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摘要：本文以聚合釜设备为研究对象，了解设备的运行参数以及工作原理，采用无损检测手段，对企业聚合釜设备进行故障检测，重点分析聚合釜接管角焊缝故障、夹套和内冷管结垢、搅拌电动机振动值偏高问题，结合诱因制定处理方案，探究聚合釜运行问题预防措施，旨在保证聚合釜设备高效运转。

关键词：聚合釜；运行问题；故障表现；处理措施

随着聚合釜设备投入使用年限不断增加，聚合釜设备运行故障问题频发，如焊接不达标、搅拌电动机振值过高等，严重影响聚合釜设备运行安全。因此，为确保设备后续的安全运行，应对企业聚合釜设备开展全面的故障检测，根据故障检测结果制定针对性处理手段，发挥出聚合釜设备运行作用，强化塑料颗粒产品生产质量，推动企业长效发展。

一、聚合釜简介

（一）聚合釜性能参数

聚合釜为某化工机械有限公司生产的FJ-12600/4.0 WH IV型带夹套的釜式搅拌反应器，于2009年1月制造，2009年7月投用生产，已投用年限13年。聚合釜设备运行主要参数如下表一所示[1]。

（二）聚合釜工作原理

聚合釜设备由反应容器、传动装置、搅拌器、冷却体统等组成，将生产产品的原材料依次加入聚合釜设备中，在高温高压的环境下完成材料聚合反应。聚合反应期间将释放大量的热能，为了保证聚合反应受热均匀，以循环水为载体带走热能[2]。同时，聚合釜设备可以通过调节内部压力、温度、物料搅拌速度等因素，控制聚合反应过程，保证达到预期的聚合反应效果。

二、聚合釜运行情况检验

（一）故障检测方式

某化工厂的产品生产压力较大，为了保证工厂生产稳定性，需要保证聚合釜处于安全运行的状态。因此，相关管理人员需要对聚合釜进行运行故障检测。基于聚合釜设备特质，故障检验难度较大，为了全面掌握设备状态信息，需要制定详细的故障检测方案，综合聚合釜设备运行情况，提升故障检测工作质量。在本次聚合釜设备故障检测中，采用无损检测技术手段，检测重点为设备表面以及内部结构。在本次故障检验中，发现聚合釜设备内在结构以及表面均存在一定的问题，容器上封头接管焊缝表面留有细小裂缝现象。但是，聚合釜封头以及夹套壁厚检测数据在规定区间内，详情如表二所示，检测厚度在质量标准范围内[3]。同时，由于聚合釜设备介质粉料在搅拌过程中具有摩擦大的性特点，在生产制造期间，以复合板结构为主，为了提升设备坚硬度，壳体采合金钢，釜内冷却管采用碳钢表面镀铬为生产材料，旨在提升聚合釜的抗压力以及抗摩擦性，尽量延长设备的使用年限，减少工厂生产成本。在聚合釜设备表面合金钢质量检验期间，采用渗透检测手段，深入设备结构内部，发现设备焊缝处合金钢表面以及内部有焊接缺陷情况。

（二）故障类型

该企业中聚合釜设备已经使用13年之久，设备表面以及内部结构均出现不同程度的损伤，为了保证聚合釜设备运行效果，避免其在使用期间发生故障问题，影响釜壁的传热效果，需要对设备开展全面的运行质量分析。在本次检验中，发现聚合釜设备上封头接管未焊透、夹套、内冷管结垢、电动机运行问题较为明显，夹套、内冷管部位存在腐蚀的情况，聚合釜运行期间元件损坏问题严重，同时搅拌电动机与联轴器之间的磨损较为严重，设备运行振动幅度超标，增加了聚合釜设备运行安全风险[5]。

三、聚合釜运行故障及处理方案

（一）聚合釜接管角焊缝问题

（1）故障表现

该企业目前投入使用的聚合釜设备有16台，由于设备使用年限相对较长，部分零件已经出现老化等问题，降低聚合釜设备性能和安全系数，影响工厂稳定发展。因此，为了避免聚合釜运行期间发生故障问题，定期开展故障检验，在本次检验中发现聚合釜接管角焊缝有细小的裂缝情况，同时，由于裂缝的出现，导致上封头接管的焊接强度受到影响，存在一定的安全风险。

