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蒸壓釜的使用維護與安全性分析

文檔作者：蘇志堅文檔來源：興業(yè)縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月11日
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2011年12月
f·』 材
Sichuan Building Materials
201 1年第6期
第37卷總第164
蒸壓釜的使用維護與安全性分析
蘇志堅
(興業(yè)縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，廣西興業(yè)537800)
摘要：正確使用和定期維護蒸壓釜是防止安全事故
發(fā)生和延長蒸壓釜使用壽命的重要措施。本文就蒸壓釜使
用過程中影響其安全運行的常見因素進行分析，并提出相
應(yīng)的預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：蒸壓釜；使用；維護；安全性；措施
中圖分類號：TQI70．6 文獻標(biāo)識碼：13
文章編號：1672—4011(2011)06—0124—03
0 前言
隨著建材市場的發(fā)展和建筑墻體革新政策的推廣落實，
加氣混凝土砌塊等蒸壓硅酸鹽新型墻材制品已逐步替代傳
統(tǒng)的實心粘土磚，既解決了環(huán)境污染，又給社會和企業(yè)帶
來了經(jīng)濟效益。為了滿足市場的需要，各地不斷新建和擴
建生產(chǎn)廠，使用的蒸壓釜數(shù)量亦隨之激增，如興業(yè)縣2009
年新建一個新型建筑材料公司就安裝使用了蒸壓釜4臺。
蒸壓釜作為一種壓力容器，其工作壓力一般在1．6 MPa以
下，壓力雖不太高，但由于它容積大(一般超過4O nf)，因
而壓力和容積的乘積大，一旦發(fā)生事故，釋放的能量很大，
造成的危害也大，所以我們對蒸壓釜的安全運行問題決不
能有絲毫的松懈。
1 蒸壓釜使用影響其安全運行的常見因素
蒸壓釜的安全運行和使用壽命除受到設(shè)計、制造、安
裝等先天性條件影響之外，往往還取決于使用管理。從近
年來發(fā)生蒸壓釜重大安全事故的直接原因來看，大多數(shù)都
與使用管理不當(dāng)有關(guān)。目前許多廠家，特別是小型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)
和私營企業(yè)，對蒸壓釜使用管理是最薄弱的環(huán)節(jié)。表現(xiàn)在
管理上不嚴(yán)格，使用上不精心，維護檢查不及時，缺乏有
專業(yè)知識的管理人員，操作人員經(jīng)常流動更換，素質(zhì)普遍
較低，這直接威脅到蒸壓釜的安全運行，教訓(xùn)極其深刻。
如2001年12月29日容縣石寨鄉(xiāng)平梨砂磚廠發(fā)生蒸壓釜爆
炸事故，造成了死亡l0人，重傷1人，輕傷23人的特大
傷亡事故，直接原因就是未經(jīng)培訓(xùn)的蒸壓釜操作工操作不
當(dāng)造成了事故的發(fā)生。
