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一起不锈钢反应釜渗漏事故的原因分析及处理

发布时间:2022-04-27 03:58:23 来源:火狐体育链接 作者:火狐体育靠谱     


  某单位使用用硅酸铝纤维保温棉对不锈钢反应釜进行保温,运行一段时间后,反应釜底部出现渗漏现象。通过现场检查、水样分析后进行了事故分析。事故原因是保温层破损,大量水进入保温层,保温层中的氯离子超标,长此以往,夹套底部金属被腐蚀并出现渗漏。广州黑灯科技的关总为大家讲解反应釜保温层氯离子超标危害,以避免类似事故再次发生。

  反应釜广泛应用于各类食品的加工过程中,随着食品行业快速发展,许多使用单位都大量采购了不锈钢式反应釜,但考虑到节能和成本等因素,部分使用单位自行对不锈钢式反应釜进行了保温。在使用过程中,不锈钢式反应釜在保温后出现了一些问题,继续使用会严重危害设备的使用安全,造成危害人民群众生命和财产安全的特种设备事故。

  某工厂一台不锈钢式夹套反应釜,型号为1000L反应釜,制造日期为2013年05月,投用日期为2013年10月。

  2018年9月15日,在正常运行后,发现夹套不能维持正常压力压力下降且设备底部有水滴从保温层中渗出。

  拆除底部保温层后发现,该反应釜夹套底部已明显出现渗漏现象。随后查看该不锈钢式反应釜设计图纸及资料,安装竣工资料及历年的检验报告等资料。

  该反应釜技术参数为:壳体设计压力0.33MPa,设计温度120℃,工作压力0.30MPa,工作温度100℃,材质S30408,厚度6mm;夹套设计压力0.33MPa,设计温度145℃,工作压力0.30MPa,工作温度143℃,材质S30408,厚度5mm;下封头材质S30408,厚度6mm。查阅最近一次定期检验报告,最近一次定期检验报告为两年前,检验情况为:金属部位壁厚,均符合设计要求,夹套底部壁厚实测最小值为5.95mm。

  询问反应釜使用情况得知:该反应釜一天生产7小时左右,实际工作压力为0.25MPa,主要是进行食品、食品添加剂的混合物加热,每次使用完后,都清除釜体、釜盖上残留物,每半个月会对反应釜的内外部用清水进行一次大清洗。

  了解情况后,拆除所有保温层,对反应釜进行了检查,重点检查了渗漏位置、焊缝、金属壁厚等情况。

  (1)保温层有破损,在保温层上部、中部均有破损现象,底部保温棉全浸泡在水里。

  (2)渗漏位置确认及检测。夹套底部有渗漏现象,位置位于夹套底部侧面,距离底部中心150mm,渗漏部位呈棕褐色,光泽暗淡,有许多点蚀坑。按0.10MPa压力进行水压试验,1分钟后渗漏中心区域出现水滴,2分钟后出现大量水滴。提高压力到0.20MPa,20分钟后检查,边缘部位也出现水滴。检查发现,渗漏部位范围长200mm,宽200mm,确认渗漏部位无焊缝穿过,在渗漏部位处用表面无损检测进行检测,未发现有裂纹。

  (3)渗漏部位金属壁厚测量。测量渗漏部位范围内最小壁厚为2.20mm,渗漏部位边缘处最小壁厚为3.20mm,夹套中部及底部其余部位大面积减薄,壁厚均有1mm左右减薄。

  (4)检查壳体内筒情况。打开釜盖后检查,壳体内筒中上部壳体均比较干净,内壁仍为不锈钢原本的颜色,对壳体中上部壁厚进行测量,均符合设计要求;内筒底部下封头处有点蚀现象,点蚀数量不多且点蚀深度很浅,下封头测量最小壁厚为5.78mm,符合检测要求。

