料漿溫度對溶解乙炔氣瓶填料間隙的影響

王玉

摘要：采用試驗對比的方法，對沈陽地區某廠秋末至初春這段時間里，規律性地出現乙炔瓶填料與瓶壁間隙合格率偏低問題進行了研究。試驗結果表明，溫度偏低是造成合格率偏低的原因。為保證填料間隙在合格的范圍內，填料時料漿溫度下限應不低于22℃。提出料漿溫度是影響填料間隙的第三個要素。結合生產實踐提出了控制間隙合格率的具體措施。

Abstract： Adopting the method of experimental contrast， the same problem of low qualification rate of the gap between porous mass and bottle wall of acetylene cylinder regularly appeared in one factory at Shenyang when autumn to spring was studied. The test results showed that the low qualification rate of gap was due to low temperature. In order to ensure the gap in the qualified range， slurry temperature lower limit should be not less than 22℃. Slurry temperature was proposed as the third factor on the influence of the gap. Combined with production practice the specific measures were put forward to control the gap.

關鍵詞：乙炔氣瓶；填料；間隙；料漿；溫度

Key words： dissolved acetylene cylinders；porous mass；gap；slurry；temperature

中圖分類號：TG435+.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0107-02

0 引言

沈陽地區某溶解乙炔氣瓶（以下簡稱“乙炔氣瓶”）生產廠，是一個有著多年生產經驗的資深老廠。但就是這樣一個資深老廠，卻有著多年來在秋末至初春這段時間里，填料與瓶壁間隙（填料間隙）不穩定，規律性地出現填料間隙合格率偏低的問題。通常合格率達不到90%，嚴重時不足80%（按年產7萬只計算，由此造成的廢品應當有7000只左右），已經成為乙炔氣瓶生產中的一大難題。

乙炔氣瓶內部為多孔性填料（以下簡稱“填料”）。國家標準規定[1]，填料與瓶壁間隙，沿徑向和軸向測量，均不應超過填料外徑或長度的0.4%，且不大于2.5mm。在生產中，此項指標通常都能夠達到要求。但為什么在秋末至初春這段時間里填料與瓶壁間隙合格率偏低呢？為提高產品合格率，在技術上解決這個問題十分必要。

1 原因分析

針對乙炔氣瓶填料在秋末至初春時段規律性地出現填料間隙（徑向間隙和軸向間隙）合格率偏低的情況，根據傳統的乙炔氣瓶填料質量控制的觀點，重新審核了工藝，對填料組配和入釜加熱固化兩大要素進行對比考察，結果沒有證據表明是由此兩項指標控制不當造成填料間隙過大導致產品合格率下降。其后，又排除了生產中由其他工藝環節失控影響的可能。那么是什么原因造成間隙過大的呢？由于是在秋末至初春的這一時間段里發生，可能是季節的溫度變化導致填料間隙合格率偏低，這樣就很自然地使問題歸結到料漿的溫度上。

在我國乙炔瓶填料的工藝過程中都沒有控制料漿溫度的設備或裝置，在相關文獻上[2][3]，也沒有見到對控制料漿溫度有明確的要求，而料漿溫度對我國北方乙炔瓶生產廠控制填料間隙尤為重要。那么，這一分析和推論是否正確呢？如果正確，料漿的溫度界限又是多少呢？怎樣才能提高填料間隙合格率呢？

2 對比試驗

2.1 對比試驗數據

為了弄清料漿溫度對填料間隙合格率的影響，進行了8組對比試驗。試驗是在其他參數不變，只改變料漿溫度的情況下進行的，即將使用熱水拌料的乙炔瓶與常規使用自來水拌料的乙炔氣瓶的填料間隙合格率進行試驗對比。試驗結果見表1。

由表1數據可以看出，按常規生產共1292支，制漿用水溫度7～9℃，制得的料漿溫度為13～19℃（配料中使用塊石灰，水解時有發熱效應使得料漿溫度略有提高），填料間隙不合格的有69支，不合格率為5.3%。熱水拌料的試驗性生產共136支，制漿用水溫度50～70℃，制得的料漿溫度22～30℃，填料間隙全部合格，合格率為100%。

2.2 對比試驗分析

由以上的統計數據可以得出如下三個結論：

①料漿溫度在22℃以上，較為理想，填料間隙合格率為100%；

②料漿溫度在19℃度以下，其肩部填料間隙較大，廢品率為2.35～7.49%；

③料漿溫度對填料間隙的合格率有重大影響。

由此可以看出，決定填料間隙的合格率的要素不僅包括傳統觀點認為的填料組配和入釜增壓加熱固化，而且還應包括料漿溫度，即填料原料的組配、料漿溫度和入釜后的加熱固化這三者決定著填料間隙大小。而料漿溫度是長期以來被人們忽視的因素，在相關的資料上也未見述及。在環境溫度較高的夏季，料漿能自動地滿足溫度要求，也就無需考慮對料漿溫度的控制。但在環境溫度較低時，如冬季的北方地區，則必須考慮料漿溫度的控制。

