Page 81 - 理化检验-物理分册2022年第八期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202208018

反应釜搅拌轴断裂原因

陈仙凤 1 , 2 , 徐泽勇 , 廖 立 , 任绪凯 1 , 2 , 余焕伟 1 , 2 , 杜锡勇 1 , 2
3
3

( 1. 绍兴市特种设备检测院,绍兴 312700 ; 2. 绍兴市特种设备智能检测与评价重点实验室,绍兴 312071 ;

3. 浙江鸿盛化工有限公司,绍兴 312300 )
摘 要: 某反应釜的自吸式搅拌轴在运行过程中发生断裂, 采用宏观观察、 化学成分分析、 剪应
力校核、 金相检验、 扫描电镜分析、 能谱分析及有限元模拟等方法对断裂原因进行研究。结果表明:
螺孔变形、 角焊缝处材料敏化, 以及结构上的应力集中是该搅拌轴发生疲劳断裂的主要原因。
关键词: 反应釜; 搅拌轴; 疲劳断裂; 敏化; 有限元模拟

中图分类号: TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 08-0065-04

Fracturereasonofstirrin g shaftofreactor

,
3
3
1 , 2
1 , 2
CHENXianfen g 1 , 2 , XUZe y on g LIAOLi , RENXukai , YUHuanwei , DUXi y on g 1 , 2

( 1.Shaoxin gS p ecialE q ui p mentTestin g Institute , Shaoxin g312700 , China ;

2.Shaoxin gKe yLaborator yofS p ecialE q ui p mentIntelli g entTestin gandEvaluation , Shaoxin g312071 , China ;

3.Zhe j ian gHon g shen gChemicalCo. , Ltd. , Shaoxin g312300 , China )

Abstract : Theself- p rimin gstirrin gshaftofareactorfractureddurin go p eration.Thefracturecauseswere

studied b y macrosco p ic observation , chemical com p osition anal y sis , shear stress check , metallo g ra p hic

examination , scannin gelectron microsco p eanal y sis , ener gys p ectrumanal y sisandfiniteelementsimulation.The

resultsshowthatthescrewholedeformation , materialsensitizationatthefilletweldandstressconcentrationonthe

structurewerethemainreasonsforfati g uefractureofthestirrin gshaft.

Ke y words : reactor ; stirrin gshaft ; fati g uefracture ; sensitization ; finiteelementsimulation
搅拌设备在石油、 化工、 食品、 医药等行业中应
用广泛, 反应釜是化工生产中应用最广泛的反应器
之一。搅拌轴是反应釜中的核心部件, 其在使用中
经常发生断裂, 不仅会造成经济损失, 还会导致安全
事故 [ 1-2 ] 。
某反应釜的搅拌轴在使用过程中突发断裂, 该
反应釜为三类压力容器, 属于高风险特种设备。反
应釜的整 体 结 构 如 图 1 所 示, 釜 体 的 工 作 压 力 为

1.6MPa , 工作 温 度 为 120 ℃ , 罐 体 材 料 为 Q345R

钢, 服役时间为6a 。该搅拌轴的局部结构如图2 所
示, 搅拌轴长度为 2.6 m , 为悬臂轴, 下方为弯叶圆

盘涡轮桨。 图 1 反应釜的整体结构示意
搅拌轴与联轴器由均匀分布的 8 个螺栓刚性连 接, 电机功率为50kW , 转速为400r · min ; 轴的材

-1

料为 06Cr19Ni10 钢, 轴 的 外 径 为 96 mm , 内 径 为
收稿日期: 2021-12-15

76mm , 壁厚为 10mm , 进气孔直径为 12mm , 为双
基金项目: 浙江省市场监督管理局科研计划项目( 20200333 )
作者简介: 陈仙凤( 1980- ), 女, 工程师, 主要从事特种设备检验 排孔, 每排均匀分布 6 个进气孔; 搅拌轴的服役时间
为 20 个月。断裂发生在搅拌轴与角焊缝交界处及
与管理、 特种设备失效分析工作, 353908779@ qq .com
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