高溫高壓染色機裂紋原因分析

朱國苗

摘要：本文就高溫高壓染色機裂紋進行了原因分析，并提出了一些檢驗建議。

關鍵詞：高溫高壓染色機;裂紋;原因;檢驗

1.引言

高溫高壓染色機一般用來給化纖類坯布以及紗線產品染色，具有色牢度高，染色均勻的特點。但是染色過程需要高溫高壓蒸汽，染色機承受高溫高壓，有一定的危險。本文以一起高溫高壓染色機裂紋為例，分析此類事件發生的原因，并給出了防止發生的措施。希望以本文為例，能夠引起相關單位有關人員的高度重視，有效預防類似事件的發生。

2.概述

某單位一臺高溫高壓染色機，制造日期：2003年10月，投用日期：2004年2月。其設計壓力為0.4Mpa;設計溫度140℃;介質為高溫染液。常用主體材料為06Cr18Ni11Ti奧氏體不銹鋼，由兩只Φ800/Φ700×4×7925主筒體、Φ350×4×2600熱交換器、過濾器、配管、高壓離心泵組成。筆者對該臺容器進行了定期檢驗，在檢驗中發現有裂紋缺陷存在。

3.檢驗與分析

3.1宏觀檢驗

裂紋主要分布在上法蘭與封頭連接處的內壁焊縫及熱影響區。

3.2?資料調查

該高溫高壓染色機的檔案文件資料齊全。

3.3?運行調查

3.3.1高溫高壓染色機的用途為漂染，運行期間介質溫度、壓力每4小時波動一次，屬于低周循環，整套機組在高壓水泵（振源）作用下處于高頻率強迫震動，一般多為24小時連續運行。蒸汽壓力在0.20～0.30Mpa范圍內。

3.4材料分析

3.4.1材料分析

分別對筒體、封頭、裂紋焊縫處取樣進行光譜化驗分析，經過具體的理化性能試驗，原材料質量證明書上的化學成份與復驗的化學成份基本相同，說明材料沒有用處。但靠近裂紋邊緣取樣分析的含碳量為0.08，是其它部位取樣的兩倍;這表明不銹鋼由碳與鉻結合，大量析出了（Cr、Fe）C6碳化物，易造成晶間腐蝕。

3.4.2硬度測定

對材料及焊縫熱影響進行硬度（HB）測定，焊縫熱影響區的硬度大于母材的硬度，說明焊縫熱影響區由于淬火作用而發生硬化，這使得初始裂紋頂端附近的斷面韌性下降，對斷裂強度影響較大。

4.裂紋機理及原因分析

不銹鋼產生應力腐蝕有三個基本因素：（1）不銹鋼在一定介質中對應力腐蝕敏感，如含碳量過高，含Cr、Ni量過低，未經固溶處理，在敏化溫度區間停留時間過長等，但只有在一定介質下，不銹鋼才可能出現應力腐蝕。（2）對某一敏感合金而言必須有一種或幾種特定的介質與之相匹配，才能產生應力腐蝕對奧氏體不銹鋼，能引起其應力腐蝕的常見特定介質是氯離子。（3）力學因素，包括工作應力，加工變形殘余應力，焊接殘余應力，幾何突變處的應力集中，熱應力，由裝配引起的結構應力以及腐蝕產物體積膨脹所產生的應力。

該臺高溫高壓染色機上法蘭與封頭連接處發現內壁裂紋，分布在焊縫及熱影響區上，該部位與染液接觸、局部應力較高，同時染色工藝各不相同，染液成分復雜，為配置合適的染液可能加入亞氯酸鈉、食鹽等，處于酸、堿、水、蒸汽高溫高壓的惡劣工作環境中。在高溫高壓染色機工作時可能存在奧氏體不銹鋼+氯離子的特定組合中，易產生應力腐蝕。

綜合以上分析認為，該高溫高壓染色機由于長期處于酸、堿、水、蒸汽高溫高壓的惡劣工作環境中，再加上染液中的氯離子偏高，導致了筒體內壁發生晶間腐蝕，致使裂紋產生。

5.檢驗及建議

5.1檢驗部位應重點選擇筒體上法蘭與筒體連接處、封頭下法蘭與封頭連接處內表面、開孔接管處、搖擺桿連接處等部位。

5.2對易產生裂紋部位采用滲透無損檢測。重點在高應力、與染液接觸及受焊接熱影響較嚴重的區域進行檢測。

5.3?檢查快開門安全聯鎖裝置是否滿足《固容規》中3.20條的要求。

5.4?建議對使用時間5年以上的高溫高壓染色機應進行年度檢查。