一、概述

膨脹節(jié)是為了補(bǔ)償因溫差或機(jī)械振動(dòng)引起的附加應(yīng)力而設(shè)置在管道或容器殼體上的一種撓性結(jié)構(gòu)。膨脹節(jié)的種類較多，常用的有金屬?gòu)澒苁脚蛎浌?jié)、金屬波紋管膨脹節(jié)、金屬套筒式膨脹節(jié)、橡膠風(fēng)道膨脹節(jié)、纖維織物膨脹節(jié)。

就硫酸裝置的采用的磺槍而言，膨脹節(jié)主要采用的是U型波紋膨脹節(jié)，磺槍的波紋膨脹節(jié)是利用波紋管的有效伸縮變形，來(lái)吸收磺槍管線由熱脹冷縮等原因而產(chǎn)生的尺寸變化，避免因熱伸長(zhǎng)或溫度應(yīng)力而引起磺槍嚴(yán)重變形或損壞。

二、磺槍膨脹節(jié)炸裂原因

磺槍采用的U型波紋膨脹節(jié)是槍身最薄弱的位置，硫酸生產(chǎn)中磺槍使用的保溫蒸汽的壓力為0.3MPa～0.4MPa，以我司生產(chǎn)的磺槍為例，波紋膨脹節(jié)的厚度為0.8mm，設(shè)計(jì)承受壓力在1.6MPa，實(shí)際用水緩慢打壓測(cè)試最高承受壓力在3.5MPa。

結(jié)合相關(guān)調(diào)查，磺槍上波紋膨脹節(jié)的失效原因主要分為三類：磕碰、疲勞、超壓炸裂。

磕碰會(huì)導(dǎo)致波紋膨脹節(jié)上面的U型波紋的形變能力喪失，進(jìn)而導(dǎo)致喪失補(bǔ)償能力。波紋膨脹節(jié)本身是由金屬制成且工作環(huán)境溫度較高，存在金屬疲勞老化現(xiàn)象，致使波紋膨脹節(jié)失效。磺槍的波紋膨脹節(jié)炸裂主要是由磺槍蒸汽夾套超壓引起的，如關(guān)閉了保溫蒸汽疏水閥讓保溫蒸汽的冷凝水進(jìn)入磺槍，同時(shí)又關(guān)閉了蒸汽出口截止閥，然后冷凝水在磺槍內(nèi)受熱膨脹（水變成蒸汽的體積膨脹在500~600倍），致使磺槍保溫蒸汽夾套層壓力急劇上升，超過(guò)波紋膨脹節(jié)的瞬時(shí)承受壓力，造成波紋膨脹節(jié)炸裂。

磺槍保溫蒸汽夾套內(nèi)冷凝水受熱變成水蒸氣可以大致用理想氣體狀態(tài)方程來(lái)計(jì)算膨脹后壓強(qiáng)：

P為水受熱變成水蒸氣的壓強(qiáng)（Pa）

V為氣體體積(m³)：按照我司標(biāo)準(zhǔn)磺槍為例，蒸汽夾套內(nèi)體積約為28L，即0.028m3

n為氣體的物質(zhì)的量(mol)：按照200g冷凝水計(jì)算，即11.11mol

R為摩爾氣體常數(shù)（也叫普適氣體恒量）(J/(mol.K))：常數(shù)取8.314J/(mol·K)

T為溫度(K)：按照焚硫爐內(nèi)溫度900℃計(jì)算，即1173.15K

經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到200g的冷凝水在磺槍內(nèi)受熱膨脹后的壓強(qiáng)約為3.87MPa，已經(jīng)遠(yuǎn)超磺槍波紋膨脹節(jié)的承受壓力，就會(huì)導(dǎo)致其炸裂造成事故。

三、解決辦法

當(dāng)磺槍安裝在焚硫爐上

1、應(yīng)先打開保溫蒸汽進(jìn)口前的疏水截止閥，把保溫蒸汽內(nèi)的冷凝水排干凈，以保證進(jìn)入磺槍的保溫蒸汽內(nèi)不含有冷凝水；

2、確認(rèn)磺槍保溫蒸汽出口處于放空狀態(tài)，緩慢打開磺槍保溫蒸汽進(jìn)口二次截止閥，利用保溫蒸汽把磺槍降溫到133～160℃范圍內(nèi)；

3、待裝置運(yùn)行正常后，可以關(guān)小磺槍的保溫蒸汽，保障蒸汽管道內(nèi)沒有冷凝水產(chǎn)生，減少保溫蒸汽的消耗和防止保溫蒸汽向焚硫爐內(nèi)泄漏；

4、同時(shí)保持磺槍保溫蒸汽出口放空地溝，用于檢查磺槍是否存在液硫泄漏。

磺槍安裝及配管圖如下圖所示：