1．1 蒸壓釜釜蓋開關(guān)操作不當(dāng)
釜蓋是蒸壓釜的重要部件，是蒸壓釜工作時操作最頻
繁的部件，重量大，規(guī)程嚴(yán)，尤其是使用一段時間以后，
由于機械磨損或嚙合錯位，使得開關(guān)釜蓋變得困難。在安
全監(jiān)察中經(jīng)常看到這樣的危險現(xiàn)象：操作人員開關(guān)釜蓋時
不是使用手搖減速器(有些是損壞了)而是用鐵棒撬杠，或
用千斤頂頂釜蓋旋轉(zhuǎn)，這種強行的操作易對釜蓋、釜體法
蘭齒造成永久性機械損害。有些低素質(zhì)的操作工有意在釜
內(nèi)未排清余汽情況下開啟釜蓋，利用殘余氣體對釜蓋的壓
力把蓋推開， 目的是節(jié)省手工移動釜蓋的力氣，因此常有
發(fā)生被余汽燙傷，甚至被釜蓋打傷的事故。
1．2 蒸養(yǎng)過程中冷凝水在釜底的積存
蒸壓釜工作的周期性決定了釜內(nèi)溫度、壓力、介質(zhì)及
濕度的周期性變化。每蒸養(yǎng)一次約l2～16 h，在這一周期
中溫度從室溫逐步升到190℃ ，保溫幾小時后再逐漸降至
室溫。同時釜內(nèi)壓力d土從常壓升到12個大氣壓，經(jīng)過恒壓
再降至常壓。釜門關(guān)閉時，釜內(nèi)是飽和水蒸汽和玲凝水；
釜門打開后與大氣相通，釜內(nèi)溫度仍然較室溫高，釜內(nèi)濕
度大，釜頂與釜側(cè)有冷凝水珠，釜底有積水。釜內(nèi)的冷凝
水會造成工作時出現(xiàn)釜頂與釜底溫差，釜頂與釜底上下溫
差大于40℃時，會出現(xiàn)熱應(yīng)力與薄膜應(yīng)力之和大于材料屈
服極限的情況。有試驗表明，在以15個大氣壓工作的蒸壓
釜中，釜頂部的溫度為200℃ ，底部由于存在冷凝水只有
100℃ 。這種很高的溫度差會使釜壁產(chǎn)生巨大的應(yīng)力。釜
上部由于高溫有較大的伸長，而下部由于溫度較低只有較
小的仲長。結(jié)果蒸壓釜出現(xiàn)一種所謂的“香蕉效應(yīng)”。釜僅
被放置在前面和后面的釜底座上，中間在滿載情況下也可
以凸起達6 em高，易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋和金屬疲勞，大大
縮短釜的壽命和危及安全運行 。由于釜的頂部和底部有
這種變形差，因此在釜底內(nèi)表面上出現(xiàn)了同釜的自重和裝
載重量有關(guān)系的拉應(yīng)力。這種拉應(yīng)力隨著溫度差的減小而
降低，直至消失。為消除這種產(chǎn)生拉應(yīng)力的溫度差，在釜
運行的任何階段都必須無剩余的冷凝水。目前許多在用的
蒸壓釜都未能很好地解決這一難題。
1．3 蒸壓釜的腐蝕
蒸壓釜工作時的高溫高壓環(huán)境對釜內(nèi)壁的腐蝕比大氣
腐蝕、水下腐蝕和單純的蒸汽腐蝕復(fù)雜得多、條件惡劣得
多。通常在釜內(nèi)有三種類型的腐蝕：
(1)氧化腐蝕。這種腐蝕幾乎發(fā)生在釜內(nèi)各個部位，
往往在釜體內(nèi)頂部較為嚴(yán)重。主要原因是由于釜內(nèi)空氣中
氧作用的結(jié)果，這種腐蝕在初始階段表現(xiàn)為帶有銹蝕色的
圓斑點，逐漸擴展為圓錐形的坑，即氧化坑?？拥纳疃葍?
