玻璃反應釜磨損（sǔn）的防治分析

   近年來，濕法生產泡花堿(玻璃)使用的反應釜，趨向大型化（huà），基本連續生（shēng）產。因釜內有（yǒu）石英砂、燒堿、蒸汽等介質，並（bìng）帶有攪拌裝置，釜內衝刷磨損非常嚴重，一（yī）般每 2—3年需對筒體中磨損嚴重部（bù）位進行修理。有些玻璃反應釜僅使用幾年就需更換，特別是一些大型反應釜磨損（sǔn）更嚴重，不僅價值數萬元的設備（bèi）報廢（fèi），有的還危及安全。1993年 9月，某廠（chǎng）一台玻璃反應釜的入孔角焊（hàn）縫在正常（cháng）使用（yòng）中突然開裂而造成報廢，嚴重影響了生（shēng）產。該玻璃反應釜為 1986 年 l2月製造 ，設（shè）計資料齊全，製造質量較好，其設（shè）計壓力為 0.78MPa，直徑 1800mm，高4600mm，釜內（nèi）三葉攪拌（bàn）器轉速 8Or/min，壁厚20mm，腐蝕裕量3mm ，材質20g；裂開部位在入孔接管側麵，沿角焊縫焊趾（zhǐ）方向（xiàng）長200mm。由於處理及時，未造成其它損失 。因此有必要（yào）對水玻（bō）璃反瘦（shòu）釜的磨損問題進行討論，以引起同行的共識。

    玻璃反應釜（fǔ）概況及磨損情（qíng）況

1、設備及磨損

玻璃反應釜工作壓力 0、7—0.8MPa，溫度 170℃左右（yòu），攪拌轉速 80r/min，體積2一l2㎡。，在上封頭（tóu）和（hé）下筒體設有入孔。新（xīn）釜投用一段時間後（hòu），釜（fǔ）體即有磨損（sǔn）。第二攪拌葉以下（xià）部位是嚴重磨損區域，下封頭和簡體下（xià）部減薄較（jiào）嚴重，在攪拌（bàn）軸支架與簡體（tǐ）連接部位以及入孔附近等，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（xíng）狀不一，有的甚至出現穿（chuān）孔（kǒng）漏料，無法繼續生產。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。因為上述部位易出現應（yīng）力集中，不進行修理是（shì）無法繼（jì）續使用的。

    釜內物料的反應為（wéi）

    NSiO2+2mNaOH→mNa2O ·nSiO2+mH2O

    2、原因分析

    徐（xú）州市許（xǔ）多廠家的玻（bō）璃反應釜都存在嚴重磨損，红杏视频對上述出現入孔開裂的玻璃反應釜進行（háng）了檢（jiǎn）驗和分析。經檢驗發現，該釜下（xià）半部（bù）簡體剩餘壁厚 1l~I2mm，入孔附近（jìn）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。經查閱設計資料和實際計（jì）算得知，簡體計算壁厚為 6mm，接管（guǎn）計算壁厚 2.2mm，腐蝕裕量（liàng）3mm，而簡體原（yuán）壁厚 20mm，接管壁厚 10mm，顯然給磨損留下了很大餘量。红杏视频認為，該玻璃（lí）反應（yīng）釜入孔角焊（hàn）縫開裂（liè）的原因是開（kāi）孔補強不足和接管強度不足。開裂斷口（kǒu）處接管壁厚（hòu）僅2.0mm，附近的接管壁厚也僅為2.0mm左右，小於（yú）計算厚度 2.2mm，這僅是原因之一；另（lìng）一（yī）原因是開孔附近（jìn）大麵積減（jiǎn）薄造成的（de）開（kāi）孔補強不足。該（gāi）玻璃反應（yīng）釜實際厚度20mm，遠大於計算厚度加腐蝕餘量，采用整體補強。經計算，其簡體、接管和焊縫多餘金屬提供的補強麵積為 5676m㎡ ，大於開孔應需補強的麵積3096m㎡ ；使用7年後，由於壁厚減薄，簡（jiǎn）體、接管和（hé）焊縫所提供的（de）多餘金屬的補強麵積僅為1503m㎡。遠小（xiǎo）於需補強的麵積。

    由於原玻璃反應（yīng）釜壁厚餘量大，對開孔（kǒng）有補強作用，故（gù）該廠在使用中忽視了開孔部位的檢查，盡管發現磨損嚴重，但僅按有關標準對簡體（tǐ）壁厚（hòu）進（jìn）行校核，並（bìng）未校核開孔補強處。入孔附近的壁厚減薄，最終導（dǎo）致補強（qiáng）嚴重不足，開孔處的應力集中不能限製（zhì）在安全範圍內，加之接（jiē）管壁厚小於計算值，材料屈眼，沿著強（qiáng）度最弱的角焊縫焊（hàn）趾部位開裂。

