1、基本情況 
     某糖廠煮煉車(chē)間2#甲糖分離機(jī)(型號(hào)為XZ1200B型上懸式自動(dòng)卸料離心機(jī)．以下簡(jiǎn)稱(chēng)離心機(jī))運(yùn)行中轉(zhuǎn)鼓(篩藍(lán))突然爆裂，撞擊離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓保護(hù)外殼．使部分外殼飛脫擊中操作臺(tái)面四名人員，造成重大傷亡事故：據(jù)櫧廣介紹該離心機(jī)已運(yùn)行了十八年該榨季一直安全運(yùn)行事故發(fā)生前，已完成甲糖第一篩分離．接著進(jìn)行第：篩，裝料時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但丹離運(yùn)轉(zhuǎn)加速過(guò)程巾，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓突然破裂，造成事故。 
事故發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，我們割取破裂試樣，進(jìn)行了各項(xiàng)梭測(cè)、強(qiáng)度校棱分析等工作．對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓破裂原因進(jìn)行調(diào)查分析研究具體分析如下文2離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓破裂后各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果 。
(1）材料力學(xué)性能：
      首先要了解該機(jī)運(yùn)行了I8年后，材質(zhì)有什么變化和對(duì)安全運(yùn)行影響，分別轉(zhuǎn)鼓篩鼓及頂蓋耐處各割取三件試樣，接國(guó)標(biāo)要求加工成拉伸武樣，拉仲實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值比較見(jiàn)表1。 
從表1對(duì)比結(jié)果表明：使用l8年后，轉(zhuǎn)鼓材質(zhì)屈服點(diǎn)叫顯提高(分別提高50％和49％)接近抗拉強(qiáng)度，這表明轉(zhuǎn)鼓材料應(yīng)力疲勞作用使其塑性明顯下降．產(chǎn)生材質(zhì)硬化現(xiàn)象，這就為轉(zhuǎn)鼓突然破裂埋下危險(xiǎn)隱患從拉伸試駐過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)試樣沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)，也說(shuō)明材質(zhì)有疲勞硬化現(xiàn)象．容易誘發(fā)脆性斷裂。 

(2)轉(zhuǎn)鼓壁厚：
    使用l8年后轉(zhuǎn)鼓壁厚變化，用超聲波測(cè)厚慢對(duì)轉(zhuǎn)鼓頂蓋、篩鼓及篩孔邊緣部分進(jìn)行了多點(diǎn)厚度測(cè)量，測(cè)試結(jié)果與原始壁厚比較如表2 