乎可接近于坑的寬度。在釜體壁上帶有大量氧化坑的后果
必然會產(chǎn)生危險的應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致釜體的毀壞。
(2)酸的腐蝕。這種腐蝕往往是由于被養(yǎng)護的制品是
采用煤渣、礦渣等工業(yè)廢渣為骨料，含有酸性氧化物而引
起的。它經(jīng)常產(chǎn)生在釜的底部以及釜內(nèi)軌道周圍，特別是
水可能流過的部位。在簡體焊接的焊縫熱影響區(qū)也會產(chǎn)生
這類氧化皮或坑，坑在外觀上和深度上是不規(guī)則的。如果
是鍋爐供汽，也會帶入一部分酸性化合物。眾所周知，沒
有水的存在，酸就不會形成，因此快速的排汽是防止酸形
成的有效措施。因為，當(dāng)由于排汽而壓力降低時，硫化物
氣體就會濃縮并從制品中直接逸出排至釜外。而且快速的
排汽能使釜體的余熱蒸發(fā)掉釜內(nèi)殘存的水(即二次蒸發(fā))，這
樣使酸形成的可能性減小了。當(dāng)然實際上不可能完全做到
使釜內(nèi)殘存水通過二次蒸發(fā)全部排走，所以在蒸壓釜上采
用有效的排水系統(tǒng)(裝置)是很重要的。為此各使用單位應(yīng)
萬方數(shù)據(jù)
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Sichuan BuIitld』 ing 材Ma terials ·l25·
對釜內(nèi)冷凝水經(jīng)常積聚的部位和排水系統(tǒng)給予定時清理和
檢查以保持暢通。
(3)濃差電池腐蝕。這是一種電腐蝕，管理不當(dāng)是直
接造成這種腐蝕的主要原因。當(dāng)金屬與不流動的(相對來說
無腐蝕的)溶液接觸時，便會形成濃差電池。所以當(dāng)含有水
分的制品殘渣停留在釜內(nèi)，就會產(chǎn)生這類腐蝕，表現(xiàn)為形
成不規(guī)則的沉陷。防止這種腐蝕的方法除了采取快速排汽
外，主要還是對釜體內(nèi)底部進行經(jīng)常性的清掃。
上述各種腐蝕最終導(dǎo)致蒸壓釜的損壞都是與釜體的應(yīng)
力聯(lián)系在一起的。任何類型的表面腐蝕都是局部的，而且
可以被及時得到處理。但如果平時不檢查，不處理，這些
腐蝕就會嚴(yán)重減薄金屬筒壁的厚度或擴展焊縫的缺陷。這
樣，即使蒸壓釜處在正常的工作條件下，由于釜體受蒸汽
壓力而產(chǎn)生的應(yīng)力和釜體本身存在著的在焊接過程中產(chǎn)生
的殘余應(yīng)力的共同作用，這些減薄了的筒體壁上和焊縫本
身的應(yīng)力就會達到很高的值，逐漸形成裂紋。所謂應(yīng)力腐
蝕裂紋就是通過釜體上的拉仲應(yīng)力和釜底部內(nèi)表現(xiàn)上的焊
接縫的內(nèi)應(yīng)力與冷凝水中的堿金屬氫氧化物溶液一起作用
的結(jié)果。它的產(chǎn)生又加快了腐蝕的速度，裂紋尖端的腐蝕
速度要比裂紋兩側(cè)邊的腐蝕速度大1萬倍 J。這些裂紋會
從不同的部位出發(fā)，以很快的速度彼此繼續(xù)發(fā)展，并逐漸
連結(jié)在一起，最終達到破壞極限。
1．4 機械損傷
由于制品和養(yǎng)護小車在進出釜的過程中所使用的鋼絲
繩或鏈條，以及其它金屬件與釜體內(nèi)壁的摩擦，會直接破
壞筒體的光潔表面，是加劇蒸壓釜腐蝕的一個不可忽視的
原因。鋼絲繩摩擦釜體，久而久之也會產(chǎn)生筒體縱向的磨
坑，若物料小車在牽引過程中失穩(wěn)出軌，ci三會沿筒刮出一
段縱向的深痕，這無疑等于減薄壓釜簡體的壁厚，降低釜
體的承受壓力集中，縮短釜的使用壽命。因此，那些在釜
內(nèi)通過鋼絲繩或鏈條等牽引索的蒸壓釜，應(yīng)在釜內(nèi)軌道間
