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離心機轉鼓爆裂事故分析

流量次數:1756發表時間:2016-07-04

1、基本情況 
     
某糖廠煮煉車間2#甲糖分離機(型號為XZ1200B型上懸式自動卸料離心機.以下簡稱離心機)運行中轉鼓(篩藍)突然爆裂,撞擊離心機轉鼓保護外殼.使部分外殼飛脫擊中操作台麵四名人員,造成重大傷亡事故:據櫧廣介紹該離心機已運行了十八年該榨季一直安全運行事故發生前,已完成甲糖第一篩分離.接著進行第:篩,裝料時正常運轉,但丹離運轉加速過程巾,離心機轉鼓突然破裂,造成事故。 
事故發生後,現場調查,富二代抖音app宅男割取破裂試樣,進行了各項梭測、強度校棱分析等工作.對離心機轉鼓破裂原因進行調查分析研究具體分析如下文2離心機轉鼓破裂後各項檢測結果 。
(1)材料力學性能:
      首先要了解該機運行了I8年後,材質有什麽變化和對安全運行影響,分別轉鼓篩鼓及頂蓋耐處各割取三件試樣,接國標要求加工成拉伸武樣,拉仲實驗結果與標準值比較見表1。 
從表1對比結果表明:使用l8年後,轉鼓材質屈服點叫顯提高(分別提高50%和49%)接近抗拉強度,這表明轉鼓材料應力疲勞作用使其塑性明顯下降.產生材質硬化現象,這就為轉鼓突然破裂埋下危險隱患從拉伸試駐過程中也發現試樣沒有明顯屈服點,也說明材質有疲勞硬化現象.容易誘發脆性斷裂。 

(2)轉鼓壁厚:
    使用l8年後轉鼓壁厚變化,用超聲波測厚慢對轉鼓頂蓋、篩鼓及篩孔邊緣部分進行了多點厚度測量,測試結果與原始壁厚比較如表2 

    從表2所列結果可看出:轉鼓材料壁厚減薄現象已經非常嚴重由啼鼓強度計算結果可知.篩鼓設計計算壁厚為9mm,而現有攝小壁厚(整個篩鼓多處存為 5.5mm.遠遠不能滿足強度設計最低要求。,轉鼓繼續運行存非常不安全隱患轉鼓壁厚減薄原因.最主長期運行中,糖漿液中徽晶粒對轉鼓磨損和衝蝕,尤其篩鼓中下部位.其篩孔邊緣減薄最嚴重,而靠近蓋板啼鼓(轉鼓上部位)壁厚臧薄較小同時運行中應力反複變化和工作介質作用產生應力腐蝕.也可能使壁厚減薄 
(3)機械強度校棱:
    事故離心機原始資料中.未提供離心機設計計算書.解轉鼓設計合理性、可靠性、為驤薄轉鼓提供安全可靠性分析依據,富二代抖音app下载對轉鼓機械強度進行丁校核.從校核結果表明: 
①轉鼓設計是合理.可靠,取原始壁厚12mm20g材料,已留有較大安全係數(設計壁厚為9mm),按此壁厚計算,轉鼓理論總應力為77.2‘MPa.遠低於材料許甩應力(10OMP口)。 
②當壁厚減薄至設計壁厚時,其總應力等於許用應力;當壁厚減薄至7mm時.其總應力提高到IlI9MPa,已超過許用應力l1.9%;當壁厚減薄至5mm時,其總應力提高到145MPa,已超過許用應力45%。 
⑧當轉鼓中增加物料由500kg(正常)增加到600kg時,轉鼓應力增加。如壁薄減薄至7mm時,其總應力提高到136.9MPa,已超許用應力36.9%;如壁厚減薄至5mm時,其總應力提高到180MPa,已超許用應力80%。 
   綜上分析所述,轉鼓壁厚明顯減薄和轉鼓裝料增加,均會使轉鼓承受總應力大大提高,大大超過了材質許用應力,成為該轉鼓破裂主要原因之一。但按屈服應力選取以上情況最小安全係數~=245/180=1.36,此值低於規定值=2~2.5,但材料離屈服還有相當距離,僅僅從轉鼓薄膜應力觀點還難以解釋轉鼓突然爆裂,這與文獻報道了一台直徑為800mm三足式離心機轉鼓爆裂事故非常相似。文獻報道轉鼓材料為1Crl8Ni9Ti,屈服應力=200MPa。許用應力[叮1=67.5MPa時,轉鼓壁厚應為6.2mm,當實際壁厚腐蝕減薄到3mm時,離心機轉鼓發生了爆裂。轉鼓壁厚 3mm時。其實際應力推算為1刪Pa。 
  按屈服應力選取安全係數n,=200/140=-1.43,此值低於通常值=2~2.5,但材料離屈服還有相當距離,僅僅從轉鼓薄膜應力觀點還難以判斷事故根源。文獻從轉鼓屈曲(失圓)觀點出發,推算SSN800離心機轉鼓最小應該壁厚為 6mm才能保持其剛度。指出事故根源焊縫質量差,還轉鼓剛度不足。 
   文獻認為三足式離心機轉鼓壁太薄、焊縫質量所造成轉鼓爆裂事故所占比例非常高。文獻報道了4起因離心機使用時間過長、腐蝕嚴重,使轉鼓變薄而導致轉鼓運轉時爆裂事故。其中有1起“因離心機受紅礬鈉嚴重腐蝕,轉鼓壁厚僅3mm,且外殼為鑄鐵材質,厚薄不均,加上投料量過大,致使離心機突然破碎成126塊”。《機械工程手冊》離心機篇對轉鼓壁厚計算時安全係數選取已給定一個範圍,即屈服強度安全係數n~=2-2.5。以轉鼓直徑800三足式離心機為例,按n=2-2.5進行壁厚設計時,壁厚應取 5~7mm(不計腐蝕餘量),當轉鼓壁厚僅僅為3mm,通常發生爆裂。 

