内固定失效（精选八篇）
内固定失效 篇1
1 资料与方法
1.1 一般资料
该院自2004年1月—2013年12月间, 收治的197例锁骨骨折并行骨折内固定术的患者中, 出现内固定失效l3例, 其中男10例, 女3例, 年龄19~60岁, 平均34岁;左侧2例, 右侧11例;中段骨折10例, 外侧段骨折3例;粉碎性骨折l0例, 斜型骨折2例, 横行骨折1例;克氏针固定7例, 重建钢板固定5例, 克氏针张力带固定1例。
1.2 手术方法
患者仰卧于手术台上, 颈丛神经阻滞麻醉成功后, 切口以锁骨骨折端为中心, 向两侧延长, 行骨膜下剥离, 显露骨折端, 清理断端血肿及嵌压的软组织, 复位骨折块。然后进行如下操作: (1) 克氏针固定:骨折复位满意后, 以2.0~2.5 mm直径的克氏针, 钻入骨折断进行固定, 长斜面骨折或粉碎性骨折, 可用双l0号丝线捆扎, 以加强固定。 (2) 重建钢板固定:选用5~7孔重建钢板, 塑形后将钢板置于锁骨上方或前方, 依次钻孔、攻丝, 拧入螺钉固定。 (3) 克氏针张力带固定:以2.0 mm或1.5 mm的克氏针交叉或平行钻入, 并用钢丝与克氏针组成张力带固定骨折端。 (4) 对13例内固定失效、骨折不愈合的病例, 再次手术时均采用解剖型钢板内固定, 其中3例因骨缺损较多, 进行了自体髂骨植骨术。
1.3 术后处理
术后应用锁骨固定带固定2~4周, 并指导患者进行上肢肌肉及关节功能锻炼, 预防性应用抗生素1~3 d。
2 结果
该组197例患者均获随访, 随访时间6~18个月, 其中13例出现内固定失效, 即骨折不愈合率达6.6%。发现失效时间为1~6个月, 克氏针弯曲3例、断裂2例、退移3例。钢板断裂1例, 螺钉断裂2例, 螺钉松动2例。13例骨折不愈合经再次切开复位内固定, 术后经过6~8个月随访, 骨折愈合。
3 讨论
3.1 锁骨骨折内固定失效原因及相应对策
(1) 克氏针粗细选择不当:刘德鼎等[4]研究指出, 使用直径2.5 mm克氏针进行固定, 能使锁骨的抗弯、抗扭强度得到满足, 甚至超过30%;用直径2.0 mm的克氏针, 能达到锁骨的生理负荷;而用1.5 mm直径的克氏针, 只能达到生理负荷的30%。故使用过细的克氏针, 其抗弯曲、抗扭度较差, 且不能紧贴髓腔, 降低了内固定强度。 (2) 克氏针本身的缺陷:克氏针作为骨折内固定物, 没有轴向加压作用。发生锁骨骨折后, 因受胸锁乳突肌的牵拉近折段会向上、向后移位, 受上肢重力的影响远折段则会向下移位, 又因受到胸大肌及斜方肌等的牵拉出现向前、向内的作用力, 而骨折端的轴向加压作用力缺乏, 在多种力量的作用下使骨折端分离, 发生克氏针移位[5]。 (3) 钢板长度不足:多数学者认为锁骨中1/3粉碎性骨折是钢板内固定的适应证, 如果术中选择的钢板过短, 骨折端每侧少于3枚螺钉固定[6], 就会出现有效固定螺钉减少, 尤其在粉碎性骨折时更容易出现螺钉松动、脱出, 术后引起骨不连或延迟愈合的发生。钢板有效固定螺钉过少, 是手术失败的重要原因之一[7,8]。
3.2 手术中操作不当
克氏针穿入近端髓腔长度不足;克氏针针尾处理不当;重建钢板塑形不当或反复预弯;螺钉操作不当;克氏针张力带技术应用不当;对于粉碎性骨折处理失当。
3.3 术后肩关节过早活动
卢浩等研究[9]显示, 锁骨骨折患者术后出现固定失败的原因主要是术后操作不当、选择的内固定物品不恰当以及过早活动等, 本组克氏针固定1例患者, 术后3周开始进行驾车打方向盘等肩关节主动活动, 引起克氏针退移。重建钢板内固定1例, 未遵循功能锻炼计划, 术后4周自觉疼痛消失即开始正常工作, 引起钢板断裂。术后患者因疼痛的消失, 而产生“痊愈”的感觉, 这时如果不遵医嘱, 过早进行高强度的肩部活动, 则可导致内固定失效。
综上所述, 通过认真的术前准备、选择合适的骨折内固定物并进行规范的手术操作、术后进行科学合理的功能锻炼, 方可有效避免锁骨骨折术后内固定失效的发生。
摘要：目的 探讨锁骨骨折术后内固定失效的原因及预防措施。方法 回顾分析该院自2004年1月—2013年12月收治的197例锁骨骨折行骨折内固定术患者, 初次手术方法包括:克氏针固定、钢板固定、克氏针张力带固定, 对其中出现内固定失效的病例, 分析失效原因及采取补救措施。结果 所有病例随访618个月, 其中13例出现内固定失效、骨折不愈合, 包括:克氏针固定7例、重建钢板固定5例、克氏针张力带固定1例, 13例均采取再次切开复位解剖型钢板内固定, 且3例行自体髂骨植骨术, 术后68个月骨折愈合。结论 医源性因素是造成锁骨骨折内固定失效的主要原因。锁骨骨折术后内固定失效与内固定物选择、手术操作及术后功能锻炼方法有密切关系。正确掌握骨折内固定手术操作技巧, 合理使用内固定器械, 术后科学合理的功能锻炼, 是防止锁骨骨折术后内固定失效的关键。
关键词：锁骨骨折,内固定,失效
参考文献
[1]盛治荣.锁骨骨折内固定失效的原因分析及预防处理措施[J].大家健康:学术版, 2014 (17) :220-221.
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[3]刘江涛, 邱晨, 徐俊昌.老年股骨粗隆间骨折内固定失效的原因分析及对策[J].中国骨与关节损伤杂志, 2014, 29 (12) :1258-1259.
[4]刘德鼎, 吴献民, 毛宁方, 等.锁骨骨折内固定失效的原因分析及对策[J].现代生物医学进展, 2013 (30) :5892-5895.
[5]任周奎, 吕应文, 余定华, 等.股骨粗隆间骨折内固定失效原因分析及对策[J].创伤外科杂志, 2011, 13 (2) :111-113.
[6]赵卫, 张继荣, 贺元茂.锁骨骨折内固定失效原因分析[J].重庆医科大学学报, 2011, 36 (4) :501-503.
[7]陶勇, 谢垒, 夏鉴芳, 等.锁骨骨折术后内固定取出后再骨折原因分析[J].浙江创伤外科, 2012, 17 (5) :616-617.
[8]何雅鸿, 胡波, 刘奇锋, 等.对锁骨骨折内固定失效原因的几点反思[J].中国实用医药, 2014 (25) :236-237.
