胡松 毛健 李梅静 唐祥
摘 要 本文对不锈钢烘筒在设计、制造、使用过程中产生缺陷进行分析。分析得出：焊缝应100%渗透检测;射线检测抽查焊缝;测厚重点位置为封头直边段及焊缝区;水压试验应为必做项目，试验压力根据工作压力得出。本文还就内窥镜寻找焊缝过程作了具体介绍，以及对不锈钢烘筒制造、安装、使用单位提出安全技术建议。
关键词 不锈烘筒;定期检验;检验方法
中图分类号： TS103文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.020
不锈钢烘筒被大量用在烫平机上，随着洗涤行业的发展，不锈钢烘筒成为特种设备事故高发地带[1-2]。不锈钢烘筒为I类压力容器[3]，定期检验依据《固定式压力容器安全技术监察规程》（以下称《固容规》）执行[4]，但对定期检验具体操作至今鲜有相关文献介绍，本文就检验过程需考虑因素、检验方法选取、检验结论判断进行分析和讨论，同时对采用内窥镜定位纵焊缝的操作过程作了详细介绍，以期为同行提供有益参考。
1 检验中考虑因素
1.1 设计缺陷
不锈钢烘筒封头形式有三种：蝶形（图1）、平盖形（图2）、S形（图3）。蝶形封头依据GB150.3—2011第5.4条设计，此种封头形式有设计依据，但在传热过程中存在死角如图1中A、B、C、D位置，并且支承轴距较长。平盖封头依据GB150.3—2011第5.9条设计[5]，但封头与筒体连接需采用全焊透形式，全焊透过程中填充金属量较大，会导致筒体变形甚至受损，因此在实际制造过程中全焊透形式不被采用，而是设计成部分焊透的连接形式[2]。S形封头能有效的解决上述两种封头形式的问题，能避免传热死角和全焊透损坏筒体，但此种封头形式无相关设计依据，设计中只能依靠设计单位进行应力分析和评定来解决。在定期检验过程中常遇到蝶形和S形封头，平盖形封头很少涉及。本文也就重点讨论蝶形和S形封头，在连接过程中，蝶形和S形封头与筒体连接形式为搭接，《固容规》第8.5.3条明确封头与筒体采用搭接结构为不合理结构。
不锈钢烘筒筒体是通过封头上凸缘法兰与支承轴相连接，支承轴支承烘筒，在支承点会产生支座反力和附加外弯矩，根据受力平衡在轴头法兰相应产生附加外弯矩，轴头法兰受外载荷状况如图4所示。设计单位对其结构的设计是根据使用经验来确定，而未有相应设计（或校核）计算书[2]。由支承轴与筒体连接的受力状况，在进行定期检验中此部位应作为重点检验位置。
1.2 制造缺陷
不锈钢烘筒制造采用GTAW单面焊双面成型工艺焊接筒体纵缝，在制造过程中会存在焊工能力不足，导致该工艺稳定性得不到保证，纵焊缝背面成型不理想，甚至未焊透、根部未熔合现象时有发生[2]。
不锈钢烘筒纵缝焊接完成后需进行辘圆，通过挤压装置对不锈钢烘筒筒体内壁挤压达到校圆的目的，这样会在筒体纵缝径向形成压应力，环向形成拉压力，易使焊缝由于外加应力的作用产生新生缺陷。
图5为定期检验过程中借助内窥镜发现的纵缝在制造过程中产生的缺陷。
制造不锈钢烘筒筒体的板材为卷板开平，对于大部分烘筒制造厂不具备卷板开平设备和能力，多数是委托钢材经销商根据本厂所需要的长度尺寸开平，由于卷板开平后的头部和尾部不符合烘筒制造要求，制造厂一般不会采购，但材料原始标志均标注在卷板头部，开平后每张钢板上没有材料原始标志，这就增加了材质用错的风险，在首次定期检验中应对材质进行复验。
1.3 使用过程产生的缺陷
不锈钢烘筒焊缝区域存在拉应力，温度、压力循环交变引起内应力，旋转中轴不同步筒体易引起扭矩，不锈钢处于应力环境下对含氯离子的介質特别敏感，氯离子渗透到不锈钢钝化膜孔隙，发生电离、溶解反应，使烘筒筒体发生局部腐蚀[6]。
烫平机在工作中是烘筒带动牵引皮带进行周向运动，皮带和烘筒相对运动，相对运动的摩擦面上，容易磨损使壁厚减薄[7]。
2 检验检测
2.1 无损检测
2.1.1 纵焊缝的定位
