢驗策略，提高檢驗有效性。生產企業也應充分配合檢驗單位，將檢驗方案落到實處，加強生產巡檢，共同做好鑄鐵烘缸安全使用管理工作。

參考文獻：

[1]楊海堂，郭方文等.鑄鐵烘缸的定期檢驗和安全評定[J].中華紙業，2009，30（14）.

[2]國家質量監督檢驗檢疫總局.TSGR7001-2013，壓力容器定期檢驗規則[S].北京：新華出版社2013.4.endprint