一、概述

膨胀节是为了补偿因温差或机械振动引起的附加应力而设置在管道或容器壳体上的一种挠性结构。膨胀节的种类较多，常用的有金属弯管式膨胀节、金属波纹管膨胀节、金属套筒式膨胀节、橡胶风道膨胀节、纤维织物膨胀节。

就硫酸装置的采用的磺枪而言，膨胀节主要采用的是U型波纹膨胀节，磺枪的波纹膨胀节是利用波纹管的有效伸缩变形，来吸收磺枪管线由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，避免因热伸长或温度应力而引起磺枪严重变形或损坏。

二、磺枪膨胀节炸裂原因

磺枪采用的U型波纹膨胀节是枪身最薄弱的位置，硫酸生产中磺枪使用的保温蒸汽的压力为0.3MPa～0.4MPa，以我司生产的磺枪为例，波纹膨胀节的厚度为0.8mm，设计承受压力在1.6MPa，实际用水缓慢打压测试最高承受压力在3.5MPa。

结合相关调查，磺枪上波纹膨胀节的失效原因主要分为三类：磕碰、疲劳、超压炸裂。

磕碰会导致波纹膨胀节上面的U型波纹的形变能力丧失，进而导致丧失补偿能力。波纹膨胀节本身是由金属制成且工作环境温度较高，存在金属疲劳老化现象，致使波纹膨胀节失效。磺枪的波纹膨胀节炸裂主要是由磺枪蒸汽夹套超压引起的，如关闭了保温蒸汽疏水阀让保温蒸汽的冷凝水进入磺枪，同时又关闭了蒸汽出口截止阀，然后冷凝水在磺枪内受热膨胀（水变成蒸汽的体积膨胀在500~600倍），致使磺枪保温蒸汽夹套层压力急剧上升，超过波纹膨胀节的瞬时承受压力，造成波纹膨胀节炸裂。

磺枪保温蒸汽夹套内冷凝水受热变成水蒸气可以大致用理想气体状态方程来计算膨胀后压强：

p为水受热变成水蒸气的压强（Pa）

V为气体体积(m³)：按照我司标准磺枪为例，蒸汽夹套内体积约为28L，即0.028m3

n为气体的物质的量(mol)：按照200g冷凝水计算，即11.11mol

R为摩尔气体常数（也叫普适气体恒量）(J/(mol.K))：常数取8.314J/(mol·K)

T为温度(K)：按照焚硫炉内温度900℃计算，即1173.15K

经过计算可以得到200g的冷凝水在磺枪内受热膨胀后的压强约为3.87MPa，已经远超磺枪波纹膨胀节的承受压力，就会导致其炸裂造成事故。

三、解决办法

当磺枪安装在焚硫炉上

1、应先打开保温蒸汽进口前的疏水截止阀，把保温蒸汽内的冷凝水排干净，以保证进入磺枪的保温蒸汽内不含有冷凝水；

2、确认磺枪保温蒸汽出口处于放空状态，缓慢打开磺枪保温蒸汽进口二次截止阀，利用保温蒸汽把磺枪降温到133～160℃范围内；

3、待装置运行正常后，可以关小磺枪的保温蒸汽，保障蒸汽管道内没有冷凝水产生，减少保温蒸汽的消耗和防止保温蒸汽向焚硫炉内泄漏；

4、同时保持磺枪保温蒸汽出口放空地沟，用于检查磺枪是否存在液硫泄漏。

磺枪安装及配管图如下图所示：