杀菌釜定期检验中发现焊缝裂纹检验案例分析.pdf

本文介绍了一起典型的杀菌釜定期检验过程中发现焊缝表面裂纹的案例。通过对裂纹产生原因的分析，分别从设计、使用、检验等多方面提出处理意见和建议，供相关单位和业内同行参考。关键词：杀菌釜；焊缝裂纹；分析中图分类号：TH49 文献标志码：B 文章编号：2096-4765（2023）01-045-004Case Analysis of Weld Crack Found in Periodic Inspection of Sterilizer Zhang Bo(Yibin Special Equipment Supervision and Inspection Institute,Yibin,Sichuan 644000)Abstract:In this paper,a typical case of weld surface crack found during periodic inspection of sterilizer is introduced.Based on the analysis of the causes of cracks,suggestions and suggestions are put forward from the aspects of design,application and inspection for reference.Keywords:Sterilizer,Weld cracks,Analysis引言杀菌釜利用饱和蒸汽、热水对食品进行消毒杀菌后，保证其产品质量并有效延长产品的存储时间，是食品行业最常用、最关键的生产设备。作为快开门式压力容器，只需要将它的门盖旋转一定角度，就可以快速启闭。由于不需要逐个拧紧或松开紧固螺栓，启闭时间极短，物料装卸非常方便，在频繁间歇操作场合获得了广泛应用。也正因为这些特点，导致杀菌釜在使用中容易因各种原因产生危险性缺陷，造成安全隐患甚至生产事故。宜宾市南溪区作为“南溪豆腐干”这一地理标志产品的生产基地，对杀菌釜的使用量非常大。我所在对其杀菌釜的定期检验中，经常发现焊缝裂纹。现通过一起定期检验案例分析，提出杀菌釜焊缝产生裂纹的原因、处理意见、预防措施和检验要点。462023 年 2 月西 部 特 种 设 备1概述某公司一台杀菌釜（如图 1 所示），主体材质 0Cr18Ni9，容器规格：1 200 mm4 605 mm，工作压力：0.3 MPa，工作温度 147，介质：水、蒸汽,设计使用寿命按 20 年计（由于图纸未明确设计使用寿命，根据固定式压力容器安全技术监察规程（TSG 212016）第 7.1.7 条，未规定设计使用年限的容器，其使用寿命按 20 年计）。该产品于 2009 年生产，2011 年投入使用，至今已使用 12 年。2 使用管理情况该公司按规定在设备投用初期即办理了使用登记手续；建立了压力容器安全管理制度、操作规程；根据生产需要配置了 3 名持证操作人员；日常维护保养记录和运行记录基本齐全。按期委托我所进行了年度检查并分别于 2015 年、2018年实施过定期检验，未发现异常情况。公司建立了特种设备应急预案并进行过演练，容器在之前的使用中未发生过事故和本体故障。安全管理人员的安全责任意识较强，设备的使用管理情况良好。该企业于 2021 年 6 月申请定期检验，被特检所受理。3 检验方案制定3.1 风险分析该台压力容器属于快开门式压力容器，使用中频繁升压、降压和升温、降温，设备存在疲劳开裂的可能，尤其是对接焊缝的“T”字部位、距离机泵较近的接管角焊缝、釜齿根部等应力集中部位容易发生疲劳破坏。同时，介质中的氯离子含量较高时可能造成不锈钢材料的应力腐蚀。另外，设备的快开门联锁保护功能是否有效，也是影响设备安全运行的重要因素。3.2 针对性检验方法根据风险分析，检验人员认真制定了有针对性的检验方案。首先应加强对设备的宏观检查，对应力集中部位、杀菌锅釜圈法兰内表面和端面（该处容易产生母材表面裂纹）、分配管与封头300封头抱箍铭螺母蒸汽混合器分配管热水PT 检测部位PT 检测部位釜圈法兰快开门盖角铁支架单位：mm筒体3001 5001 500图 1 容器结构示意图第 6 卷 第 1 期47章波：杀菌釜定期检验中发现焊缝裂纹检验案例分析角焊缝及分配管在容器内部固定情况进行重点检查。其次，适当增加上述部位的母材与焊缝内表面无损检测比例以便发现细小的缺陷。另外，安全附件检验时重点检查快开门安全联锁保护装置的可靠性。4 检验实施及检验结论严格按照检验方案实施检验，经宏观检查发现蒸汽进口管（即分配管，材质：0Cr18Ni9，规格：57 mm4.5 mm）与封头角焊缝附近有裂纹,长度约 30mm。对该焊缝内表面进行 100%PT 检测后又发现其焊趾和邻近母材部位分别存在长约40 mm 和 50 mm 裂纹（如图 2 所示）。