增設(shè)間隔布置的懸離釜底的托輥，以避免工作牽引索直接
與筒體相接觸。操作工和維修工都應(yīng)精心使用蒸壓釜，一
定要避免機械損傷。
1．5 釜體的滾動支座沒起作用
蒸壓釜在工作過程中由于溫度的變化，使釜體沿軸向
產(chǎn)生明顯的熱脹冷縮的變形，所以釜體一般安置在只有一
點被固定，其余均為滾動的支座上，以保證釜體在工作時
能沿軸向自由移動。但這個作用往往被不少工廠所忽視。
對于積聚在滾動支承輥道面上的灰渣積土不及時清理，致
使釜體工作時無法隨溫度變化而沿軸向自由伸縮，這勢必
造成釜體向上拱曲變形，使釜體產(chǎn)生了極大的本來不應(yīng)產(chǎn)
生的彎曲應(yīng)力，這是極其有害的，久而久之，釜體便患得
難以治愈的“內(nèi)傷”。因此必須經(jīng)常檢查支座輥道的工作情
況，一旦發(fā)現(xiàn)其活動受阻，應(yīng)立即排除。
1．6 違規(guī)操作
除了上面提到的釜蓋違規(guī)操作外，有的廠家為片面追
求產(chǎn)量，置安全生產(chǎn)不顧，隨意加快釜的升溫、排汽速度，
縮短蒸養(yǎng)周期，用超壓運行來保證產(chǎn)品的產(chǎn)量，這是明顯
違反操作規(guī)程的行為，必須嚴(yán)禁。
2 預(yù)防和整改措施
蒸壓釜屬一類壓力容器，但按其操作工藝特性，屬于
承受交變載荷、頻繁間歇操作的壓力容器。因此，更應(yīng)加
強安全管理工作，蒸壓釜的安全操作責(zé)任還在于操作者自
身。以上影響蒸壓釜安全運行的問題，使用單位要高度重
視，加強管理，采取相應(yīng)的預(yù)防、整改措施。
2．1 設(shè)備正常，制度健全，加強培訓(xùn)
(1)蒸壓釜運行時應(yīng)確保安全附件的齊全、靈敏、可
靠并定點定線進行巡回檢查，發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象應(yīng)降壓及時
處理。
(2)對蒸壓釜安裝初期遺留的安裝缺陷，我們決不可
掉以輕心，務(wù)必排除，對重要的部分應(yīng)進行整改，對一般
性的問題至少要加強監(jiān)視，以及進行強制性定期檢查，防
止缺陷擴大而引發(fā)事故。
(3)制定確保蒸壓釜安全運行的嚴(yán)格操作規(guī)程，加強
人員培訓(xùn)工作，做好定期的安全檢查。
2．2 正確操作開啟釜蓋
(1)必須安裝和正確使用釜門安全裝置，切實保證其
裝置處于良好運行狀態(tài)。
(2)對蒸壓釜蓋的開關(guān)，正確處理應(yīng)該是尋找開門困
難的原因并加以消除，如調(diào)整釜蓋至正確嚙合位置，修復(fù)
手搖減速器，使開關(guān)釜蓋的工作能按規(guī)程進行。
(3)合上釜蓋裝置，搖動減速器，轉(zhuǎn)動釜蓋使之與釜
體法蘭齒完全嚙合為止。轉(zhuǎn)動安全手柄，使手動安全裝置
的限位板鎖住釜蓋。
(4)蒸養(yǎng)完畢，打開排汽閥，只有當(dāng)壓力表指示為零
時，方允許轉(zhuǎn)動安全手柄，使其限位板與釜蓋脫開，與之
相連的球閥同時打開，釜內(nèi)余汽通過球閥排除。然后搖動
減速器，當(dāng)釜蓋法蘭齒轉(zhuǎn)至嚙合臺階交界處時放慢速度，
直至齒的凹面與釜體法蘭齒接觸時才停止轉(zhuǎn)動。此時釜蓋
端面已與密封圈脫開，確認(rèn)已無余汽，方將釜蓋轉(zhuǎn)到釜體
側(cè)面。在釜蓋開啟過程中，操作人員應(yīng)位于釜蓋右側(cè)，任
何人不得位于釜蓋正面。
(5)對蒸壓釜溫度變化時產(chǎn)生的大量冷凝水問題，必
須安裝上自動排水裝置，并及時}青理排水管的殘渣，預(yù)盼
裝置失靈，及時分階段排水，減少蒸壓釜在運行期間產(chǎn)生
