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造纸铸铁烘缸定期检验的重点问题

 论文栏目:造纸业论文     更新时间:2018/2/13 11:19:34   

造纸铸铁烘缸作为特殊材质的压力容器,给我们的定期检验带来不少难题。连云港市有家韩资公司——甲乙(连云港)粘胶有限公司,有50余台的铸铁烘缸,我们于2003、2009、2013年两次对其进行了定期检验,有一点心得,在此和大家一起探讨。

1设计、制造标准

烘缸的设计制造在85年前还没有全国统一的行业专业标准,均以各企业和地方标准设计制造,比较混乱。85年12月中国轻工业总公司颁布了行业标准Q/QJI-1-85《制纸机械用烘缸技术条件》后,烘缸的设计制造才有了较统一的标准。但它也未明确铸铁烘缸作为压力容器所必须遵循的规范和其它相关标准。直到88年4月,原轻工业部发布的专业标准ZBY91003-88《造纸机械用铸铁烘缸技术条件》以颁布后,该标注才在正文中明确“烘缸应符合本标准及压力容器安全监察有关的规定,并按规定程度批准的工作图样及技术文件制造”。此标准规定了烘缸的引用标准、材质要求、加工质量要求和试验与检验规则,以及包装、标志、运输、贮存的规定,其基本原则是与《固容规》相吻合的。随着我国科学技术的进步和造纸工业的发展,中华人民共和国国家发展与改革委员会于2008年3月制订了烘缸设计执行标准:QB/T2556—2008《造纸机械用铸铁烘缸设计规定》和烘缸制造、试验和验收执行标准:QB/T2551—2008《造纸机械用铸铁烘缸技术条件》来代替原有标准,再次明确了烘缸作为压力容器来设计、制造、使用、监督和检验。我们必须根据这些标准和《容规》来确定检验重点,才能保证铸铁压力容器的安全运行。

2烘缸的结构与使用情况

烘缸是一种回转式换热容器,介质为饱和蒸汽,使用温度在165℃左右,设计压力为(0.3~0.8)Mpa,烘缸转速一般都在(10~100)/min之间。应在单台或单系统上装置必要的附件。1.操作侧2.传动测3.烘缸本体4.安全阀5带三通吹除的压力表6.冷凝水排污阀7.减压阀8.紧急切断阀9.截止旁通阀10.虹吸管(烘缸内常出现积水现象,影响缸面温度。造纸机烘缸内部的冷凝水是由虹吸管排出的)缸盖、人孔盖等组成,缸体与缸盖之间用周向均匀密布的螺栓暗孔方式连接。操作侧用普通轴承或巴氏合金轴瓦支承,传动侧为滚动轴承支承,用键槽连接驱动回转。烘缸型号一般以直径为系列,800~3680系列内有1000、1250、1500、1800、2000、2500等规格,长度视生产工艺需要而定。

3烘缸定期检验的重点

3.1技术资料的审查

我们看烘缸是否有压力容器质量证明书、竣工图,产品监督检验报告;烘缸本体上是否有相对应的产品铭牌;其设计、制造标准是否符合上文所述的标准及《固容规》;烘缸是否由有资质安装单位安装;我们还要查看上次定期检验的报告等等。缸体和缸盖的材质应符合GB/T9439-1988的规定。a)设计压力为0.3MPa时,不低于HT200;b)设计压力为0.5MPa时,不低于HT250;c)设计压力为0.8MPa时,不低于HT300。

3.2内外部检验

内外部检验主要是检查几何结构是否符合相应的标准,更重要的是检查烘缸内外表面有无严重的腐蚀、磨损、局部沟槽、砂眼、裂纹等缺陷。特别是缸体和缸盖应力集中部位的表面质量情况,如轴头与缸盖过渡转角处、缸体指口R园角过渡处等。且应对受交变剪应力的螺栓进行拆卸抽查,一般应在180℃对称线上抽1~3对,对螺栓进行硬度测试和高倍观察,或进行表面无损检测。缸盖、螺栓及缸体受力情况见图5、6、7应力简图。上述部位的主要缺陷可能有下列三种:(1)孔眼类缺陷。如气孔、缩孔、疏松、渣孔、砂眼和铁豆等。它们大都先天性存在,可能在使用中扩展成为隐患。气孔多数分布于铸造表面或近表面,呈球状或梨状;渣孔形状不规则,表面粗糙,呈各种不同颜色;缩孔和疏松呈倒锥形;孔表面粗糙多分布在铸造体轴心部位;砂眼和铁豆则是由于砂模不规则,散落在铸体表面或大量杂质混铸所造成的缺陷。(2)裂纹类缺陷。有热裂纹和冷裂纹。热裂纹是在高温下形成的,冷裂纹是在冷却低温下形成的。因此,前者裂口表面呈氧化色,裂纹形状曲折而不规则;后者裂纹呈轻微氧化色,裂纹较直,没有分叉。它们产生的原因可能是铸造化学成份偏析,或金相组织达不到GB7216-87标准所规定的最低要求,局部过硬,使用若干年后,在交变载荷和温差应力的作用下,以及介质冲刷和表面纸浆的长期腐蚀下产生的。这种情况应引起格外重视。(3)结构形状尺寸缺陷。是指铸件是否存在多肉、浇不足、落砂、变形及损伤缺陷。缸体和缸盖铸件的过渡圆角、加强筋壁是否低于规定的最小壁厚。此缺陷有先天产生的,也有因使用中磨损式机械损伤产生的。对超标严重的这类缺陷应进行简单受力分析,必要时还应进行动载荷应力强度校核计算,取得较可靠的科学依据后才能免于处理。

