前言
甘蔗制糖業(yè)是廣西經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),，目前全廣西共有日榨原料蔗 1000噸以上的糖廠98家,，在用的蒸發(fā)罐（糖廠主要制糖設(shè)備之一,，屬Ⅰ類換熱壓力容器）約有500臺(tái),。由于其使用壓力不高（通�,！�0.39MPa），使用單位對(duì)其安全質(zhì)量未引起足夠的重視。筆者在對(duì)十幾家糖廠這一類壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在制造,、安裝、修理和使用管理上存在較多問(wèn)題,，特別是在受壓筒體上隨意挖補(bǔ)的現(xiàn)象較為普遍,，事故時(shí)有發(fā)生。本文就檢驗(yàn)中的一臺(tái)蒸發(fā)罐焊縫多處開裂的事例進(jìn)行分析,，希望引起各級(jí)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督機(jī)構(gòu)和行業(yè)管理部門足夠的重視,，加強(qiáng)廣西制糖業(yè)在用壓力容器管理力度，消除事故隱患,，確保壓力容器的安全運(yùn)行。
1 相關(guān)參數(shù)
某糖廠蒸發(fā)罐結(jié)構(gòu)如圖1所示,，運(yùn)行時(shí)荷載總重約450噸,，發(fā)生焊縫開裂的加熱體部件有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：
工件規(guī)格：φ6000×20×1600 mm （內(nèi)徑×壁厚×高）
設(shè)計(jì)壓力：0.28MPa
設(shè)計(jì)溫度：150℃
設(shè)計(jì)介質(zhì)：殼程：蒸汽；管程：糖汁
換熱面積：3300 m2
設(shè)計(jì)材質(zhì)：Q235A
2 檢驗(yàn)情況
2.1 原始資料審查情況
該罐由廣東某糖機(jī)制造廠于1994年底現(xiàn)場(chǎng)組焊完成,，1995年1月在投用不久后進(jìn)行過(guò)一次局部返修,。運(yùn)行期間因更換加熱管分別于1998年、2000年和2002年在加熱體筒體上進(jìn)行過(guò)三次挖補(bǔ),、修復(fù),，但是每一次都沒有辦理修復(fù)方案的報(bào)批手續(xù)，且修復(fù)焊縫也沒有進(jìn)行過(guò)無(wú)損探傷檢查,。
2.2 缺陷檢查情況
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)加熱體筒體上開有三處相互重疊的矩形焊接塊,，面積分別為550×470mm，600×450mm,，600×520 mm,，開孔部位呈現(xiàn)“十”字形的不合理焊縫結(jié)構(gòu)（如圖2所示）,。矩形孔的焊縫外觀成型差，部分焊縫錯(cuò)邊,、咬邊嚴(yán)重,，焊縫過(guò)寬（寬度達(dá)40mm），焊縫之間的距離很近（約30mm）,，其中一條縱縫存在長(zhǎng)達(dá) 420 mm的連續(xù)裂紋,，裂紋最寬處達(dá)2mm，部份已裂穿（如圖3所示）,，焊縫為不開坡口的單面焊,。
3 原因分析
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察到的情況，筆者認(rèn)為導(dǎo)致焊縫開裂的原因是：
3.1 焊縫強(qiáng)度低,，焊接接頭機(jī)械性能達(dá)不到要求,。由于開矩形孔時(shí)沒有制定嚴(yán)格的焊接工藝及檢驗(yàn)手段，20mm厚的鋼板不開坡口單面焊,，熔深最多5mm,。接頭未焊透，強(qiáng)度達(dá)不到要求,；加上焊縫錯(cuò)邊,、咬邊、夾渣較嚴(yán)重,，致使接頭的機(jī)械性能大大降低,。
3.2 焊接殘余應(yīng)力大。開矩形孔焊接時(shí),，由于結(jié)構(gòu)剛性大,，造成極大的拘束應(yīng)力；而且由于焊縫分布不合理,，使焊接接頭處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)之下,。