内固定失效 篇2
关键词：固定锅炉；混床树脂；水质处理
中图分类号： TQ5 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）10-166-2
0 引言
目前我国的工业锅炉应用广泛、使用量大。水是锅炉在生产运行过程中的主要介质，水质的处理一旦出现不正常的现象，不仅对锅炉的正常运行带来很大的影响，还会产生较大的安全隐患。所以说，做好水质处理是锅炉高效安全生产的重要保障。混床树脂污染失效对锅炉的生产有一定的影响，对其污染时效的相关新宿进行分析，进行相应的处理，为锅炉的正常运转提供有效的保障。
1 锅炉水质处理的重要性分析
锅炉是生产蒸汽或者加热水的能量转换设备，水在锅炉的生产运转过程中，通过不断吸收燃料而产生热量，经过受热蒸发。在这样的循环过程中，水质会有所变化，浓缩、沉淀、结晶之间会产生一定的反应，一段时间后锅炉系统会有相应的沉淀物析出，在锅炉的受热面出现一些水垢、腐蚀等情况。受热面产生水垢，会直接影响到锅炉的受热性能，从而增加耗煤量。據相关调查统计，每毫米的水垢，会在原有的耗煤量上多损耗7%-9%的燃料，相应的热效率下降10%-20%，另外水垢也会带来一定的安全问题，例如金属管壁发生鼓包，严重的会发生爆管等事故。
除了上述的水垢问题，其他因素导致的水质不良也会给锅炉带来各种损耗或故障问题；水冷壁、给水管道等加热器的腐蚀，锅炉表面变薄、凹陷抑或穿孔等多种状况的发生，都会影响设备的使用强度，对各部件以及锅炉的使用寿命都会有很大的影响。所以对水质处理的问题必须引起重视。
2 锅炉水质处理方式
现阶段，常用的锅炉水处理总体分为炉内加药与炉外软化两种技术。
①炉内加药法指的是向锅炉里添加特制的化学药剂，使其与炉内的水垢产生化学反应，当水垢被分解为松散的沉淀物后，通过锅炉的排污系统从炉内清理出去。但在这一处理方式中存在的缺点是，适用性并不强，只针对压力为0.2-1.3MPa的锅炉使用；该单位现有固定锅炉5台，3台6吨热水锅炉，2台4吨蒸汽锅炉，额定压力0.9-1.6MPa，日均用水量35-50吨。
②炉外软化法是现阶段使用最广泛的锅炉水处理技术。目前使用的有反渗透技术和离子交换技术。反渗透水质处理技术因照价高昂，未及普及。炉外软化法的代表技术为离子交换法。水的硬度主要是由其中的阳离子：钙离子（Ca2+）、镁离子（Mg2+）构成的。当含有硬度离子的原水通过交换器树脂层时，水中的钙、镁离子与树脂内的钠离子发生置换，树脂吸附了钙、镁离子而钠离子进入水中，这样从交换器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水。随着交换过程的不断进行，树脂中Na+全部被置出来后就失去了交换功能，此时必须使用Nacl溶液对树脂进行再生，将树脂吸附的Ca2+、Mg2+置换下来，树脂重新吸附了钠离子，恢复了软化交换能力。
离子交换法中最常用的介质为混床树脂。所谓混床，就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中，对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1：2，也有装填比例为1：1.5的，可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。混床树脂比较同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行，再生时树脂不移出设备以外，且阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便。
具有以下优点：①出水水质优良，出水pH值接近中性。②出水水质稳定，短时间运行条件变化（如进水水质或组分、运行流速等）对混床出水水质影响不大。③间断运行对出水水质的影响小，恢复到停运前水质所需的时间比较短。④回收率达到100%。
3 混床树脂失效的原因分析
一般情况下导致混床树脂失效的原因有以下几种：一是工作人员在操作上的失误，树脂反洗分层界面模糊不清，再生树脂混合不够均匀；二是设备故障导致的混床树脂失效，比如交换器内的设备或者再生系统的故障等；三是由于使用时间过长，阴、阳树脂老化，降低了原有的强度；树脂破碎结块或者在反洗的过程中造成树脂的流失、树脂的填装度不足；四是冷凝液水质的不合格，再生剂的质量问题也会导致混床树脂的失效，比如水里掺杂进了污染物，或者再生剂的纯度及配置浓度不够，达不到应有的质量要求等，都会对混床树脂产生影响。
4 处理工艺
要想能更好地解决混床再生的异常现象，最好的方式就是更换阴阳离子交换树脂。然而在实际的生产过程中，机组较多，并且对锅炉的生产需求量较大，锅炉的除盐系统长时间都是处于满负荷的运行状态等问题，使得没有足够的时间去及时更新阴树脂；从另一个角度来说，更换树脂的成本较高，所以找出一种可以降低成本的方式来解决更换树脂这一问题，就显得尤为重要了，结合混床再生异常现象产生的原因，消除交换层的结块是解决这一问题的关键点所在，同时清除破碎树脂，在树脂量不足的状态下适当添加即可。
4.1 对原水进行温度控制
原水的温度需要保持在应有的范围内，因为温度超标的话，会影响树脂的稳定性和再生效果，建议将原水在进罐前加上旁冷器，然后根据实际的温度效果选择适当的换热器，采用加装温度表和相应的调节阀的方式来对其进行控制。
4.2 反洗工艺
反洗工艺即是将混床进行彻底的反洗，一直到清洗的水为清澈为止，没有碎树脂。混床出水的二氧化硅以及电导率处于合格的状态，制水量有一定的好转现象；但反洗工艺并不能完全透彻地解决混床的水质问题，因为混床再生的水质虽然合格，但相应的二氧化硅却高出正常范围，而且运行床逐渐失效，制水量也有明显低于正常量。
4.3 碱液空气擦洗及反洗
由于树脂抱团结块后，大都沉积于底部而不易漂浮在树脂层表面，所以这时大反洗并不能有效地将其完全清除；为解决这一情况通常采用先通入一定量的碱液，然后再进行压缩空气的擦洗方式。由于空气从混床底部进入后，可以将由于结块而深度失效的树脂，得到一定的恢复，同时可以使破碎树脂有所减少，从而更容易从树脂层中脱离开来。
如果是静电原因产生的粘合结块，也可以使用适量的碱液来对其进行消除；又由于阴树脂在碱液中通常处于漂浮的状态，强度较低，所以对其进行空气压缩的压力控制应该适当低一些。
5 结语
内固定失效 篇3
1 资料与方法
1.1 一般资料
我院骨科2003年1月—2008年4月收治股骨粗隆间骨折患者180例, 男80例, 女100例, 年龄最小者45岁, 最大者80岁, 平均年龄 (65±10) 岁。其中低能量损伤 (行路摔伤等) 者148例, 高能量损伤 (如车祸伤、煤矿砸伤等) 者32例。有123例患者同时伴有高血压、冠心病、肺心病、糖尿病等不同内科疾病, 约占本组病例总数的68.3%.12例同时伴有复合伤。本组患者均予行DHS内固定治疗。
1.2 手术及治疗方法
入院后给患者行术前常规检查, 伴有内科慢性疾病者给予相关会诊治疗, 并予以术前评估后排除手术禁忌证。患者一般采用硬膜外麻醉或全麻插管静脉复合麻醉后, 平卧于手术牵引床上, C形臂监视下牵引复位, 复位满意后, 在股骨大转子外侧做一直切口, 暴露股骨大转子及股骨上端。在大转子下2 cm～3 cm处放置导针角度定位器, 选用130°～135°位放置导针, 观察导针的位置与深度后, DHS扩孔器扩孔, 丝锥攻丝, 将选好的拉力螺钉拧入, 套入DHS钢板, 选择合适长度的螺钉固定钢板。若伴有小转子骨折者, 可用钢板最上方螺丝钉固定小转子, 尽量避免用环形钢丝捆绑, 对于严重粉碎性骨折伴有骨质缺损者取自体髂骨植骨。本文报道病例手术时间60 min～120 min, 平均90 min, 术中出血200～400 m L, 平均出血量300 m L.所有术后患者常规应用抗生素预防感染, 勿用止血药。术后第2天开始抗凝治疗, 一般持续14 d左右, 防止深静脉血栓形成。术后2 d～3 d鼓励患者坐起, 在床上行患肢肌力锻炼, 并逐渐增加活动量。同时翻身、叩背促进排痰, 预防肺部感染和压疮, 多饮水促进排尿, 预防泌尿系感染。术后4周～6周复查摄片决定活动方式及负重时间。
2 结果
本组180例, 无死亡病例。所有患者均予12个月～30个月, 平均15个月的随访。按Sanders髋关节临床功能评分, 随访结果见表1.
