搪瓷反應(yīng)釜的脫瓷修復(fù)

    搪瓷反應(yīng)釜具有耐酸、耐堿、耐沖擊和耐溫變等優(yōu)良性能，在化工、醫(yī)藥、輕工等行業(yè)搪

瓷反應(yīng)釜得到了廣泛的應(yīng)用。多年來(lái)，工業(yè)用搪瓷反應(yīng)釜主要以反應(yīng)罐和儲(chǔ)罐等為主。近十年

來(lái)，隨著搪瓷工業(yè)的發(fā)展，搪瓷產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)有了一些變化, 出現(xiàn)了搪瓷列管式換熱器，搪瓷薄器和過(guò)濾器等膜蒸發(fā)。由于搪瓷反應(yīng)釜長(zhǎng)期處于高溫、高壓、腐蝕性介質(zhì)中，以及在操作過(guò)程中受急冷、急熱的影響，搪瓷反應(yīng)釜易發(fā)生爆瓷現(xiàn)象。爆瓷后的部位露出金屬基體，由于腐蝕性介質(zhì)的作用，金屬基體受到腐蝕，在許多大型化工企業(yè)中生產(chǎn)都是連續(xù)性進(jìn)行的，而且應(yīng)用大型反應(yīng)釜，某一個(gè)反應(yīng)釜出現(xiàn)爆瓷現(xiàn)象，即使面積非常小，都有可能影響整個(gè)工廠的產(chǎn)品質(zhì)量及正常生產(chǎn)，所以對(duì)搪瓷反應(yīng)釜的修補(bǔ)問題引起了大家的廣泛關(guān)注。如果能找到一種操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可靠的修補(bǔ)方法，這對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

搪瓷反應(yīng)釜,搪玻璃反應(yīng)釜 1、爆瓷機(jī)理分析

    爆瓷主要可分為兩種形式，一種是由氫引起的所謂鱗爆現(xiàn)象，另一種則是由力學(xué)原因引起的應(yīng)力爆瓷。這兩種爆瓷現(xiàn)象可能同時(shí)發(fā)生，也可能單獨(dú)發(fā)生。引起鱗爆的因素很多，包括鋼坯的表面及內(nèi)部質(zhì)量，瓷釉的成分及均勻度，以及搪燒工藝，如脫脂硫酸濃度，酸洗時(shí)間，搪燒的溫度及時(shí)間。此外鱗爆現(xiàn)象受季節(jié)性影響十分強(qiáng)。鱗爆的形成主要是由鋼板中氫的吸收、擴(kuò)散、聚集和溢出引起的。據(jù)國(guó)外測(cè)定，鱗爆時(shí)，由金屬基材中析出的氣態(tài)氫的壓力可高達(dá) 11MPa。搪瓷反應(yīng)釜金屬基體在燒成時(shí)，鋼材處于奧式體狀態(tài)，對(duì)氫有極大的溶解度，它可吸收在燒成過(guò)程中產(chǎn)生的大量氫。鋼材在冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生奧式體向鐵素體的相變，金屬基體溶解氫的能力大幅度下降，從鋼材中析出的氫聚集在鋼坯與搪瓷層交界處和鋼材內(nèi)部的缺陷部位上，隨著時(shí)間的延長(zhǎng),氫的濃度越來(lái)越高，壓力越來(lái)越大，當(dāng)壓力超過(guò)瓷層的機(jī)械強(qiáng)度時(shí),瓷層就會(huì)產(chǎn)生鱗爆，從鱗爆過(guò)程的分析可知，搪瓷用鋼板的組織狀態(tài)是決定爆瓷是否發(fā)生的內(nèi)因，外界因素只起促進(jìn)內(nèi)因發(fā)生變化的作用，這些組織有宏觀組織，如氣泡、縮孔、裂紋等，有顯微組織，如晶粒度，滲碳體的形狀、大小、分布等。搪瓷反應(yīng)釜的腐蝕破壞，大部分是由于在焊縫表面上瓷釉層有不同程度的鱗爆脫瓷引起的，因?yàn)楹缚p金屬的金相組織為鐵素體和珠光體。

