试析变压吸附器开裂的原因及失效预防策略
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摘 要：变压吸附器在使用过程中往往会出现开裂现象，不仅影响其正常功能的发挥，还对企业生产带来不利影响。导致变压吸附器开裂的原因是多方面的，材料选择不合理、焊接工艺不正确、原始制造存在缺陷等等都会引起开裂现象的发生。为了预防开裂现象的出现，今后在实际工作中需要采取相应的策略，加强制造质量控制、重视资料审查和焊缝检测，并注重应力集中部位检查。
关键词：变压吸附器 开裂 质量控制 资料审查
变压吸附器是整个制氢装置中的关键设备，对生产企业的正常运行和工作有着重要影响。但在实际运用中，由于受到多方面因素影响，往往会出现开裂现象，影响设备正常运作和工作，甚至会导致严重事故的发生。通过对已经发生的变压吸附器开裂事故研究和分析，这些开裂案例具有以下几个方面的共同点：变压吸附器都是由规模较小的单位设计制造的；一般在投入运行三至五年间发生开裂现象；开裂部位主要发生在焊缝或者母材上。这些开裂现象的发生严重影响了变压吸附器的运行，今后在实际工作中需要根据具体情况采取相应的预防策略，以预防开裂现象的发生，促进变压吸附器更好的运行和工作。文章主要探讨分析变压吸附器开裂现象，分析其成因，并提出相应的预防策略，希望能够为预防变压吸附器开裂的实际工作提供借鉴。
一、变压吸附器开裂现象
某变压吸附器设计压力为2.97MPa，工作压力2.7MPa，规格为？3800×13286×42，设计温度70℃，最高工作温度50℃，焊后热处理工艺为（600～640）℃×2.5h，投入运行3.5年后出现开裂现象，下面将对此进行具体的介绍和分析。开裂部位外壁裂纹长度约410mm，内壁裂纹长度约450mm，并且裂纹中心存在着凹陷现象，根据裂纹内壁长度大于外壁长度，可以推测出裂纹最先是出现在内部，并逐步向外扩散的。此外，除了已经穿透的裂纹之外，附近环焊缝上还发现5条长度在15～30mm之间的埋藏横向裂缝，并且这些裂缝都位于环焊缝金属靠近内坡口侧焊道上。通过对这些焊缝的检测，进行化学成分分析和力学性能试验，结果表明焊缝金属和母材化学成分和力学性能都满足相关标准的要求。另外，对原始焊接缺陷和裂口部位进行UT检测，结果表明焊缝中埋藏裂纹性质相同，同属于焊接热裂缝类型。总之，通过对开裂现象的分析可以得出以下结论：导致变压吸附器开裂的原因是焊道上存在着原始焊接热裂缝，当吸附器在实际运行的过程中，裂纹受到应力的作用发生疲劳扩散，最后穿透筒体壁厚出现开裂，影响整个设备的运行，需要采取相应的措施预防这种现象的发生。
二、变压吸附器开裂的原因
导致变压吸附器出现开裂现象的原因是多方面的，有些开裂的产生还是多种因素共同作用的结果，具体来说，主要有以下原因会导致开裂现象的发生。
1.材料选择不合理。材料质量不合格也会导致开裂现象的产生。例如在制造过程中选用不合格的材料，忽视材料质量检验工作。当变压吸附器运作一段时间后，往往会出现开裂现象。
