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搪玻璃反应釜设备瓷层损坏类型与原因

2021-12-02    来源:淄博搪联化工装备有限公司    作者:佚名  浏览次数:522

搪玻璃反应釜设备瓷层损坏常见的有以下几种类型:

•机械损坏•温差急变及热应力损坏•超压损坏•腐蚀•在役搪玻璃设备的鳞爆损坏・“梯形”缺陷损坏・其他形式损坏

其中以机械损坏最多,占整个损坏比例的70%左右;其次为温差急变及热应力损 坏,占整个损坏比例的20%左右;其他几种损坏比例较小。下面分别加以讨论。

机械损坏

机械损坏一般都是人为因素造成的,包括有:

机械碰撞,主要是维修工具或口袋中的卷尺等小物品掉入罐内砸伤瓷面,还有 就是随身的利器如鞋底的钉子或皮带扣等擦伤搪瓷面。

螺栓(或卡子)拧紧压应力过大或不均匀会引起爆瓷。在拧紧螺栓时要用带计 量的扭力扳手须按对角线均匀分次拧紧。另外,在设备使用时,设备与设备之间的管道 连接如果没有安装膨胀节或波纹管(应靠近接孔安装),这样将会导致设备接孔应力改 变而引起爆瓷。

设备整体吊装时违规操作,将搪瓷的接孔当吊耳用,会引起应力传递,瓷层 损坏。

安装时设备上方电焊渣飞溅灼伤搪瓷面。

搪玻璃设备不宜长途运输。长途运输使品长时间产生剧烈震动,机械震动对钢铁而言是消除制造应力的一种办法,但对紧贴钢材表面的瓷层,会形成局部应力集中而导致损坏。温差急变及热应力损坏

温差急变及热应力损坏

前面已经讲过,瓷层在常温下处在受压状态是相对稳定、安全的。如果将瓷层加热

到一定的温度(约315℃),瓷层受到的压应力会从大到小,最后到无压应力状态。这

时瓷层损坏的风险是很大的,因为搪玻璃瓷层的强度会随着压应力的减少而降低。如果

温度有突变,瓷层里的压应力也将会突变,引起瓷层爆瓷

搪玻璃设备温差急变损坏有4种情况:

夹套处于加热状态,此时罐壁温度与夹套介质温度相同,将冷却物料加进罐内,

使搪瓷面突然受到冷却。

夹套内通冷却水,罐壁温度与冷却水温度相同,将热物料加进罐内,使搪瓷面

突然加热。

搪玻璃容器内储存有冷的物料,罐壁温度与物料温度相同,将热的介质通入夹

套内,使搪瓷面反面突然受热。

4搪玻璃容器内储存有热的物料,罐壁温度与物料温度相同,将冷的介质通人夹

套内,使搪瓷面反面突然受冷。

 

超压损坏

搪玻璃设备设计时,在一定温度下罐内及夹套有特定的压力或真空度,但当使用后

在恶劣的条件下就会由于某些原因造成超压或真空度过高,使设备变形或失稳,导致瓷

层脱落。搪玻璃设备的超压有时是因为超温而引起的,特别是企业租用邻近电厂的高压

蒸汽进行加热,其蒸汽减压阀的失效而导致高压蒸汽直接进人夹套内,由此引起产品变

形瓷层脱落的事故很多。

腐蚀损坏

碱的腐蚀

搪玻璃层一般不耐碱,碱对瓷层的侵蚀是通过OH破坏硅氧骨架(≡SiOSi≡

)而产生≡iO一群,使SiO2溶解在溶液中。所以,在瓷层侵蚀过程中,不形成硅

酸凝胶薄膜,瓷层的侵蚀程度与侵蚀时间成直线关系。

瓷层受碱侵蚀的过程可分为如下三个阶段。

第一阶段:碱溶液中的阳离子首先吸附在玻璃表面上。

第二阶段:由于阳离子有束缚其周围的OH的作用,因此,当阳离子吸附在玻璃

表面的同时,玻璃表面附近的OH浓度相应增高,起着攻击和断裂玻璃表面硅氧

(=Si0Si≡)的作用。第三阶段:=SiOSi=骨架破坏后,产生=SiO

群,最后变成了硅酸离子。有0.5mn/a时它和吸附在瓷层表面的阳离子形成硅酸盐,并逐渐溶解在碱溶液中。

氢氟酸及浓磷酸腐蚀氢氟酸会严重地腐蚀瓷层。

氢氟酸与瓷层的主要成分SiO2反应,以蒸气的状态形成SF4

Si02+4HF->SiF4↑+2H20

 

浓磷酸是多种磷酐水合物的混合物,其主要存在形态决定于溶液中H2O/P2O3的摩尔比。浓磷酸具有脱水倾向,在200℃以下,浓磷酸主要以正磷酸(3H20·P20,)的形态存在,但在200℃以上,正磷酸脱水而转变为焦磷酸(2H20·P20,)。正磷酸和焦磷酸对搪瓷面具有不同的腐蚀性。85%的浓磷酸对搪瓷面的腐蚀首先是侵蚀瓷釉表面的非网络形成剂,在瓷釉表面生成了富氧化硅的保护膜,阻缓可安全使用了进一步的腐蚀。与浓磷酸相比,焦磷酸具有较强的酸性,其电离常数K10-1,是正磷酸(K1=75×10-3)的12倍,因而对搪瓷面具有较强的腐蚀作用

