鐘軍平

摘要：搪玻璃設備在生產過程中會產生多種缺陷，必須定期對其檢驗和維護。文章通過對某搪玻璃反應罐進行磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)了夾套環(huán)焊橫向裂紋缺陷，并分析了裂紋缺陷的產生原因，提出相應的處理措施。

關鍵詞：搪玻璃反應罐；磁粉探傷；夾套；裂紋磁痕

中圖分類號：TQ173文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）13-0030-03

搪玻璃設備是將含高二氧化硅的玻璃，經高溫灼燒而牢固地密著于金屬內表面的生產設備。它常用于石油化工、制藥工業(yè)等領域，具有耐腐蝕性、不粘性、絕緣性、隔離性和保鮮性等優(yōu)良性能。但是由于搪玻璃生產工藝的復雜性，在生產過程中會產生諸多缺陷，如爆瓷、瓷層裂紋和瓷層中的氣泡等。如果對設備使用過程中的安全隱患不能引起足夠重視則會造成安全事故的發(fā)生。因此，必須對搪玻璃反應罐進行規(guī)范化操作、維護和保養(yǎng)和定期檢驗，以便及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷和損壞并修補好，消除生產過程中的安全隱患。

本文根據(jù)搪玻璃設備相關安全標準，于2009年10月16日對寧波某藥業(yè)有限公司用于化工生產的搪玻璃反應罐進行了全面檢驗，發(fā)現(xiàn)和分析搪玻璃反應罐夾套焊縫中存在多處裂紋，產生了重大事故安全隱患，必須及時處理，保證設備的安全運行。

1夾套環(huán)焊縫處缺陷的發(fā)現(xiàn)

1.1設備概況

寧波某藥業(yè)有限公司用于化工生產的搪玻璃反應罐為低溫高溫交替反應罐。該反應罐由寧波明欣化工機械有限公司生產，主要由內罐、夾套和搪玻璃層構成，并與低溫液體貯槽組成為一成套設備。該公司使用的搪玻璃反應罐于2006年11月1日投入使用。該公司使用的搪玻璃反應罐為立式結構，其結構參數(shù)和工藝參數(shù)見表1：

1.2檢驗結果

對該公司使用中的搪玻璃反應罐進行了全面檢驗，包括設備資料審查、設備宏觀檢查、壁厚測定、壁厚校核、磁粉檢測和安全附件檢驗等。檢驗的主要依據(jù)為《壓力容器定期檢驗規(guī)則》、《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》和《承壓設備無損檢測》（JB/T4730-2005）。

磁粉探傷是檢驗鐵磁性材料工件表面及近表面的一種無損檢驗方法，能直觀的顯示缺陷的形狀、位置與大小程度，大致確定缺陷性質，具有很高的檢測精度和檢測效率。文中根據(jù)JB/T4730-2005《承壓設備無損檢測》檢測標準，用磁粉探傷檢測方法抽查了夾套外表面焊縫5.4m處的完好情況。其磁粉類型為非熒光黑磁粉，磁懸液為水磁懸液，標準試片為Al-30/100，磁化方法為連續(xù)磁軛法，磁粉施加方法為噴灑。

經磁粉探傷檢測發(fā)現(xiàn)該設備夾套環(huán)焊縫處共有5條裂紋，其中裂紋1長度為35mm，裂紋2長為40mm，裂紋3長為20mm，裂紋4長為60mm，裂紋5長為45mm。圖1為所有裂紋在夾套表面的詳細位置：

圖2為該搪玻璃反應罐的典型裂紋磁痕照片。從磁痕照片外觀中可以看出，該反應罐夾套環(huán)焊縫處存在明顯的裂紋缺陷，裂紋主要發(fā)生在焊縫金屬上，產生于起、收弧處的中心線上；磁痕堆積淺，呈細長型，裂紋深度較淺；且為橫向裂紋，絕大部分走向與焊接方向相同。鑒于夾套的工作介質為蒸汽和冷凍鹽水交替循環(huán)作用，其工作溫度范圍為-20℃～180℃，并依據(jù)裂紋種類，以及裂紋磁痕的判別與評定方法，可以判定該裂紋屬于焊接裂紋中的熱裂紋。

