染色机定期检验中有关问题的分析范文
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摘要：本文根据对染色机的检验实践，通过分析染色机特殊结构及恶劣的工艺环境对安全运行的影响，结合定期检验中缺陷案例统计分析，对该类设备定期检验时有关问题进行讨论，并提出了针对性的检验措施。
关键词：染色机；安全运行；定期检验；检验措施
染色机是通过配置专用纱架，对各种类型纱线、纯棉、尼龙、羊毛、毛涤（以下简称“物料”）等进行漂染处理的承压设备。该设备主要由热交换器和染缸通过中间管道连接组成，漂染用的染液经过热交换器加热后，进入染缸对物料进行染色，按照染缸的形状，染色机可分为立式、卧式及L型三种，见图1。染色机的操作参数一般为：工作压力在0.3～0.6MPa之间，工作温度在130～230℃之间。热交换器和染缸通常采用奥氏体不锈钢（304、316L等）制造，其物料进出口采用椭圆形回转盖快开人孔结构；在操作工艺上，物料通过回转盖进出染缸时具有温度控制精度要求高、执行元件多、动作频繁等特点，造成染色机经常处于频繁开启的交变载荷状态；再者，为配制合适的染液，在染液中往往要加入亚氯酸钠、氯化钠等多种化工配料，使得染液的成分十分复杂，染色机完全处在酸、碱、水蒸气恶劣环境中，从而会导致一系列的缺陷产生，增加了事故隐患。本文就笔者在检验过程中的工作实践，通过分析染色机特殊结构及恶劣的工艺环境对其安全运行的影响，结合定期检验中缺陷案例统计分析，对该类设备定期检验时有关问题进行讨论，并提出针对性措施，为业内同仁对该类设备检验提供借鉴和参考。
1结构的特殊性及恶劣的工艺环境对设备安全运行的影响
1.1门盖属于椭圆形回转快开结构
物料进出采用椭圆形回转快开人孔结构，该结构通过在人孔门盖四周布置的活节螺栓与螺母连接，达到打开和锁紧的目的，虽然不属于TSG21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》[1]所定义的快开门式压力容器，但为了保证操作运行的安全，仍然需要在压力完全释放的情况下方可开门，在门盖关闭到位时才能升压的快开操作系统。为了实现这一功能，在设计时采用了安全联锁、开关量控制、模拟量控制等多措施的快开操作系统，开门时操作人员通过在控制柜上装设的介质温度显示仪进行判断，当显示温度降至某一温度以下(如80℃)时打开泄放阀并进行快开操作系统的操作，而关门时则完全依赖于螺栓与螺母是否紧固到位以及法兰密封面的密封性能。在实际操作中，由于快开操作系统的失灵、密封面的泄漏常常会对操作者造成伤害。
1.2设备承受循环交变载荷染色机
在一个开闭过程中都要经历一次升压（升温）→保压（保温）→降压（降温）的循环，一般每天有十几次到数十次，由于没有保温层，温度的变化会引起温差热应力，从承受载荷角度，压力的变化使设备承受着循环交变载荷，这类的载荷往往会引起疲劳失效[2]。
1.3处于应力腐蚀环境染液
由染料、匀染剂和促染剂组成，许多企业直接用自来水加入亚氯酸钠、氯化钠等配制染液，所以染液中都含有一定量的氯离子，而且含量大多超过25mg/L；由于容器焊接时引起的焊接残余应力没有完全消除，焊缝区域存在较大的拉应力，加之染色机运行过程中的循环交变载荷引起内应力，因此设备完全处在应力环境下运行，奥氏体不锈钢在应力环境下对含氯离子的介质特别敏感，染液中的氯离子由于半径小，穿透能力极强，渗透到钝化膜内极小的孔隙，发生电离、溶解反应，从而使某些局部区域的腐蚀加深，最后形成蚀孔，蚀穿金属断面，导致染色机表面产生裂纹，也就是应力腐蚀开裂[3]。
