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浅析在用铸铁烘缸缸盖产生裂纹的原因摘要：本文介绍了在用铸铁烘缸端盖出现裂纹的情况分析了裂纹产生及裂纹扩展的原因并提出烘缸安全运行的几点建议。关键词：铸铁烘缸缸盖裂纹内应力安全0引言2013年7月内江市某企业更换一生产用铸铁烘缸该烘缸在运行三个月后出现操作侧端盖泄漏蒸汽现象检查后发现该烘缸操作侧端盖与轴头连接圆弧过渡部位出现裂纹裂纹围绕转轴近240°见图一。图一1烘缸介绍该烘缸由丹东某烘缸生产企业制造生产日期2013年1月2013年7月投入使用设计压力0.5MPa设计温度158℃工作介质蒸汽最高工作压力0.3-0.4MPa缸面材料HT250端盖材料HT250规格为φ1500mm×4000mm×28mm容积6.6m?端盖采用凹型结构。按照《固定式压力容器安全技术监察规程》该烘缸为第一类压力容器。烘缸是用铸铁制成的两端有盖的空心圆筒由缸面及其两端的端盖组成外径多为1000～3000mm制造烘缸的材料一般多为HT200、HT250。烘缸的作用是在旋转过程中用内通蒸汽将输送的纸张烘干烫光。2现场情况调查该企业生产线共有2台纸机每台纸机有10台烘缸烘缸用蒸汽由一台SZL10-1.25-AⅢ锅炉产生额定蒸汽压力1.25MPa蒸汽由蒸汽管道进入分气缸再由分气缸经减压阀进入蒸汽支管蒸汽支管连接每台烘缸的蒸汽接头进入烘缸内部工艺流程见图二。图二锅炉、分气缸、蒸汽管道安全阀和压力表在校验有效期内外观及铅封完好分气缸安全阀整定压力0.8MPa蒸汽管道安全阀整定压力0.48MPa分气缸与蒸汽管道间安有减压阀。烘缸的实际使用压力为0.3-0.4MPa工作温度低于158℃运行条件符合设计运行工况。3裂纹产生的原因分析（1）该烘缸安装时进行了安装告知出厂技术资料、注册登记手续齐全技术资料中未发现有不符合标准、规范的项目。运行条件符合设计运行工况因此可排除因超温超压引起裂纹的可能。（2）HT250是珠光体类型的灰铸铁可用于高强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔器、法兰、填料箱本体及压盖等。其优点是：其强度、耐磨性、耐热性均较好减振性良好铸造性能较优对应力集中的敏感性较低。缺点是：综合机械性能低壁厚变化对机械性能影响大冷却速度的敏感性很大因此薄截面容易形成白口和裂纹而厚截面又容易形成疏松。铸件上的一些部位如结构突变处、轴孔和T型槽等较厚处容易产生缩孔、缩松等缺陷当这些部位的厚度与周围连接壁相差过大时还易产生裂纹等缺陷。灰铸铁件的独有特性使端盖与轴头连接部位的机械性能降低并容易出现裂纹。（3）钻取该缸盖裂纹处材料进行化学分析结果见下表：试样编号化学成分（%）CSiMnPSHT250-13.221.740.891.9460.078由上表可以看出P元素含量达到1.946%在灰铸铁件中P元素推荐含量为≤0.2%[1]该缸盖中P元素含量超出推荐含量9.7倍。P元素在铸铁中以低熔点二元或三元磷共晶存在于晶界P不是促进碳化物形成元素但显出正偏析特性P含量提高力学性能尤其是韧性和致密性降低。P含量高往往是铸件产生冷裂纹的原因。（4）铸造过程中铁液冷却凝固型芯妨碍铸件收缩在铸件内引起拉应力不同的冷却速度使先冷的薄壁妨碍后冷的厚壁收缩在厚处产生拉应力薄处产生压应力经实测这些应力叠加可是铸件内应力达220MPa[1]。内应力和铸件承受的负载一起造成一个超过铸件本身强度的总应力使铸件失效开裂再加上磷还有促进铸件形成缩孔、缩松倾向顾很容易在结构突变部位或厚度与周围连接壁相差过大处产生缩孔、缩松等缺陷甚至产生裂纹形成裂纹源。4裂纹扩展分析烘缸在运转过程中两端轴头要承受烘缸缸面和缸内冷凝水的重量也要承受转动时产生的弯曲、扭转力和振动力轴头承受弯扭复合作用。还有就是轴头距烘缸缸面（缸面长4000mm）中心较远在转动烘缸自身重力作用下轴头势必发生一定的变形在端盖与轴头连接圆弧过渡处产生应力集中该部位承受着相当大的动应力而且HT250抗疲劳能力极差因此交变应力加速了裂纹源的扩展最终导致疲劳失效。5结语上述对裂纹产生和扩展分析可知为提高烘缸的使用寿命、保障其安全可靠运行应做到以下几点：（1）烘缸制造单位在烘缸制造过程中应严格遵守设计技术要求及制造工艺要求以及对冶金过程进行周密的考虑和采取必要的措施以减少在制造过程中产生缺陷的机率。在条件允许时应对端盖进行优化设计改变端盖的结构[2]如设置加强筋、采用凸型端盖结构突变部位由直角改成圆角等以减少应力集中；也可以用钢制烘缸或者铸钢烘缸[