焦磷酸和玻璃的作用首先是磷酐和硅酐在搪瓷表面进行了相互交换,即:(HO)2P(O)(O)P(O)(OH)2+=SiOSi=→2[(H2O)P(O)Si三]再经过进一步的缩合就生成了磷酸硅晶体。由于大部分搪瓷面可溶于焦磷酸溶液中,并产生磷酸盐晶体,可以认为焦磷酸首先是侵蚀瓷釉中非网络形成剂,使之脱离氧化硅网络;其次再和氧化硅网络作用而生成磷酸硅晶体。在温度较低及焦磷酸的含量较少的况情下,氧化硅网络和焦磷酸作用生成了含P2O5较少的晶体,在较高温度和焦磷酸含量较大的情况下,生成的晶体P2O5的成分增加,所以,焦磷酸对塘玻璃设备的腐蚀是相当严重的,生成的反应产物不能形成连续的保护性膜层。

在役搪玻璃设备的鳞爆损坏

初生态氢是在役搪玻璃设备产生鳞爆损坏的直接原因。有两种情况:一是夹套内进了酸液(pH小于6.0)或搪瓷反面(金属壁)遇到残留酸液,特别是工厂使用废水进行冷却,其被利用的水没有经过充分中和而带酸性,在其表面产生氢,即初生态氢原子。这种氢(原子)在微观下通过金属组织内部的晶格,到达相反一侧的瓷层与钢板之间的界面后,滞留于此。当累积到一定量的压力后,就形成了向瓷面一侧的强推动力,使瓷层产生鳞爆现象。二是夹套内的冷却水或蒸汽腐蚀钢材,即锈蚀钢材(微电池作用)也会产生初生态氢(氢原子)引起鳞爆,特别是设备使用后再停一段时间,腐蚀会更厉害。钢材锈蚀的程度还与温度有关:1)温度温差在相同的pH下,温度提高30℃锈蚀速度会提高2倍。搪玻璃容器壳体温差大,锈蚀速度也会加快。锈蚀越严重,发生鳞爆的可能性也会相应增加。(2)冷却用水搪玻璃设备冷却用水有内部循环用水、地下水、深井水、自来水、海水等,其中的酸类和盐类杂质都能严重锈蚀钢材,应引起重视。海水等,其中的酸类和盐类杂质都能严重锈蚀钢材,应引起重视。可尝试在冷却水中加入一定的缓蚀剂,调节水的pH来抑制冷却水对夹套钢材的腐蚀,缓蚀剂的种类是氨或其他挥发性碱性胺,如吗啉、环己胺、哌啶等。(③)环境的腐蚀由于搪玻璃设备制造质量和密封材料选用不当,设备不密封、跑冒滴漏严重,使生产环境中弥漫着腐蚀气体。气体从钢铁与瓷层间由外而内腐蚀,瓷层由外而内层层剥落,致使设备失效。

梯形缺陷损坏

这是一种在温差冲击和机械压力共同作用下产生的缺陷。这仅发生在用蒸汽作为加热和冷却介质(如通过管道进人夹套的水)的反应罐里。在热循环结束时关闭蒸汽,剩余蒸汽冷凝形成真空,如果与夹套连接的冷却水阀门没有关闭,那么冷却水会被吸入夹套内从而冲击反应罐金属基体,改变应力,损坏瓷层。这种损坏的特点是:即使温差在许可范围也会发生。该缺陷以一个或多个水平方向的裂缝出现在瓷层里,并有不同的长度,一个在另一个的下面,就像梯子的阶梯踏板一样。

其他类型的损坏

其他类型缺陷损坏主要与反应物料及工艺过程有关。其他类型缺陷损坏主要与反应物料及工艺过程有关。其他类型缺陷损坏主要与反应物料及工艺过程有关。其他类型缺陷损坏主要与反应物料及工艺过程有关。静电释放损坏是由于两种不能相互混合的物料,而至少有一种物料不导电,在搅拌器的作用下,产生摩擦,生成静电。其电压可达到50000~100000V,如果处理不当会击穿瓷层,甚至会引起火灾、爆炸。(2)磨损损坏当反应物料中有硬质粉末物料时,在短时内不能反应(或溶解)完全,就会对瓷层产生磨损,而搅拌与折流板会更严重些。(3)搅拌扭力过量搅拌器在工作时,如果物料黏稠,超过设计条件,就会发生扭力过大,引起搅拌器变形而爆瓷。(4)气窝现象损坏主要是由于操作不当,使反应物料中产生大量的气泡,引起对瓷层的冲击损坏。下列操作会产生气窝:①在搅拌器叶片附近注人气体。②在沸点或接近沸点时搅拌物料。③反应物料液面较低时搅拌物料。(⑤)冰冻损坏搪玻璃配件如测温管、挡板等是空心的,在顶部又是敞开的,如果存放不当,水进入这些配件内部,遇到气温降低,这些水会结成冰而膨胀,对瓷层造成较大的向外推力,引起瓷层爆瓷或产生肉眼看不出来的微裂纹。()搪玻璃设备外接管道安装不当造成的损坏搪玻璃设备生产反应的物料都是通过管道输送的,安装管道时由于尺寸计算的不准确、安装后没有固定、管道承受除自重外的额外外力,架空的搪玻璃管道没有按照规定设立支架,在搪玻璃设备有振动的情况下管道与法兰连接没有使用聚四氟乙烯软管连接,都能使搪玻璃设备法兰受力变形,进而导致瓷层爆裂。(⑦7)高温纯净水腐蚀搪玻璃设备瓷面的损坏搪玻璃设备在常压下,蒸馏水100℃、软水135℃以上对搪玻璃设备瓷层会产生腐蚀,腐蚀损坏表现为玻璃表面失色、失光、瓷层毛糙和瓷层逐渐变薄直至失效。

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