綜上所述，由于沒有嚴(yán)格的管理措施和監(jiān)督檢驗(yàn),，致使修理質(zhì)量無(wú)法保證,，最關(guān)鍵的是矩形孔焊縫不開坡口、焊縫嚴(yán)重未焊透,、焊縫強(qiáng)度低,，在焊接殘余應(yīng)力和工作應(yīng)力的作用下，使缺陷擴(kuò)展形成穿透性裂紋,。這是縱逢開裂的主要原因,。
4 缺陷處理
將原矩形孔全部割除，每邊再擴(kuò)大100mm。為了避免出現(xiàn)以上的焊接問(wèn)題,，在筒體上開孔應(yīng)制定和遵守嚴(yán)格的焊接工藝和檢驗(yàn)措施：
（1）在同一部位開孔不能超過(guò)三次,；
（2）開孔的四角不能為90°，應(yīng)有R100的園�,�,；
（3）對(duì)接鋼板應(yīng)開60°的V形坡口，鈍邊1～2mm,，間隙2～2.5mm,；
（4）焊接規(guī)范、方法和要求：
①焊前仔細(xì)清理坡口,，焊條要烘干,；
②用E4315或E4316低氫堿性焊條，直流反極性焊接,；
③打底用φ3.2mm焊條,，電流為65～75A，保證單面焊雙面成型,；其余層次用φ4mm的焊條,，電流為100～110A；
④焊接層次為5～6層,；
⑤先焊接立焊縫,、后焊接橫焊縫，橫焊采用逆向退道焊（注意起弧和熄弧位置要錯(cuò)開）,，焊后敲擊焊道,，以減少焊接應(yīng)力。
（5）焊后對(duì)開孔焊縫進(jìn)行100%的超聲波和磁粉探傷檢查,，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),。
5 建議
5.1 蒸發(fā)罐屬于I類壓力容器，是受國(guó)家安全監(jiān)察的特種設(shè)備,，其設(shè)計(jì),、制造（組焊）、安裝,、使用、檢驗(yàn),、修理和改造等均應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定,。由于種種原因，目前廣西制糖行業(yè)部分企業(yè)在壓力容器使用管理方面不夠規(guī)范,，導(dǎo)致安全事故時(shí)有發(fā)生,。行業(yè)管理部門應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)法規(guī)的宣傳，使壓力容器管理工作逐步走向正軌。
5.2 建議質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門加強(qiáng)制糖行業(yè)的在用壓力容器修理,、改造環(huán)節(jié)的安全監(jiān)察力度,。使用單位修理、改造在用壓力容器,，其方案須按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定辦理報(bào)批手續(xù),，質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門應(yīng)委托具有相應(yīng)資格的鍋爐壓力容器檢驗(yàn)技術(shù)機(jī)構(gòu)對(duì)修理、改造的全過(guò)程實(shí)行監(jiān)督檢驗(yàn),，以確保安全質(zhì)量,。
5.3 建議設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)蒸發(fā)罐時(shí)，考慮加熱體的加熱管采用不銹鋼材料,，從根本上解決因介質(zhì)腐蝕泄漏而需經(jīng)常更換加熱管,、在筒體上開“工作孔”的問(wèn)題。對(duì)由于經(jīng)濟(jì)條件的限制而采用碳鋼材料加熱管的蒸發(fā)罐,，應(yīng)在加熱體上設(shè)計(jì)一個(gè)專供運(yùn)行期間修理,、換管的人孔（“工作孔”），可從根本上消除挖補(bǔ)現(xiàn)象,。
5.4 檢驗(yàn)單位定期檢驗(yàn)該類在用壓力容器時(shí),，須注意檢查加熱體部位，若發(fā)現(xiàn)有挖補(bǔ)現(xiàn)象而又沒有辦理有關(guān)報(bào)批手續(xù)的,，應(yīng)根據(jù)具體情況提出詳細(xì)檢驗(yàn),、重新修理的整改措施。