  通过检查和水样分析,下封头点蚀数量不多,实测壁厚在允许范围内,给水及夹套内蒸汽冷凝水检测合格,可以排除内筒和夹套内的腐蚀。保温棉内氯离子超标,渗漏部位呈棕褐色,光泽暗淡,有许多点蚀坑,这是典型的氯离子腐蚀。推断渗漏的主要原因是保温棉内氯离子超标,腐蚀不锈钢金属。分析产生渗漏的原因主要有三点。

  (1)根据调查,该反应釜出厂时并无保温层,使用单位使用一段时间后,在2017年对釜体表面进行了保温,采用硅酸铝纤维保温棉。硅酸铝纤维是一种具有低导热率、优良的热稳定性及化学稳定性的物质。该材料具有容重轻、耐高温、热稳定性好,热传导率低、热容小、隔热性能好等优点,广泛用于热能设备上的保温。但在该硅酸铝纤维保温棉产品数据中可查阅到,硅酸铝纤维保温棉中含有氯离子,氯离子对不锈钢具有很强的腐蚀性。

  (2)反应釜保温层破损,清洗时大量水进入保温层,在保温层底部形成积水。从保温层渗出的杂质,如氯化物,氯离子融入水中,对金属产生腐蚀。正常情况下,不锈钢设备用水含氯离子浓度应小于25mg/L,而该水样报告中

  显示,保温棉水氯离子达到了6500mg/L,严重超标。当介质中含有氯离子时,不锈钢钝化膜平衡便受到破坏,氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上,把氧原子排挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,金属表面与积水中氯离子接触形成腐蚀的起始点,即形成初始点腐蚀坑,随着时间的推延,逐渐形成大面积腐蚀状况。

  (3)夹套实际工作压力为0.25MPa,对应的饱和蒸汽温度为138℃,夹套外表面金属温度约为120℃左右。当金属温度在水的沸点100℃~121℃之间时,这时水很难蒸发,保温层会长时间处于潮湿状态,加速了腐蚀速率。该反应釜设备每天使用7小时,设备冷热循环运行也会加速腐蚀。

  根据GB/T30579-2014《承压设备损伤模式识别》,敷设隔热层等覆盖层的金属在覆盖层下发生的腐蚀,又称为层下腐蚀。隔热层和油漆或涂层明显发生了破损的部位经常伴有隔热层下腐蚀。300系列不锈钢会产生点蚀和局部腐蚀,对于300系列不锈钢,尤其隔热材料为老旧硅酸盐(含氯化物),还可能发生氯化物应力腐蚀开裂,在一些局部腐蚀的情况中,腐蚀呈现为痈状点蚀。综合分析,该锅炉设备运行后,由于保温层破损,大量水进入保温层,保温层中的氯离子超标,腐蚀不锈钢金属。长期积累下,夹套底部金属腐蚀出现渗漏。而且,该厂另一台同型号且同时使用的不锈钢式夹套反应釜未保温,结果没出现渗漏现象,各项检测结果均符合要求,这也从侧面证明了此次事故的调查结论。

  判定其范围,并且进行挖补或者更换。根据TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规定》中规定,压力容器的重大修理是指主要受压元件的更换、矫形、挖补;压力容器的重大修理应当经过原设计单位或者具备相应能力的设计单位书面同意;重大修理可以采用原产品标准,经过重大修理后,应当保证其结构和强度满足安全使用要求。修理单位应当是取得相应资质的单位,办理告知,经无损检测,水压试验等监督检验合格后方可投入使用。

  改变或增加防腐涂层,可使用有机、无机涂层和金属镀层等,该设备是300系列不锈钢材料,已经发生隔热层下大气腐蚀,增加涂层防护,防止再次出现类似事故。

  大部分使用单位就是忽视了这一点,不了解保温材料中也含有氯离子。应该更换保温材料,300系列不锈钢应采用低氯或无氯保温材料用作保温层,降低氯离子腐蚀的可能性;同时对保温破损处及时进行修复。

  不锈钢反应釜用水含氯离子浓度应小于25mg/L。使用单位采纳以上建议后,对不锈钢反应釜进行了修理、重新增加涂层,更换了无氯保温棉,加强了水质管理,设备恢复正常运行。

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