焊接處有氣泡、縮孔、裂紋等缺陷，對(duì)氫有強(qiáng)烈的吸收作用。所以應(yīng)盡量避免對(duì)坯體進(jìn)行熱加搪瓷反應(yīng)釜,搪玻璃反應(yīng)釜工。另外，要防止鱗爆的產(chǎn)生，還必須減少氫的來(lái)源，或者給氫提供一個(gè)聚集的空間。在高溫800～900 ℃搪燒時(shí),瓷釉內(nèi)的水與金屬Fe 發(fā)生下列反應(yīng):Fe + H2O →FeO + 2H這對(duì)鋼坯的含氫量影響很大，這是鋼板析氫zui為嚴(yán)重的因素，因此，在產(chǎn)品燒成時(shí)，一定要盡可能地減少瓷釉中水分的含量和鋼坯表面吸附的水分，以及燒成環(huán)境中的水分，從而減少氫的產(chǎn)生。應(yīng)力爆瓷主要是由于瓷層和金屬坯體的熱膨脹系數(shù)存在巨大的差異而引起的。在大多數(shù)情況下，金屬坯體的熱膨脹系數(shù)大于瓷層的熱膨脹系數(shù),這就意味著在常溫下瓷層總是存在著殘余的應(yīng)力。

殘余應(yīng)力受熱膨脹系數(shù)差、溫度、釉層厚度、基材厚度等因素的影響。

   沈亦嗚等人對(duì)搪玻璃設(shè)備熱殘余應(yīng)力進(jìn)行了理論計(jì)算。瓷層的壓應(yīng)力足夠大時(shí)，瓷層將會(huì)出現(xiàn)剝落。所以在設(shè)計(jì)瓷釉時(shí)，應(yīng)使瓷釉的熱膨脹系數(shù)盡量接近基體的熱膨脹系數(shù)，同時(shí)提高基體與瓷,層間的密著力，搪瓷的密著性與瓷釉潤(rùn)濕金屬的能力直接有關(guān)。瓷釉熔體及釉漿對(duì)金屬的潤(rùn)濕性愈強(qiáng)，愈有利于噴涂和燒成時(shí)界面的相互吸引，加速化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵，增強(qiáng)密著。另外瓷層通常是不均勻的，普遍含有夾雜物，這是涂搪過(guò)程的特征，由于釉漿由熔塊磨加物和搪加物等混合而成，而且zui終燒成受時(shí)間的限制，這就阻礙玻璃體的*均化。一般地說(shuō),這些外加粒子和氣泡是產(chǎn)生應(yīng)力的原因，也是瓷層裂紋的，既使搪瓷的強(qiáng)度降低，又會(huì)導(dǎo)致各種缺陷。

 2、修補(bǔ)方法

搪瓷反應(yīng)釜,搪玻璃反應(yīng)釜     關(guān)于爆瓷后搪瓷化工設(shè)備的修補(bǔ)問題，一直是眾多企業(yè)和專家所關(guān)心的問題，

有限公司組織了專項(xiàng)的課題研究，在論證過(guò)程中收集了大量的資料和例證，這些方法經(jīng)歸納

后可分以下幾類。

搪瓷反應(yīng)釜,搪玻璃反應(yīng)釜 2. 1 　有機(jī)樹脂與無(wú)機(jī)化合物復(fù)合修補(bǔ)法

2. 1. 1 　PPS 樹脂與無(wú)機(jī)物質(zhì)復(fù)合修補(bǔ)法

    將PPS 樹脂(學(xué)名聚苯硫醚) 粉末與少量填料(三硫化鉬和三氧化二鉻) 混合做成熱噴涂料，噴涂前，修補(bǔ)面進(jìn)行一定的熱處理,然后將PPS 熱噴涂料噴于破損搪瓷化學(xué)設(shè)備表面上,320 ℃  溫度下對(duì)修補(bǔ)面進(jìn)行熱處理，保溫10min ，再次將PPS 熱噴涂料噴于破損處，如此反復(fù)進(jìn)行6 次.zui后用沸騰植物油對(duì)其進(jìn)行淬火處理，這樣得到的表面在不同濃度的酸、堿溶液中具有較好的耐 腐蝕性。

