邵 斌 秦敬芳 應(yīng)家儀 胡煒煒

（寧波市特種設(shè)備檢驗研究院 寧波 315700）

浙江省寧波地區(qū)印染行業(yè)發(fā)達(dá)，印染用壓力容器數(shù)量眾多，常見的印染用壓力容器包括高溫高壓染色機(jī)、換熱器、過濾器等。此類容器一般工作壓力不高，內(nèi)部介質(zhì)危害性也不大，但一旦發(fā)生開裂、泄漏、安全附件失效，往往會造成財產(chǎn)損失和人員傷亡，因此非常有必要對該類容器進(jìn)行深入研究分析。郭演星[1]對高溫高速染色機(jī)的常見缺陷及各類缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析；李向前[2]對高溫染色機(jī)的裂紋進(jìn)行分析，探討了氯離子應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理；陳濤等人[3]運(yùn)用無損檢測、理化分析結(jié)合數(shù)值模擬，對染色機(jī)存在的典型缺陷進(jìn)行總結(jié)和分析。本文借鑒相關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合相關(guān)檢驗項目發(fā)現(xiàn)的常見缺陷及問題，對常見缺陷及問題進(jìn)行分析，并提出使用、檢驗檢測的要點(diǎn)，為及時消除安全隱患防止事故發(fā)生提供參考。

1 宏觀檢驗

在印染用壓力容器定期檢驗中，宏觀檢驗主要采用目視方法檢驗壓力容器本體結(jié)構(gòu)、殼體幾何尺寸及焊縫尺寸、表面外觀檢驗及保溫層等[4]。宏觀檢驗發(fā)現(xiàn)的缺陷主要有氣孔、筒體變形、筒體內(nèi)表面根部未焊透、泄漏、私自補(bǔ)焊等。相關(guān)缺陷見圖1 ～圖5。

圖1 氣孔

圖2 筒體變形

圖3 筒體內(nèi)表面根部未焊透

圖4 泄漏

圖5 私自補(bǔ)焊

2 壁厚測定

壁厚測定一般采用超聲測厚法。測厚位置要選取有一定代表性的位置，要保證一定的測厚點(diǎn)數(shù)。印染行業(yè)壓力容器的筒體材質(zhì)主要以奧氏體不銹鋼為主，奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性，但通常硬度較低，耐磨性能較差。某些過濾器及換熱過濾一體式換熱器由于過濾網(wǎng)無法完全固定，過濾網(wǎng)和筒體內(nèi)壁存在長時間的撞擊碰撞磨損，時常會出現(xiàn)壁厚減薄的情況。通過超聲測厚法，可以檢測出壁厚減薄的情況，再通過進(jìn)一步分析壁厚減薄的原因，可以找出某些過濾器設(shè)計制造存在的問題。日常有問題的換熱過濾一體式換熱器和過濾器見圖6 ～圖7。

圖6 換熱過濾一體式換熱器

圖7 過濾器

3 無損檢測

常用的無損檢測方法包括磁粉檢測、滲透檢測、超聲檢測、射線檢測等。日常無損檢測主要包括對壓力容器的表面缺陷及內(nèi)部埋藏缺陷進(jìn)行無損檢測。印染用壓力容器的筒體材質(zhì)主要以奧氏體不銹鋼為主，奧氏體不銹鋼由于不具有鐵磁性且其晶粒度較大，因此印染用壓力容器表面缺陷無損檢測選用不依賴材料鐵磁性的滲透檢測，埋藏缺陷無損檢測選擇對晶粒度要求不高的射線檢測。印染用壓力容器定期檢驗發(fā)現(xiàn)的表面缺陷主要包括表面裂紋、表面氣孔、表面腐蝕坑等，埋藏缺陷主要包括裂紋、條形缺陷、圓形缺陷、未熔合、未焊透[5]。相關(guān)表面缺陷及埋藏缺陷見圖8 ～圖11。