不锈钢筒体在制造过程中经过辘圆及表面抛光处理后，外表面光滑，加之筒体上不开孔，筒体纵焊缝难以定位，在定期检验中通过借助内窥镜来定位纵焊缝。具体方法是：将内窥镜镜头用铁丝固定从虹吸管安装口进入，镜头调整靠近不锈钢烘筒内表面附近如图6所示，固定内窥镜镜头的铁丝另一端形状制作成如A所示。慢速运行烫平机，通过内窥镜显示屏观察烘筒内部，当看到烘筒焊缝位置时立即停止运行烫平机，移动镜头寻找焊缝，看到焊缝后固定铁丝，通过外部铁丝端指向在烘筒上标记出焊缝所在区域。图7为现场照片。
2.1.2 渗透检测
不锈钢烘筒受交变应力作用，表面长期处于摩擦工况。应当对纵焊缝、封头与筒体连接的环焊缝进行100%的渗透检测。
2.1.3 射线检测
内窥镜可对镜头覆盖范围不锈钢烘筒内表面腐蚀状况、焊缝质量进行宏观检验。但镜头覆盖区域有限，对镜头未能覆盖区域的焊缝需使用射线检测进行抽查。
2.2 测厚
封头与筒体采用搭接结构，直边段必须与筒体内壁紧密贴合，贴合长度大于或等于3倍的封头计算厚度[4]。为了保证直边段与筒体紧密贴合，封头直边段需根据筒体内径的尺寸进行车加工，加工会导致直边段厚度减薄，对不锈钢烘筒封头直边段应为定期检验过程中测厚重点。
不锈钢烘筒制造过程中内外表面经过打磨、辘圆、抛光处理后，最终焊缝（母材）处厚度减薄，焊缝区域也为测厚的重点区域。
2.3 水压试验
不锈钢烘筒在设计、制造过程中存在固有缺陷，水压试验应是定期检验中的必做项目。不锈钢烘筒在使用中往往使用压力只是设计压力一半，故水压试验的试验压力应根据使用单位的工作压力来选取，不易按设计压力。水压试验过程中应当将虹吸管如图8所示放置，这样才能有效的将筒体内气体排尽[8]。
3 检验中常遇问题及建议
3.1 制造方面
不锈钢烘筒制造过程中内外表面经过打磨、辘圆、抛光处理后，纵焊缝难以定位。建议制造单位在制造过程中对纵焊缝位置在封头上进行永久性标识，便于后期的检查和检验。
3.2 安装方面
不锈钢烘筒安装涉及两个单位，一个是烫平机制造单位，一个是给使用单位安装烫平机的单位。对于不锈钢烘筒的安装，上述两个单位都涉及，但责任界线不清，相关部门应尽快完善相关规程划清两个单位在安装过程中责任界线。
3.3 使用管理方面
使用单位特种设备使用安全知识的缺乏，常常带来巨大灾难。对于烫平机，在开车初期，蒸汽与烘筒内低温水相遇一部分蒸汽将被凝结，在这一区域将产生瞬间压力下降，管道中蒸汽将提高流速来填充，蒸汽凝结过程的推动力是蒸汽压力与水表面的饱和压力之差，水温越低冷凝过程的推动力就越大[9-10]，在冬季使用烫平机此类现象最易引发爆炸。使用单位应加强不锈钢烘筒操作人员的培训管理，做到经常对管路系统、安全附件及仪表、疏水设备的检查和检修。
4 结束语
不锈钢烘筒作为承压设备，其自身的特殊结构和工作环境，在运行中往往会产生应力腐蚀、疲劳失效和磨损等多种缺陷，因此检验人员应制定有效的检验措施，确保设备的安全运行。
参考文献
[1]崔建国，郭知农，陈为猛.关于不锈钢烘筒产品制造监检过程中有关问题的讨论[J].中国特种设备安全，2017，33（11）：27-31.
[2]崔建国，郭支农，吴始超.不锈钢烘筒S形封头安全性能的试验与分析[J].中国特种设备安全，2010，26（9）：9-12.
[3]FZ 92065-2006 不锈钢焊接式烘筒[S].
[4]TSG 21-2016 固定式压力容器安全技术监察规程[S].
[5]GB 150-2011 压力容器[S].
[6]蔡杰.染色机定期检验中有关问题的分析与讨论[J].中国特种设备安全，2018，34（5）：39-41.
[7]夏利群.如何实施在役紫铜的检驗[J].中国锅炉压力容器安全， 1994，10（3）：32-33.
[8]缪春生，曹建树，马歆等.压力容器安全管理与定期检验的讨论[J].压力容器，2008，25（12）：5-9.
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[10]杨君，宁江，童启邦等.烫平机不锈钢烘筒爆炸分析与建议[J].中国特种设备安全，2014，30（12）：64-68.