3 讨论
股骨粗隆间骨质疏松, 系老年人常见的骨折部位。虽然近年来骨科内固定器械不断改进和发展, 内固定技术不断完善, 但失败病例仍不少见。本文就本组12例失效病例的原因从骨折类型、内固定物选择、内固定物材料的置放位置和骨骼质量等方面进行分析:
3.1 术前认真明确骨折类型, 充分准备, 以利确定最佳手术治疗方案
通过对本组内固定失效病例的总结分析, 我们认为一些手术内固定的失效是由于术前对骨折类型缺乏认识, 造成对骨折类型判断错误, 从而引起内固定失效。股骨近端解剖上有两种不同排列的骨小梁系统, 承受压应力的内侧骨小梁系统和承受张应力的外侧骨小梁系统。股骨内侧结构 (包括小转子及股骨距) 对于稳定性起到相当重要的作用, 该部位从生物力学角度看是压应力和内翻应力高度集中区, 承担着生理负重, 有阻止内翻移位的作用。因此, 股骨内侧结构的完整具有特殊的作用, 既可增加内侧骨质连续的支撑力, 又可以避免压应力过于集中在内固定物导致内固定失效。目前分型中较为公认的Evans分型[1]是基于大小转子是否受累及骨折复位后是否稳定而分型, 分型中1, 2型又称稳定型骨折, 其小转子完好无损, 股骨内侧骨皮质无缺失, 分型中3, 4, 5, 6型又称不稳定型骨折, 其内侧结构受到破坏, 股骨距部分皮质缺损, 失去对应力的支撑。国内徐莘香[2]等认为骨折内固定一定要固定压力侧骨碎块, 恢复股骨内侧骨皮质对应力的支撑作用, 否则易导致内固定失效出现髋内翻。所以术前对骨折的稳定性及复位后的稳定性作出正确的评估尤为重要, 宜根据骨折类型确定最佳治疗方案。
3.2 注重骨骼质量评估, 合理选择病例, 降低手术失败率
高龄老年患者往往伴有骨质疏松, 特别是女性患者存在着绝经后骨质疏松和老年性骨质疏松, 骨的质量和强度下降较男性更为明显。本组100例是女性患者, 其中15例Singh指数Ⅳ级以下, 在进行DHS内固定时, 拉力螺钉在骨内的握持力下降, 螺钉在骨内切割的可能性相对增大, 易造成螺钉在股骨头内穿出, 本组2例患者即为此原因导致内固定失效。显然, 对于Singh指数在Ⅳ级以下的股骨转子间骨折患者应慎用DHS内固定。有学者指出Singh指数在Ⅲ级以下时股骨头内的内固定钉失败率明显增高。总之骨质疏松患者内固定时要慎重。近年来, 利用人工关节置换术治疗难治的转子间骨折的文献报道渐多且初见成效, 陆勇等[3]通过一组病例的回顾性分析, 认为人工股骨头置换治疗高龄股骨转子间骨折是一种可行的治疗方法。因此, 对于伴有严重骨质疏松的股骨转子间骨折如何掌握治疗的适应证, 以最小的代价取得最大的效果是对骨科医师的严峻挑战。
3.3 熟悉器械的固定原理和特性, 熟练掌握各种内固定操作技术, 避免内固定器械选择不当致手术失败
内固定器械的选择及操作技术不当可造成内固定物松脱或断裂。随着内固定器械的不断改进和发展, 目前转子间骨折的手术治疗已日趋成熟, 包括钉板系统、髓内系统及外固定系统等, 但对于各种内固定器械来说适应证不同, 侧重点不同, 且各有其优缺点。因此, 熟悉器械的固定原理和特性, 熟练掌握各种内固定操作技术是骨折内固定治疗成败的关键所在。DHS属于钉板系统, 由1个圆头、粗大、宽螺纹螺丝钉, 1个套筒钢板和加压螺丝钉组成, 其设计特点是通过控制性加压使骨折断端获得多角稳定, 同时保持良好的股骨颈干角, 它通过拉力螺纹钉和侧方的套筒钢板使股骨头颈段与股骨干为一体, 能有效对抗内翻剪切力。Evans分型中稳定型骨折, 股骨内侧结构骨皮质无缺失, 股骨距能承受大部分压应力。采用DHS内固定, 其钢板和外侧骨皮质承受张应力有限, 骨折部的固定很坚固, 一般不会发生内固定失效。不稳定型骨折, 其股骨距部分皮质缺损, 内侧结构失去良好的支撑, 压应力不能通过股骨距传导, 内植物上应力增大, 采用DHS内固定应力集中在钢板和螺钉上, 会导致头钉切出、钢板及螺钉断裂, 最终导致内固定失效。本组临床实践证明DHS并不适宜所有股骨粗隆间骨折。本组失败的病例中有3例就属于此类情况, 后来我们总结对于Evans分型中稳定型骨折, DHS是一个理想的固定装置, Evans分型中不稳定型骨折, 我们尽可能采用髓内固定系统, 以避免内固定失败。
3.4 正确安置内固定物, 使其位置正确合理
用于股骨转子间骨折的DHS内固定系统, 笔者认为理想的置入拉力螺钉位置应是股骨颈的中心或稍偏下方, 拉力螺钉进入主要抗压力骨小梁与主要抗张力骨小梁区域, 穿过Word三角区, 螺钉尖端应达到距股骨头关节面5 mm～10 mm处, 如果螺钉太短未穿过或位于骨小梁较少的Word三角区, 则不能发挥较强的内固定作用。软骨下骨密度高, 强度大, 对内固定物的把持力较强, 术中拧入套筒螺纹钉时可以体会到。Baumgaertne等[4]认为头钉置于股骨头颈中心最为牢固, 不易发生头钉切割, 并提出“尖顶距” (TAD) 的概念, 明确了头钉置放的深度, 表明了头钉的位置与头钉切出股骨头之间的关系, 并指出TAD值是可以独立预测头钉切出的最重要因素。当TAD值大于30 mm时, 切割脱出的发生率明显增加, 因此, Baumgaertner建议螺钉放置时TAD值越小越好, 至少小于25 mm.如果术中导针置入后TAD值大于25 mm, 需要考虑改变导针位置。否则, 股骨头拉力螺钉的位置欠妥易导致螺钉在股骨头颈骨质中切割。本组有2例因术中惧怕DHS内固定套筒钉穿出股骨头而将钉尖置于Word三角区, 最终因把持力下降, 内固定失效, 头钉颈后“切割”穿出股骨头。
3.5 制定个体化的肢体功能训练方案, 防止术后功能锻炼不当致骨折内固定失效
股骨转子间骨折的患者特别是高龄患者往往全身功能差, 并发症多。手术内固定只是获得即时的骨折稳定, 在骨折愈合前不合理的活动, 常常引起骨折畸形愈合、钉板拔出、断裂、再骨折。本组3例骨折端粉碎不稳定患者, 术后内固定虽然获得初步稳定, 但内侧股骨距未能获足够的力量支撑, 因过早、过负荷的承重及活动造成内固定失效。因此术后需注意肢体的保护, 应该根据骨折的类型、骨质量如何、术前肢体功能状况、骨折是否稳定、复位是否完全、内固定是否牢固制定个体化的肢体功能训练。功能锻炼应循序渐进, 以主动活动为主, 被动活动为辅, 全身和局部情况兼顾, 避免过早负重下地行走, 定期复查X线片, 根据骨痂生长情况调整锻炼计划。我国基层目前尚无康复医师一职, 作为骨科医师身兼治疗、康复于一体, 而这一康复过程往往是我们容易忽视的重要环节, 因此今后在临床治疗的基础上, 一定要注重康复训练。
参考文献
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转炉固定烟罩异常失效原因及对策 篇4
关键词：余热锅炉,汽化冷却,固定烟罩,失效
1 引言
梅钢三座转炉烟气冷却系统是由德国OSCHATZ设计的, 其功能主要在于吸收转炉炼钢吹氧反应所产生的高温废气中的热量, 加以回收利用, 并通过汽化冷却将吹炼过程中产生的烟气温度由1700℃降低到约850℃, 以满足工艺要求。但梅钢转炉余热锅炉固定烟罩异常失效现象比较频繁, 严重影响了生产。
2 系统概述
汽化冷却系统又分为高、低压循环系统。低压循环系统由除氧器、氧枪插入孔、副枪插入孔、副原料投入孔、群罩组成。汽化冷却系统补水至除氧器, 经除氧器补到汽包。除氧器补水管路由补水管路和补气管路组成, 补给量在模型控制下通过流量调节阀调节, 而蒸汽补充一方面平衡除氧水箱压力, 另一方面起除氧作用。高压循环系统分高压强制循环和高压自然循环, 其包括汽包、固定烟罩、移动烟罩、直烟罩、转角烟罩和检查盖等设备。高压循环系统是汽化冷却系统中主要汽化冷却、余热回收系统。