圖8 表面裂紋

圖9 表面氣孔及腐蝕坑

圖10 圓形缺陷

圖11 裂紋

4 安全附件

印染用壓力容器的安全附件檢查主要針對安全閥及快開門安全聯(lián)鎖裝置。在日常的定期檢驗中可以發(fā)現(xiàn)安全閥主要存在銹死、超期未檢、結(jié)構(gòu)參數(shù)不符、鉛封掉落等問題。安全閥是通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來釋放容器內(nèi)部壓力的特殊閥門，一旦安全閥出現(xiàn)上述問題，就會埋下事故隱患，對設(shè)備及人身財產(chǎn)安全造成影響。快開門安全聯(lián)鎖裝置主要存在行程開關(guān)損壞、電控柜指示失效及失靈、插銷部件損壞及缺失、進(jìn)氣閥損壞等問題。安全聯(lián)鎖裝置在快開門的結(jié)構(gòu)中起著重要的保護(hù)作用，有一套完整的為了防止門蓋在啟閉過程中意外傷人而設(shè)置的同步保護(hù)系統(tǒng)，一旦快開門安全聯(lián)鎖裝置出現(xiàn)上述問題，就會埋下事故隱患，對人身生命安全造成影響。因此在日常檢驗及使用過程中要重視對安全附件的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行維修處理。圖12 和圖13 分別是存在安全隱患的安全閥和安全聯(lián)鎖裝置。

圖12 安全閥

圖13 安全聯(lián)鎖裝置

5 缺陷及問題原因分析

宏觀檢驗發(fā)現(xiàn)的缺陷主要由制造及后期使用過程中的人為因素造成。

壁厚測定中發(fā)現(xiàn)的壁厚減薄問題主要是容器設(shè)計有缺陷導(dǎo)致容器內(nèi)部部件和筒體發(fā)生機(jī)械接觸，引起磨損最終導(dǎo)致壁厚減薄。

無損檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷包括表面缺陷及埋藏缺陷。表面缺陷主要包括表面裂紋、表面氣孔、表面腐蝕坑；埋藏缺陷主要包括裂紋、未熔合、未焊透、條形缺陷、圓形缺陷。埋藏缺陷主要是壓力容器制造過程中留下的缺陷。表面缺陷與設(shè)備后期的運(yùn)行及使用有比較大的關(guān)系，表面裂紋主要以表面應(yīng)力腐蝕性裂紋為主，表面蝕坑主要以點(diǎn)狀腐蝕坑為主。

應(yīng)力腐蝕是金屬材料在腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力等因素共同作用下產(chǎn)生的一種腐蝕破壞形式。印染設(shè)備的應(yīng)力腐蝕開裂主要是腐蝕介質(zhì)、應(yīng)力、溫度3 個因素相互關(guān)聯(lián)作用的結(jié)果：

1）應(yīng)力分析：裂紋出現(xiàn)在焊縫及其焊縫熱影響區(qū)附近，壓力容器在焊接完成后存在焊接殘余應(yīng)力，焊縫附近區(qū)域存在較大的拉應(yīng)力。此外，印染設(shè)備在工作過程中，由于加工工藝的要求，加熱和冷卻交替引起的循環(huán)熱應(yīng)力，使容器內(nèi)表面不斷受到拉應(yīng)力以及內(nèi)壓引起的膜應(yīng)力作用。高溫高壓染色機(jī)帶有快開門，頻繁的開啟關(guān)閉，使得容器內(nèi)表面受到周期應(yīng)力的影響。上述幾種應(yīng)力的共同作用，是引起容器應(yīng)力腐蝕開裂的原因之一。

2）腐蝕介質(zhì)分析：奧氏體不銹鋼在氯離子環(huán)境下，易發(fā)生氯離子應(yīng)力腐蝕開裂。企業(yè)使用的染液中可能含有亞氯酸鈉、食鹽等成分；企業(yè)用水中含有漂白粉，漂白粉的主要成分是次氯酸鈣。

