玻璃反應釜磨損的防治分析

   近（jìn）年來，濕法生產泡花堿(玻璃)使用（yòng）的反應釜（fǔ），趨向（xiàng）大型化，基本連續生產。因釜內有石英砂、燒堿、蒸汽等介質，並帶有攪拌裝（zhuāng）置，釜內衝刷磨損非常嚴重，一般每 2—3年需對筒體中（zhōng）磨損嚴重部位進行修理。有些玻（bō）璃反應釜僅使用幾年就需更換，特（tè）別是一些大型反（fǎn）應釜磨損更嚴重，不僅價值數萬元的設備（bèi）報廢，有的還危及安全。1993年 9月，某廠一台玻璃反應釜的入孔角焊縫在正常使用中突然開裂而造成報廢，嚴（yán）重影響了生產。該玻璃反應釜為 1986 年（nián） l2月製造 ，設計資（zī）料齊全，製造質量較好，其設計（jì）壓力為 0.78MPa，直徑 1800mm，高4600mm，釜內三葉攪（jiǎo）拌器轉速 8Or/min，壁厚（hòu）20mm，腐蝕裕量3mm ，材質20g；裂開（kāi）部位在入孔接管側麵，沿角（jiǎo）焊縫焊趾方向（xiàng）長200mm。由於處理及時，未造成其它（tā）損失 。因此有（yǒu）必要對水玻（bō）璃反瘦釜的磨損問題進行討論，以引起同行的共（gòng）識。

    玻璃反（fǎn）應釜概況及磨損情況

1、設（shè）備及磨損

玻璃反應（yīng）釜工作（zuò）壓（yā）力 0、7—0.8MPa，溫（wēn）度 170℃左右，攪拌轉速 80r/min，體積2一l2㎡。，在上封頭和下筒體設有入孔。新釜投用一段時間後，釜體即有（yǒu）磨損。第二攪拌葉以（yǐ）下部位是（shì）嚴重磨損區域（yù），下封頭和簡體下部減薄較嚴重，在攪拌軸支架與簡體連接部位以及（jí）入孔附近等，石英砂易形成旋渦，使用二年後，這些部位太多出現深5一7mm的凹坑，麵積形狀不一，有的甚（shèn）至出現穿孔漏料，無法（fǎ）繼續生（shēng）產。另外，筒體、封頭的縱、環焊縫也易出現條狀溝槽，深3—5mm，形似咬邊。因為上（shàng）述部位易（yì）出現應力集中，不（bú）進行修理是無法繼（jì）續使用的。

    釜（fǔ）內物料的反應為

    NSiO2+2mNaOH→mNa2O ·nSiO2+mH2O

    2、原因分析

    徐（xú）州（zhōu）市許多廠家的玻璃反應釜都存在嚴重磨損，红杏视频對上（shàng）述出現入孔開裂的玻（bō）璃反（fǎn）應釜進行（háng）了檢驗和分析。經檢驗發現，該釜（fǔ）下半部簡體剩餘壁厚 1l~I2mm，入孔附近僅 8.0-9.0mm，入孔接管外伸 80mm範圍內平均約4.5mm (原設計 10mm)，開裂處僅為2.0mm。經查閱設計（jì）資料和實際計算得知，簡體（tǐ）計算壁厚（hòu）為 6mm，接管計算壁厚 2.2mm，腐蝕裕量3mm，而簡體原壁厚（hòu） 20mm，接管壁厚 10mm，顯（xiǎn）然給磨損留下了很大餘量。红杏视频認為，該玻璃反應（yīng）釜（fǔ）入孔角焊縫開裂的原因是開孔補強不足和接管強度不足。開（kāi）裂斷口處接（jiē）管壁厚僅（jǐn）2.0mm，附近的接（jiē）管壁厚也僅（jǐn）為2.0mm左右，小於計算厚（hòu）度 2.2mm，這僅是原因之一；另一原因是開孔附近大麵積減薄造（zào）成的開孔補（bǔ）強不足。該玻璃反應釜實際厚度20mm，遠大於計算（suàn）厚度加腐蝕（shí）餘量，采（cǎi）用整體補強（qiáng）。經計算，其簡體、接管和焊縫多餘金屬提供的補強麵積為（wéi） 5676m㎡ ，大於開孔應需補強的（de）麵積3096m㎡ ；使（shǐ）用（yòng）7年後，由於壁厚減薄，簡體、接管（guǎn）和焊縫（féng）所提供的多餘金屬的補強麵積僅為1503m㎡。遠小於需補強的麵積。

    由於（yú）原玻璃反應釜壁厚餘（yú）量大，對開孔有補強作用，故該廠在使用中（zhōng）忽視（shì）了開（kāi）孔部位的（de）檢查，盡管發現磨損嚴重，但僅按有關標準對簡體壁厚進行校核，並未校核開孔補強處。入孔附近的壁厚減薄，最終導致補強嚴重不足，開（kāi）孔處的應力集中不能限製在安全範圍（wéi）內，加之接管壁厚小於計算值，材料屈眼，沿著強度（dù）最弱的角焊縫（féng）焊趾部位開裂。

    設計中應考慮的（de）問題

    上述玻璃反應釜使用幾年就損壞了，從設計角度來看，簡體壁厚餘量大並未對延（yán）長使用周期起到太大作用。近年來，有的同規格玻璃反應釜壁厚取值 25mm，效果並不（bú）盡如人意（yì）。顯然，一（yī）味增加（jiā）壁厚並（bìng）不是解決磨損問題的好辦法。红杏视频認為，設計中應注意以下問題：