该系统在使用过程中, 虽然具有蒸汽回收量大的特点, 但由于工况恶劣, 靠近炉口的裙罩和固定烟罩频繁出现异常磨损导致的泄漏问题, 特别是高压强制循环冷却的固定烟罩, 由于周围烟气温度最高, 受烟气中的粉尘冲刷最厉害等因素, 导致其频繁泄漏而抢修补焊, 严重影响梅钢转炉系统生产线的稳定性, 制约炼钢厂产能的提高。本文从现场烟罩壁厚减薄及所发生的泄漏等问题着手, 分析固定烟罩的异常磨损失效原因, 并针对该原因提出相应对策。
3 固定烟罩失效现象及其原因浅析
3.1 烟罩失效的一般原因
转炉烟气中含有H2S、SO2、CO2等氧化性气体, 在高温状态下对烟罩管壁产生氧化腐蚀。转炉烟罩管壁被腐蚀后, 其接触表面积增大, 导致钢液粒子在管壁上极易产生结渣现象, 另外喷溅导致烟罩挂渣、粘冷钢, 降低了烟罩管壁热交换效果, 产生局部过热而烧损破坏。同时, 烟气腐蚀管壁表面保护层破坏, 烟气中大量粉尘、高速料流、溅渣及吹炼钢水粒子等, 温度高、冲击力大, 随着高速烟气流动, 对烟罩管壁冲刷磨损加剧。而且, 转炉烟罩管壁腐蚀、磨损后材料抗热疲劳性能严重下降, 使用过程中产生疲劳裂纹及竹节状斑纹, 这就是转炉烟罩磨损失效的普遍原因。
3.2 转炉固定烟罩失效现象及原因
金属表面受高流速和湍流状的流体冲击, 遭到磨损和腐蚀的破坏, 保护膜失效, 破口处裸金属加速腐蚀。如果流体中含有固体颗粒, 磨损腐蚀就更严重。它的外表特征是:局部性沟槽、波纹、圆孔和山谷形, 通常显示方向性。冲击腐蚀多发生在流体改变方向的部位.流体由大截面进入小口, 产生湍流, 在管入口大约100mm区域常发生严重腐蚀。
固定烟罩距离转炉炉口大约0.5～3.2m, 它是汽化冷却烟道的重要组成部分, 入口烟气温度高, 受热面积相对小, 吸热量大。固定烟罩管壁最高设计温度为280℃, 低于450℃, 所以选用的是20G, 含碳量在0.2%上下, 属于低碳钢。根据GB3087-82, 20钢的屈服点为245MPa, 抗拉强度为330～490MPa, 延伸率为20%。在现场维护实践中, 它的主要破坏形式有如下几种:
3.2.1 管壁异常减薄
目前梅钢转炉固定烟罩使用寿命很短, 使用1年后固定烟罩管壁由设计的4.5mm减薄至2.0mm以下, 主要劣化表现为固定烟罩弯头底部管壁与炉前侧120°范围内管壁异常减薄, 一个炉役受热面管壁厚度减薄至1.2mm, 且表面呈现很多大小不一的凹坑, 其余范围的受热面管壁也出现不同程度的减薄和凹坑, 表1是第一台固定烟罩上线使用一个炉役后用超声波测厚仪测得的壁厚数据。
/mm
注:炉前侧为0°
图1、图2是固定烟罩下线前最后一次异常破损情况照片。
图中, 破损点位于固定烟罩底部0°弯头内侧高约80mm区域, 破损区域周围几根管子管壁厚度现场实测1.4mm左右, 此处壁厚异常, 减薄严重, 已多次出现类似破损现象。但从几次类似破损情况来看, 破口裂纹呈纵向分布, 周围未发现明显烧损熔融痕迹, 可以说明该烟罩流量能满足要求, 否则, 烟罩受热面管壁会出现很多因强度不足导致的横向裂纹。该烟罩管壁的异常减薄主要原因是冲刷、磨损腐蚀所致, 可能存在的原因如下:
(1) 炉前侧加料口与氧枪口之间角度过大 (11°) , 导致加料过程中料流撞击氧枪反弹后对烟道管壁造成冲刷磨损。
(2) 固定烟罩距炉口过近 (868mm) , 导致炼钢过程中, 钢液粒喷溅后被风机吸走, 对固定烟罩底部受热面冲刷磨损加剧。
(3) OG风机转速偏高, 烟罩入口处烟气流速达27m/s, 超过了设计流速 (25m/s) , 导致烟气冲刷磨损加剧。
(4) 由于炉前侧兑铁水、加废钢, 导致烟罩受热面管道在炉前侧磨损最严重。
3.2.2 短期高温过热烧损
短期高温过热烧损是固定烟罩比较常见的破坏形式, 占到所有漏水事故20%-30%左右, 同时短期高温过热烧损破口较大, 一旦发生, 漏汽严重, 必须立即停炉修补, 对生产的影响极大。
失效管样爆口一般为唇型, 也称菱形撕裂, 长约60～70mm, 最宽处25mm, 外壁光滑, 边缘薄如刀刃, 被喷出的水汽混合物淬硬, 但其背火侧无任何异常。这种破坏形式也仅见于固定烟罩, 裙罩和移动烟罩投产三年以来从未出现这种爆口。
瞬间高温过热爆管破口处如图3所示:破口呈喇叭状, 管子严重突起破口处减薄, 边缘锋利, 韧性断裂, 外表为黑色氧化组织。破口内壁较为光洁。破口附近没有平行于破口的纵向裂纹, 显微镜下破口处的金相组织呈雪花状贝氏体组织。
短期过热爆管如图4所示, 破口较大, 呈不规则菱形, 显微下金相组织为球化珠光体, 破口附近管子突起且较远处管子也有不同程度的突起。破口组织为铁素体和有一定程度的球化块状珠光体。
短期过热是管子受严重高温力学性能急剧下降, 管子在压力的作用下发生塑性变形以至破损。造成固定烟罩受热面短期过热的原因主要有三个:一是排管内壁严重结垢;二是吹炼过程中喷溅导致高温钢渣大量附着在管壁;三是炉口大量积渣而采用吹氧清理炉口时导致固定烟罩底管烧损。
吹氧过程中排管表面附着的高温钢渣是造成固定烟罩短期过热爆管的最主要原因。顶底复吹转炉在吹炼过程中, 由氧枪吹入的高压氧气与转炉内部的铁水发生剧烈的碳氧反应, 少数钢水微团获得足够能量溅到固定烟罩排管上, 1600℃的钢水团附着在排管表面, 排管内部的汽水混合物迅速汽化, 由于蒸汽的传热性能低于水, 造成排管温度迅速上升, 一旦超过723℃管材屈服强度、抗拉强度急剧降低, 而排管内部介质压力在3.0MPa以上, 在内部水汽混合物压力的作用下, 排管快速蠕伸变形爆破, 导致了瞬时过热爆管。
另外, 梅钢引进了一种先进的清炉口工艺。即在吹炼后期, 溅渣护炉前, 用氧枪吹氧清理转炉炉口处的冷钢, 这个过程中固定烟罩下部排管处于富氧状态, 极易使附着在烟罩内壁的高温钢渣高温烧损, 造成排管失效。
第一种原因引起的固定烟罩爆管发生在转炉吹炼后期, 第二种原因引起的固定烟罩爆管一般发生在转炉吹炼过程中, 第三种原因引起的固定烟罩爆管发生在转炉清炉口作业过程中。
3.2.3 长期高温过热裂纹
固定烟罩受热面排管长期高温过热鼓包破裂的危险程度介于高温短期过热爆管和冲刷腐蚀磨损穿管之间, 因为高温破裂的裂口小, 易修补, 对生产接凑影响较小, 但修复后难以坚持较长时间。
高温长期过热裂纹的裂口边缘厚钝, 外壁粗糙, 有纵向小裂纹如树皮状, 也有横向小裂纹如竹节状, 而且管内侧宏观无改变, 金相组织也无变化。
低温长期过热一般是由于排管中有杂物、水垢、锈垢或腐蚀产物影响传热, 而引起的排管温度升高发生鼓包变形, 当变形量超过原管尺寸的3.5%后, 会发生鼓包破裂现象。
影响排管正常传热的原因:锅炉补水水质不合格, 造成排管在运行几周、几个月甚至半年后内壁附着水垢, 影响正常传热。值得注意的是在排管发生高温的同时, 腐蚀会因管金属温度升高而加重, 增厚的腐蚀产物使高温现象加重, 随之而来又是腐蚀加重、反复的自激过程, 因此高温失效和腐蚀失效共存。
固定烟罩制作过程中留在内部的焊渣、安装过程中进入的焊渣、以及修复过程中进入内部杂物等, 它们经过长时间循环, 聚集在固定烟罩最低点弯头和进水集箱拉蒙管处, 阻碍排管内部汽水混合物的流动, 造成排管缺水而长期高温过热发生漏水, 长期高温过热, 大大缩短了固定烟罩的寿命。
3.2.4 其他原因
投产以来, 也出现过其他原因引起的固定烟罩漏水事故。主要有固定烟罩底部弯受热侧高温附渣过烧及钢渣融损, 其破坏形式如图5所示。
固定烟罩也出现过排管的机械损伤, 被硬物划擦表面形成贯穿伤, 如图6所示。这主要是吹炼过程中喷溅大, 导致移动烟罩内壁大面积粘渣, 大块钢渣整体脱落下来刮伤固定烟罩, 同时, 炉口升降裙罩尾管也出现过机械损伤, 由于转炉炉口积渣过高, 摇炉时炉口冷钢刮伤裙罩底部尾管 (图7) 。
