一、概述

膨脹節(jié)是為了補償因溫差或機械振動引起的附加應力而設置在管道或容器殼體上的一種撓性結構。膨脹節(jié)的種類較多，常用的有金屬彎管式膨脹節(jié)、金屬波紋管膨脹節(jié)、金屬套筒式膨脹節(jié)、橡膠風道膨脹節(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，來吸收磺槍管線由熱脹冷縮等原因而產生的尺寸變化，避免因熱伸長或溫度應力而引起磺槍嚴重變形或損壞。

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，硫酸生產中磺槍使用的保溫蒸汽的壓力為0.3MPa～0.4MPa，以我司生產的磺槍為例，波紋膨脹節(jié)的厚度為0.8mm，設計承受壓力在1.6MPa，實際用水緩慢打壓測試最高承受壓力在3.5MPa。

結合相關調查，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。

磕碰會導致波紋膨脹節(jié)上面的U型波紋的形變能力喪失，進而導致喪失補償能力。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，如關閉了保溫蒸汽疏水閥讓保溫蒸汽的冷凝水進入磺槍，同時又關閉了蒸汽出口截止閥，然后冷凝水在磺槍內受熱膨脹（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，超過波紋膨脹節(jié)的瞬時承受壓力，造成波紋膨脹節(jié)炸裂。

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

P為水受熱變成水蒸氣的壓強（Pa）

V為氣體體積(m³)：按照我司標準磺槍為例，蒸汽夾套內體積約為28L，即0.028m3

n為氣體的物質的量(mol)：按照200g冷凝水計算，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)：按照焚硫爐內溫度900℃計算，即1173.15K

經(jīng)過計算可以得到200g的冷凝水在磺槍內受熱膨脹后的壓強約為3.87MPa，已經(jīng)遠超磺槍波紋膨脹節(jié)的承受壓力，就會導致其炸裂造成事故。

三、解決辦法

當磺槍安裝在焚硫爐上

1、應先打開保溫蒸汽進口前的疏水截止閥，把保溫蒸汽內的冷凝水排干凈，以保證進入磺槍的保溫蒸汽內不含有冷凝水；

2、確認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口二次截止閥，利用保溫蒸汽把磺槍降溫到133～160℃范圍內；

3、待裝置運行正常后，可以關小磺槍的保溫蒸汽，保障蒸汽管道內沒有冷凝水產生，減少保溫蒸汽的消耗和防止保溫蒸汽向焚硫爐內泄漏；

4、同時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：