釜體上下溫差應(yīng)力，盡量克服有可能周期性出現(xiàn)的超過釜
體材料的屈服應(yīng)力，消除危及安全運行的因素。
2．3 冷凝水的排放
(1)冷凝水的排放是最重要的。要保證阻汽排水裝置
的靈敏可靠，經(jīng)常檢查清理，防止堵塞。如果是因排放截
面不夠的問題，則應(yīng)進行改造，設(shè)計時應(yīng)按每噸料每小Ⅱ寸
產(chǎn)生冷凝水約100 L，并考慮到安全余量可按每小時每噸料
約150 L冷凝水量設(shè)計，如無條件改造，則須保證釜底人
工排放工作質(zhì)量，保證冷凝水及時排放。
(2)設(shè)置或完善冷凝水液位計并保證其靈敏可靠，如
條件許可最好設(shè)置帶記錄的溫度測試儀(如電子電位差計)，
使操作人員可通過對溫度圖線的比較了解蒸壓釜的應(yīng)力情
況，控制釜上下部溫差在小于40℃ 內(nèi)運行，同時也可以對
冷凝水的排放情況進行監(jiān)督。
(3)制訂嚴(yán)格完善的運行中冷凝水排放和停釜時對釜
內(nèi)料渣清理的規(guī)定，確保工藝料渣及釜內(nèi)未排盡冷凝水及
時得到徹底清理。
(4)合理組織生產(chǎn)，如停釜時問較長，應(yīng)對釜采取有
效的封存保養(yǎng)措施。
萬方數(shù)據(jù)
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2011年12月 ◎ “以n Builjdi ng Ma 第20317 1卷年總第164期期
(5)定期檢查釜基座有無變形和下沉情況。以防止釜
體變形，造成冷凝水積存。
(6)釜體底部內(nèi)表面按錘直方向60。范圍內(nèi)焊縫表面
高于母材部分要磨平，以利冷凝水及殘渣排放。
2．4 腐蝕的防治措施
(1)蒸壓釜在投運前和檢驗后，應(yīng)選擇合適的抗腐蝕
材料進行徹底防腐，促使釜體金屬表面呈鈍化狀態(tài)，抑制
腐蝕電流的產(chǎn)生。
(2)由于鍋爐給水未采取除氧措施，給水中的溶解氧
大部分或全部進入鍋爐。其中一部分被鍋爐本體耗掉，另
一部分蒸汽帶人蒸壓釜，造成釜體的吸氧腐蝕。另外，促
進了堿腐蝕的陽極過程。
(3)避免鋼制硬物在釜體內(nèi)磨損、錘擊等機械損傷，
以杜絕在機損部位堿液的濃縮和積存而引起腐蝕。
(4)冷凝水是腐蝕的關(guān)健因素，排除冷凝水既可減少
蒸壓釜在運行期間產(chǎn)生釜體上下溫差應(yīng)力，同時也是減少
酸腐蝕的濃差電池腐蝕的根本原因。
2．5 發(fā)生異?，F(xiàn)象要立即采取緊急措施
當(dāng)蒸壓釜發(fā)生下列異常現(xiàn)象之一時，操作人員有權(quán)立
即采取緊急措施停止進排汽并報告有關(guān)部門。
(1)釜內(nèi)工作壓力、溫度超過許用值，采取各種措施
仍不能使之下降。
(2)安全附件失靈，接管斷裂，緊固件損壞等難以保
證安全運行。
(3)釜蓋關(guān)閉不嚴(yán)或不正。
(4)釜體、釜蓋、排水管道連接器和各法蘭接管等主
要受壓元件發(fā)生裂紋、鼓包、變形等危及安全的缺陷。
(5)發(fā)生威脅到安全運行的其它意外事故。
[ID：6970]
參考文獻：
[1] 何家龍．蒸壓釜的腐蝕破壞與維修保養(yǎng)[J]．建筑節(jié)能，1993，
(6)．
[2] 壓力窬器安全技術(shù)檢定規(guī)程[M]．
(上接第123頁)
鐵規(guī)范一致。
3 地鐵結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施
3．1 摻加減水荊或緩凝型減水劑
t昆凝土中摻加減水劑，能保持混凝土工作性質(zhì)不變而
顯著減少拌和水10％左右，降低水灰比，改善和易性，減
少水泥用量10％左右，降低水化熱量，減緩水化速度?；?