还有一种经常出现的现象是移动烟罩、固定烟罩大面积粘渣, 同时加料孔也因积渣而堵死, 造成该现象的直接原因是转炉吹炼喷溅过大, 而且喷溅会导致高温液态钢 (渣) 飞溅附着在烟罩内壁, 附着钢液使烟罩管壁温度急剧升高, 容易出现过烧爆管, 同时管壁温度升高至熔点后与钢液形成熔融状态, 致使钢渣不易脱落而堵死加料口, 另外烟罩内壁大量积渣会使烟罩排管冷却效果降低, 最终烟罩受热面出现各种裂纹而失效。
4 对策措施及改进建议
根据固定烟罩表现出来的破损失效形式, 以及分析出造成烟罩失效的原因后, 提出以下几点对策:
(1) 减小加料口与氧枪口的夹角, 由原来的11°减至9°。
(2) 尝试对固定烟罩进行改型, 增加固定烟罩底部与炉口的距离, 减轻冲刷磨损。
(3) 在系统中优化环缝开度, 同时调节OG风机转速, 进一步降低兑铁、加废钢时风机转速, 同时把煤气回收阶段风机转速由1400r/min降至1350r/min。
(4) 在吹炼过程中, 特别是吹炼后期, 严格控制枪位和吹氧流量, 避免大喷溅的发生, 吹炼结束后, 在氧气阀门关闭前, 禁止氧枪提升到等待位 (H0) 点以上, 同时严禁用氧枪吹氧清理炉口。
(5) 修订检修作业标准, 加强固定烟罩安装、检修过程的质量监控, 关键环节, 例如集箱进出水管全部氩弧焊作底焊, 封口前确认内部无异物才能焊接, 同时进行碱煮炉。
(6) 修改炉前操作岗位规程, 明确在转炉出钢过程中, 摇炉工需加强瞭望, 并与合金工加强配合, 杜绝炉口冷钢、烟罩内部渣钢脱落后划伤烟罩。
(7) 定期用溅渣氧枪吹氮气清理烟罩内壁的积渣。
(8) 对烟罩进行合金喷涂, 减轻冲刷磨损腐蚀、减少烟罩积渣。
参考文献
CARP内喷涂油管失效分析 篇5
CARP粉末涂料是在特制树脂中加入超细耐磨材料和潜伏型固化剂,通过研磨制成粉末涂料。将CARP粉末涂料均匀涂覆于油管内壁,经熔融、固化,形成平整、致密的防腐耐磨涂层,这就是CARP内喷涂油管。
CARP内喷涂油管在井下使用,显现出了其良好的防腐耐磨性,也暴露出了其在生产、运输、使用过程中存在的问题。例如:2011年4月2日辛139X6井使用D73CARP内喷涂油管2 260m,生产至2011年6月16日,液量由开井时的30m3下降到3m3,提出全部管柱,经检查发现多根CARP内喷涂油管工厂端外螺纹出现腐蚀破损,导致丝扣渗漏倒井,而非工厂端螺纹正常,无任何腐蚀痕迹。
1 失效样品描述
失效样品如图1所示,样品工厂端外螺纹出现明显腐蚀缺口,接箍对应部位亦出现明显腐蚀迹象。截取失效样品外螺纹进行观察,如图2所示,失效样品内壁涂层光滑、完整,无明显腐蚀、偏磨迹象。样品端部约1/2区域内出现明显腐蚀迹象,有1处内外壁已穿透,局部有点蚀。根据观察,可以发现腐蚀具有明显的方向性,腐蚀由管端部向螺纹大端发展,当螺纹密封效果未丧失时,腐蚀方向将延螺纹圆周方向进展。样品端部未腐蚀区域,管端涂覆层保存完好,剥离涂覆层后,管端未见腐蚀迹象。由此推断,腐蚀从样品外壁开始,沿螺纹由管端逐渐向螺纹大端发展。
2 试验检测及分析
(1)从失效样品上截取试样进行机械性能检测,检测结果如表1所示。
由表1可以看出,样品机械性能符合J55油管要求。
(2)从失效样品上截取试样进行化学成分分析,检测结果如表2所示。
由表2可以看出,样品化学成分符合标准要求。
(3)从辛139X6井提取采出液进行组分分析,分析结果如表3所示。
根据表3数据可以看出,该井采出液中,Cl-、HCO3-离子含量及采出液矿化度较高,证明该井采出液具有较强的腐蚀性。
mg/L
(4)静水压试验。为验证CARP内喷涂防腐油管工厂端螺纹的承压能力,在生产的一批油管中随机抽取6根进行静水压试验。试验使用SY-Ⅲ型静水压试验机按标准操作步骤进行。油管内注满清水后,密封油管两端,逐渐加压,当水压达到10MPa后,其中的5根油管接箍工厂端开始滴漏,随着压力逐步升高,滴漏加剧,如图3所示。静水压试验说明,压力达到10MPa以上,易形成渗漏通道。
(5)工艺还原对比试验及分析。该失效样品属于油管工厂端,由以上数据及失效样品外观分析,可以看出,腐蚀是由于强腐蚀性介质进入工厂端接箍与外螺纹连接处造成的。为分析腐蚀性介质进入的原因,进行了以下试验。
取相同的油管短接2根(编为1#、2#),按要求涂抹螺纹密封脂后进行上扣试验,然后,根据该内喷涂油管生产工艺,将2#样品在烘箱内加热至180℃后,保温1h,之后,将1#、2#样品接箍分别卸下进行观察,如表4所示。
观察试验样品及由表4可以看出:(1)180℃以上加热后,由于螺纹脂挥发减少,增大了螺纹之间的摩擦力,导致卸扣扭矩增大。(2)180℃以上加热后,油管端部、根部螺纹脂明显减少,部分区域牙底已裸露。
根据油管内外螺纹连接状态可知,油管连接时,内外螺纹间存在间隙。以10牙螺纹为例,根据GB/T19830规定,螺纹连接时牙顶与牙底的名义高度间隙为0.076 2mm,极限公差情况下,该间隙为0.152 4mm,由锥度偏差引起的间隙为此间隙的2.3倍。此类间隙将成为泄露的主要通道。一般情况下,通过螺纹牙的表面涂层和螺纹密封脂可以有效填充该间隙,达到密封效果。当螺纹密封脂缺失时,将造成该泄露通道打开,导致液体介质进入此间隙中。
图4为CARP内喷涂油管连接状态示意图。
根据生产工艺得知,油管内喷涂时,工厂端接箍不进行拆卸,在喷涂过程中,由于油管外螺纹存在倒角,在管端与接箍连接处,存在间隙,在喷涂过程中,该间隙无法保证完全被涂料填塞,如图4工厂端螺纹与接箍连接处。现场端上扣过程中,随着螺纹的挤压旋进,涂层被“搓起”,填塞至内外螺纹的缝隙处,如图4非工厂端螺纹与接箍连接处,同时由于螺纹密封脂的存在,将内外螺纹连接处封闭。
当涂层完整无破损时,由于涂层本身具有较强的耐腐蚀性及较低的渗透率,将有效阻止腐蚀性介质对油管的腐蚀。但由于生产过程中涂层存在漏点或管材在运输、使用过程中由于振动等原因造成工厂端外螺纹与接箍连接处涂层破损,或者管体内压力过大,使得该管材在使用过程中介质得以渗入内外螺纹连接处。
3 失效原因分析
该井采出液具有较高的Cl-离子浓度及矿化度,因此具有较高的电导率及腐蚀性,当液体介质渗入时,管体金属与涂层之间构成电化学腐蚀环境,液体介质充当了该电池的电解液,金属裸露部位是腐蚀电池的阳极,而附近的涂层则构成阴极,形成了一种小阳极大阴极的腐蚀电池,使小阳极区域很快发生腐蚀,随着液体介质的不断渗入,腐蚀不断向螺纹根部发展,在螺纹牙侧密封效果尚未失效的部位,腐蚀将延油管圆周方向扩展,随着腐蚀的加剧,螺纹处管体壁厚逐渐减薄,最终刺穿失效。
4 结论
(1)由于生产工艺导致螺纹密封脂减少,降低了油管螺纹的密封性。
(2)由于生产过程中工厂端接箍与管子端部间隙部位涂层存在漏点或管材在运输、使用过程中由于振动等原因造成工厂端外螺纹与接箍连接处涂层破损,致使井下液体介质进入,形成电化学腐蚀环境,造成外螺纹的腐蚀。
(3)建议改进CARP内喷涂油管的生产工艺,将管体与接箍分开喷涂,最后涂密封脂后连接在一起。
摘要：CARP内喷涂油管是一种新型的防腐耐磨油管,在使用过程中,有的出现了油管工厂端接箍和螺纹腐蚀现象,对腐蚀情况进行了详细描述,并且进行了油管的机械性能试验、静水压试验和化学成分分析,对油井采出液进行了组分分析,将该种内喷涂油管进行生产工艺还原后进行了对比试验。在对试验数据分析的基础上,分析了该种油管工厂端螺纹腐蚀的原因,并提出了改进的建议。
关键词：CARP内喷涂油管,螺纹腐蚀,油管外螺纹,涂层失效
参考文献
[1]杨德均,沈卓身.金属腐蚀学[M].北京:冶金工业出版社,1999.