    (1)設計中腐蝕餘量的選取要（yào）有（yǒu）依據。在泡花堿生產中，磨損（sǔn）的原因很多，如石英砂的顆粒太小，攪拌的布置、攪拌轉速，以及釜的內徑等。在設計中，一成不變地選取腐蝕餘量（liàng），缺乏依據。红杏视频發現，各種玻璃反應釜（fǔ）磨（mó）損（sǔn）情況不盡一致，影響最大的周素是（shì）石英砂顆粒大小、攪拌器形式及衝刷線速度，而接管、支承、焊（hàn）縫部位（wèi）的磨損就更複雜了。因此（cǐ）在設計時，要針（zhēn）對情況，選取壁厚（hòu）。可以采（cǎi）用（yòng）簡（jiǎn）體下部加大壁厚舶方法，但過渡段的長度要大於國標GB150-89規定的數值。

    (2)設計時應采用加大（dà）接管壁厚的補強方法。接管壁厚加大，可在保證補強（qiáng）需要的同時，提高接管強度，充分利用筒體剩餘壁厚。要注意的是不能采用內伸接管，困為石英砂易在此處形（xíng）成旋渦，加劇此處（chù）筒體的磨摜，內伸的接管建議磨去內伸部分。如果采用整體補強，則設計（jì）單（dān）位應在圖紙或資料中提供開孔補強韻設計計算，便於使用單位掌握（wò）開孔補強的情況。

    (3)入孔等布置要合理。入孔要避（bì）開攪拌葉部位，縱、環縫也應避開攪拌（bàn）葉部位，並在圖紙（zhǐ）中要（yào）求將焊縫磨平。內部的進、出料（liào）管距筒壁不能太近，防（fáng）止對簡體及料（liào）管（guǎn）的（de）磨損加大。

    使用中的對策和建議

    相同工況的玻璃反應釜（fǔ）磨損情況不盡相同，除了結構設計方麵的問題（tí）外，使用、維護和管理不當也是磨損嚴重的原因之一（yī）。红杏视频經過調查和分析，采取（qǔ）了一些防止磨損的（de）措施，取得了比較好（hǎo）的效果。

    (1)加強運行管理，定期進行檢驗。上例中的玻璃（lí）反應釜損壞的主要原因是嚴重（chóng）磨損（sǔn）引起開孔處補強不足，使用單位要加強運行管理，加強釜體下部的測厚檢（jiǎn）驗，特別（bié）是檢查開孔附近的壁厚減薄情況。強度（dù）校核時不僅要校核簡體和封頭強度，更要校核開孔補強處，不能認為開孔補強問題在設計（jì）時已經考（kǎo）慮（lǜ）過，使用（yòng）中（zhōng）可以不校核，因為玻（bō）璃反應釜有嚴重（chóng）磨（mó）損，補強情況是變化的。

    應該按照（zhào）有關規程，定期邀請專業檢驗單（dān）位對玻璃（lí）反應釜進行檢驗（yàn），對危及安全的缺陷，及時發現和處理，消除隱患，保（bǎo）證安全運（yùn）行。

    (2)改變工藝條（tiáo）件。根據（jù）經驗，粗砂的（de）磨損要大的（de）多，因此，在工藝條件（jiàn）允許（xǔ）下，盡可（kě）能選用細石英砂。另外，在布置工藝管線時，每（měi）個玻璃反應釜都應有回配砂管路（lù），即每個釜均有機會作回配玻璃反應釜 (回配砂要細得多)，使各釜的磨損比較均勻一致 。

    (3)采用相應（yīng）的減（jiǎn）少磨損（sǔn）方法。比較有效的方（fāng）法是降低攪拌（bàn）轉速和改變攪拌方向。攪拌轉速（sù）大，衝刷線速（sù）度（dù）就（jiù）大，對（duì）容器的磨損就（jiù）嚴重。實踐證明，可將攪拌轉速由80r/min降低至（zhì）40r/min，轉速減半，釜（fǔ）內（nèi）物（wù）料反應時間並不需要增加一倍，對於使用時間較（jiào）長的玻璃反應釜，降（jiàng）低轉速是減少磨損的好措施。

    釜內各部（bù）位的磨損很不均勻，在易形（xíng）成旋渦和受（shòu）攪拌（bàn）正麵衝刷的部位比較嚴重，比（bǐ）如入（rù）孔兩側的壁厚減薄就很（hěn）不一致 通過經常改變攪拌（bàn）旋轉方向，使開孔處各部位均勻減薄，防止（zhǐ）單一部位（wèi）嚴（yán）重磨損，可延長釜的使用壽命。

    (4)改變釜內結構。攪拌葉對（duì）應（yīng）部位（wèi）磨損比較嚴重，如果此區域（yù）有焊縫，則對焊縫（féng）損傷很大，往往在焊縫兩側形成很深的溝槽（cáo）。針對這種（zhǒng）情況，红杏视频在新釜投用前，將攪拌（bàn）葉位置的焊（hàn）縫磨平，設置（zhì）一環形襯板，與簡體緊貼，上、下各布置六個角鐵一螺栓連接裝置，襯板寬500mm，厚3mm。經常檢查螺栓連接是否牢固，以防襯板（bǎn）落下，影響攪拌。檢驗時（shí）應拆下（xià）襯板，檢查簡體磨損情況。

    攪拌軸的支架，一般每半年更換一次位置（zhì），將原支架去除後，打磨至與簡體平齊。

    玻璃反應釜由於工況特殊，磨損問題目前尚無更好的解決方（fāng）法，一些單位采取上述措施（shī）後（hòu），磨損減輕，使用周期延長，安全狀況改善。有關研究、設計、使用單位（wèi）應進一步采取措施，從生產工藝、設計、維護等方麵有所改進，使其安全經濟地運行。