3）溫度分析：設(shè)備使用過程中，筒體截面上存在溫度梯度，在溫度梯度最大處可能造成應(yīng)力集中，應(yīng)力最大處可能發(fā)生局部開裂；在不穩(wěn)定流體流動等動態(tài)載荷或機(jī)械載荷的作用下，可能產(chǎn)生疲勞開裂。氯化物應(yīng)力腐蝕開裂敏感性隨溫度的升高而升高，開裂時金屬溫度通常不低于60 ℃，印染設(shè)備的工作溫度一般在140 ℃左右，所以對氯化物應(yīng)力腐蝕開裂敏感性較強(qiáng)。

在上述幾種主要因素的共同作用下，印染壓力容器內(nèi)表面易發(fā)生氯離子應(yīng)力腐蝕開裂。

奧氏體系列不銹鋼在發(fā)生腐蝕時可表現(xiàn)為點(diǎn)狀腐蝕，形成直徑為毫米級的腐蝕坑，日常檢驗中發(fā)現(xiàn)的腐蝕坑為典型的氯離子腐蝕坑，由于氯離子半徑小，穿透能力強(qiáng)，最容易穿透鈍化膜內(nèi)的縫隙，吸附在鈍化膜上，把氧原子排掉，然后和鈍化膜中的陽離子結(jié)合形成可溶氯化物，使鈍化膜受到破壞，在應(yīng)力作用下鈍化膜破壞區(qū)域產(chǎn)生裂紋。在外加陽極極化情況下，鈍化膜破裂處的金屬直接暴露在腐蝕介質(zhì)中，成為腐蝕電池的陽極區(qū)，發(fā)生陽極溶解，從而使某些局部區(qū)域的腐蝕加深，最后形成孔蝕。只要介質(zhì)中存在一定的氯離子，孔腐蝕就可能發(fā)展成腐蝕孔。

安全附件的失效主要和壓力容器使用單位的不重視及特種設(shè)備安全附件方面知識的缺乏有關(guān)。

6 使用及檢驗建議

針對印染行業(yè)用壓力容器定期檢驗發(fā)現(xiàn)的各類問題，筆者從使用、定期檢驗等方面提出以下建議。

6.1 印染用壓力容器日常使用建議

1）在染色機(jī)使用過程中，嚴(yán)格控制染液中的氯離子含量；

2）使用單位應(yīng)不定期對設(shè)備用水進(jìn)行水質(zhì)處理，水中氯離子不宜超25 mg／L；

3）嚴(yán)禁超溫超壓操作，減少運(yùn)行過程中的振動，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行；

4）定期檢查安全附件的安全性能狀況；

5）在進(jìn)行年度檢查時，要著重檢查容器內(nèi)外表面有無制造缺陷存在；

6）加強(qiáng)相關(guān)安全管理人員和操作人員的專業(yè)培訓(xùn)，加強(qiáng)相關(guān)特種設(shè)備知識儲備。

6.2 印染用壓力容器定期檢驗建議

1）檢驗過程中，應(yīng)重視宏觀檢查，特別是在首次檢驗時要特別注意容器制造遺留的缺陷；

2）壁厚測定時，要詳細(xì)了解相關(guān)設(shè)備制造結(jié)構(gòu)，分析各部位磨損情況，重點(diǎn)檢查易發(fā)生磨損的部位；

3）表面無損檢測時應(yīng)重點(diǎn)檢驗筒體上部快開門與筒體連接處、開孔接管處、搖擺桿連接處等部位，同時對應(yīng)力集中、與染液接觸及受焊接熱影響較嚴(yán)重部位采用滲透檢測的方法進(jìn)行檢測；

4）安全附件檢查中要特別注意快開門安全聯(lián)鎖裝置，驗證快開門安全聯(lián)鎖裝置是否滿足TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中快開門式壓力容器設(shè)計專項要求。

7 結(jié)束語

本文主要介紹了印染行業(yè)壓力容器的定期檢驗項目以及檢驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，并針對性地給出了日常使用和定期檢驗建議，為日后印染行業(yè)壓力容器定期檢驗方案制定及檢驗實施提供了一定參考，對于印染企業(yè)壓力容器日常使用及維護(hù)也有一定的參考作用。