高温高压染色机泄漏事故的分析与处理

汤 伟 周建良

（江苏省特检院常州分院 常州 213016）

高温高压染色机泄漏事故的分析与处理

汤 伟 周建良

（江苏省特检院常州分院 常州 213016）

高温高压染色机是一种压力容器，在纺织印染行业使用普遍。本文分析的高温高压染色机由于结构较长，使用过程中频繁加压升温——降压降温循环，存在交变应力工况。加上制造质量上存在的问题，在使用过程中容易发生泄漏事故。笔者针对高温高压染色机的现状，分析了高温高压染色机的设计、使用工况、制造质量等存在的问题，提出了高温高压染色机安全使用的改进建议。

高温高压染色机 安全隐患 安全使用改进建议

2012年3月，笔者对某市某印染企业的一批高温高压染色机进行了定期检验。检验中发现该批染色机9台中有6台存在不同程度的尾部接管泄漏状况。为了搞清楚事故发生的原因，防止该类事故的继续产生，笔者进行了仔细的分析和研究。

1 现场概况

该批高温高压染色机共9台，均为广东某公司生产的同型号高温高压染色机，设计参数：设计压力0.5MPa，设计温度158℃；运行参数：工作压力0.4MPa，工作温度140℃，工作介质为蒸汽、染液、布料。运行参数及介质均未超出设计参数。9台高温高压染色机中有6台存在尾部垂直接管与主筒体的角焊缝泄漏问题，泄漏区位于垂直接管与主筒体角焊缝的0°～90°或270°～0°区域内（见图1），长度基本为1/4焊缝周长，焊缝失效形式为裂纹，位于接管侧角焊缝根部。除6台已经存在泄漏以外，尚有2台在同位置上已出现焊缝裂纹，但尚未出现泄漏状况，如图2所示。

图1 位置示意图

图2

2 原因分析

2.1 设计缺陷

首先考虑是否存在设计缺陷，需要补强的位置未补强，因此按GB 150—1998进行计算。

该处筒体尺寸为DN400，壁厚为4mm；接管尺寸为133×4，材料均为0Cr18Ni9，在设计温度下许用应力为103MPa。设计压力0.6MPa，设计温度150℃，条件符合GB 150—1998第8章的开孔补强条件。按8.5～8.7，需要补强面积为：

有效宽度为：B=2d=2×133=266mm

外侧高度取h1=（Dδnt）1/2和实测的较小值，此处为：

内侧高度取h2=0。

可补强面积为：Ae=A1+A2+A3

开孔补强面积足够，无需另加补强圈。

2.2 使用环境

循环工况，加压升温——降压降温循环，低频工况下工作，存在交变应力工况。

2.3 机器结构

由于机器结构上的特点，该接管根部存在由溢流管与本体形成的，温差导致的伸缩长度差所引起的弯矩。由于溢流管全段为刚性连接，没有设置可以缓冲的结构，造成力矩全部作用于接管根部，随着温差/压差的循环，形成了一种交变力矩的情况。同时，根据双侧溢流管布置的方向（中心线分别位于0°～90°或270°～0°范围内），最大力矩的作用点也出现于该范围内。

2.4 制造质量

制造质量存在较大问题。在机械打磨去除缺陷焊缝时，发现缺陷部位有长度较长的未焊透现象存在，这进一步降低了角焊缝的承载强度。

综上所述，问题的发生主要为该批高温高压染色机制造质量较差，焊缝承载强度不够，同时由于高温高压染色机整体结构存在不合理现象，在特定的工况下长时间运行而产生的疲劳破坏。

3 缺陷处理

经过对缺陷的分析，并与使用单位沟通，决定作出以下处理：

1）对使用时间较长，裂纹情况严重的6台高温高压染色机予以更换。更换机型为上部溢流管带有半圆形弯曲部分，解决了刚性连接结构，且对尾部垂直接管根部加有补强圈，具有可以良好释放应力结构的机型。

2）对另2台尚未泄漏的高温高压染色机予以修理。鉴于原焊缝的焊接质量较差，因此以机械手段去除接管根部的全部焊缝，由合格焊工按规程予以重新焊接，焊接完成后，作100%表面检测合格后重新投用。

3）在日常使用中，对整个车间的高温高压染色机曾经出现缺陷的相同部位予以重点观察和工况监控。

2013年6月，笔者对该车间全部高温高压染色机进行年度检验，重点检查了上次全面检验发现缺陷的位置，以及可能存在新生缺陷的位置。经检验，所有设备未检出新生缺陷。

4 结语

长度较大的压力容器，在温度变化的情况下，整体长度随温度的改变变化量也较大，因此也更容易在接管根部等刚性连接处产生弯矩，造成额外的应力。尤其此案例的高温高压染色机，在设计时虽然对缺陷处开孔补强的计算结果是合格的，但由于溢流管与筒体存在伸缩量的差距，且未预留缓冲结构，加之焊接质量较差，因此在长时间的加压升温——降压降温循环运行之后，在力矩作用下的焊缝位置产生了缺陷。因此，在设计制造压力容器的时候，不仅要对制造质量严加控制，同时在容器结构设计时，对其处于工作状况的时候可能产生的缺陷也应考虑在内，方能使压力容器在规定的参数下长期正常运行。

［1］ GB 150—1998 钢制压力容器［S］.

［2］ 张海波，等.高温高速染色机常见缺陷分析及预防［J］.中国特种设备安全，2009，25（10）：56-58.

Analysis and Processing of High Temperature High Pressure Dyeing Machine Leakage Accident

Tang Wei Zhou Jianliang
（Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute of Jiangsu province ChangZhou branch ChangZhou 213016 ）

High temperature high pressure dyeing machine is a kind of pressure vessel， commonly used in textile printing and dyeing industry. The high temperature high pressure dyeing machine is easy to leak accident in using process because of its long structure， pressurized heating up frequently and step-down cooling cycle， alternating stress condition， combined with the existing problems in manufacturing quality. In view of the situation of high temperature high pressure dyeing machine， this article analyses the problems in design， operating conditions and manufacturing quality， puts forward the suggestions to improve the safe use of high temperature high pressure dyeing machine.

High temperature high pressure dyeing machine Safe hidden trouble The safe use of suggestions for improvement

X933.4

B

1673-257X（2015）04-62-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.04.015

汤伟（1964～）， 男，大专，工程师，检验员，从事承压类检验检测工作。

2014-10-29）