蒸壓釜檢驗過程中常見問題分析

孫瓊瓊，陳 健

（泰安市特種設備檢驗研究院，山東泰安 271000）

0 引言

《特種設備安全法》界定了特種設備主要包括鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施、場（廠）內專用機動車輛共8 項[1]。其中，電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施、場（廠）內專用機動車輛屬于機電類特種設備，鍋爐、壓力容器、壓力管道屬于承壓類特種設備。

壓力容器作為重要的承壓類特種設備，在各工業領域發揮著至關重要的作用。其中，蒸壓釜作為快開門壓力容器的一種，具有門蓋開啟靈活、迅速的特點，被廣泛應用于硅酸鹽建筑、玻璃、醫藥、紡織等領域用品的蒸養[2-3]。近年來，隨著我國新型建筑材料的興起，蒸汽加壓混凝土磚被廣泛應用于建筑行業，同時蒸壓釜作為基礎生產設備被大量投入生產使用。蒸壓釜又稱蒸養釜、壓蒸釜，由于體積龐大，重量較重，容積與壓力乘積較大，一旦蒸壓釜發生事故，會瞬間釋放大量能量，對周圍環境及人身安全造成重大傷害，甚至造成國民經濟的重大損失。因此定期對蒸壓釜進行監測、檢驗，分析失效模式，能對可能發生的缺陷、故障進行預報，對保障蒸壓釜安全運行具有重要意義。本文通過分析蒸壓釜結構特點，并結合實際分析常見的失效模式，從而提出定期檢驗方法，對蒸壓釜的事故預防具有重要意義。

1 蒸壓釜結構及工作參數

1.1 蒸壓釜結構

蒸壓釜為臥式筒形結構，其主體部分主要由釜體裝置、釜蓋裝置、擺動裝置、手搖減速器、安全聯鎖裝置、支座、保溫層、密封裝置、排水裝置、閥門儀表等組成[4-5]。其主要結構介紹如下。

（1）釜體裝置由釜體法蘭和筒體焊接組成。釜內鋪設導軌，可行走蒸壓車，且釜內設置蒸汽分配管，使蒸汽沿釜體縱向均勻分配，同時避免加熱介質沖刷物料。釜體外側布置各類管座和接管，供進、排蒸汽，排放冷凝水和安裝各種儀表、閥門。

（2）安全聯鎖裝置分為直接作用式安全聯鎖裝置、間接作用式安全聯鎖裝置和組合式安全聯鎖裝置3 種類型。直接作用式安全聯鎖裝置是依靠容器內的壓力實現連鎖動作，由安全手柄、球閥、接桿、限位板等組成；間接作用式安全聯鎖裝置利用外來能量實現連鎖動作的，常采用自動控制儀表來控制；組合式安全聯鎖裝置是以機械控制為主、電器控制為輔的安全聯鎖裝置。

（3）支座及保溫層。支座用于支承釜體用作支承釜體，一般有中間支座、活動支座和端部支座3 種形式。除中間支座固定外，其余支座借助滾柱，均可沿釜體軸向移動，適應釜體熱脹冷縮的需要；保溫層主要由保溫材料和骨架、護板等組成，防止蒸壓釜使用時熱量散失。

（4）排水裝置起排放冷凝水作用，由排水管道聯接器、疏水器、排污閥等組成。與釜體底部相連，冷凝水在聯接器內沉凝后經疏水器連續排出，排污閥可排放大量冷凝水及雜志。

1.2 蒸壓釜工作參數

蒸壓釜的工作方式為間歇循環操作，每個過程都包括升溫升壓、保溫保壓、降溫減壓等階段[6]。工作流程為：清理蒸壓釜、裝載物料、固定釜蓋、轉放蒸汽、放入新鮮蒸汽、加工物料、放氣取下釜蓋、卸出制品。蒸壓釜的工作參數如表1所示，屬于中、低壓力容器。

表1 蒸壓釜工作參數表

2 常見損傷模式分析

2.1 機械損傷

由于蒸壓釜一般體積較大，物料進出蒸壓釜都需要用鋼繩或鐵鏈牽引物料車，物料車底部與蒸壓釜筒體內壁產生相對摩擦運動，周期循環的機械摩擦，會使得筒體內表面損傷成為凹槽，從而筒體厚度減薄，造成局部應力腐蝕。

2.2 腐蝕

蒸壓釜多用于硅酸鹽制品的蒸養，這類物料含有二氧化硅、氫氧化鈣等物質，并在高溫蒸汽的作用下，極易溶于冷凝水（冷凝水pH 值為11～13，呈堿性），并沿著筒體內壁在蒸壓釜底部局部聚集，且由于蒸壓釜安裝處于水平位置，冷凝水不能實時排放，導致在高溫下水分蒸發后，底部形成局部高濃度的氫氧化鈣，形成局部堿腐蝕。

2.3 裂紋

蒸壓釜在以下部位極易發生裂紋：

（1）蒸壓釜釜體與釜體法蘭、釜蓋與釜蓋法蘭的焊接焊縫，由于此處為異種鋼焊接連接極易產生裂紋，且釜體法蘭與釜蓋法蘭的嚙齒呈不連續分布容易產生應力集中，蒸壓釜頻繁的開關操作使得齒嚙根部極易產生裂紋；

