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1、PTA精制干燥机滚圈表面损坏原因分析及对策第25卷第2期2010年6月合成技术及应用SYNTHETICTECHNOLOGYANDAPPLICATIONV01.25No.2Jun.2010PTA精制干燥机滚圈表面损坏原因分析及对策刘洁(中国石化仪化股份有限公司PTA生产中心,江苏仪征211900)摘要:通过宏观检验,化学成分分析,表面硬度测试以及力学强度计算等方法,找出了PTA精制干燥机在投入运行两个月后前滚圈圆周外表面严重剥落损坏的原因,消除了根源和隐患,避免了滚圈的进一步损坏.关键词:干燥机;滚圈;脱落;应力;裂纹;对策中图分类号:TQ3
2、20.52文献标识码:B文章编号:1006-334X(2010)02-0056-05仪化公司精制干燥机是装置的关键设备之一,原干燥机是大型进口设备,由于长径比过大(达到l0.25),刚度小,机身抗疲劳强度低,简体大面积开裂而彻底报废.通过对干燥机的国产化攻关研制,新的干燥机于2009年8月投入使用.而运行不到两个月,即发现进料端滚圈表面出现剥落现象.针对这一问题,笔者及其所在单位进行了深入细致地研究和分析,力求找出原因,拿出对策,避免滚圈表面的进一步被损坏.1PTA干燥机的结构及故障的产生1.1干燥机的结构该干燥机是一种间接加热的蒸汽管型干
3、燥机,设备长度为25.6m,筒体直径为2.88m,主要材质:304L,总质量为171t,转速为5r/min,最大工艺处理量为52t/h干料,由筒体(包括壳体,蒸汽管,蒸汽分配器),进料系统,出料系统,蒸汽分配系统,传动系统(包括电机,减速机,齿圈,滚圈及托轮)组成.湿的PTA物料从简体的高端加入,经螺旋输送机送至回转圆筒,在圆筒中被蒸汽加热管间接加热,并在简体的转动下向前运动,干燥后的PTA粉末从出料端排出.另一方面,载气从出料系统进入,与物料形成逆流,干燥过程中产生的湿组分由载气(氮气)携带出干燥机,而蒸汽则从旋转接头进人蒸汽分配器,经分
4、配器分配给每根加热管进行换热,换热完毕后,凝液从旋转接头中心套管排出.干燥机必须具有足够的换热面积和容积以确保湿物料能够达到干燥要求.如图1所示.图l干燥机总体示意干燥机简体在托轮和滚圈的支撑下与水平面成由外径长3550mm×宽420mm的42CrMo钢锻件一定的倾斜角(2/100)旋转.为了阻止整个简体下滑,设置了挡轮装置,故简体的支撑装置由滚圈,托轮,挡轮三部分组成.干燥机M703A的前,后滚圈收稿日期:2010—04—28作者简介:刘洁(1982一),女,宁夏中卫人,助理工程师,主要从事机械结算管理工作.第2期刘洁.PTA精制干燥机滚
5、圈表面损坏原因分析及对策57制成,经调质处理,表面硬度HB=268～282,叮=870MPa,叮=660MPa;托轮由外径长920mm×宽440mm的40CrNiMoII钢锻件制成,经调质处理,表面硬度HB=258～275.该干燥机旋转体质量约160t,物料载荷约40t,共约200多t的质量由四只托轮承载.1.2故障发生情况在该干燥机投入运行不到两个月,发现干燥机进料端(前)滚圈圆周外表面一侧产生3块约蚕豆大小的表面剥落损坏,在随后的一个多月中,滚圈表面剥落现象不断发展,其面积越来越大,剥落坑的深度也越来越深,到最后在沿滚圈宽度约1/4,长
6、度约1.2m的范围内均布满了大大小小的剥蚀坑,其中有的坑深度达4～6mm,如图2所示.图2滚圈表面损坏情况2故障原因分析2.1滚圈表面剥落的组织形态分析2.1.1掉块的形貌将干燥机滚圈表面剥落掉块进行分析,断口表面有龟状和碟状两种形态(见图3).图3干燥机滚圈表面掉块断口表面形貌从图3龟状掉块可以看出断口裂纹从龟头部起源,龟状掉块断口表面留有清晰的贝壳线,掉块面积较大,呈漫圆状,蝶状掉块断口表面也有贝壳线印迹,但没有龟状掉块明显,掉块外观呈山峰形.2.1.2化学成分分析笔者对滚圈掉块的材质进行了分析(见表1),结果表明,干燥机滚圈材质化学成
7、分符合42CrMo钢的标准化学成分.2.1.3硬度分析干燥机滚圈要求调质的硬度为HB268～282,现场滚圈的硬度检测值分别为HB270,275,280,273,282,280,285,279,278,283,280,275,从这些硬度测试值可以看出最大硬度差△HB=15,由此可以认为滚圈的硬度值基本符合其技术条件范围.表1干燥机滚圈材质的化学成分分析2.1.4掉块裂纹分析2.1.4.1金相分析通过对掉块剖面研磨,抛光,用4%硝酸酒精溶液腐刻,观察其裂纹走向和显微组织.龟状金相样品裂纹走向为U字形,就是由小角度扩展(大约20.),大角度扩张
8、(大约45.),水平扩张和最后折返表面的快速扩张四阶段组成;碟状金相样品裂纹走向为V字形,由小角度扩张(大约20.),大角度扩张(大约50.)和折返表面的快速扩张三个阶段组成.根