（2）故障诱因

诱发接管角焊缝未焊透、裂纹、夹渣、气孔的因素较多，首先，由于焊接操作施工质量控制不到位，焊接温度没有达到标准要求，导致合金钢复合板与侧晶体连接不够紧密，焊缝规格过大，影响后续生产[7]。其次，由于聚合釜接管部位受力条件较差、几何形状变化大，易形成高应变区，导致应力集中。而聚合釜在制造时未严格把控焊接质量，接管角焊缝出现未焊透缺陷，且没有被检测出来。聚合釜在生产使用过程中，有缺陷的焊缝受交变工作应力、局部焊接残余应力及热应力作用，气孔、夹渣作为裂纹源首先在其尖端产生微裂纹，伴随着使用年限、循环次数的增长，微裂纹不断扩展，最后形成可探测到的裂纹被检测出来。同时，聚合釜设备使用年限较长，长时间受加压、泄压、升降温的影响下，聚合釜接管角焊缝连接处问题加剧，相应部位出现裂缝故障。另外，在往次聚合釜设备运行故障处理工作中，需要对接管角焊缝部位进行打磨处理，进而导致焊缝部位的合金钢板厚度受到影响，合金钢板表面钝化层损坏，降低材料性能，在搅拌反应期间受助力等因素影响，导致接管角焊缝故障问题严重。

接管角焊缝故障处理措施

首先，用抛光机清理聚合釜接管角焊缝四周的聚合粘附物，采用磁粉（MT）或超声（UT）无损检测技术检查，及时标记存在问题的部位。采用碳弧气刨或角磨机清除所有表面缺陷，修磨范围内的斜度最大为1：3.修磨的深度应不大于该部位钢材厚度的5%，且不大于2mm，超过时应按焊接工艺规程进行修补。修补时应清除所有缺陷后进行补焊，清除方法主要为采用碳弧气刨或角磨机打磨裂纹两端，切断裂纹延伸后再进一步清除所有缺陷。对所有缺陷清除部位的表面及热影响区进行100%磁粉（MT）或着色（PT）检测达到I级合格，并确认所有缺陷已完全清除干净。按焊接工艺评定制定焊接工艺规程，补焊前对焊接区域进行预热，预热温度为100～150℃。焊接后对焊缝进行打磨，与母材齐平且圆滑过渡。对补焊修复部位及热影响区进行外观检查，焊缝及热影响区表面不应有裂纹、咬边、气孔、夹渣、弧坑、未满焊等缺陷，并不得留有熔渣飞溅物等。在焊接完成24小时后对焊接部位进行100%磁粉（MT）或着色（PT）检测达I级合格，100%超声（UT）检测达I级合格。若返修深度大于壁厚的三分之一且大于13mm时，则需要按热处理工艺对补焊部位进行焊后热处理消除应力。设备所有缺陷返修完成且热处理完成，经无损检测合格后，应进行耐压试验和气密性试验，试验合格进行验收。

（二）聚合釜夹套和内冷管结垢

（1）故障诱因

换热器传热期间，内部水温持续升高，水中的二氧化碳分离出来。而冷却循环水通过冷水塔完成降温作业，在降温期间二氧化碳散发，促使水中的形成碳酸盐垢。

（2）结垢处理手段

盐酸清洗是聚合釜结垢清洁的重要手段，对于清洗碳酸盐污垢有着奇效，以盐酸为主要清洗剂，通过静态浸泡的方式，结合夹套和内冷管结垢特点，制定详细的清洗方案。首先，由于聚合釜循环水生产转型后的COD值较高，具有清除表层微生物泥垢的作用，在循环水池中添加次氯酸钠溶液，完成初步除垢[9]。其次，开展逐套离线清洗，以盐酸、LAN-826缓蚀剂、氢氧化钠和钝化剂等材料为主，开展冲洗、静态浸泡、冲洗、中和、钝化清洗，旨在保证夹套和内冷管结垢除垢效果。