[2]GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法[S].
内固定失效 篇6
自1998年3月至2008年9月, 经山东省茌平县人民医院钉板内固定手术治疗的所有患者中, 因发生断板, 螺钉松动, 等导致内固定失效的患者共38例, 本文对其内固定失效原因进行分析, 并对相关问题提出预防及处理措施, 以供同道参考。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组38例, 男27例, 女11例, 年龄16～72岁, 平均56岁, 闭合性骨折22例, 开放性骨折16例, 所有骨折均为外伤所致, 无病理性骨折, 其中股骨干骨折17例, 胫腓骨骨折21例。
1.2 固定材料及失效时间
本组普通钢板3例, 加压钛板22例, 异形钛板9例, 锁定钛板4例, 所有材料均为国产, 断板及螺钉松动时间65～156d, 平均86d, 2例螺钉松动为普通钢板, 其余均为断板。
1.3 断板后处理措施
38例中14例行再次钉板固定+植骨手术, 13例行交锁髓内钉固定, 5例用骨外固定架固定, 6例管型石膏托固定, 均获得骨折愈合, 其中有6例不同程度的膝关节伸屈功能障碍, 4例发生医疗纠纷。
2 讨论
股骨、胫腓骨骨折是创伤骨科常见病, 且多需手术治疗, 内固定方法及固定材料较多, 钉板固定操作简便, 尤其是异形解剖板的应用, 方便了近关节骨折的内固定治疗。钛合金材料质量较轻, 生物相容性好, 被广大术者及患者所接受, 应用日近增多。但随着内固定材料的广泛应用, 发生断钉、断板的病例也有所增加, 而内固定材料的断裂是导致内固定失败的主要原因。常引起医患纠纷, 其断板原因以及内固定断裂后如何去处理, 是基层医院同道们常常面对的棘手问题。本文就其相关问题作一讨论。
2.1 内固定材料断裂的原因分析
本组38例病例, 结合相关文献[1], 我们认为, 内固定材料断裂原因除材料本身质量问题外, 还要考虑手术操作是否规范, 行内固定手术后患者是否应辅以外固定或制动, 何时负重行走是不可忽视的重要原因, 而行内固定治疗的患者多为粉碎性骨折或近关节骨折, 在选择内固定材料应有足够的长度, 并应按生物学原理固定板应放在张力侧, 并避免螺钉打入骨折间隙。有骨折缺损应植骨, 以使骨折固定稳定, 并促骨折愈合。本组有2例固定板为6孔, 骨折远断端仅有2枚螺钉, 术后出现螺钉松钉, 固定失效。4例胫骨骨折, 骨折部缺损未植骨, 术后5个月骨折未愈合, 下床负重致使内固定断裂。21例患者术后不足2个月擅自去除外固定负重行走内固定断裂。6例解剖钛板及2例锁定钛板术后未用外固定及制动, 早期负重活动发生固定材料断裂。
2.2 防范及内固定断裂的处理
下肢骨干骨折, 钉板操作简便易掌握, 在近关节骨折, 异形板更符合骨折的解剖特点, 固定板能充分贴近骨折, 且方便植骨应用广泛。不管采用何种钉板固定治疗骨折, 都仅是起到骨折复位后暂时的连接固定作用, 无力抗拒骨折在愈合过程中, 肢体功能的日常活动所承受的力量因[2]。本组有8例异形板断裂发生在异形结合部, 无论采用什么材料钉板固定都应强调辅助外固定或其他制动措施的辅助, 同时应灵活运用AO骨折的治疗原则, 严格掌握负重行走的指证。为此后期我们对下肢骨折内固定手术的患者, 均采取石膏外固定或有效的制动措施, 为防止外固定带来的关节僵硬之并发症。具体做法是:术后3d去引流后鼓励患者做下肢肌肉伸缩功能锻炼, 伸屈膝关节活动, 拆线出院时行超膝关节石膏托外固定, 要求患者必须每1个月来院复查一次, 复查时暂时去除外固定帮助患者做数次膝关节伸屈运动, 摄X线片后根据骨折愈合情况, 确定是否去除外固定负重行走, 指导患者做康复治疗, 并把每次检查结果及要求告知患者。内固定材料断裂明显减少, 也避免了患者是否按医嘱执行的医疗纠纷。
对已发生内固定断裂导致内固定失效的患者, 根据骨折部位、骨折类型、前期愈合情况以及患者生活工作的具体情况综合分析, 制定出可行的治疗方案, 已有骨痂形成, 内固定断裂后骨折移位成角轻微者, 采用单纯石膏外固定促进骨折愈合, 本组有2例股骨骨折及4例胫骨骨折, 采用石膏固定2～3个月骨折愈合。
对股骨干、胫骨干钉板固定断板引起的粉碎性骨折, 交锁髓内钉比其他内固定更具有优越性, 它不但能维持复位后骨折的长度, 控制骨折旋转, 而且可以早期关节功能锻炼和负重等优点[3]。本组38例, 13例采用交锁髓内钉二次固定, 除1例骨折延迟愈合外, 均获得较好的效果。但对干骺端骨折、粉碎性骨折有明显缺损的仍需异形板或加压板二次固定, 并充分植骨, 术后辅以外固定治疗。
参考文献
[1]蒋协远, 翟桂华, 危杰, 等.钢板治疗下肢骨干骨折失效后探讨[J].中华骨折杂志, 1995, 15 (9) :378.