對料漿溫度過低造成填料間隙合格率偏低的理論是，料漿溫度過低，在乙炔氣瓶料漿填充后，入釜加熱固化時，靠近瓶殼處溫度傳導較快，料漿先期達到固化溫度先期固化，形成多孔性（托貝莫來體）組織。而心部由于料漿溫度較低和料漿傳熱系數小，溫度提高慢，滯后達到固化溫度固化，由此產生相變收縮應力，在相變收縮應力的作用下，導致填料表征上的徑向間隙和軸向間隙過大。而當料漿溫度提高到22℃以上時，近殼層部和心部達到固化溫度時間相對縮小，相對收縮應力變小，從而滿足固化要求，獲得較高的填料間隙合格率。

3 提高料漿溫度的方法

由上述試驗對比結果可知，若要獲得理想的乙炔瓶填料間隙，必須控制料漿溫度，進而減小殼層與心部固化時的相變收縮應力。那么，在實際生產中，采用哪一種方法提高料漿溫度更好呢？為此，也進行了試驗對比。

方法1：等溫加熱。

按正常工藝制料漿、裝填和震蕩排氣，在入釜加熱固化先期，進行一段時間的加熱提溫，亦即用等溫增溫加熱的方法，依靠熱傳導，使處于心部的料漿溫度提高，達到22℃以上，以滿足對料漿溫度的要求。而后再按正常工藝增壓加熱固化，以期獲得理想的填料間隙。因該方法只需對傳統工藝稍加調整，即只增加入釜等溫加熱，若此方法可行，將是最為便捷的方法。但試驗結果表明，因為料漿熱傳導系數小，要想達到均一化地提高料漿溫度，達到22℃以上，在釜內停留時間必須加長，由此又引起了料漿沉淀脫水和解離，結果根本得不到理想的填料間隙。

方法2：蒸汽加熱。

使用蒸汽直接加熱料漿。使用蒸汽直接加熱料漿，因填料組配中有石棉、石灰、硅藻土和水玻璃等材料的纏繞，實際操作也十分困難，也難以達到料漿溫度均一化的要求。

方法3：預熱加熱。

預熱鋼瓶。預熱鋼瓶以此加熱料漿。因鋼瓶壁薄吸收潛熱小和熱傳導緩慢等因素制約，同樣，也達不到均勻地提高料漿溫度的目的。

方法4：熱水制漿。

試驗表明，直接使用熱水制漿是最方便和最有效的方法。

4 改進措施

由上述討論可以看出，在環境溫度較低時，亦即料漿溫度較低是造成乙炔瓶周期性（冬季）產生填料間隙合格率偏低的直接原因。為解決上述問題，依據對比試驗結果，考慮到可操作性，在生產中采取了以下措施：

①在填料生產工藝中增加料漿溫度控制指標，使料漿溫度不低于22℃。這對我國乙炔氣瓶生產廠沒有料漿控制設備以及配料制漿沒有明確規定或忽略料漿溫度的實際狀況十分必要。

②在冬季環境溫度較低的情況下，使用熱水（55℃以上）拌料制漿，不使用冷水制漿。

③制漿后立即填裝，不能停留過長的時間。

④振動排氣時注意保溫，加蓋石棉被等。

⑤振動排氣后，立即裝入增壓釜；

⑥增壓釜預熱80～100℃，以補償乙炔氣瓶入釜溫度損失，控制固化速度。

5 結束語

通過采取上述措施，在乙炔瓶生產中解決了由于秋末至初春環境溫度變低而引發的周期性縱向間隙和肩部軸向間隙合格率偏低的問題，產品合格率大幅提高，這對北方地區溶解乙炔瓶生產有著切實的指導意義。

此外，通過對比試驗，給出了提高填料間隙合格率所必須的料漿溫度界限和具體熱制漿的方法，并在理論上進行了探討，明確了保證填料間隙的三大要素：填料的組配、料漿溫度和蒸壓加熱曲線，從而豐富了乙炔瓶生產的理論與實踐。

參考文獻：

[1]GB11638-2011，溶解乙炔氣瓶[S].

[2]陳保義.溶解乙炔氣瓶[M].北京：全國氣瓶標準化委員會，1986.

[3]橋口幸雄.溶解乙炔氣瓶工業講座[J].高壓ガス，1976，1977.