SS1000型離心機破裂事故分析

黃樂敏，林 君

（溫州市質量技術監督檢測院，浙江 溫州 325000）

1 事故概況

某化工公司廢水處理站的SS1000型三足式離心機（以下簡稱離心機）在運行時，離心機的突然破裂，轉鼓鼓壁和外殼撕裂飛出，擊中操作工造成傷亡事故。

該化工公司廢水處理站采用石灰來中和處理酸性廢水，發生事故的離心機安裝在中和池邊上，離心過濾的物料為投入中和池中的石灰和酸性廢水攪拌后產生的懸浮液，懸浮液采用物料泵加入離心機，經離心過濾后，人工卸料。

該SS1000型三足式離心機的基本參數為：轉鼓直徑1 000mm、轉鼓高度為400mm，容積132 L，轉速1 000～1 200r／min，分離因數560～800。離心機的旋轉部件（包括電動機）及機殼垂直懸掛于通過壓縮彈簧預緊的三根擺桿，支承擺桿三個柱腳安裝在離心機的底座上。離心機的轉鼓由電動機經V型帶輪減速傳動旋轉，旋轉產生的慣性離心力使轉鼓中容納的物料離心分離過濾。

2 現場勘查

在事故現場可見離心機整機嚴重破裂、殘缺，離心機上已不見外殼護罩、轉鼓。破裂脫落的焊有兩個加強箍的轉鼓圓筒鼓壁及其連接的從轉鼓體上斷裂的部分轉鼓體外緣均已拉成長條狀，其上面還可見沿焊縫破裂變形扭曲的轉鼓圓筒上部錐形圈和轉鼓的濾布（袋）。從外觀上看，轉鼓加強箍的材質和轉鼓圓筒鼓壁明顯不同，轉鼓加強箍表面銹蝕嚴重，其矩形截面尺寸約為10mm×28mm。離心機的轉鼓體為鑄件，周邊外緣約有1／3斷裂、缺損；離心機機身外緣亦多處斷裂缺損，支承懸掛離心機機身的擺桿的三個柱腳中一個柱腳斷裂，柱腳斷裂面上還可見明顯的鑄造缺陷。

經現場勘查，我們提取部分已拉成長條狀的帶加強箍的轉鼓圓筒鼓壁，并在離心機的轉鼓體上切割一個鑄件試塊（大于250mm×150mm）作為進一步分析的檢材。

為分析事故原因，離心機制造廠還提供了下列圖樣：

1）離心機轉鼓圓筒，鼓壁材料為1Cr18Ni9，圖中標注圓筒鼓壁壁厚為5mm；

2）離心機轉鼓體，材料為HT200，圖中標注轉鼓體的鑄件壁厚為22～30mm；

3）離心機底座和機身，材料均為HT200；

4）離心機外殼護罩，材料為1Cr18Ni9。

3 檢查檢測

3.1 轉鼓圓筒鼓壁

對現場提取的帶加強箍的轉鼓圓筒鼓壁進行檢查、檢驗，結果如下：

1）轉鼓圓筒鼓壁在焊縫處斷開；

2）在轉鼓圓筒和轉鼓體壓緊部位的鼓壁，厚度為3.9mm，轉鼓圓筒內有沖蝕磨損，其鼓壁最小厚度為3.2mm；

3）轉鼓圓筒鼓壁的縱焊縫有0.6mm的未焊透，焊縫有嚴重的晶間腐蝕和應力腐蝕；

4）轉鼓圓筒的鼓壁和加強箍硬度：鼓壁的焊縫為228～236HV1，熱影響區為207～210HV1，母材為191～197HV1。加強箍的硬度為370～390HV1；

5）對轉鼓圓筒的鼓壁和加強箍分別進行材料的化學成分分析，其含量如表1所示。

表1 轉鼓圓筒的鼓壁和加強箍材料的化學成分分析

材料化學成分含量分析表明：轉鼓圓筒的鼓壁材料的化學成分含量與1Cr18Ni9鋼符合；加強箍材料的化學成分含量與1Cr18Ni9鋼不符。

3.2 鑄件試塊

對鑄件試塊進行材料化學成分分析，其含量如表2所示。

3.3 鑄件的力學性能

用鑄件試塊加工成試樣后測定鑄件的力學性能，其抗拉強度為73MPa，遠低于GB／T 9439－2010《灰鑄鐵件》對牌號HT200、壁厚大于20mm至40mm灰鑄鐵件的最小抗拉強度Rm為170MPa的要求。

3.4 鑄件試塊的金相

對鑄件試塊的金相試樣檢驗結果為：

1）石墨類型：A＋少量B類；

2）石墨長度：石長為100；

3）基體組織：珠光體40%＋鐵素體；

4）硬度：116HBS 5／750。

4 事故原因分析

1）離心機的鑄件質量不符合GB／T 9439－2010《灰鑄鐵件》標準中HT200的要求。

2）轉鼓圓筒鼓壁厚度不符合鼓壁厚度5mm的圖紙要求。

3）離心機轉鼓存在焊接質量缺陷，圓筒鼓壁的縱焊縫未焊透，焊縫力學性能低于母材的力學性能，在腐蝕環境下又產生嚴重的晶間腐蝕和應力腐蝕，降低了轉鼓圓筒鼓壁的強度。

4）離心機工作時，其轉鼓為高速運行的回轉體，轉鼓圓筒鼓壁承受環向應力，包括空鼓旋轉時鼓壁內的環向應力和由物料等載荷離心壓力產生的鼓壁環向應力。存在缺陷的轉鼓在高速旋轉時，不能承受環向應力而破裂，轉鼓鼓壁撕裂飛出，導致離心機的不銹鋼外殼護罩與離心機分離脫落、機身（外殼底盤）外緣等破裂損壞。

5 幾點建議

1）離心機應有使用壽命期限，特別是離心物料為腐蝕性介質時。

2）離心機轉鼓的質量至關重要，其轉鼓鼓壁的厚度及其焊接質量直接影響到轉鼓所能承受應力的大小，即轉鼓強度取決于此。而轉鼓加強箍亦應與轉鼓鼓壁同一材質。而轉鼓強度計算設計應遵循JB／T8051－2008《離心機轉鼓強度計算規范》的要求。

3）離心機轉鼓體鑄件的力學性能必須符合相關材質的標準要求。

［1］ 余國琮.化工機械工程手冊：中冊［M］.北京：化學工業出版社，2003：2266－2270

［2］ 張寅，洪曉先，等.JB／T9439－2010 灰鑄鐵件 ［S］.北京：中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，2010

［3］ 潭蔚，朱企新，趙揚.JB／T8051－2008離心機轉鼓強度計算規范 ［S］.北京：中華人民共和國國家發展和改革委員會，2008

［4］ 湯新文，陳海輝.離心機轉鼓爆裂事故分析［J］.機電工程技術，2005，34，3