聚丙烯反應(yīng)器槳葉斷裂原因分析及合理建議

謝永志，梁玉武，段志宏，林楠

（1、廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院茂名檢測(cè)院）

（ 2、廣東石油化工學(xué)院廣東茂名 525000）

概況

2020年中石化某聚丙烯裝置反應(yīng)器刮刀槳葉發(fā)生斷裂，斷裂槳葉如圖1所示，斷裂部位如圖2所示。槳葉原設(shè)計(jì)材質(zhì)為德標(biāo)的55Si8彈簧鋼，相當(dāng)于我國的55Si2Mn，發(fā)生斷裂的槳葉是委托國內(nèi)加工的，材質(zhì)不清，厚度為6mm，寬度為50mm。反應(yīng)器內(nèi)介質(zhì)為聚丙烯槳料，操作壓力1.2MPa，溫度80℃。槳葉一端連接在旋轉(zhuǎn)軸上，另一端聯(lián)接刮刀，其作用是通過旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刮刀，刮除粘結(jié)在反應(yīng)器器壁上的聚丙烯槳料，主要承受彎曲、剪切、沖擊和振動(dòng)等載荷。

圖1 斷裂的槳葉

圖2 槳葉斷裂部位示意圖

1 試驗(yàn)分析

1.1 宏觀觀察

圖1.1為兩根斷裂槳葉斷口的宏觀形貌。

圖1.1a是斷口1 的宏觀形貌，斷口平齊，剪切唇面積很小，呈脆性斷裂特征；裂紋源均位于槳葉一側(cè)，斷口上可觀察到放射紋面積較小的剪切唇。從宏觀上判斷，裂紋起源于槳葉表面缺陷（如坑點(diǎn)、溝槽或夾雜）應(yīng)力集中部位，斷口總體呈脆性解理斷裂特征。

圖1.1b是斷口2的宏觀形貌，該斷口與斷口1的形貌相似，斷口平齊，剪切唇面積很小，呈脆性斷裂特征；裂紋源位于槳葉兩側(cè)，裂紋在槳葉表面缺陷（如坑點(diǎn)、溝槽或夾雜）應(yīng)力集中部位啟裂后，向槳葉中間擴(kuò)展，兩條裂紋會(huì)合處，在斷口上形成了一個(gè)臺(tái)階；斷口上可觀察到放射紋和面積較小的剪切唇。從宏觀上判斷，裂紋起源于槳葉表面缺陷（如坑點(diǎn)、溝槽或夾雜）應(yīng)力集中部位，斷口總體呈脆性解理斷裂特征。……