（三）聚合釜搅拌电动机振动值偏高问题

（1）故障表现

由于企业聚合釜设备使用时间较长，搅拌电动机与减速机存在不同程度的磨损，在运行期间振动值严重超出规定标准，不加以控制将会诱发密封泄漏以及螺栓断裂等问题，为聚合釜运行增添安全隐患。

（2）故障诱因

聚合釜搅拌电动机具有不能相对运动的特点，在设备运行期间不具备相互补偿的能力，因此，为了保障聚合釜搅拌电动机运行安全，需要保证设备整体处于平稳无冲击的工作条件。但是，在本次检测中，发现聚合釜设备刚性联轴器不具备减振静音的功能，进而振动值控制效果不佳，一旦超出的规定振动值范围，将会导致轴承以及螺栓等构件损坏[10]。

（3）搅拌电动机联轴器故障处理措施

结合聚合釜搅拌电动机振动值偏高诱因，及时制定针对性处理方案，将与传统减速机连接更换为与弹性柱销联轴器连接，提升搅拌电动机减振效果。为了保证聚合釜搅拌电动机故障处理效果，在审计改造完成后开展质量检验，其中设备构件的使用寿命得到延长，同时，搅拌电动机振动数值在标准范围内，详情可见表四。

四、聚合釜运行问题预防措施

（一）制定周密的设备检修计划

随着聚合釜设备使用时间增加，运行故障问题逐渐凸显出来，严重影响企业安全稳定生产。因此，为了保证企业生产质量，积极制定聚合釜设备运行检修计划，做好设备运行风险管控，及时发现设备运行故障风险，并作出正确的处理动作，保证聚合釜设备处于健康稳定的运行状态。首先，工程人员全面了解聚合釜设备结构以及运行原理，以经济性、适用性、针对性为原则，开展设备检修方案设计，提升聚合釜设备检修方案可行性。其次，将以往故障部位作为重点检查部位，开展倾向性故障检修。如原本故障部位发生裂缝故障问题，工作人员及时开展全面分析，研究裂缝深度以及危险程度，制定具体的补焊施工方案，切实解决聚合釜设备裂缝问题。

（二）提升焊接施工工艺

要想提升聚合釜运行稳定性，做好焊接以及补焊施工是重点。由于聚合釜结构复杂，焊接施工难度较大，在具备高专业焊接团队的基础上，制定规范化焊接施工工艺，保证焊接施工质量达标。首先，专业的焊接施工团队，要求焊接人员具备焊接施工专业资格证书。在具体施工前，积极做好焊接施工规划，施工人员需要对焊条材料进行全面的质量检查，一旦发现焊条存在质量问题，及时更换。其次，做好焊条存放质量管理，避免焊条质量问题影响聚合釜补焊施工质量，焊条使用前放入保温筒中烘烤，烘烤时间在4小时左右，在做好前期准备工作后开展具体焊接操作。做好聚合釜焊接表面部位清洁工作，保证焊接表面清洁度达标，基于焊接施工方案执行焊接工艺，避免发生脱焊等问题，及时清理焊渣，控制好焊接缝隙，保证各项指标符合聚合釜需求后开展焊接施工作业。如果施工期间发生焊接裂缝等病害问题，技术人员及时上报上级技术部门，寻找根本因素，制定补救措施，保证聚合釜焊接施工质量达标。

结束语：

综上所述，基于无损检测明确聚合釜设备故障问题，深挖聚合釜设备运行故障问题诱因，并及时制定设备改造处理方案，彻底消除聚合釜设备运行关注隐患，为企业生产活动奠定聚合釜运行安全保障。

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[9]王哲. 136 m～3底传动聚氯乙烯聚合釜结构优化[J]. 聚氯乙烯，2023，51（07）：40-42.

[10]韩云峰，徐玮，侯学文，石锦铭，李江. 提高108 m～3聚合釜釜顶冷凝器利用率[J]. 中国氯碱，2023，（06）：12-15.