搪瓷反應(yīng)釜,搪玻璃反應(yīng)釜 2. 1. 2 　有機(jī)硅樹脂與無(wú)機(jī)物質(zhì)復(fù)合修補(bǔ)法

修補(bǔ)物組成(質(zhì)量比) 如下:

有機(jī)硅樹脂:18-20、氟硅酸鈉:4-4.4、抗酸性填料:47.1-55、水玻璃:20-25、SnO:3.0-3.5.

    按比例做成均一的混合物，涂到搪瓷反應(yīng)釜的破損處，在20～30 ℃干燥1. 5～2h ，然

后在100 ℃ 下熱處理1h 。修補(bǔ)好的設(shè)備可在低于120 ℃腐蝕性介質(zhì)中使用。          

2. 1. 3 　玻璃鱗片復(fù)合有機(jī)樹脂修補(bǔ)法

本方法以玻璃鱗片為骨架，耐腐蝕性樹脂為粘接劑。混合物組成(質(zhì)量比) 如下:

玻璃鱗片20-40、環(huán)氧樹脂14-16、呋喃樹脂34-36、有機(jī)溶劑(丙酮或*苯) 3-10、

顏料9-10、助劑(硅烷偶聯(lián)劑) 不超過(guò)1。

把這些物質(zhì)按比例混合均勻涂于破損搪瓷表面上，經(jīng)一定的處理后，形成涂層。本方法采

用玻璃鱗片，不僅具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、耐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，而且由于玻璃鱗片在修補(bǔ)層中是平行  底層重疊排列的，從而延長(zhǎng)了腐蝕性離子、水、介質(zhì)等的滲透路徑，提高了修補(bǔ)層的機(jī)械強(qiáng)度、表面強(qiáng)度和耐磨性能，并減小修補(bǔ)層與金屬基體之間的熱膨脹系數(shù)差，可防止因溫度急變而引  起的修補(bǔ)層龜裂和剝落。

2. 1. 4 　無(wú)機(jī)混合物與環(huán)氧樹脂復(fù)合修補(bǔ)法

把下列物質(zhì)按質(zhì)量比均勻混合:

搪瓷反應(yīng)釜,搪玻璃反應(yīng)釜       Na2O:6.8-7.4、BaO:2.6-3.0、K2O:2.3-2.7、Li2O:2.7-2.9、PbO:18.6-19.4、

Cr2O3:18.6-19.4、Bi10CrO27:1.7-2.3、Zn:8.7-12.9、SiO2:45.9-57

     在1300 ℃進(jìn)行熱加工，做成熔塊，用球磨機(jī)將其磨碎，作為填料。修補(bǔ)劑中

各組分組成(質(zhì)量比) 如下:

