淺析不銹鋼烘筒定期檢驗

胡松　毛健　李梅靜　唐祥

摘 要 本文對不銹鋼烘筒在設計、制造、使用過程中產生缺陷進行分析。分析得出：焊縫應100%滲透檢測;射線檢測抽查焊縫;測厚重點位置為封頭直邊段及焊縫區;水壓試驗應為必做項目，試驗壓力根據工作壓力得出。本文還就內窺鏡尋找焊縫過程作了具體介紹，以及對不銹鋼烘筒制造、安裝、使用單位提出安全技術建議。

關鍵詞 不銹烘筒;定期檢驗;檢驗方法

中圖分類號： TS103文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.020

不銹鋼烘筒被大量用在燙平機上，隨著洗滌行業的發展，不銹鋼烘筒成為特種設備事故高發地帶[1-2]。不銹鋼烘筒為I類壓力容器[3]，定期檢驗依據《固定式壓力容器安全技術監察規程》（以下稱《固容規》）執行[4]，但對定期檢驗具體操作至今鮮有相關文獻介紹，本文就檢驗過程需考慮因素、檢驗方法選取、檢驗結論判斷進行分析和討論，同時對采用內窺鏡定位縱焊縫的操作過程作了詳細介紹，以期為同行提供有益參考。

1 檢驗中考慮因素

1.1 設計缺陷

不銹鋼烘筒封頭形式有三種：蝶形（圖1）、平蓋形（圖2）、S形（圖3）。蝶形封頭依據GB150.3—2011第5.4條設計，此種封頭形式有設計依據，但在傳熱過程中存在死角如圖1中A、B、C、D位置，并且支承軸距較長。平蓋封頭依據GB150.3—2011第5.9條設計[5]，但封頭與筒體連接需采用全焊透形式，全焊透過程中填充金屬量較大，會導致筒體變形甚至受損，因此在實際制造過程中全焊透形式不被采用，而是設計成部分焊透的連接形式[2]。S形封頭能有效的解決上述兩種封頭形式的問題，能避免傳熱死角和全焊透損壞筒體，但此種封頭形式無相關設計依據，設計中只能依靠設計單位進行應力分析和評定來解決。在定期檢驗過程中常遇到蝶形和S形封頭，平蓋形封頭很少涉及。本文也就重點討論蝶形和S形封頭，在連接過程中，蝶形和S形封頭與筒體連接形式為搭接，《固容規》第8.5.3條明確封頭與筒體采用搭接結構為不合理結構。

不銹鋼烘筒筒體是通過封頭上凸緣法蘭與支承軸相連接，支承軸支承烘筒，在支承點會產生支座反力和附加外彎矩，根據受力平衡在軸頭法蘭相應產生附加外彎矩，軸頭法蘭受外載荷狀況如圖4所示。設計單位對其結構的設計是根據使用經驗來確定，而未有相應設計（或校核）計算書[2]。由支承軸與筒體連接的受力狀況，在進行定期檢驗中此部位應作為重點檢驗位置。

1.2 制造缺陷

不銹鋼烘筒制造采用GTAW單面焊雙面成型工藝焊接筒體縱縫，在制造過程中會存在焊工能力不足，導致該工藝穩定性得不到保證，縱焊縫背面成型不理想，甚至未焊透、根部未熔合現象時有發生[2]。

不銹鋼烘筒縱縫焊接完成后需進行轆圓，通過擠壓裝置對不銹鋼烘筒筒體內壁擠壓達到校圓的目的，這樣會在筒體縱縫徑向形成壓應力，環向形成拉壓力，易使焊縫由于外加應力的作用產生新生缺陷。

圖5為定期檢驗過程中借助內窺鏡發現的縱縫在制造過程中產生的缺陷。

制造不銹鋼烘筒筒體的板材為卷板開平，對于大部分烘筒制造廠不具備卷板開平設備和能力，多數是委托鋼材經銷商根據本廠所需要的長度尺寸開平，由于卷板開平后的頭部和尾部不符合烘筒制造要求，制造廠一般不會采購，但材料原始標志均標注在卷板頭部，開平后每張鋼板上沒有材料原始標志，這就增加了材質用錯的風險，在首次定期檢驗中應對材質進行復驗。

1.3 使用過程產生的缺陷

不銹鋼烘筒焊縫區域存在拉應力，溫度、壓力循環交變引起內應力，旋轉中軸不同步筒體易引起扭矩，不銹鋼處于應力環境下對含氯離子的介質特別敏感，氯離子滲透到不銹鋼鈍化膜孔隙，發生電離、溶解反應，使烘筒筒體發生局部腐蝕[6]。

