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反思丨关注有害成分对窑筒体的伤害 原创

来源:中国水泥备件网 发布日期:2018/7/11 编辑:王嘉璐
核心提示:随着石灰石资源的减少、随着废矿废渣的使用,使窑筒体受到KCl等有害成分破坏的危险性提高,不能不引起我们的重视。

需要注意的是,钢材的脆性破坏,由于在加载后无明显变形,破坏前无预兆,这种破坏是钢材内部实质性的,这种事件在窑筒体不是太薄的情况下即能发生,不易提前发现,因此脆性破坏危险性很大。

眼下,各公司的年底整修临近,希望各公司认真检查一下自己的窑筒体受到有害成分的腐蚀情况。特别对原燃材料氯和钾都高的公司,要注意一下窑筒体材质的脆性变化,必要时可请专业厂家进行微创性抽芯取样检验。

1、两起深刻的教训

这里有一张非常惨烈的照片,如图1所示。时间:“最近几年”,地点:“中原大地”,公司:“是谁并不重要”。

从图1上看,窑筒体不是韧性被撕裂的,而是脆性被碎裂的;这个窑筒体不像是钢质的,而像是陶质的。

以前,笔者孤陋寡闻,没有见过,也没有听说过;以后,笔者也不想再看到或听到了,但愿这是一个“空前绝后”的案例;现在,把它收藏起来,让我们大家共同接受这个深刻的教训。

遗憾的是,由于种种原因,这起事故无法做详细的分析。但可以肯定的是,窑筒体是钢质的,绝不是陶质的,而且是国内非常正规的、在水泥行业有大量业绩的、某国有大型企业生产的。

图1  某甲公司在升温过程中的恶性事故

从碎裂的表象看,很可能是氯盐在钢材中渗透的结果。有无据可查的说法是,该公司在近年为了降低成本,曾大量采用过工业废渣配料,难保没有有害成分,包括氯盐和钾钠。

这起事故发生在检修后、开窑前的升温过程中,已经非常脆弱的窑筒体可能是事故的内因,而过急的升温则是导致事故的外因,不当的升温过程充当了“压垮骆驼的最后一根稻草”。

有关研究表明,氯离子对钢材不但有“氧化反应”和“电化反应”的危害,而且可以在碳钢中渗透,并吸收钾离子生成KCl,形成KCl多孔片层。

无独有偶,正当大家对上一个甲公司的管理窃窃私语的时候,就在附近的另一个乙公司,窑筒体也发生了碎裂,如图2所示。只是该国有公司的管理相对规范,事故没有那么惨烈而已。

该公司先用拉板把开裂的筒体拉起来,但最后还是更换了这一节窑筒体。什么原因,“说不清楚”,但也从锈蚀层(见图3)中检测出了“较高的”氯离子,该公司也是快速升温投料的积极倡导者。

图2  某乙公司5000t/d窑换下的窑筒体

图3  某乙公司5000t/d窑筒体的锈蚀层

渗透在碳钢中的KCl就相当于人肌体内的癌细胞,就会大幅度的降低钢材质量,变得很脆,很易碎裂。

图4是由奥地利奥镁耐火材料公司的《窑筒体锈蚀》资料整编而成,能够看到钢板被氯离子腐蚀后的内部结构,仅供参考。

图4  由奥镁公司《窑筒体锈蚀》资料整编的参考图

2 、但愿第三次真能“绝后”

吾非圣人,人微言轻,美好的愿望总是落空。笔者希望甲公司的窑筒体碎裂事件能够“空前绝后”,但一年以后不幸又出了个丙公司。某年某日,一则消息在网上传开:

“X日,泉兴中联水泥1#窑发出一声响,工作人员赶赴现场后发现,水泥窑窑体发生爆裂。据水泥人网了解,该事件发生的前两日,泉兴中联水泥就已经采取了停窑措施,水泥窑爆裂时,该生产线并没有在运转。” 泉兴中联水泥1#窑窑筒体碎裂的现场如图5所示。

图5 泉兴中联水泥1#窑窑筒体碎裂现场

报道说“该事件发生的前两日,泉兴中联水泥就已经采取了停窑措施”。但不知他们发现了什么能够提前两天停窑,也不知他们采取了什么有效措施减轻了事件的危害。

报道说“据业内人士分析,一般造成窑体爆裂的原因有多方面,例如筒体氧化腐蚀、原燃材料有害成分高、筒体扭矩力过大、材质问题等”。希望该公司能够实事求是的认真分析,找出真正的原因,制定切实可行的措施,让整个水泥行业汲取教训,不再有类似的事件发生。

从甲公司和丙公司的事故情况来看,两次事件都发生在停窑以后,都处于非运行状态,所不同的是一个在升温过程中、另一个在冷却过程中。共同点:一是都处于停窑状态,窑筒体的温度比生产中低得较多,其工况韧性降低、脆性增大;二是都受到热胀或冷缩的影响,几十米长、几百吨重的窑筒体在热胀冷缩中将产生很大的内应力,这个内应力的破坏作用不可小视。

在窑筒体材质正常情况下,内应力的破坏应该先从筒体的薄弱处撕开,破坏表象应该相对整装、规则;而现场情况却是不规则的碎裂,碎裂断口平齐,呈有光泽的晶粒状,这符合脆性破坏的性状。

引起钢材脆性破坏的因素有:化学成分、冶金缺陷(偏析、非金属夹杂、裂纹、起层)、温度(热脆、低温冷脆)、冷作硬化、时效硬化、应力集中、同号三向主应力状态。

但对一条已经运行了10年、开停了无数次的窑来讲,几乎可以排除所有投产前的因素为主要原因,很有可能是材质在使用中出了问题,窑筒体的冲击韧性降低了、脆性增大了。两台窑都是正规大型机械企业的产品,材质再差也不至于如此,材质在使用中变差的可能性较大。

那么,是什么导致了窑筒体的材质变差呢?具体原因一时还难以说清,但这符合“奥镁公司《窑筒体锈蚀》资料”的一种结果:渗透在碳钢中的KCl,会导致碳钢在结构上形成多孔层片,大幅度的降低钢材质量,变得很脆,很易碎裂。参见图4。

作者:贾华平

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