SS1000型离心机破裂事故分析

黄乐敏，林 君

（温州市质量技术监督检测院，浙江 温州 325000）

1 事故概况

某化工公司废水处理站的SS1000型三足式离心机（以下简称离心机）在运行时，离心机的突然破裂，转鼓鼓壁和外壳撕裂飞出，击中操作工造成伤亡事故。

该化工公司废水处理站采用石灰来中和处理酸性废水，发生事故的离心机安装在中和池边上，离心过滤的物料为投入中和池中的石灰和酸性废水搅拌后产生的悬浮液，悬浮液采用物料泵加入离心机，经离心过滤后，人工卸料。

该SS1000型三足式离心机的基本参数为：转鼓直径1 000mm、转鼓高度为400mm，容积132 L，转速1 000～1 200r／min，分离因数560～800。离心机的旋转部件（包括电动机）及机壳垂直悬挂于通过压缩弹簧预紧的三根摆杆，支承摆杆三个柱脚安装在离心机的底座上。离心机的转鼓由电动机经V型带轮减速传动旋转，旋转产生的惯性离心力使转鼓中容纳的物料离心分离过滤。

2 现场勘查

在事故现场可见离心机整机严重破裂、残缺，离心机上已不见外壳护罩、转鼓。破裂脱落的焊有两个加强箍的转鼓圆筒鼓壁及其连接的从转鼓体上断裂的部分转鼓体外缘均已拉成长条状，其上面还可见沿焊缝破裂变形扭曲的转鼓圆筒上部锥形圈和转鼓的滤布（袋）。从外观上看，转鼓加强箍的材质和转鼓圆筒鼓壁明显不同，转鼓加强箍表面锈蚀严重，其矩形截面尺寸约为10mm×28mm。离心机的转鼓体为铸件，周边外缘约有1／3断裂、缺损；离心机机身外缘亦多处断裂缺损，支承悬挂离心机机身的摆杆的三个柱脚中一个柱脚断裂，柱脚断裂面上还可见明显的铸造缺陷。

经现场勘查，我们提取部分已拉成长条状的带加强箍的转鼓圆筒鼓壁，并在离心机的转鼓体上切割一个铸件试块（大于250mm×150mm）作为进一步分析的检材。

为分析事故原因，离心机制造厂还提供了下列图样：

1）离心机转鼓圆筒，鼓壁材料为1Cr18Ni9，图中标注圆筒鼓壁壁厚为5mm；

2）离心机转鼓体，材料为HT200，图中标注转鼓体的铸件壁厚为22～30mm；

3）离心机底座和机身，材料均为HT200；

4）离心机外壳护罩，材料为1Cr18Ni9。

3 检查检测

3.1 转鼓圆筒鼓壁

对现场提取的带加强箍的转鼓圆筒鼓壁进行检查、检验，结果如下：

1）转鼓圆筒鼓壁在焊缝处断开；

2）在转鼓圆筒和转鼓体压紧部位的鼓壁，厚度为3.9mm，转鼓圆筒内有冲蚀磨损，其鼓壁最小厚度为3.2mm；

3）转鼓圆筒鼓壁的纵焊缝有0.6mm的未焊透，焊缝有严重的晶间腐蚀和应力腐蚀；

4）转鼓圆筒的鼓壁和加强箍硬度：鼓壁的焊缝为228～236HV1，热影响区为207～210HV1，母材为191～197HV1。加强箍的硬度为370～390HV1；

5）对转鼓圆筒的鼓壁和加强箍分别进行材料的化学成分分析，其含量如表1所示。

表1 转鼓圆筒的鼓壁和加强箍材料的化学成分分析

材料化学成分含量分析表明：转鼓圆筒的鼓壁材料的化学成分含量与1Cr18Ni9钢符合；加强箍材料的化学成分含量与1Cr18Ni9钢不符。

3.2 铸件试块

对铸件试块进行材料化学成分分析，其含量如表2所示。

3.3 铸件的力学性能

用铸件试块加工成试样后测定铸件的力学性能，其抗拉强度为73MPa，远低于GB／T 9439－2010《灰铸铁件》对牌号HT200、壁厚大于20mm至40mm灰铸铁件的最小抗拉强度Rm为170MPa的要求。

3.4 铸件试块的金相

对铸件试块的金相试样检验结果为：

1）石墨类型：A＋少量B类；

2）石墨长度：石长为100；

3）基体组织：珠光体40%＋铁素体；

4）硬度：116HBS 5／750。

4 事故原因分析

1）离心机的铸件质量不符合GB／T 9439－2010《灰铸铁件》标准中HT200的要求。

2）转鼓圆筒鼓壁厚度不符合鼓壁厚度5mm的图纸要求。

3）离心机转鼓存在焊接质量缺陷，圆筒鼓壁的纵焊缝未焊透，焊缝力学性能低于母材的力学性能，在腐蚀环境下又产生严重的晶间腐蚀和应力腐蚀，降低了转鼓圆筒鼓壁的强度。

4）离心机工作时，其转鼓为高速运行的回转体，转鼓圆筒鼓壁承受环向应力，包括空鼓旋转时鼓壁内的环向应力和由物料等载荷离心压力产生的鼓壁环向应力。存在缺陷的转鼓在高速旋转时，不能承受环向应力而破裂，转鼓鼓壁撕裂飞出，导致离心机的不锈钢外壳护罩与离心机分离脱落、机身（外壳底盘）外缘等破裂损坏。

5 几点建议

1）离心机应有使用寿命期限，特别是离心物料为腐蚀性介质时。

2）离心机转鼓的质量至关重要，其转鼓鼓壁的厚度及其焊接质量直接影响到转鼓所能承受应力的大小，即转鼓强度取决于此。而转鼓加强箍亦应与转鼓鼓壁同一材质。而转鼓强度计算设计应遵循JB／T8051－2008《离心机转鼓强度计算规范》的要求。

3）离心机转鼓体铸件的力学性能必须符合相关材质的标准要求。

［1］ 余国琮.化工机械工程手册：中册［M］.北京：化学工业出版社，2003：2266－2270

［2］ 张寅，洪晓先，等.JB／T9439－2010 灰铸铁件 ［S］.北京：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2010

［3］ 潭蔚，朱企新，赵扬.JB／T8051－2008离心机转鼓强度计算规范 ［S］.北京：中华人民共和国国家发展和改革委员会，2008

［4］ 汤新文，陈海辉.离心机转鼓爆裂事故分析［J］.机电工程技术，2005，34，3