（2）現場組焊筒體環焊縫，由于蒸壓釜體積較大，現場采用組焊方式安裝，焊接施工受現場環境影響極易產生焊接缺陷；

（3）支座與釜體連接處產生裂紋，此處裂紋主要位于固定支座與釜體連接處、活動支座與釜體連接處，釜內進行升溫升壓操作時，蒸壓釜在溫差應力作用下會向一側拱曲，支座護板與釜體連接處極易產生裂紋，且蒸壓釜在工作中，釜體在高溫高壓下膨脹向兩側伸長，在降壓過程中會向中間收縮，此時活動支座沿釜體軸線方向移動，但在實際現場，由于清潔度不夠，使得滾杠不能自由移動，從而造成護板、釜體與支座連接處產生裂紋甚至拉裂。

2.4 安全聯鎖裝置失效

安全聯鎖裝置是確保釜蓋關閉到位后安全升壓的關鍵裝置，但由于長期使用，線路老化、電器元件損壞、電動銷失效等，且操作人員安全操作不當導致安全連桿與球閥不同步、半月板與擋板錯位，失去阻擋釜門周向轉動作用，致使安全聯鎖裝置失效。部分安全聯鎖失效模式如圖1～2所示。

圖1 連桿未與球閥相連

圖2 線路老化、電器元件損壞

3 蒸壓釜定期檢驗

3.1 檢驗前的準備

蒸壓釜檢驗前應先切斷蒸汽進汽管路，關閉進汽閥門、加裝盲板等，確保釜內溫度低至室溫后，清除釜內雜質及異物；釜內布置好照明裝置；外部保溫根據檢驗需要拆除；重點檢查的焊縫及其兩側100 mm范圍內進行打磨并露出金屬光澤。

3.2 資料審查

審查內容包括：設計、制造文件，安裝組焊、運行記錄、檢驗記錄、定期檢驗情況等資料。重點審查蒸壓釜的結構特點，釜蓋、釜端法蘭與主體材質、設計技術條件，現場組焊焊縫位置等。

3.3 宏觀檢驗

宏觀檢驗主要利用目視方法，必要時采用內窺鏡、放大鏡或其他測量工具檢驗蒸壓釜的本體結構、幾何尺寸、表面情況（裂紋、腐蝕、泄露和變形）。

（1）外部檢驗

檢查釜體外壁保溫層是否脫落，是否存在漏汽現象；逐個檢查活動支座是否正常活動、支座基礎有無下沉或傾斜；檢查擺動裝置、手搖減速器是否功能靈活；檢查釜體是否存在“香蕉變形”等。

（2）內部檢驗

檢查釜體內表面是否存在鼓包、變形、裂紋等缺陷；重點檢查縱環焊縫，如現場組焊環焊縫、釜體對接焊縫、釜體與釜體法蘭、釜蓋與釜蓋法蘭的焊接焊縫等，對存在表面裂紋的地方要進行表面缺陷檢測；檢查物料車進出釜體內是否對釜體內壁造成碰傷、刮傷等機械損傷；檢查釜體母材與釜內軌道托座焊接是否出現撕裂現象；檢查釜體底部是否存在堿腐蝕造成的腐蝕凹坑等。

（3）結構檢查

檢查釜齒結構、筒體與釜體法蘭、封頭與釜蓋法蘭的連接形式；重點釜齒根部是否存在裂紋，根據檢查情況決定是否進行表面探傷；檢查排水裝置是否正常、通暢；固定支座與活動支座與釜體連接形式、是否存在裂紋等。

3.4 壁厚測定

對封頭和筒體進行壁厚測定，數量應盡可能滿足檢驗要求，每板不少于2 點，常用超聲波測厚儀進行壁厚測定。重點檢查部位為：焊縫丁字口等應力集中部位，滑軌容易磨損的部位，截面突變等易受腐蝕、沖蝕的部位，釜蓋、封頭制造成型時壁厚減薄的部位，使用中易發生變形及磨損的部位。

當腐蝕深度超過腐蝕裕量時，應進行強度校核。當蒸壓釜出廠資料齊全可按設計文件要求的公式進行強度校核；當蒸壓釜資料不齊全，可按照GB150-2011《壓力容器》的要求進行強度校核。

3.5 無損檢測

無損檢測主要包括磁粉檢測、滲透檢測、射線檢測和超聲檢測等方法。根據NB∕T 47013《承壓設備無損檢測》的規定，表面缺陷檢測常利用磁粉檢測和滲透檢，埋藏缺陷檢測常利用射線檢測和超聲檢測。

表面缺陷檢測重點檢查部位為釜齒根部、封頭與釜蓋法蘭、筒體與釜端法蘭的連接焊縫、釜體對接焊縫、釜蓋拼接焊縫、蒸壓釜的角焊縫、補焊區及宏觀檢驗發現裂紋等部位。

埋藏缺陷檢測重點檢查部位為現場組焊環焊縫、宏觀檢驗錯邊量和棱角度超過產品標準的焊縫位置、應力集中部分等。

3.6 安全聯鎖裝置及其它安全附件檢查

（1）根據TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》的規定，安全連鎖裝置應滿足：當快開門達到預定關閉部位，方能升壓運行；當壓力容器內部壓力完全釋放，方能打開快開門。

（2）檢查壓力表，安全閥的校驗周期、整定壓力、安裝形式是否符合要求。

4 結束語

對蒸壓釜進行定期檢驗是保障其安全生產和穩定運行的必要工作，一旦蒸壓釜發生爆炸事故，會造成經濟損失甚至人員傷亡。通過定檢檢驗可發現潛在的缺陷，提前把控蒸壓釜運行情況。本文通過分析蒸壓釜的結構和工作參數，分析出主要的失效模式為機械損傷、腐蝕、裂紋、安全聯鎖失效，并基于現有的檢驗方法和無損檢測方法提出了定期檢驗流程，為檢驗人員提供檢驗方案參考，有助于檢驗工作順利開展，保障蒸壓釜的安全運行，降低安全事故。