[2]明卫功, 明新杰, 明新广, 等.股骨干骨折内固定86例失效原因分析[J].骨与关节损伤杂志, 2001, 2 (8) :
内固定失效 篇7
目前我国的工业锅炉应用广泛、使用量大。水是锅炉在生产运行过程中的主要介质, 水质的处理一旦出现不正常的现象, 不仅对锅炉的正常运行带来很大的影响, 还会产生较大的安全隐患。所以说, 做好水质处理是锅炉高效安全生产的重要保障。混床树脂污染失效对锅炉的生产有一定的影响, 对其污染时效的相关新宿进行分析, 进行相应的处理, 为锅炉的正常运转提供有效的保障。
1 锅炉水质处理的重要性分析
锅炉是生产蒸汽或者加热水的能量转换设备, 水在锅炉的生产运转过程中, 通过不断吸收燃料而产生热量, 经过受热蒸发。在这样的循环过程中, 水质会有所变化, 浓缩、沉淀、结晶之间会产生一定的反应, 一段时间后锅炉系统会有相应的沉淀物析出, 在锅炉的受热面出现一些水垢、腐蚀等情况。受热面产生水垢, 会直接影响到锅炉的受热性能, 从而增加耗煤量。据相关调查统计, 每毫米的水垢, 会在原有的耗煤量上多损耗7%-9%的燃料, 相应的热效率下降10%-20%, 另外水垢也会带来一定的安全问题, 例如金属管壁发生鼓包, 严重的会发生爆管等事故。
除了上述的水垢问题, 其他因素导致的水质不良也会给锅炉带来各种损耗或故障问题;水冷壁、给水管道等加热器的腐蚀, 锅炉表面变薄、凹陷抑或穿孔等多种状况的发生, 都会影响设备的使用强度, 对各部件以及锅炉的使用寿命都会有很大的影响。所以对水质处理的问题必须引起重视。
2 锅炉水质处理方式
现阶段, 常用的锅炉水处理总体分为炉内加药与炉外软化两种技术。
①炉内加药法指的是向锅炉里添加特制的化学药剂, 使其与炉内的水垢产生化学反应, 当水垢被分解为松散的沉淀物后, 通过锅炉的排污系统从炉内清理出去。但在这一处理方式中存在的缺点是, 适用性并不强, 只针对压力为0.2-1.3MPa的锅炉使用;该单位现有固定锅炉5台, 3台6吨热水锅炉, 2台4吨蒸汽锅炉, 额定压力0.9-1.6MPa, 日均用水量35-50吨。
②炉外软化法是现阶段使用最广泛的锅炉水处理技术。目前使用的有反渗透技术和离子交换技术。反渗透水质处理技术因照价高昂, 未及普及。炉外软化法的代表技术为离子交换法。水的硬度主要是由其中的阳离子:钙离子 (Ca2+) 、镁离子 (Mg2+) 构成的。当含有硬度离子的原水通过交换器树脂层时, 水中的钙、镁离子与树脂内的钠离子发生置换, 树脂吸附了钙、镁离子而钠离子进入水中, 这样从交换器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水。随着交换过程的不断进行, 树脂中Na+全部被置出来后就失去了交换功能, 此时必须使用Nacl溶液对树脂进行再生, 将树脂吸附的Ca2+、Mg2+置换下来, 树脂重新吸附了钠离子, 恢复了软化交换能力。
离子交换法中最常用的介质为混床树脂。所谓混床, 就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中, 对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大, 所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1:2, 也有装填比例为1:1.5的, 可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。混床树脂比较同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行, 再生时树脂不移出设备以外, 且阳、阴树脂同时再生, 因此所需附属设备少, 操作简便。
具有以下优点:①出水水质优良, 出水p H值接近中性。②出水水质稳定, 短时间运行条件变化 (如进水水质或组分、运行流速等) 对混床出水水质影响不大。③间断运行对出水水质的影响小, 恢复到停运前水质所需的时间比较短。④回收率达到100%。
离子交换过程:
阳树脂反应:R-H++Na+→R-Na++H+
阴树脂反应:R-OH-+Cl-→R-Cl-+OH-
树脂再生过程:
阳树脂反应:R-Na++H+→R-H++Na+
阴树脂反应:R-Cl-+OH-→R-OH-+Cl-
3 混床树脂失效的原因分析
一般情况下导致混床树脂失效的原因有以下几种:一是工作人员在操作上的失误, 树脂反洗分层界面模糊不清, 再生树脂混合不够均匀;二是设备故障导致的混床树脂失效, 比如交换器内的设备或者再生系统的故障等;三是由于使用时间过长, 阴、阳树脂老化, 降低了原有的强度;树脂破碎结块或者在反洗的过程中造成树脂的流失、树脂的填装度不足;四是冷凝液水质的不合格, 再生剂的质量问题也会导致混床树脂的失效, 比如水里掺杂进了污染物, 或者再生剂的纯度及配置浓度不够, 达不到应有的质量要求等, 都会对混床树脂产生影响。
4 处理工艺
要想能更好地解决混床再生的异常现象, 最好的方式就是更换阴阳离子交换树脂。然而在实际的生产过程中, 机组较多, 并且对锅炉的生产需求量较大, 锅炉的除盐系统长时间都是处于满负荷的运行状态等问题, 使得没有足够的时间去及时更新阴树脂;从另一个角度来说, 更换树脂的成本较高, 所以找出一种可以降低成本的方式来解决更换树脂这一问题, 就显得尤为重要了, 结合混床再生异常现象产生的原因, 消除交换层的结块是解决这一问题的关键点所在, 同时清除破碎树脂, 在树脂量不足的状态下适当添加即可。
4.1 对原水进行温度控制
原水的温度需要保持在应有的范围内, 因为温度超标的话, 会影响树脂的稳定性和再生效果, 建议将原水在进罐前加上旁冷器, 然后根据实际的温度效果选择适当的换热器, 采用加装温度表和相应的调节阀的方式来对其进行控制。
4.2 反洗工艺
反洗工艺即是将混床进行彻底的反洗, 一直到清洗的水为清澈为止, 没有碎树脂。混床出水的二氧化硅以及电导率处于合格的状态, 制水量有一定的好转现象;但反洗工艺并不能完全透彻地解决混床的水质问题, 因为混床再生的水质虽然合格, 但相应的二氧化硅却高出正常范围, 而且运行床逐渐失效, 制水量也有明显低于正常量。
4.3 碱液空气擦洗及反洗
由于树脂抱团结块后, 大都沉积于底部而不易漂浮在树脂层表面, 所以这时大反洗并不能有效地将其完全清除;为解决这一情况通常采用先通入一定量的碱液, 然后再进行压缩空气的擦洗方式。由于空气从混床底部进入后, 可以将由于结块而深度失效的树脂, 得到一定的恢复, 同时可以使破碎树脂有所减少, 从而更容易从树脂层中脱离开来。
如果是静电原因产生的粘合结块, 也可以使用适量的碱液来对其进行消除;又由于阴树脂在碱液中通常处于漂浮的状态, 强度较低, 所以对其进行空气压缩的压力控制应该适当低一些。
5 结语
内固定失效 篇8
关键词：螺纹锁紧环,热交换器,内部结构,受力分析,内漏,结构
一、螺纹锁紧环换热器的结构特点
螺纹锁紧环式换热器由壳体、管束、螺纹锁紧环、螺纹锁紧环、压盖、管箱内套筒等几部分组成。具有密封可靠, 生产维护简便, 能及时排除设备运行中的泄露等优点。有以下最凸显的优点:
1. 特殊的管箱和壳体一体结构
螺纹锁紧环换热器中的管箱、壳体是浑然一体的, 这种结构有效的使大法兰结构换热器在设备法兰处容易出现泄漏的问题得以消除, 使其在生产实践中起到重要的作用。
螺纹锁紧环换热器在结构设计中, 去掉了大法兰, 更有效的使管板端的换热面积得到充分的利用, 加大了螺纹锁紧环结构的总换热面积, 提高了换热面积的利用率。
