設(shè)備的全生命周期管理分為前期管理、運(yùn)行維護(hù)管理、輪換及報(bào)廢管理三個(gè)階段。 隨著我國(guó)特種設(shè)備監(jiān)察、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)壓力容器監(jiān)管、檢驗(yàn)力度的加大，特種設(shè)備使用單位尤其是有特種設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)的大、中型企業(yè)對(duì)壓力容器的安全管理工作日趨重視。在化工、醫(yī)藥等行業(yè)的化工工藝過(guò)程中，內(nèi)裝有攪拌裝置的反應(yīng)釜被廣泛應(yīng)用，以使參加反應(yīng)物質(zhì)充分混合或物料的均勻受熱、冷卻。根據(jù)“浴盆曲線” 理論 ，在壓力容器投用初期，設(shè)備失效率較高。因此，當(dāng)設(shè)備投用滿(mǎn)3年 ，進(jìn)行首次全面檢驗(yàn)時(shí)，在檢驗(yàn)過(guò)程中可發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、使用等環(huán)節(jié)造成的缺陷。
1 檢驗(yàn)案例
1．1 設(shè)備基本情況
圖1和表1分別為某企業(yè)于2009年購(gòu)進(jìn)并使用1臺(tái)6000L不銹鋼反應(yīng)釜的簡(jiǎn)圖和技術(shù)特性參數(shù)表。
1．2 檢驗(yàn)結(jié)果
2012年，在首次全面檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)該容器存在以下缺陷：
(1)管卡根部，距離管卡與封頭連接的角焊縫上緣5 mm位置有裂紋、裂縫；
(2)內(nèi)筒簡(jiǎn)體液面以下壁厚整體減薄2 mm，較小壁厚22 mm；內(nèi)筒下封頭壁厚整體減薄3 mm，降至23 mm；
(3)下封頭部位有個(gè)別壓料管管卡脫落，管卡的殘余部分高出內(nèi)筒／封頭內(nèi)壁2～3 mm。管卡脫落處的壓料管后內(nèi)筒封頭較小壁厚19 mm，減薄面積約3 cm×5 cm，比管卡及焊腳外側(cè)封頭壁薄4 mm，比無(wú)管卡的壓力管后內(nèi)筒封頭壁厚薄3．5 mm；
(4)靠近內(nèi)筒封頭底部位置的壓料管上側(cè)管壁有局部穿孔，壓料管進(jìn)口處部分管體缺失。全面檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)筒內(nèi)壁焊縫做磁粉檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)表面缺陷存在，液面以上未見(jiàn)減薄。審查圖紙時(shí)，《技術(shù)要求》中標(biāo)有“設(shè)備制造完成后，進(jìn)行整體(包括壓料管)消除應(yīng)力熱處理，熱處理后嚴(yán)禁在簡(jiǎn)體上施焊。”
1．3 原因分析
(1)壁厚的整體減薄主要原因是工藝料與容器內(nèi)筒內(nèi)壁的磨損和呈酸l生無(wú)機(jī)鹽工藝料對(duì)容器內(nèi)筒材質(zhì)的腐蝕，其根源在于設(shè)備設(shè)計(jì)選材時(shí)“性?xún)r(jià)” 比的考量，本文不作進(jìn)一步分析。
(2)造成管卡裂紋、脫落的原因主要由以下三方面構(gòu)成：①管卡與壓料管采用過(guò)盈配合方式進(jìn)行裝備，壓料管未固定于管卡上，反應(yīng)釜在使用時(shí)，工藝料在攪拌過(guò)程中不可避免的會(huì)對(duì)壓料管進(jìn)行沖刷作用，致使壓料管晃動(dòng)，撞擊管卡。管卡受到周期性疲勞載荷作用。在反應(yīng)釜使用過(guò)程中，管卡至少一面受到間歇拉應(yīng)力作用。②雖然管卡在焊接過(guò)程中，焊腳圓滑過(guò)渡，但是管卡與封頭壁面連接部位存在的不連續(xù)結(jié)構(gòu)是無(wú)法避免的，產(chǎn)生了應(yīng)力集中。③呈酸陛的工藝料。在疲勞載荷、應(yīng)力集中、酸l生介質(zhì)的共同作用下，造成了管卡根部的裂紋或管卡局部斷裂脫落現(xiàn)象。
(3) 造成管卡脫落處的壓料管后內(nèi)筒封頭壁厚局部減薄的主要原因分析：比較無(wú)、有管卡處和管卡脫落處的壓料管后內(nèi)筒封頭壁厚減薄的情況，發(fā)現(xiàn)無(wú)管卡處封頭局部壁厚未見(jiàn)增量減薄，有管卡處封頭壁厚增量減薄量為0．5 mm，管卡斷裂處封頭局部壁厚增量減薄量為4 mm。壓料管處封頭表面均光滑，未見(jiàn)凹點(diǎn)且三處均處于同種介質(zhì)環(huán)境下，因此管卡脫落處封頭局部存在較大增量減薄的形成原因不可能是電化學(xué)或化學(xué)腐蝕。推理可知，造成封頭局部增量減薄主要原因是流體作用。如圖2所示，管卡脫落后，在內(nèi)簡(jiǎn)體表面形成小凸起，工藝料流經(jīng)此處時(shí)，受到管卡剩余凸起、壓料管與封頭內(nèi)壁間隙的影響，流體在局部流速加快，加劇磨損，造成封頭壁厚的局部減薄。從結(jié)構(gòu)上看，造成設(shè)備壁厚局部減薄的原因根源在于壓料管管卡脫落。
1．4 建議和方案
設(shè)備使用單位沒(méi)有進(jìn)行反應(yīng)釜熱處理的條件，因此無(wú)法對(duì)管卡、封頭及內(nèi)筒進(jìn)行熱焊修補(bǔ)。針對(duì)1．3節(jié)原因分析內(nèi)容，本文提出以下建議和方案：
(1)進(jìn)行容器設(shè)計(jì)時(shí)，去除釜內(nèi)壓料管、管卡結(jié)構(gòu)，將反應(yīng)釜出料方式改為下出料，對(duì)從而有效避免壓料管震動(dòng)、管卡脫落帶來(lái)的影響；
(2)進(jìn)行容器設(shè)計(jì)時(shí)，保留現(xiàn)有上出料方式，在筒體、下封頭壓料管固定管卡底部設(shè)置墊板，縮短年度檢驗(yàn)、全面檢驗(yàn)周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、修補(bǔ)破損脫落的管卡及壓料管。
(3)建議使用單位更換缺失、局部穿孔、壁厚過(guò)量減薄部分的壓料管，并采用冷焊方法或高溫金屬修補(bǔ)劑對(duì)脫落的管卡及局部減薄的封頭進(jìn)行修補(bǔ)。
2 結(jié)論
根據(jù)“浴盆曲線”理論，在壓力容器投用初期，設(shè)備失效率較高，建議企業(yè)在設(shè)備投入運(yùn)行1～3個(gè)月安排檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排除設(shè)備可能存在的隱患。建議反應(yīng)釜設(shè)計(jì)單位根據(jù)設(shè)備使用單位情況，優(yōu)選設(shè)備進(jìn)、出料方式，改進(jìn)壓料管固定結(jié)構(gòu)。