凝土中摻加緩凝型減水劑，除有以上效果外，還可推遲初
凝時間1h以上，減緩澆筑速度和溫度以利散熱。
3．2 選擇較低溫度時段澆筑混凝土
較低的環(huán)境溫度下澆筑混凝土，能有效地降低混凝土
拌合物的澆筑溫度，有利于降低中心溫度與環(huán)境溫度之差，
大大減小開裂的可能性。因此建議主體結(jié)構(gòu)全部采用商品
混凝土，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度，夏季高溫季節(jié)施
工時，應(yīng)盡量利用夜間施工，采取措施降低混凝土的人模
溫度(成都地區(qū)要求入模溫度不超過28℃)。冬季施工時應(yīng)
注意保溫、防凍措施。
3．3 采用切實可行的施工工藝
成都地區(qū)地鐵工程大體積混凝土澆注時多采用泵送方
式。在施工混凝土澆筑前，需注意對材料進行化驗，不合
格的材料不允許使用?；炷翝仓r投料也不宜過快，還
應(yīng)注意加強分層振搗，拆模時間應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。
對于地鐵車站的大體積混凝土澆注首先應(yīng)合理地分區(qū)
分塊，以成都地區(qū)為例，建議車站分段澆注長度取15 m為
宜。另外，應(yīng)合理安排施工工序，如跳槽分段施工，不采
用后澆帶。
3．4 混凝土的早期養(yǎng)護
f昆凝土澆注后，必須加強保溫養(yǎng)護。t昆凝土養(yǎng)護有三
個要素分別為介質(zhì)的溫度、濕度及養(yǎng)護延續(xù)時間。
另外，混凝土在達到一定強度后，應(yīng)盡快回填土，土
是混凝土最好的養(yǎng)護材料之一， 目前這是混凝土保溫保濕
養(yǎng)護的最有效方法，對預(yù)防裂縫是非常有益的。
4 結(jié)語
以上對地鐵施工澆注大體積混凝土預(yù)防結(jié)構(gòu)裂縫的措
施進行了初步探討，地鐵車站出現(xiàn)開裂的因素包括縱向不
均勻沉降、溫度應(yīng)力、混凝土收縮應(yīng)力和施工質(zhì)量等。從
成都地鐵已通車的車站及隧道在建成后的沉降觀測結(jié)果上
可以看出，車站的縱向不均勻沉降與其長度相比較小，因
此不是裂縫產(chǎn)生的主要原因，地鐵車站混凝土結(jié)構(gòu)常見典
型裂縫是側(cè)墻的豎向裂縫，主要原因為側(cè)墻施工振搗的難
度較大和混凝土養(yǎng)護時間不夠，以及分段澆筑的距離過長。
結(jié)合地鐵施工的經(jīng)驗，通過對各種情況的對比與試驗
分析，最終認(rèn)為產(chǎn)生裂縫的原因很多，除了荷載、溫度、
收縮、不均勻沉降等原因外，還有以下幾項原因：
(1)原材料質(zhì)量低劣。砂石含泥量過大、砂的細(xì)度模
數(shù)太小。
(2)配合比不當(dāng)。坍落度和單方水泥控制不當(dāng)。
(3)施工方法不當(dāng)。負(fù)彎矩鋼筋被踩。養(yǎng)護時間短。
(4)人員因素。操作人員質(zhì)量意識差、技術(shù)素質(zhì)低、
技術(shù)交底不祥。
(5)環(huán)境因素。}昆凝土開澆時間控制不當(dāng)：如太陽曝
曬，出現(xiàn)了不均勻沉降的現(xiàn)象等。
在具體施工中我們還需多觀察、多比較，出現(xiàn)裂縫后
多總結(jié)，綜合多種預(yù)防處理措施，混凝土結(jié)構(gòu)的有害裂縫
是完全可以避免的。地鐵工程是我國城市建設(shè)過程中重要
的百年工程，一定要把地鐵建設(shè)成為人民滿意的放心工程。
[ID：7013]
參考文獻：
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