管箱和壳体一体化, 在设备的拆卸过程中, 抽出管束的时候不用移动管箱和壳体部件, 而采用直接将换热器的接管和管线焊在一起的方式, 这样可以减少焊点的数量, 在一定程度上减少了泄露点。
2. 起关键作用的大螺纹设计
螺纹承受着来自于管程和壳程的综合载荷, 对于大螺纹而言, 它的配合公差范围比较广。螺纹处在高温的环境下, 若配合公差不合理, 内外螺纹就会有出现旋合过松或过紧的可能, 甚至会出现要死的情况。螺纹的齿数越多越好的理论长期以来都被人们所接受, 但根据计算结果显示, 针对整个端部螺纹来说, 承受压力最大的是靠近管箱内部的少数量的齿, 其他部位的齿承受力是越来越小的。从这个结论来看, 整个端部螺纹中每个齿的受力是不一样的, 即力不能均匀的分布在每个齿上。因此, 螺纹锁紧环换热器采用啮合高度、抗剪抗弯能力强的短齿梯形大螺栓。
3. 卡环的特殊位置
螺纹锁紧环换热器的卡环是限位在管箱的凹槽内的, 其作用是装配时通过拧其上的内部螺栓使管壳程间达到密封。在管壳程的试压过程中, 还可以起到试压环的作用。为了符合装配的要求, 卡环被设计成多瓣。这样的位置设计虽然在制造方面带来复杂性, 但它增大了实际操作的可靠性。
4. 波齿复合垫的选用
螺纹锁紧环换热器的管、壳程间的垫片选用的是波齿复合型。这种垫片是采用特殊结构的金属骨架与柔性石墨复合而成, 在一定的预紧力下石墨层与密封面紧密接触, 形成了良好的密封。除此之外, 环形波齿具有多道密封、压缩回弹的作用, 更加验证了这种垫片的良好实用性。
二、主要结构的受力分析
在螺纹锁紧环式换热器中, 壳体、封头、管板、分合环螺栓、分合环、管箱盖板、锁紧环、锁紧环螺纹、内圈螺栓、外圈螺栓以及管箱端部是主要的受力结构, 其中的壳体和封头的受力仅来自于壳程内压力。
1. 管箱盖板的受力
管箱盖板的作用相当于一块受均布载荷且边缘简支色圆形板, 其主要受力来自于管程内压, 所承受的载荷大小为管程内压施加在整个盖板面积上的力。除此之外, 还有来自盖板边缘弯曲应力、剪应力和盖板与锁紧环接触面上的压应力。
2. 分合环的受力
分合环在管箱凹槽的位置上, 在装配时, 把分合环上的内部螺栓拧紧使管壳程间达到良好密封, 同时部分螺栓力通过分合环传向管箱凸台。因此分合环的压力主要来自于剪应力和分合环与管箱凸台接触面上的压应力。
3. 锁紧环的受力
锁紧环所受的压力主要来自于:1) 维持管壳程密封传递的载荷;2) 维持管程主密封螺栓传递的载荷;3) 经管箱盖板传递的由管程内压引起的轴向力;4) 管程内压作用于锁紧环上内卡环外径到外卡环内径范围内的轴向力。
4. 主螺纹的受力
主螺纹承受的载荷主要来自:1) 维持管壳程密封螺栓传递的载荷;2) 管程主密封操作状态下的垫片反力;3) 管程内压引起的轴向力。
5. 管箱端部的受力
螺纹锁紧环换热器的管程内压主要作用于管箱内部, 传递到主螺纹上全部载荷主要作用于管箱端部, 如果不进行校核, 会因为刚度不足造成端部变形, 进而使住螺纹失效。管箱内部筒体承受来自管程内压引起的的轴向应力和环向应力, 环向应力使这部分筒体发生弯曲变形, 而管箱端部的筒体只受轴向载荷。管箱内部筒体的操作介质温度较高, 管箱端部筒体与接触介质没有直接接触, 所以温度较低, 此处的温差导致内部筒体环向变形大而端部变形小。
三、螺纹锁紧环内漏失效的原因分析
1. 内部垫片预紧力不均匀
螺栓上产生的力是通过内合环将内部垫片所需要的压紧力传递到管板, 然后再施加到垫片上, 这使得各螺栓的拧入深度相差很大, 有的甚至超出一圈。这样使得预紧力不均匀造成垫片局部的压紧力不够产生泄露。
2. 安装时内部垫片压紧力过大
当内部垫片压紧力过大时, 会使得垫片的变形过大和回弹率变小, 遇到温度和压力载荷有大浮动变动的情况, 垫片不能及时的给予补偿, 将发生内漏的现象。
3. 管箱内法兰螺栓在高温环境下出现应力松弛
内法兰螺栓的塑性变形在高温和应力的共同作用下回随着时间的增加而增大, 相反的弹性应力在这种情况下回随着时间的增加而减小。开工过程中遇到操作温度大幅度波动的情况下, 垫片会因为密封压比不够造成内漏。但再次紧固内圈压紧螺栓后, 应力松弛现象还会再发生而且速度很快, 使得塑性变形的程度加剧, 弹性应力减小, 造成越严重的泄露。
4. 复合垫片遭到冲击破坏
出现内漏现象, 试图通过对螺纹环上的内外圈压紧螺栓进行适当的调整, 减轻冷态泄露。但进行合理调节后, 效果并不理想, 所以进行了全面的排查。装置处于合理正常的操作范畴、设备的检修阶段没有发现出现内漏的现象, 分析内漏现象发生在碱洗过程中。碱洗过程中, 水压推动管束, 这种压力使得壳程侧的波齿复合垫片遭到冲击破坏, 使得石墨复层脱落, 造成了设备的内漏。
除了以上几种, 还可能是压差关系导致管壳程短路、管板壳程密封面存在缺陷致使密封失效、内部螺栓预紧力不够使管壳程串漏等。
四、改进措施
根据以上对换热器内漏的分析, 确定内漏的原因, 有针对性的制定改进方案。
1. 严格保证安装精度
由于螺纹锁紧环的内部结构非常复杂, 零部件的数量多, 装配的要求高, 所以导致设备的检修难度加大。在安装前, 对每个螺孔用丝锥进行过丝检查;涂抹耐高温咬合剂;预紧时保证预紧力均匀对称。螺纹锁紧环的拆装过程中, , 要严格的保证安装精度, 稍有卡住现象的出现要及时的调整;若卡住现象很严重的话, 在检查和修正后重新安装。
2. 应用专门的工具拆装
在管束拆装过程中, 要使用专门的工具对管箱螺纹进行拆装。因为专用的工具能准确的定位, 不会使换热器中的零部件因自重的原因而产生重心的偏移, 对螺纹锁紧环的咬合和密封垫片的定位产生不良的影响。还要保证各个零部件要安装在正确的位置上, 以及保证各个零部件的安装与拆卸尺寸一致。
3. 改进壳程侧管板的密封垫片
密封垫片回弹能力的好坏决定了泄露的程度, 因此垫片的回弹能力很重要。回弹能力越强, 就能够很好的弥补因压力、温度波动所引起的泄漏, 从一定程度上消除内漏问题的发生。所以选择密封垫片成为关键。
目前, 新型双金属自密封波齿垫采用“压力自密封”原理设计而成, 当系统内的压力介质通过自密封波齿复合垫片的微小间隙进入两金属片间, 并对上下金属片施压, 把介质压力传递给垫片, 使垫片可以多出此附加应力, 且这种应力会随着压力和温度的变化而变化, 始终保持合适的应力范围, 保证良好的密封性。
这种垫片不仅继承了以前传统垫片的优异性能, 而且还具备压力、温度的均布性和追随的补偿性, 解决了设备在高温、高压等苛刻工作条件下由于密封性而引起的内漏问题。
4. 改进碱洗过程
内漏发生在碱洗的过程中, 是因为波齿垫柔性石墨遭到破坏, 最终壳程侧泄露。所以在正常生产时降低碱洗频次, 在碱洗的时候, 要使碱液同时进入管壳程, 还要保证施加的压力一致, 这样可以减少对垫片的冲击力, 也避免温度大幅度波动对管箱内构件造成不利影响, 同时也可以避免大量的腐蚀物进入下游设备, 对设备造成破坏。碱洗结束后要及时把水放出。
如果不采用碱洗这种方式, 可以冲入氮气进行保护。在压紧螺栓拧紧后对壳体进行氮气试压, 试压值选用管板工作时最大压差和管板设计压差之间的数值。
结语
高压螺纹锁紧环热交换器的内部结构复杂, 零部件的数量多, 装配的要求高, 检修的难度大。在设备的使用过程中, 要严格遵守操作规则, 在设备的制造中要加大装配的精确度, 在安装和检修过程中都要做到精细。尤其要注意设备在运行期间的保养和工艺管理, 避免换热器在非正常下运行, 及时的保养检修, 保证设备长期稳定高效的运行。
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