1.4物料对容器及管道内壁冲刷
由于工艺的特殊性，在热交换器及染缸上需开设蒸汽进口管、染液进出管、冷凝水进出管等，这些连接管道在频繁的物料进出、流动转向时极易遭受腐蚀、冲刷；另外由于物料的频繁进出以及设备在工作过程时在染液循环泵的作用下处于强烈的高频振动状态，染液的波动也会造成对容器内壁的冲刷。
2定期检验中发现的缺陷案例统计分析
通过对近年来定期检验中发现存在缺陷的16台染色机进行分析，发现裂纹类缺陷的容器有8台，占50%，发现快开操作系统缺陷的有3台，占18.75%，发现染缸及管道内壁冲刷、磨损缺陷的有3台，占18.75%，其他缺陷的有2台。再对8台染色机中裂纹类缺陷进行统计分析，发现法兰与筒体及封头连接处、管道与热交换器及染缸的角焊缝、摇摆杆连接处及安全附件接管内表面等部位均容易产生裂纹。
3定期检验应采取的针对性措施
从上述结构的特殊性及恶劣的工艺环境对设备安全运行的影响及定期检验中缺陷案例统计分析可看出，在染色机的定期检验过程中，为准确发现设备运行中的新生缺陷，及时排除事故隐患，除按宏观检验、壁厚测定、安全附件检验等常规的检验检测方法外，还必须采取以下有针对性的检验措施：
3.1快开门盖及其快开操作系统
1)活节螺栓。应在对螺栓逐个清洗后，检验其损伤和裂纹情况，重点检验螺纹及过渡部位有无环向裂纹，必要时进行PT检测。2)密封面、密封垫片。法兰密封面有无泄漏，密封垫片的聚四氟乙烯包覆层是否完好，结构层是否完好和具有良好弹性。3)门盖。对门盖进行测厚和宏观检查，检查是否存在减薄和表面裂纹，必要时对门盖进行PT检测。4)快开操作系统。应对快开操作系统进行功能检查，验证安全联锁、开关量控制、模拟量控制是否灵敏可靠；染色机快开门装置要求在某一温度(如80℃)以下才能打开门盖，测温仪表的准确性非常重要，因此需要定期对其进行校验。
3.2设备承受循环交变载荷
染色机承受了循环交变载荷，可能引起疲劳失效，应该对以下焊缝进行宏观检查和PT检测：法兰与筒体连接处、法兰与封头连接处、封头两端盖板连接处、支脚垫板处、接管角焊缝与摇摆杆连接处等。
3.3应力腐蚀开裂
采取宏观检查和PT检测的方法对容器内表面与染液接触的焊缝区域以及应力集中部位进行重点检测，检验其是否存在应力腐蚀开裂缺陷。
3.4容器及管道内壁冲刷、磨损
应对以下部位进行重点测厚：蒸汽进口管、染液进出管、冷凝水进出管、热交换器与染缸的连接管道，尤其是在弯头、三通等部位；容器内壁液面波动部位。
3.5热交换器
热交换器属于固定管板换热器，壳程部分内部无法检验，对于壳程部分可采用内窥镜等手段进行检查；对管程必要时可拆卸管箱，对管板表面、管箱内表面以及与管箱连接管道的内表面进行宏观检查，必要时作PT检测，检查这些表面是否存在腐蚀、冲刷等缺陷。
4结论
作为承压设备，染色机由于其自身的特殊结构，加之处于较为恶劣的工艺环境中，在运行过程中往往会产生应力腐蚀开裂、疲劳失效、冲刷和磨损、快开操作系统失灵等多种缺陷，因此检验人员应制定针对性的检验措施，准确发现设备运行中的新生缺陷，及时排除事故隐患，以确保设备的安全运行。
参考文献
[1]TSG21—2016固定式压力容器安全技术监察规程[S].
[2]黎华，王恋，林金梅.高温高压染色机壳体破裂分析[J].理化检验（物理分册），2014（07）：512-514.
[3]李向前.高温高压染色机裂纹分析[J].科技创新与应用，2014（03）：44-45.
作者：蔡杰 单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院盐城分院