    從表2所列結(jié)果可看出：轉(zhuǎn)鼓材料壁厚減薄現(xiàn)象已經(jīng)非常嚴(yán)重由啼鼓強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果可知．篩鼓設(shè)計(jì)計(jì)算壁厚為9mm，而現(xiàn)有攝小壁厚(整個(gè)篩鼓多處存為 5.5mm．遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)最低要求。，轉(zhuǎn)鼓繼續(xù)運(yùn)行存非常不安全隱患轉(zhuǎn)鼓壁厚減薄原因．最主長(zhǎng)期運(yùn)行中，糖漿液中徽晶粒對(duì)轉(zhuǎn)鼓磨損和沖蝕，尤其篩鼓中下部位．其篩孔邊緣減薄最嚴(yán)重，而靠近蓋板啼鼓(轉(zhuǎn)鼓上部位)壁厚臧薄較小同時(shí)運(yùn)行中應(yīng)力反復(fù)變化和工作介質(zhì)作用產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕．也可能使壁厚減薄 
(3)機(jī)械強(qiáng)度校棱：
    事故離心機(jī)原始資料中．未提供離心機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)．解轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)合理性、可靠性、為驤薄轉(zhuǎn)鼓提供安全可靠性分析依據(jù)，我們對(duì)轉(zhuǎn)鼓機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行丁校核．從校核結(jié)果表明： 
①轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)是合理．可靠，取原始壁厚12mm20g材料，已留有較大安全系數(shù)(設(shè)計(jì)壁厚為9mm)，按此壁厚計(jì)算，轉(zhuǎn)鼓理論總應(yīng)力為77．2‘MPa．遠(yuǎn)低于材料許甩應(yīng)力(10OMP口)。 
②當(dāng)壁厚減薄至設(shè)計(jì)壁厚時(shí)，其總應(yīng)力等于許用應(yīng)力；當(dāng)壁厚減薄至7mm時(shí)．其總應(yīng)力提高到IlI9MPa，已超過(guò)許用應(yīng)力l1．9％；當(dāng)壁厚減薄至5mm時(shí)，其總應(yīng)力提高到145MPa，已超過(guò)許用應(yīng)力45％。 
⑧當(dāng)轉(zhuǎn)鼓中增加物料由500kg(正常)增加到600kg時(shí)，轉(zhuǎn)鼓應(yīng)力增加。如壁薄減薄至7mm時(shí)，其總應(yīng)力提高到136．9MPa，已超許用應(yīng)力36．9％；如壁厚減薄至5mm時(shí)，其總應(yīng)力提高到180MPa，已超許用應(yīng)力80％。 
   綜上分析所述，轉(zhuǎn)鼓壁厚明顯減薄和轉(zhuǎn)鼓裝料增加，均會(huì)使轉(zhuǎn)鼓承受總應(yīng)力大大提高，大大超過(guò)了材質(zhì)許用應(yīng)力，成為該轉(zhuǎn)鼓破裂主要原因之一。但按屈服應(yīng)力選取以上情況最小安全系數(shù)~=245／180=1．36，此值低于規(guī)定值=2～2．5，但材料離屈服還有相當(dāng)距離，僅僅從轉(zhuǎn)鼓薄膜應(yīng)力觀點(diǎn)還難以解釋轉(zhuǎn)鼓突然爆裂，這與文獻(xiàn)報(bào)道了一臺(tái)直徑為800mm三足式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓爆裂事故非常相似。文獻(xiàn)報(bào)道轉(zhuǎn)鼓材料為1Crl8Ni9Ti，屈服應(yīng)力=200MPa。許用應(yīng)力[叮1=67．5MPa時(shí)，轉(zhuǎn)鼓壁厚應(yīng)為6．2mm，當(dāng)實(shí)際壁厚腐蝕減薄到3mm時(shí)，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓發(fā)生了爆裂。轉(zhuǎn)鼓壁厚 3mm時(shí)。其實(shí)際應(yīng)力推算為1刪Pa。 
  按屈服應(yīng)力選取安全系數(shù)n,=200／140=-1．43，此值低于通常值=2～2．5，但材料離屈服還有相當(dāng)距離，僅僅從轉(zhuǎn)鼓薄膜應(yīng)力觀點(diǎn)還難以判斷事故根源。文獻(xiàn)從轉(zhuǎn)鼓屈曲(失圓)觀點(diǎn)出發(fā)，推算SSN800離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓最小應(yīng)該壁厚為 6mm才能保持其剛度。指出事故根源焊縫質(zhì)量差，還轉(zhuǎn)鼓剛度不足。 
   文獻(xiàn)認(rèn)為三足式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓壁太薄、焊縫質(zhì)量所造成轉(zhuǎn)鼓爆裂事故所占比例非常高。文獻(xiàn)報(bào)道了4起因離心機(jī)使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、腐蝕嚴(yán)重，使轉(zhuǎn)鼓變薄而導(dǎo)致轉(zhuǎn)鼓運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)爆裂事故。其中有1起“因離心機(jī)受紅礬鈉嚴(yán)重腐蝕，轉(zhuǎn)鼓壁厚僅3mm，且外殼為鑄鐵材質(zhì)，厚薄不均，加上投料量過(guò)大，致使離心機(jī)突然破碎成126塊”?！稒C(jī)械工程手冊(cè)》離心機(jī)篇對(duì)轉(zhuǎn)鼓壁厚計(jì)算時(shí)安全系數(shù)選取已給定一個(gè)范圍，即屈服強(qiáng)度安全系數(shù)n~=2-2．5。以轉(zhuǎn)鼓直徑800三足式離心機(jī)為例，按n=2-2．5進(jìn)行壁厚設(shè)計(jì)時(shí)，壁厚應(yīng)取 5~7mm(不計(jì)腐蝕余量)，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓壁厚僅僅為3mm，通常發(fā)生爆裂。 

(4)材料金相分析： 
    轉(zhuǎn)鼓頂蓋上和篩鼓板上各取一塊試樣，進(jìn)行常規(guī)金相分析，分析結(jié)果表明金相組織屬鐵素體和珠光體，兩種試樣均屬正常組織。 