2.焊接工艺不正确。从了解的情况来看，结合开裂焊缝的特点，分析可以得知，失效吸附器环焊缝采用X型坡口，内外坡口都采用药芯焊丝二氧化碳气保焊，顺序为先焊外壁，后焊内壁。进一步调查后知道，与该变压吸附器同一批制造、规格完全相同的吸附器在进行RT检测时，与该吸附器开裂部位相同的焊缝上也检测出多条埋藏裂纹，尤其是在筒体与上封头连接焊缝上，检测出的埋藏裂缝超过了13条。从这里分析可以得知，该变压吸附器制造过程中，运用的药芯焊丝气保焊工艺存在着较大裂缝产生的概率。尽管药芯焊丝具有多方面的特点，例如，飞溅小，熔滴过渡均匀，焊缝成形好，效率高，并且有利于降低制造成本等等，在变压吸附器制造中得到较为广泛的运用。但它也存在着一些缺陷，主要问题为药芯焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮等等，一旦受潮或者出现锈蚀情况，往往会引起裂纹、气孔、夹渣等情况的发生。例如，某失效吸附器开裂部位附近同一环焊缝上约800mm范围内，检测出5条15～—30mm长埋藏裂缝。这说明在制造过程中，所选用的焊接工艺不当，质量控制工作不到位，进而导致开裂现象的发生。
3.原始制造存在缺陷。在制造过程中忽视质量控制工作，例如，资料审查不严格，焊接的时候没有严格按照工艺流程进行，焊接质量检测工作不到位，出现漏检现象等等，都会导致开裂现象的出现。另外，焊缝中存在原始制造缺陷往往是导致开裂最为主要的原因，一旦有原始裂缝存在的时候，在荷载作用下会发生扩展现象，原始裂纹尺寸超过某一临界点的时候，裂纹就会出现失稳现象，进而引起开裂的出现。针对这种情况，在原始制造的时候一定要加强质量控制，防止缺陷的存在，确保原始制造质量
在企业的日常生产运行中，预防变压吸附器开裂，确保其更好的发挥作用是不断的追求。根据开裂现象的成因，结合变压吸附器的具体情况，笔者认为今后在日常工作中需要采取以下措施来预防开裂现象。
1.加强制造质量控制。根据笔者的实际工作经验，对发生开裂现象的变压吸附器进行分析，导致其出现开裂的主要成因是制造质量不合格，在制造的过程中忽视处理相关问题，留下质量隐患，久而久之导致开裂现象的发生。例如，制造的过程中焊接材料选择不当，焊接材料质量不合格，焊接存在着缺陷，质量检查工作不到位，出现漏检现象等等。针对这种情况可能导致开裂现象的发生，今后在变压吸附器制造的过程中，一定要加强质量控制工作。选用合格的制造材料，并加强质量检测，确保材料质量合格，严格按照工艺流程进行焊接，全面加强检测工作，避免出现漏检现象，实现对质量的有效控制，提高变压吸附器质量，有效预防变压吸附器过早出现失效现象.
2.重视资料审查和焊缝检测。制造资料对变压吸附器的制造有着重要的影响，为了加强质量控制，预防开裂现象的发生，在制造的时候应该重视设备原始制造资料的审查工作，确保制造严格按照相关资料进行，符合技术规范和要求。对于小型制造企业，或者制造能力较弱，水平较低的制造厂生产的，并且是采用药芯焊丝自动焊或者气保焊的设备，不仅需要重点检验其应力集中部位，还应该重视对焊接缝的检查工作。对焊接缝进行的是UT或者RT检查，确保焊接缝的质量。此外，为了提高焊接缝的检测精度，还可以采用TOFD方法进行检测，以确保焊接质量，更好的预防开裂现象的发生。
3.注重应力集中部位检查。如果变压吸附器焊接的时候不是采用药芯焊丝，在进行检测的时候，需要重点检验应力集中部位，并且还需要适当抽检筒体对接焊缝，以确保焊接质量，实现对开裂现象的有效预防.
四、结语
总而言之，变压吸附器在日常运行中，由于受到材料、焊接、制造等因素的影响，往往会出现开裂现象。开裂现象的出现不仅影响变压吸附器正常运行，还会对企业日常生产工作产生不利影响。今后在实际工作中，我们需要采取相应的策略，预防开裂现象发生，促进变压吸附器更好运行和工作，使其在企业生产中更好的发挥作用
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