2裂紋產生原因分析

夾套環(huán)焊縫處裂紋產生的具體原因可以歸納為以下幾點：

2.1化學成分的影響

夾套的材料牌號為Q235A，含有C、Si、Mn、S、P及極少量Cr、Ni和Cu，其化學成分具有不穩(wěn)定性，含碳量偏高及S、P等雜質會造成焊縫裂紋產生。

2.2焊縫內存有原始缺陷的影響

焊接前未將焊接處清理干凈，易在焊縫內部產生原始缺陷，進而造成裂紋產生。

2.3溫度急變和內應力的影響

搪玻璃反應罐工作時，其夾套內的蒸汽和冷凍鹽水交替循環(huán)作用。當夾套內通蒸汽時處于加熱狀態(tài)，此時夾套壁溫度與夾套工作介質的溫度相同；而當冷凍鹽水加入夾套時，夾套突然受到冷卻而產生內應力。當夾套內通冷凍鹽水時，此時夾套壁溫度與冷卻鹽水溫度相同；而當蒸汽通入夾套時，夾套突然受到加熱而產生內應力。這兩種由溫度突然改變而產生的內應力會造成焊縫裂紋的

產生。

2.4熱應力的影響

在使用搪玻璃反應罐工作時，往夾套內通蒸汽時，其加壓和升溫過程中，壓力和溫度變化均會產生一定的熱應力，從而也會造成焊縫裂紋的

產生。

3裂紋處理措施

夾套是搪玻璃反應罐最重要部件之一，如果其上的環(huán)焊裂紋不消除，會隨著時間的增長而持續(xù)發(fā)展和擴大，影響反應罐的繼續(xù)使用，并給企業(yè)生產經營造成重大的安全隱患，因此必須及時采取合理的措施處理裂紋，對其設備進行修補和維護。裂紋的處理主要包括裂紋去除、補焊和焊后檢查三

部分。

3.1去除裂紋

由于熱裂紋細長，兩端細而尖，深度較淺，因此可利用金屬內磨機對裂紋稍輕打磨即可消除。打磨過程中隨時進行檢驗，直至檢驗結果不能發(fā)現(xiàn)任何相關跡痕顯示，以確保裂紋徹底磨掉。

3.2補焊

焊接前先將焊接處清理干凈。選用E5016、Ф3.2mm焊條，且烘烤1h，溫度為350℃。焊接電流150～160A為宜。

3.3焊后檢查

第一，補焊完成24小時后，采用磁粉探傷的方法按照JB/T4730.4-2005對補焊區(qū)域進行檢查，焊縫無裂紋。

第二，該反應罐運行一年后，再次對補焊區(qū)域進行磁粉檢驗，未發(fā)現(xiàn)補焊區(qū)域表面產生新的裂紋，焊接質量問題得到了根本解決。

4結語

夾套是搪玻璃反應罐最重要部件之一，一旦發(fā)生事故將會給企業(yè)造成重大經濟損失。大量實踐證明，Q235A鋼板的焊接裂紋是一種熱裂紋，焊接工藝不是產生裂紋的主要原因，該夾套焊接裂紋主要是由溫度突然改變形成的內應力引起。為此減少內應力是預防焊縫裂紋產生的關鍵。

本文認為在搪玻璃反應罐工作時，盡量避免冷罐時加熱料，熱罐時加冷料。溫度的突然改變會產生內應力，從而造成焊縫處裂紋的產生，進而影響搪玻璃反應罐的使用壽命。夾套在操作運行時，應緩慢地進行加壓和升溫，一般先通入0.1MPa（表壓）壓力蒸汽后保持15分鐘，再慢慢升壓至罐的操作壓強和升溫至180℃，其中升壓速度以0.01MPa/min為宜。在操作過程中，加熱和冷卻操作均應緩慢進行。同時嚴防夾套內進入酸液，以防止搪玻璃層發(fā)生金屬吸氫反應，而引起搪玻璃層磷爆。這些措施將有助于預防焊縫裂紋的產生。

參考文獻

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（責任編輯：文森）