填料：50、 水玻璃：20、 環(huán)氧樹脂：20、 乙二胺：2、 氟硅酸鈉：8

    將混合好的修補(bǔ)劑涂于破損部位，15～25 ℃處理1. 5～2h ，然后100 ℃熱加工1h,

這樣得到的修補(bǔ)層在20 ℃，20 %的HCl 溶液中壽命達(dá)155 天左右。 以上幾種方法是利用

有機(jī)樹脂為粘結(jié)劑，無(wú)機(jī)化合物作為填料，將二者機(jī)械混合作成修補(bǔ)物涂于搪瓷反應(yīng)釜的

破損面上，進(jìn)一步的處理而得到的。此類方法雖然具有一定的抗熱、抗腐蝕性，但修補(bǔ)層

與基體間的連接依靠的是有機(jī)樹脂的粘性，修補(bǔ)層與基體間不產(chǎn)生化學(xué)鍵，所以修補(bǔ)層在

搪瓷反應(yīng)釜,搪玻璃反應(yīng)釜使用過(guò)程中容易發(fā)生脫落。另外，修補(bǔ)面積小、工序繁瑣也是這類方法的主要缺點(diǎn)。  

2. 2 　電弧氣熱噴涂法

      用兩根相互絕緣的鈦金屬絲,分別接電源的兩端.電源電壓為25-28V,電流為360-350A。

兩根鈦金屬絲放置成銳角。接通電源，鈦金屬絲間產(chǎn)生電弧，這時(shí)鈦發(fā)生熔融,借助于含5%

-8%氧氣的壓縮空氣，把熔化的鈦吹向待修補(bǔ)部位。噴涂的距離為150～250mm。由于壓縮空氣中含有氧氣，結(jié)果在被修補(bǔ)面上形成了Ti 及TiO2 的固態(tài)混合物。形成后的修補(bǔ)面用四糠基硅烷在200～280 ℃下熱處理0.3h 便完成了修補(bǔ)。修補(bǔ)后的表面有較好的抗熱腐蝕性。這種修補(bǔ)方法把熔融的金屬噴到待修補(bǔ)處，由于其溫度在1800 ℃左右，引起修補(bǔ)處基體過(guò)熱,而引發(fā)修補(bǔ)處周圍搪瓷的爆瓷，所以操作時(shí)要小心，修補(bǔ)面積不宜大。

2. 3 　陶瓷涂層法

    本方法利用噴槍熱噴涂含3 %TiO2 的Al2O3 陶瓷粉末，在破損處形成陶瓷層以達(dá)到

修補(bǔ)的目的。噴涂工藝流程為:預(yù)熱→粗化處理→噴涂過(guò)渡層→噴陶瓷層→噴刷封孔劑→

烘干。此方法具有周期短、成本低、而且具有抗高溫耐腐蝕的性能。由于此操作在高溫

下進(jìn)行，操作不慎易引起修補(bǔ)處周邊搪瓷層爆瓷，所以操作時(shí)要小心。

2. 4 　銷釘法

搪瓷反應(yīng)釜,搪玻璃反應(yīng)釜   四氟塑料是一種化學(xué)惰性物質(zhì)，極耐酸堿作用，采用螺釘將四氟塑料板緊固于搪瓷面的破損處，然后在四氟塑料板和基體面之間填充耐腐蝕性膠泥，在40～50 ℃恒溫24h固化，使膠泥具有一定的強(qiáng)度，這種方法施工簡(jiǎn)便、成本低、性能可靠，避免了設(shè)備拆裝運(yùn)輸?？朔似渌扪a(bǔ)方法易脫落的弊病，但這種方法只能對(duì)小面積破損處進(jìn)行修補(bǔ)，而且,在有機(jī)溶劑介質(zhì)的場(chǎng)合膠泥強(qiáng)度下降，應(yīng)慎用。另一種方法是在破損處中心鉆孔，套絲擰入銷釘，銷釘與搪玻璃表面之間的空隙填以環(huán)氧—碳的混合物，然后使混合物發(fā)生聚合反應(yīng)。放上有機(jī)墊圈和四氟塑料墊圈，用螺絲擰緊銷釘。把被修補(bǔ)區(qū)在100～150 ℃熱處理4h,擰緊螺絲，然后冷卻，再擰緊螺絲。修補(bǔ)用零件均由抗腐蝕的金屬制成。經(jīng)測(cè)試修補(bǔ)后的設(shè)備在高溫腐蝕性介質(zhì)中其壽命可高達(dá)8000h ，但修補(bǔ)面積小。

搪瓷反應(yīng)釜,搪玻璃反應(yīng)釜 本文節(jié)選自  《化工設(shè)備技術(shù)手冊(cè)》 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 年*版