随着国民经济快速发展，造纸机械近年来也出现了快速发展势头，国内年产铸铁烘缸已达几千只，且水平参差不齐，泄漏、断裂、爆炸等事故屡有发生。铸铁烘缸在使用中易产生裂纹，尤其是凸缘部位（小R过渡区），该部位几何形状突变易造成应力集中，有限元计算显示该部位应力最大，且为轴向应力，这与检验实际发现的缺陷相符，在用烘缸检验的重点也是检测该部位是否产生裂纹。因此，在铸铁烘缸定期检验过程中，要针对其特殊性进行检验，确保烘缸的安全运行。
　　1 铸铁烘缸的概况
　　某纸业公司1台运行10年的烘缸，设计压力0.3MPa，最大工作压力0.2MPa，设计温度143℃，最高工作温度120℃，外形尺寸φ1500mm×2900mm，缸体厚度25mm，介质为饱和蒸汽，材质为HT200。
　　2 定期检验
　　2.1宏观检查
　　主要检查内表面有无严重的腐蚀、磨损、缩孔、疏松、砂眼等缺陷；外表面有无裂纹、机械损伤、腐蚀等缺陷。同时可借助5～10倍放大镜对有怀疑部位进行检查，必要时可用渗透探伤检测。
　　2.2壁厚测定
　　用铸铁超声波测厚仪对缸体测厚时，测量前先进行标准试块标定。因为灰铸铁内部有大量的片状石墨，对超声波有反射作用。对烘缸内、外直径进行测量，求出平均厚度，再用超声波探伤仪CTS-22进行复核。实测最小壁厚为21.5mm。
　　2.3无损检测
　　使用磁粉探伤检测烘缸的各个部位，主要检测缸体的法兰、螺栓孔附近、轴肩、轴头等部位。发现缸体表面有三处表面裂纹，最长为16mm。
　　2.4硬度测定
　　缸体外径不大于2m时，缸面硬度不小于170HB；缸体外径大于2m时，缸面硬度应大于190HB，且缸面两端硬度差不大于18～24HB。在离缸体两端80～100mm范围内每端各测量一点，所测两点硬度的算术平均值为缸面硬度值。经测量硬度值在180～200HB，符合168.8～206.4HB合理硬度值要求。
　　2.5强度校核
　　缸体计算厚度可以按式（1）计算。
　　δc=KPR/[σ]（1）
　　式中：P—最大工作压力，取0.2MPa；R—缸体外半径，取750mm；根据QB/T2556-2002的要求，厚度附加量主要考虑烘缸缸体的腐蚀和磨损裕度，以及保证铆补深度等制造因素，其值一般不小于6mm，因此，缸体厚度至少应为15mm。从测厚来看，缸体的安全裕量能够满足要求。
　　2.6安全附件检查
　　为避免蒸汽用量减少或减压阀破坏，必须在烘缸进汽管上装设安全阀、压力表，通常在安全阀、压力表和截止阀前还应装设减压阀。严禁蒸汽直接通入烘缸。检验安全阀、压力表的有效期和铅封情况。
　　3 缺陷处理及安全评定
　　烘缸修补时不允许焊补，只允许用相同材料铆补，并且符合以下规定：
　　（1）铆钉的直径应不大于其长度，且不超过8mm；
　　（2）相邻两个补孔的中心距应不小于两补孔直径之和；
　　（3）补孔的深度不应超过壁厚的40%；
　　（4）缸面的补孔总数应不超过8个/m2，且在任意100mm×100mm面积内的铆孔数应不超过8个。
　　铆补时应编制详细的铆补工艺，并详细纪录铆补的位置，下次全面检验时应着重检验。只要裂纹的应力强度因子K1小于临界应力强度因子Kc/n（n为安全系数，偏保守取n=10），则该裂纹就是安全的。
　　对于该烘缸的三处表面缺陷，两处表面裂纹通过铆补处理均未超出标准的规定，一处表面裂纹长16mm，如果进行铆补会超过标准的规定，不铆补烘缸将会淘汰，基于合乎使用的原则，对该处裂纹进行安全评定。
　　（2）
　　式中：Y—裂纹体几何形状因子，对于圆筒体取Y=1；σ—裂纹处的应力，计算得σ=8.37MPa；a—裂纹半长。代入式（2）计算得K1=41.96N/mm3/2。
　　查有关资料HT200的临界应力强度因子Kc=469N/mm3/2，显然K1＜Kc/10，该缺陷是安全的。
　　4 耐压试验
　　根据TSGR7001-2004的要求，经过缺陷处理后，烘缸应进行水压试验。其压力为最高工作压力的2倍，即0.4MPa，经检查无渗漏、无可见的变形、无异常响声，试验结果为合格。
　　根据以上综合评定结果，得出结论：烘缸安全状况等级定为3级；在压力不大于0.2MPa、温度不大于120℃、介质为水蒸汽的条件下，该烘缸满足继续安全使用的要求。
　　5 小结
　　（1）该烘缸总体强度能够满足铸铁烘缸设计规定的要求，表面缺陷经过铆补和断裂力学的方法进行安全评定，仍有足够的安全裕度，在正常工况下运行是安全的，不会发生失效。（2）尽管经过缺陷处理后该烘缸是安全的，但是由于实际问题的复杂性，建议企业在使用过程中，尽量降低操作压力，减少压力波动，加强在线检验，缩短检验周期。（3）该烘缸经过运行1年以后，未发现异常现象，表明该方法可以在含缺陷铸铁烘缸安全评定中应用。
　　参考文献：
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