(4)材料金相分析: 
    轉鼓頂蓋上和篩鼓板上各取一塊試樣,進行常規金相分析,分析結果表明金相組織屬鐵素體和珠光體,兩種試樣均屬正常組織。 

(5)破裂部位: 
    仔細觀察轉鼓破裂各部分斷口,發現如下現象: 
①轉鼓蓋板與篩鼓板焊連接處,蓋板撕裂長達320mm左右,其中一段有90aim左右斷裂口,呈較平滑斷麵,並有焊縫氣孔夾渣等缺陷,具有金屬疲勞斷口特征,該斷麵是轉鼓破裂起裂點。 
② 轉鼓篩鼓縱向焊縫從上而下被撕裂至篩鼓底部以上第二圈篩孔為止,然後由該處沿周向撕裂第二圈篩孔,其長度約為該圈篩孔圓周長1/3。觀察上述撕裂斷麵,呈二種形貌:一處是沿壁厚約45。角剪切麵:另一種是沿壁厚呈V形斷麵(另為反V型斷麵)。兩者斷麵均較粗糙,說明了這些斷裂麵是撕裂(拉伸)產生,而起裂斷麵。
 

3、轉鼓破裂原因: 
    綜合以上各項檢測,計算結果和分析意見,富二代抖音app入口链接認為轉鼓破裂主要原因是轉鼓材料硬化和壁厚嚴重減薄。破裂過程如下: 
(1)起裂:破裂起裂點(裂源)轉鼓頂蓋與篩鼓 
焊接連接處。該處焊縫有缺陷,邊緣應力(4~5倍許用應力)作用下,裂紋不斷擴展,長度及深度增加,達到臨界裂紋狀態下,裂紋迅速擴展,該處突然破裂。 
(2)點擴大:當轉鼓頂蓋與篩鼓連接處起裂後,轉鼓繼續高速轉動,離心力將裂開部位迅速擴大,首先把頂蓋撕開。 
(3)轉鼓撕裂:頂蓋撕裂後,裂紋沿篩鼓縱向自上而下撕裂至篩鼓底部,再沿周向撕裂第而篩孔,造成轉鼓嚴重破壞。 
(4)保護殼飛脫:轉鼓局部撕裂後直徑擴大,撞擊轉鼓保護殼,使保護殼飛脫,造成人員傷亡。 
起裂綜合原因是材料硬化、壁厚減薄、焊縫有缺陷和加料操作失當造成過大邊緣應力,引起疲勞斷裂。轉鼓大麵積撕裂原因是材料硬化和壁厚減薄。保護殼飛脫是轉鼓大麵積撕裂,撞擊轉鼓保護殼。 

4、討論幾點建議 
      對現有役離心機安全運行提出幾點建議: 
(1)對使用10年以上離心機進行一次較全麵安全檢查。檢查內容包括轉鼓各部件材料測壁厚和硬度,轉鼓上連接焊縫進行無損探傷,轉鼓動平衡和轉速控製機構。檢查結果對照有關標準要求,以判別轉鼓是否可繼續安全運轉。 
(2)工廠每年休榨期間設備檢修工作中,對轉鼓上連接焊縫進行無損探傷,以及時發現新裂紋,采取措施,防止事故發生。 
(3)進一步完善離心機操作規程,提高安全運行可靠性:粘度大(BX92—94左右)糖液料,必須做到均勻加料、穩步加速分離要求,以避免裝料及布料不均、分離排液困難等引起振動過大、局部應力增加。

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