高温高压染色机裂纹分析

　　1引言
　　高温高压染色机主要染纯棉、涤纶、腈纶、尼龙、羊毛、涤棉、毛涤、麻棉或各种混纺纱线，配置各种类型纱架，可外染不同形式的纱线，如筒子纱、绞纱丝饼、散毛、毛条、经轴纱、拉链、盘带等漂染处理，是一种适应范围广泛的成品之理想的漂染设备。高温高压染色机采用全不锈钢制造，机械调速具有无噪音、调速方便等优点。
　　西樵地区印染业发达，高温高压染色机数量多，在检验工作中普遍发现高温高压染色机缺陷多、事故隐患严重。因此分析高温高压染色机常见缺陷，了解缺陷易发部位及形成原因，可以指导检验检测，及时消除事故隐患，确保高温高压染色机安全运行。
　　2高温高压染色机基本特点
　　高温高压染色机的基本特点是：温度控制精度要求高，执行元件多，动作频繁，安全联锁多，既有开关量控制又有模拟量控制。染色工艺各不相同，染液成分复杂，为配置合适的染液可能要加入亚氯酸钠、食盐等，所以又处于酸、碱、水、蒸汽高温高压的恶劣环境中。在高温高压染色机工作时可能存在奥氏体不锈钢+氯离子特定组合，易产生应力腐蚀开裂。
　　因此高温高压染色机的主要失效机理为：疲劳失效、应力腐蚀开裂、晶间腐蚀开裂。同时，由于长期使用可能导致安全联锁装置损坏或功能不全，对高温高压染色机的安全性能产生影响。
　　3检验、试验和分析
　　对2013年1月～9月发现存在严重事故，隐患的120台高温高压染色机进行分析，发现裂纹类缺陷的容器有60台占50%，其次是安全联锁装置缺陷的有12台占10%，其他缺陷的48台。
　　3.1材料化验分析
　　经过审查产品质量证明书和检验记录，确定高温高压染色机本体材料均为奥氏体不锈钢，如S32168，S30408，S31603等，直径在Φ168～Φ2200mm之间，为了验证材料，分别对筒体、封头、裂纹焊缝取样进行光谱化验分析，经过具体的理化性能试验看出，原材料质量证明书上的化学成份与复验的化学成份基本相同，说明材料没有用错。但靠近裂纹边缘取样分析的含碳量为0.08，是其它部位取样的两倍；这表明不锈钢由碳与铬结合，大量析出了（Cr、Fe）C6碳化物，易造成晶间腐蚀。
　　3.2硬度测定
　　对材料及焊缝热影响区做了硬度（HB）测定，结果显示，焊缝热影响区的硬度大于母材的硬度，说明焊缝热影响区由于淬火作用而发生硬化，这使得初始裂纹顶端附近的断面韧性下降，对断裂强度影响很大。
　　3.3产生裂纹主要原因
　　裂纹类缺陷所占比例最大，对其进行重点分析。
　　3.3.1裂纹类缺陷的分布及失效机理
　　表1列出了50台高温高压染色机中裂纹类缺陷的分布位置及主要失效机理。这50台高温高压染色机。目前染行业中很少用到含氯离子的盐，因此应力腐蚀损伤可能性较低。
　　表120台裂纹类缺陷分布位置
　　（1）下法兰与简体连接处开裂占50%，该部位属结构不连续区，应力大，由于高温高压染色机的工作特性易产生疲劳裂纹。检验中该部位内外壁均发现过裂纹，该部位外壁产生裂纹的主要原因为疲劳，多见于使用8～10年的设备；而有些使用3～4年的高温高压染色机内壁该部位也发现裂纹，裂纹分布在热影响区，则此内部裂纹属于疲劳+晶间腐蚀共同作用引起。（2）上法兰与封头连接处发现的均为内壁裂纹，分布在焊缝及热影响区上，该部位与染液接触、局部应力较高，失效机理应为疲劳+晶间腐蚀。（3）安全阀接管开裂发生在同一厂家生产的设备上，且仅使用了3年，裂纹出现在焊缝熔合线上，沿着整个接管均有分布，因此认为主要失效机理为晶间腐蚀。如果是疲劳裂纹不可能沿着接管整圈分布，可能与焊接时焊接工艺选择不当有关。（4）支脚垫板连接处发现的裂纹，有些裂纹穿透筒体，分布在焊缝及热影响区上，该部位与溢流出来的染液接触、局部应力较高；而且有一大部分没有透气孔，因热胀冷缩造成应力集聚和疲劳，失效机理应为疲劳+晶间腐蚀。
　　由于受力较大且经常启闭，在高温高压染色机封头两端盖板连接处、摇摆杆连接处也易发生开裂，这与开关盖时用力大、重提重摔等有关，长期作用下产生疲劳裂纹。

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