設(shè)備的全生命周期管理分為前期管理、運行維護(hù)管理、輪換及報廢管理三個階段。 隨著我國特種設(shè)備監(jiān)察、檢驗機(jī)構(gòu)對壓力容器監(jiān)管、檢驗力度的加大，特種設(shè)備使用單位尤其是有特種設(shè)備使用經(jīng)驗的大、中型企業(yè)對壓力容器的安全管理工作日趨重視。在化工、醫(yī)藥等行業(yè)的化工工藝過程中，內(nèi)裝有攪拌裝置的反應(yīng)釜被廣泛應(yīng)用，以使參加反應(yīng)物質(zhì)充分混合或物料的均勻受熱、冷卻。根據(jù)“浴盆曲線” 理論 ，在壓力容器投用初期，設(shè)備失效率較高。因此，當(dāng)設(shè)備投用滿3年 ，進(jìn)行首次全面檢驗時，在檢驗過程中可發(fā)現(xiàn)設(shè)計、制造、使用等環(huán)節(jié)造成的缺陷。
1 檢驗案例
1．1 設(shè)備基本情況
圖1和表1分別為某企業(yè)于2009年購進(jìn)并使用1臺6000L不銹鋼反應(yīng)釜的簡圖和技術(shù)特性參數(shù)表。
1．2 檢驗結(jié)果
2012年，在首次全面檢驗時發(fā)現(xiàn)該容器存在以下缺陷：
(1)管卡根部，距離管卡與封頭連接的角焊縫上緣5 mm位置有裂紋、裂縫；
(2)內(nèi)筒簡體液面以下壁厚整體減薄2 mm，較小壁厚22 mm；內(nèi)筒下封頭壁厚整體減薄3 mm，降至23 mm；
(3)下封頭部位有個別壓料管管卡脫落，管卡的殘余部分高出內(nèi)筒／封頭內(nèi)壁2～3 mm。管卡脫落處的壓料管后內(nèi)筒封頭較小壁厚19 mm，減薄面積約3 cm×5 cm，比管卡及焊腳外側(cè)封頭壁薄4 mm，比無管卡的壓力管后內(nèi)筒封頭壁厚薄3．5 mm；
(4)靠近內(nèi)筒封頭底部位置的壓料管上側(cè)管壁有局部穿孔，壓料管進(jìn)口處部分管體缺失。全面檢驗時，對反應(yīng)釜內(nèi)筒內(nèi)壁焊縫做磁粉檢測，未發(fā)現(xiàn)表面缺陷存在，液面以上未見減薄。審查圖紙時，《技術(shù)要求》中標(biāo)有“設(shè)備制造完成后，進(jìn)行整體(包括壓料管)消除應(yīng)力熱處理，熱處理后嚴(yán)禁在簡體上施焊。”
1．3 原因分析
(1)壁厚的整體減薄主要原因是工藝料與容器內(nèi)筒內(nèi)壁的磨損和呈酸l生無機(jī)鹽工藝料對容器內(nèi)筒材質(zhì)的腐蝕，其根源在于設(shè)備設(shè)計選材時“性價” 比的考量，本文不作進(jìn)一步分析。
(2)造成管卡裂紋、脫落的原因主要由以下三方面構(gòu)成：①管卡與壓料管采用過盈配合方式進(jìn)行裝備，壓料管未固定于管卡上，反應(yīng)釜在使用時，工藝料在攪拌過程中不可避免的會對壓料管進(jìn)行沖刷作用，致使壓料管晃動，撞擊管卡。管卡受到周期性疲勞載荷作用。在反應(yīng)釜使用過程中，管卡至少一面受到間歇拉應(yīng)力作用。②雖然管卡在焊接過程中，焊腳圓滑過渡，但是管卡與封頭壁面連接部位存在的不連續(xù)結(jié)構(gòu)是無法避免的，產(chǎn)生了應(yīng)力集中。③呈酸陛的工藝料。在疲勞載荷、應(yīng)力集中、酸l生介質(zhì)的共同作用下，造成了管卡根部的裂紋或管卡局部斷裂脫落現(xiàn)象。
(3) 造成管卡脫落處的壓料管后內(nèi)筒封頭壁厚局部減薄的主要原因分析：比較無、有管卡處和管卡脫落處的壓料管后內(nèi)筒封頭壁厚減薄的情況，發(fā)現(xiàn)無管卡處封頭局部壁厚未見增量減薄，有管卡處封頭壁厚增量減薄量為0．5 mm，管卡斷裂處封頭局部壁厚增量減薄量為4 mm。壓料管處封頭表面均光滑，未見凹點且三處均處于同種介質(zhì)環(huán)境下，因此管卡脫落處封頭局部存在較大增量減薄的形成原因不可能是電化學(xué)或化學(xué)腐蝕。推理可知，造成封頭局部增量減薄主要原因是流體作用。如圖2所示，管卡脫落后，在內(nèi)簡體表面形成小凸起，工藝料流經(jīng)此處時，受到管卡剩余凸起、壓料管與封頭內(nèi)壁間隙的影響，流體在局部流速加快，加劇磨損，造成封頭壁厚的局部減薄。從結(jié)構(gòu)上看，造成設(shè)備壁厚局部減薄的原因根源在于壓料管管卡脫落。
1．4 建議和方案
設(shè)備使用單位沒有進(jìn)行反應(yīng)釜熱處理的條件，因此無法對管卡、封頭及內(nèi)筒進(jìn)行熱焊修補(bǔ)。針對1．3節(jié)原因分析內(nèi)容，本文提出以下建議和方案：
(1)進(jìn)行容器設(shè)計時，去除釜內(nèi)壓料管、管卡結(jié)構(gòu)，將反應(yīng)釜出料方式改為下出料，對從而有效避免壓料管震動、管卡脫落帶來的影響；
(2)進(jìn)行容器設(shè)計時，保留現(xiàn)有上出料方式，在筒體、下封頭壓料管固定管卡底部設(shè)置墊板，縮短年度檢驗、全面檢驗周期，及時發(fā)現(xiàn)、修補(bǔ)破損脫落的管卡及壓料管。
(3)建議使用單位更換缺失、局部穿孔、壁厚過量減薄部分的壓料管，并采用冷焊方法或高溫金屬修補(bǔ)劑對脫落的管卡及局部減薄的封頭進(jìn)行修補(bǔ)。
2 結(jié)論
根據(jù)“浴盆曲線”理論，在壓力容器投用初期，設(shè)備失效率較高，建議企業(yè)在設(shè)備投入運行1～3個月安排檢驗，及時發(fā)現(xiàn)排除設(shè)備可能存在的隱患。建議反應(yīng)釜設(shè)計單位根據(jù)設(shè)備使用單位情況，優(yōu)選設(shè)備進(jìn)、出料方式，改進(jìn)壓料管固定結(jié)構(gòu)。