3.3硬度测定与强度校核

铸铁材质烘缸的强度、塑性和韧性的较低,几乎没有屈服限过度段,硬度是其非常重要的指标。测定硬度既可无损伤地测得烘缸的机械性能,也可检查材质在使用过程中是否存在老化现象。硬度测定应在针对性的部位取点,即怀疑的重点对称处,以及在离缸体两端80mm-100mm范围内每端各测一点。测量时应取每点多次测量的平均值,将测点中最低的一个平均值为最终数值。下列列出两种常用灰铸铁的硬度范围如下:HT200(HT20-40)HB160~HB255HT250(HT25-47)HB167~HB260这里需要指出的是,同一牌号的铸件在不同厚度处硬度值是不同的,因此HB给出了一个范围值。同理,铸件抗拉强度也是在不同壁厚处的一个范围值。它们均应在GB9439-88的规定范围内。抗拉强度是铸件验收的最重要的指标。铸铁与钢一样,硬度与抗拉强度之间也存在一种经验关系式:a、当b≥196MPa时HB=RH(100+0.438b)(1)b、当b<196MPa时HB=RH(44+0.724b)(2)(1)、(2)式中RH值为相对硬度,取决于原材料、熔化工艺、热处理工艺等因素,一般在0.80~1.20之间。根各对测点的HB值,可计算出烘钢的实测最小抗拉强度值bmin。根据《造纸机械用铸铁烘缸设计规定》,缸体的许用最小壁厚值公式计算:c≥KPR/[]mmc——许用最小壁厚mm,P——设计压力,MPaR—缸体外半径,MM;mm,[]——许用拉应力K—应力增大系数,取1.2(包含烘缸缸体内外壁温差引起热应力的温差载荷)我们也可以参考烘缸缸体和缸盖所用材质的机械性能规定来计算缸体的许用最小壁厚值,这种方法往往没有上面方法精确:我们最后用实测缸体壁厚最小值减去至下次检验周期的腐蚀量,和缸体的许用最小壁厚值进行比较,确定强度校核是否合格。缸盖铸造的最小厚度,根据工艺和铸造结构应大于35mm。

3.4安全附件的检查

烘缸的设计压力一般为0.3~0.8Mpa,我们要严格控制蒸汽管道上安全阀的开启压力,定期校验安全阀,防止输送到烘缸里的蒸汽压力过高,超过设计压力而带来安全隐患。另外压力表、温度计等安全附件也要按国家规定定期校验。

3.5压力试验

压力试验是检验烘缸宏观整体强度和密封性的必要手段,无论是产品出厂、现场安装、定期检验或受压元件修补后均要进行。定期检验时,烘缸试验压力按《固容规》规定应为设计压力的2倍,水温不得低于5℃,保压30分钟不得渗漏降压,然后降到设计压力继续保持30分钟,在试验过程中不得有降压、渗漏现象及异常声响,试压后应排除积水,清除杂物、并需要涂防锈漆。压力试验前应考虑好进水、排气的位置及补充附件,采用足够的支撑装置,防止以外,不用拆卸支架平台。

4结束语

铸铁件的压力容器应根据其材质的特殊性、设计的局限性、专业和行业标准的具体要求、加工制造过程中的质量控制要点来确定它在使用过程中的定期检验重点检验项目。此外,缸体、缸盖经焊补或铆补过的位置也是检验应注意的部位。虹吸管端与缸内壁和进汽端内孔壁的磨损也是常见的,同样应引起注意。

作者:陈松

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