造纸铸铁烘缸常见缺陷类型的成因分析及在线检验研究

摘要

造纸业是杭州市富阳地区的一个主要产业，规模以上造纸企业年实现产值200亿元，年产量占全国造纸产量的十五分之一。造纸烘缸是造纸设备中最关键的主要构件，通常通过加热铸铁烘缸来干燥紧贴在烘缸表面的纸张，工艺状态为一条造纸机为一组，小的生产线为几台烘缸，大的机组为十几台，甚至五十多台烘缸上下串列组排，烘缸与烘缸间的空间较为狭小，大部份烘缸端盖外还有封板，并且整条造纸机处于连续封闭工作状态。由于铸铁烘缸缸壁厚，热容量大，保温性能好，耐磨性好，相对价格便宜，因此造纸烘缸普遍采用的灰铸铁，但是灰铸铁也存在材料性能较脆，铸铁在铸造过程中易发生铸造缺陷，成型缺陷随机性强，内部铸造组织疏松，晶粒较粗等缺点，造成对在用设备检测技术困难。目前国内造纸行业铸铁烘缸直径一般在1.0m至3m不等，最大可达4m以上，设计压力一般为0.3MPa、0.5Mpa、0.8Mpa，介质主要是饱和蒸汽或过热蒸汽。目前国内外对铸铁烘缸的相关研究极少，现有的研究仅是从应力分析角度提出应力集中部位和设计改进措施，或用断裂力学的方法对一批烘缸进行了安全评估，均没有提出烘缸的无损检测方法和烘缸的检验方法。本文在杭州地区3400余台铸铁烘缸检验的基础上，提出了基于纵波双晶探头的铸铁烘缸超声波检测技术，并例证了通过对铸铁烘缸筒体和小R过渡区的气孔、缩孔、夹杂采用纵波双晶小角度探头（5°）检测，发现体积型缺陷；对铸铁烘缸筒体和小R过渡区裂纹采用纵波双晶较大角度探头（42°）检测，发现深裂纹类平面缺陷。研究解决了在线检验中铸铁烘缸常规检测项目测厚值如何进行强度计算或与设计对比的问题；对硬度值偏小如何进行判定；在线检验重点部位如何确定；对含小尺寸裂纹缺陷铸铁烘缸安全运行评估的确定，从而成功解决了在用铸铁烘缸检测的难题。