亚铵法造纸蒸球缺陷分析对策

亚铵法造纸蒸球的缺陷分析及对策摘要：针对亚铵法造纸蒸球定期检验中发现的缺陷进行分析，探讨了裂纹和腐蚀磨损产生的主要原因，并提出预防措施。

关键词：蒸球亚铵法缺陷分析对策

前言

蒸球作为化学制浆的主要设备，在造纸工业中已得到广泛的使用。由于造纸蒸球独特的结构特点、生产工艺和环境条件，使得在实际使用过程中极易产生以腐蚀和各种应力的作用等情况，造成焊缝开裂、铆钉头磨平、板厚减薄为主的各种缺陷, 对其安全运行构成了严重的威胁。笔者通过对亚铵法造纸蒸球常见缺陷产生原因的分析，提出了一些预防和处理的对策以供参考。

分析与讨论

化学腐蚀—整体减薄与赤道带的减薄。造纸蒸球一般采用碱法或亚铵法作蒸煮药液 ,由于亚铵法制浆的成本低，故大多中小企业采用此法，亚硫酸铵属于强酸性盐，此过程中，在水中发生水解，结果蒸球内溶液的h＋浓度大于o h－浓度，从而使浆液显出酸性，特别在高温度下，这种水解的速度将加快。金属材料处于上述酸性的溶液中，因不同部位的电极电位不同，形成阳极区和阴极区，在局部微电池的作用下，便发生腐蚀。金属内部的化学与物理的不均匀性，例如成份偏析，金相组织差异，以及焊接、冷作变形加工等都会导致材料中产生电位差，形成阴阳两极，阴阳两极的变化将使金属成为全面腐蚀的状态，从而形成整体的腐蚀减薄，会不断有金

属离子析出，再加上蔗渣泥沙的磨擦作用，使蒸球的整体腐蚀速度大大加快，故蒸球的减薄速度很快，根据多年检测数据，腐蚀速率甚至达到 3mm／年。所以，物料中含有亚硫酸铵、蔗渣等杂质，亚硫酸铵与蒸汽结合成为酸性介质，产生酸性腐蚀及电化学腐蚀，而蒸球在使用过程中又无防腐措施，是导致壁厚受到腐蚀而减薄，使蒸球在较短的使用年限内需要降压或报废的原因［[ [1] 李奕武. 亚铵法造纸蒸球在使用中产生的缺陷分析及改进措施[j]. 大众科技, 2010, (131)，109~120

]］。同时也发现了钢焊缝在亚硫酸铵介质中腐蚀非常严重, 研究结果表明 q235钢用j420焊条焊接后，焊缝的组织特点决定了其耐蚀性较差。温度升高，亚硫酸铵溶液浓度增大，均促使焊缝的腐蚀速率增大［[ [2] 郭巧琴，雷阿利，冯拉俊. 造纸蒸球焊缝在亚硫酸铵介质中的腐蚀行为[j]. 腐蚀与防护, 2006, 27(12), 617~619]］。

应力物理腐蚀，造纸蒸球由于其结构特点、工作状况以及设计制造的原因而具有比较高的应力水平。主要存在以下几种应力：( 1)结构产生的应力作为球形容器其整体的受力情况是比较好的。但对蒸球来讲, 端板部位、加料孔及其加强圈部位因为结构复杂、刚性大而受力状况较差。当蒸球工作时，其力线的传递因受力面积的突然改变而在此引起较大的应力集中，有时比其他部位要高出几倍乃至几十倍。

( 2)组装产生的应力蒸球由多块球壳板拼接而成，由于几何尺

寸的偏差，焊接组对后将会产生一定的组装应力。特别是蒸球上的加强板，制造过程中往往对其成形好坏、焊接质量不够重视，强行组装现象时有发生，由此引起加强板部位较大的组装应力。

( 3)焊接引起的应力任何焊接都会产生焊接应力。对于蒸球而言，端板加强板与端板的角焊结构引起的应力集中尤为严重。此角焊结构的焊角高度一般为25 mm×25 mm, 需多层多道焊(一般为6 道以上)。由于该角焊缝仅进行表面检查，故施焊过程中清根不净、采用大直径焊条、大电流少层少道连续焊接等现象普遍存在，由此在加强板角焊缝对应的端板内壁形成了较大的焊接拉应力和应

力集中。

( 4)运行工况引起的应力蒸球的运行不是连续生产, 而是进料、升压、卸压、出料, 周而复始, 因此, 在使用过程中蒸球受到变载荷作用，在蒸球运转时又会产生交变弯曲应力,导致局部危险断面产生疲劳破坏。

检检验与建议

针对亚铵法腐蚀严重和存在应力腐蚀倾向的特点，蒸球定期检验周期应适当缩短，新球投用后半年内应进行首次全面检验，安全状况等级为1、2、3级的检验周期不应超过壹年，发现异常情况或有应力腐蚀作用的，检验周期还应缩短。

造成亚铵法造纸蒸球失效破坏的主要缺陷是腐蚀、磨损和应力腐蚀开裂，因此，其检验方法主要有宏观检查、壁厚测定、磁粉检测、超声波探伤等方法。宏观检查是主要检验方法之一，其检验重

点部位是球壳内表面腐蚀和裂纹，重点部位是环向，焊缝及热影响区，补焊焊缝及热影响区、加料口加强圈和防滑板两侧角焊缝和母材，对蒸球内侧鼓包应特别引起注意。内表面磁粉探伤，对球壳内对接焊缝和补焊焊缝及两侧磁粉探伤，对角焊缝进行表面探伤，对宏观检查有怀疑的部位，如腐蚀坑、鼓包等缺陷附也应进行磁粉探伤。壁厚测定，对球壳内表面赤道焊缝两侧附近球壳板均应定点测厚，每块球壳板两至三点。对腐蚀部位、可能发生腐蚀磨损的部位和加料盖板应重点测厚 ,测点布置应能反映出缺陷的形貌特征。

如何避免亚铵法蒸球受损，笔者为此提出以下几点建议：

1、降低蒸煮药液的ph值。在氩铵蒸煮中加入碳酸氢铵等作为缓冲剂，使蒸煮过程在中性或弱碱性条件下进行( ph 值在7～9) 。缓冲剂的加入量应根据氩铵蒸煮液成分确定, 使用前要取有代表

性的氩铵蒸煮液进行测定,生产过程中要加强监测,蒸煮结束后应

测定浆液的ph 值,严格控制其ph≥7。

2、减少物料对蒸球内壁的磨损。为了减少浆料及其它杂物对蒸球内壁的磨损可采取以下措施：可在蒸球内壁焊上18～22 mm, 长200～250 mm 的圆钢, 或在球壳及端板上点焊弧形防磨板；适当降低蒸球的转速,使用中采用正反方向交替转动蒸球以消除磨损沟槽；对物料应进行必要的处理，尽可能清除物料中的金属杂物和大块沙石, 以最大限度地减少物料对内壁的磨损；应注意提高蒸气的品质，避免蒸气严重带水，以减轻冲刷磨损。

3、降低应力集中。在蒸球端板处尽量采用等面积的对接焊补强

结构，减少应力集中。制造中尽可能保证球壳板的制造质量，保证球壳板的几何尺寸，避免强力组装；在焊接过程中应严格执行焊接工艺，尽量减少焊接热输入量。施焊完毕后, 可考虑采用500～600℃，保温2 h 的消除应力处理。