    設計中應考（kǎo）慮的問題（tí）

    上述玻璃反應釜使用幾年就損壞了（le），從設計角度（dù）來（lái）看，簡（jiǎn）體壁厚餘量大並未對延長（zhǎng）使（shǐ）用周（zhōu）期起到（dào）太大（dà）作用。近年來，有的同規格玻（bō）璃反應釜壁厚取值 25mm，效果（guǒ）並不盡如人意。顯然，一（yī）味增加（jiā）壁厚並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（fǔ）蝕餘量的選取（qǔ）要有依據。在泡花堿生產中，磨損的原因很多，如石英砂的顆粒太小，攪拌的布置（zhì）、攪拌轉速，以及釜的（de）內徑等。在設計中，一成不變地選（xuǎn）取腐蝕餘量，缺乏依（yī）據。红杏视频發現，各種玻璃反應釜磨損情況不盡一致（zhì），影響最（zuì）大的周素是石英砂顆粒大小、攪拌器形式及衝刷線速度，而接管、支（zhī）承、焊（hàn）縫部位（wèi）的磨損就更複雜了。因此在設計時，要針對情況，選取壁厚。可以采用簡（jiǎn）體下部加大壁厚舶方法，但過渡（dù）段的長度要（yào）大（dà）於國標GB150-89規定的數值。

    (2)設計時應采用加大接（jiē）管壁厚的補強方法。接管（guǎn）壁厚加大，可在（zài）保證補（bǔ）強需要的同（tóng）時，提高接管強度，充分利用筒體剩餘壁厚。要注意的是不能（néng）采用內伸接管，困為石英砂易（yì）在此處形成旋渦，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（tǐ）補強，則設計單位應在圖（tú）紙或資（zī）料中提供開孔補強韻設計計算，便於使用單位（wèi）掌握開孔補強的情況（kuàng）。

    (3)入孔等布置要合理。入孔要避開攪拌葉部位（wèi），縱、環縫也應避（bì）開攪（jiǎo）拌葉部位，並在圖紙中要求（qiú）將焊縫（féng）磨平。內部的進、出料（liào）管距筒壁不能太（tài）近（jìn），防止對簡（jiǎn）體及料管的磨損加大（dà）。

    使用中的對策和建議（yì）

    相同工況的玻璃反應（yīng）釜磨損（sǔn）情況不（bú）盡相同（tóng），除了結構設計（jì）方麵（miàn）的（de）問題外，使用、維護和管理不（bú）當也是磨損嚴重的原（yuán）因之一。我（wǒ）們經過調查和分析，采（cǎi）取了一（yī）些防止磨損的措施，取得（dé）了比較好的效果。

    (1)加（jiā）強運行管理，定期進（jìn）行檢驗。上例中的玻（bō）璃反應釜損（sǔn）壞的主要原因是嚴重磨損引（yǐn）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（cè）厚檢（jiǎn）驗（yàn），特別是檢查開孔附近的（de）壁（bì）厚減（jiǎn）薄情況。強度校核時不（bú）僅要校（xiào）核簡體和封頭強度，更要校核開孔補強處，不能認（rèn）為開孔補強問題在設計時（shí）已經考慮過，使用中可以不校核，因為玻璃反（fǎn）應釜有嚴重磨損，補強情況是變化的。

    應（yīng）該按照有關規程，定期邀請專（zhuān）業檢驗單位對（duì）玻璃反應釜進行檢驗，對危及安全（quán）的（de）缺陷，及時發現和（hé）處理，消除隱患，保證（zhèng）安全運行。

    (2)改變工藝條件。根據（jù）經（jīng）驗，粗砂的磨損要大的多，因此，在工藝條件允許下，盡可能選用細石英砂。另外，在布置工藝管線時，每個玻璃反應釜都應有回（huí）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（duō）)，使各（gè）釜的磨損比（bǐ）較均勻一致 。

    (3)采用相（xiàng）應的減少磨損方法。比（bǐ）較有效的方法是降低攪拌轉速和改變攪拌方向。攪拌轉（zhuǎn）速（sù）大，衝（chōng）刷線速度就大，對容器的磨損就嚴重。實踐證明（míng），可將攪拌轉速由80r/min降低至40r/min，轉速減半，釜內物（wù）料反應時間並不需要增加一倍，對於使用時間較長的玻璃反應釜，降低轉（zhuǎn）速是減少磨損的好措施。

    釜內各部位的磨損很不（bú）均（jun1）勻，在（zài）易形成（chéng）旋渦和受攪拌正麵衝刷的部位（wèi）比較嚴（yán）重，比如入孔（kǒng）兩側的壁厚減薄就很不一致 通過（guò）經常（cháng）改變攪拌旋轉方向，使開孔處各部位均勻減薄，防止單一部位嚴（yán）重磨損，可延長釜（fǔ）的使用壽命。

    (4)改（gǎi）變釜內結構。攪拌葉對應部位磨損比較嚴重，如果此區域（yù）有焊縫，則對焊縫損傷很大，往往在焊（hàn）縫兩側形成很深（shēn）的溝槽。針（zhēn）對這種情況，红杏视频在新釜投用前，將攪（jiǎo）拌葉位置（zhì）的焊縫（féng）磨平，設置一環形襯板，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（hòu）3mm。經常檢（jiǎn）查螺栓連（lián）接是否牢固，以防襯板落下，影響攪拌。檢驗時應拆下襯板，檢查簡體（tǐ）磨損情況。

    攪拌軸的支（zhī）架，一般每半年（nián）更換一次位置，將原支架去除（chú）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（gèng）好的解決方法（fǎ），一些單位采取上述措施後，磨（mó）損減輕，使用周期延長，安全狀況改（gǎi）善。有關（guān）研究、設計、使用單位應進一步（bù）采（cǎi）取措施，從（cóng）生（shēng）產工藝、設計、維護等方麵（miàn）有所改進，使其安全經濟地運行。