燙平機在工作中是烘筒帶動牽引皮帶進行周向運動，皮帶和烘筒相對運動，相對運動的摩擦面上，容易磨損使壁厚減薄[7]。

2 檢驗檢測

2.1 無損檢測

2.1.1 縱焊縫的定位

不銹鋼筒體在制造過程中經過轆圓及表面拋光處理后，外表面光滑，加之筒體上不開孔，筒體縱焊縫難以定位，在定期檢驗中通過借助內窺鏡來定位縱焊縫。具體方法是：將內窺鏡鏡頭用鐵絲固定從虹吸管安裝口進入，鏡頭調整靠近不銹鋼烘筒內表面附近如圖6所示，固定內窺鏡鏡頭的鐵絲另一端形狀制作成如A所示。慢速運行燙平機，通過內窺鏡顯示屏觀察烘筒內部，當看到烘筒焊縫位置時立即停止運行燙平機，移動鏡頭尋找焊縫，看到焊縫后固定鐵絲，通過外部鐵絲端指向在烘筒上標記出焊縫所在區域。圖7為現場照片。

2.1.2 滲透檢測

不銹鋼烘筒受交變應力作用，表面長期處于摩擦工況。應當對縱焊縫、封頭與筒體連接的環焊縫進行100%的滲透檢測。

2.1.3 射線檢測

內窺鏡可對鏡頭覆蓋范圍不銹鋼烘筒內表面腐蝕狀況、焊縫質量進行宏觀檢驗。但鏡頭覆蓋區域有限，對鏡頭未能覆蓋區域的焊縫需使用射線檢測進行抽查。

2.2 測厚

封頭與筒體采用搭接結構，直邊段必須與筒體內壁緊密貼合，貼合長度大于或等于3倍的封頭計算厚度[4]。為了保證直邊段與筒體緊密貼合，封頭直邊段需根據筒體內徑的尺寸進行車加工，加工會導致直邊段厚度減薄，對不銹鋼烘筒封頭直邊段應為定期檢驗過程中測厚重點。

不銹鋼烘筒制造過程中內外表面經過打磨、轆圓、拋光處理后，最終焊縫（母材）處厚度減薄，焊縫區域也為測厚的重點區域。

2.3 水壓試驗

不銹鋼烘筒在設計、制造過程中存在固有缺陷，水壓試驗應是定期檢驗中的必做項目。不銹鋼烘筒在使用中往往使用壓力只是設計壓力一半，故水壓試驗的試驗壓力應根據使用單位的工作壓力來選取，不易按設計壓力。水壓試驗過程中應當將虹吸管如圖8所示放置，這樣才能有效的將筒體內氣體排盡[8]。

3 檢驗中常遇問題及建議

3.1 制造方面

不銹鋼烘筒制造過程中內外表面經過打磨、轆圓、拋光處理后，縱焊縫難以定位。建議制造單位在制造過程中對縱焊縫位置在封頭上進行永久性標識，便于后期的檢查和檢驗。

3.2 安裝方面

不銹鋼烘筒安裝涉及兩個單位，一個是燙平機制造單位，一個是給使用單位安裝燙平機的單位。對于不銹鋼烘筒的安裝，上述兩個單位都涉及，但責任界線不清，相關部門應盡快完善相關規程劃清兩個單位在安裝過程中責任界線。

3.3 使用管理方面

使用單位特種設備使用安全知識的缺乏，常常帶來巨大災難。對于燙平機，在開車初期，蒸汽與烘筒內低溫水相遇一部分蒸汽將被凝結，在這一區域將產生瞬間壓力下降，管道中蒸汽將提高流速來填充，蒸汽凝結過程的推動力是蒸汽壓力與水表面的飽和壓力之差，水溫越低冷凝過程的推動力就越大[9-10]，在冬季使用燙平機此類現象最易引發爆炸。使用單位應加強不銹鋼烘筒操作人員的培訓管理，做到經常對管路系統、安全附件及儀表、疏水設備的檢查和檢修。

4 結束語

不銹鋼烘筒作為承壓設備，其自身的特殊結構和工作環境，在運行中往往會產生應力腐蝕、疲勞失效和磨損等多種缺陷，因此檢驗人員應制定有效的檢驗措施，確保設備的安全運行。

參考文獻

[1]崔建國，郭知農，陳為猛.關于不銹鋼烘筒產品制造監檢過程中有關問題的討論[J].中國特種設備安全，2017，33（11）：27-31.

[2]崔建國，郭支農，吳始超.不銹鋼烘筒S形封頭安全性能的試驗與分析[J].中國特種設備安全，2010，26（9）：9-12.

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[5]GB 150-2011 壓力容器[S].

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[10]楊君，寧江，童啟邦等.燙平機不銹鋼烘筒爆炸分析與建議[J].中國特種設備安全，2014，30（12）：64-68.