容器的其他部位检测未见异常。安全状况等级：修理后定级。图 2 焊趾裂纹和邻近母材裂纹5 原因分析本次检验发现的裂纹的产生原因主要有以下几方面：首先，操作人员为提高产品杀菌速度加大了蒸汽和热水的流量，两者剧烈的热交换反应导致混合器及其相邻部位频繁地振动。杀菌结束后，为尽快将产品冷却并取出，在系统温度仍然很高的情况下快速向釜内注入冷却水，也导致了系统的剧烈振动。另外，由于混合器的另一端与冷热水泵距离也较近，机泵的振动也通过混合器传递给了分配管。两种振动的长期作用导致应力集中严重的角焊缝逐渐产生疲劳开裂。其次，上述振动也导致分配管端部抱箍发生松动甚至断裂的情况。检修人员对此并没有认真分析其产生的原因和适当的应对方法，只是简单地对抱箍作修复处理，从而导致其频繁松动、断裂。在找不到适合的抱箍时，就将分配管端部直接焊接在支架上，导致分配管工作时无法正常热胀冷缩，在系统开车升温和停车降温过程其两端产生了方向相反的拘束应力。此拘束应力和振动的耦合作用更加剧了设备疲劳开裂的发生和扩展。6 发现问题的处理检验人员随即对该公司所有杀菌釜进行了排查，结果共有四台杀菌釜存在类似缺陷。检验人员立即通知公司管理人员、维修人员和操作人员现场确认情况，共同分析缺陷产生的原因，提出整改意见和预防措施。随后下达了特种设备定期检验意见通知书（二）要求企业马上停用该批设备，并联系具备相应资质的维修单位进行处理，同时将此情况通报给辖区特种设备监察人员。使用单位立即联系了某压力容器制造企业按规定程序对该容器进行修理。修理过程和结果经监督检验，符合现行固定式压力容器安全技术监察规程要求，现已恢复正常运行。482023 年 2 月西 部 特 种 设 备7 预防措施（1）操作人员应严格执行操作规程，及时排出余汽、冷凝水，缓慢升温、降温确保系统平稳运行，减少与消除设备系统的振动；（2）对混合器采取加固措施减小其振动幅度或者在混合器与容器之间采用软连接（比如在管路上增设波纹管膨胀节或金属软管)以有效降低振动对容器的不利影响；（3）杜绝违章操作，不随意对承压设备及其附件进行焊接；（4）严格控制介质中的氯离子含量不超过25 mg/L，或者停车后及时对设备内表面进行清洗并保持其干燥；（5）发现异常情况应认真分析并找出其产生原因，再采取相应的措施进行处理；（6）认真做好特种设备的定期自行检查工作，按期申请定期检验，必要时可提前申请检验；（7）精心做好设备系统的维护保养工作，确保其状况良好，同时要加强生产系统运行过程检查，不仅要关注设备主体情况，而且要留意其附属设施、附件等的异常情况，防微杜渐，将事故消除在萌芽阶段。8 给我们的启示（1）必须认真做好检验前的安全准备工作，可靠切断与容器相连接的水、电、气（汽）等的来源，尤其注意应安排责任心强的安全监护人员进行监护。（2）压力容器的使用情况，尤其是使用过程中发生的异常情况是我们制订检验方案的重要依据，但由于操作人员对这些异常情况可能司空见惯，不一定会将其反映在运行记录和运行中出现异常的情况记录中，只有通过面对面的交谈才能了解到。所以制订方案前除了查资料外，还应当与操作人员进行充分交流以便准确分析和判断该设备的损伤模式和失效模式。（3）由于宏观检查是定期检验发现设备问题或缺陷的重要方式，检验前应当督促使用单位认真做好检验准备和容器的表面清理工作，尤其是被检测部位，以免影响宏观检查和无损检测效果，造成缺陷漏检。参考文献中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.固定式压力容器安全技术监察规程：TSG 212016S.北京：新华出版社，2016.6.3451中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.架桥机通用技术条件：GB/T 264702011S，中国标准出版社，2014.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.重要用途钢丝绳：GB 89182006S，中国标准出版社，2006.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.起重机械安全规程第1 部分：总则：GB 6067.12010S，中国标准出版社，2010.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.起重机械定期检验规则：TSG Q70152016S，新华出版社，2016.胡金秀，陈建甫.公路架桥机监检过程中存在的主要问题分析 J.建设机械技术与管理，2020（05）：64-67中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.起重机械安全监控管理系统：GB/T 282642017S，中国标准出版社，2017.678（上接 44 页）