(5)破裂部位： 
    仔細(xì)觀察轉(zhuǎn)鼓破裂各部分?jǐn)嗫?，發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象： 
①轉(zhuǎn)鼓蓋板與篩鼓板焊連接處，蓋板撕裂長(zhǎng)達(dá)320mm左右，其中一段有90aim左右斷裂口，呈較平滑斷面，并有焊縫氣孔夾渣等缺陷，具有金屬疲勞斷口特征，該斷面是轉(zhuǎn)鼓破裂起裂點(diǎn)。 
② 轉(zhuǎn)鼓篩鼓縱向焊縫從上而下被撕裂至篩鼓底部以上第二圈篩孔為止，然后由該處沿周向撕裂第二圈篩孔，其長(zhǎng)度約為該圈篩孔圓周長(zhǎng)1／3。觀察上述撕裂斷面，呈二種形貌：一處是沿壁厚約45。角剪切面：另一種是沿壁厚呈V形斷面(另為反V型斷面)。兩者斷面均較粗糙，說(shuō)明了這些斷裂面是撕裂(拉伸)產(chǎn)生，而起裂斷面。
 
3、轉(zhuǎn)鼓破裂原因： 
    綜合以上各項(xiàng)檢測(cè)，計(jì)算結(jié)果和分析意見(jiàn)，我們認(rèn)為轉(zhuǎn)鼓破裂主要原因是轉(zhuǎn)鼓材料硬化和壁厚嚴(yán)重減薄。破裂過(guò)程如下： 
(1)起裂：破裂起裂點(diǎn)(裂源)轉(zhuǎn)鼓頂蓋與篩鼓 
焊接連接處。該處焊縫有缺陷，邊緣應(yīng)力(4～5倍許用應(yīng)力)作用下，裂紋不斷擴(kuò)展，長(zhǎng)度及深度增加，達(dá)到臨界裂紋狀態(tài)下，裂紋迅速擴(kuò)展，該處突然破裂。 
(2)點(diǎn)擴(kuò)大：當(dāng)轉(zhuǎn)鼓頂蓋與篩鼓連接處起裂后，轉(zhuǎn)鼓繼續(xù)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，離心力將裂開(kāi)部位迅速擴(kuò)大，首先把頂蓋撕開(kāi)。 
(3)轉(zhuǎn)鼓撕裂：頂蓋撕裂后，裂紋沿篩鼓縱向自上而下撕裂至篩鼓底部，再沿周向撕裂第而篩孔，造成轉(zhuǎn)鼓嚴(yán)重破壞。 
(4)保護(hù)殼飛脫：轉(zhuǎn)鼓局部撕裂后直徑擴(kuò)大，撞擊轉(zhuǎn)鼓保護(hù)殼，使保護(hù)殼飛脫，造成人員傷亡。 
起裂綜合原因是材料硬化、壁厚減薄、焊縫有缺陷和加料操作失當(dāng)造成過(guò)大邊緣應(yīng)力，引起疲勞斷裂。轉(zhuǎn)鼓大面積撕裂原因是材料硬化和壁厚減薄。保護(hù)殼飛脫是轉(zhuǎn)鼓大面積撕裂，撞擊轉(zhuǎn)鼓保護(hù)殼。 

4、討論幾點(diǎn)建議 
      對(duì)現(xiàn)有役離心機(jī)安全運(yùn)行提出幾點(diǎn)建議： 
(1)對(duì)使用10年以上離心機(jī)進(jìn)行一次較全面安全檢查。檢查內(nèi)容包括轉(zhuǎn)鼓各部件材料測(cè)壁厚和硬度，轉(zhuǎn)鼓上連接焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷，轉(zhuǎn)鼓動(dòng)平衡和轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)。檢查結(jié)果對(duì)照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，以判別轉(zhuǎn)鼓是否可繼續(xù)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。 
(2)工廠每年休榨期間設(shè)備檢修工作中，對(duì)轉(zhuǎn)鼓上連接焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)新裂紋，采取措施，防止事故發(fā)生。 
(3)進(jìn)一步完善離心機(jī)操作規(guī)程，提高安全運(yùn)行可靠性：粘度大(BX92—94左右)糖液料，必須做到均勻加料、穩(wěn)步加速分離要求，以避免裝料及布料不均、分離排液困難等引起振動(dòng)過(guò)大、局部應(yīng)力增加。