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搪玻璃反应釜爆瓷原因及修护

作者:搪玻璃反应釜来源:http://www.ntsyjd.net/ 时间:2018-01-05
        搪玻璃反应釜在化工行业中使用非常广泛,是化工企业通用设备之一,但搪玻璃设备在使用过程中常会发生爆瓷现象。小面积爆瓷损坏可在现场局部修复,较大面积的爆瓷损坏一般只能拆回到制造厂复搪。若有备件,立即更换,损失较小;若临时采购备件或更换整台设备,停产时间较长,损失较大。有的公司还要拆分墙体、切割管道等通道移动设备。爆瓷损坏严重影响生产,并对企业造成很大的损失。化工邦联合海鑫公司对搪玻璃反应釜爆瓷的原因、相应的预防措施和破损修复内容作了总结,帮助大家更好的了解和使用搪玻璃反应釜,减少不必要的损失。
搪玻璃反应釜爆瓷的原因
搪玻璃设备是将含硅量高的瓷釉喷涂到低碳钢胎表面,经高温焙烧,使瓷釉密着于金属钢胎表面而形成。它具有类似玻璃的化学稳定性和金属强度的双重优点。但由于这两种材料的机械性能和物理性能不同,搪玻璃设备也常常发生爆瓷,一般有以下几种原因:
1、机械冲击破坏:搪瓷脆、抗冲击力较差,任何金属、硬物的撞击均会导致搪瓷破损。
2、温差急变:搪玻璃设备搪瓷层遇冷、热急变,极易爆瓷。由于搪瓷的线膨胀系数和延伸率小于钢板,因此冷却后搪瓷的变形量小于钢板的变形量,搪瓷受到钢板的约束产生压应力,而钢板则存在预拉伸应力。由于预应力与线膨胀系数及延伸率相关,线膨胀系数及延伸率又与温度密切相关,因此工作温度对搪玻璃反应的影响很大。如果温度变化大会导致搪瓷产生的应力超过其许用应力,搪瓷将破损。
3、腐蚀损坏。如果搪玻璃设备的介质环境与搪瓷的使用条件不匹配,或搪瓷层厚度不符合标准要求,就可能发生爆瓷。
4、超压损坏。一般是由于夹套内介质超压,造成搪玻璃设备罐内壁凸起,产生搪瓷损坏。
5、管口应力超过许用载荷。搪玻璃设备管口的许用载荷要小于一般钢制设备管口的许用载荷。如果搪玻璃设备、管道系统设计不合理,在操作工况下,引起管口的局部应力超过了许用载荷,设备接管处可能发生爆瓷损坏。
6、安装偏差。通常是由于螺栓拧紧力过大或不均匀,设备与管道连接处未安装膨胀节或波纹管等,也会导致放料管口和管口对侧区域产生较大应力,塑性较差的搪瓷釉层会发生破坏。
7、质量问题:在烧制过程中有瑕疵,产生鳞爆,主要是金属坯体的质量、瓷釉的成分以及均匀度、还有搪烧工艺中的酸洗时间、搪烧时间、搪烧温度等诸多因素。
 
搪玻璃反应釜爆瓷的预防措施
搪玻璃设备的搪瓷衬里,虽具一定的抗机械冲击强度,但它毕竟是一种脆性材料,苛刻的工作条件不允许存在任何微小缺陷。因此,为确保设备的正常使用,防止发生爆瓷,搪玻璃设备使用时应注意以下几点:
1、防止机械冲击破坏。使用过程中严防任何金属、硬物掉进釜内,如遇堵料,必须用塑料棒疏通;检修时盖好釜盖,严防焊渣熔化瓷面而出现小坑或爆瓷。
2、防止温差急变引起爆瓷。搪玻璃设备有耐温限制,允许工作温度为0~200℃。在使用中升温、降温要缓慢、均匀。若投料时物料与釜体温差太大,升温时蒸汽过猛,降温太急也会导致爆瓷。这种爆瓷认为是可以控制的,也可以避免。
3、防止腐蚀损坏。搪瓷对各种有机酸、无机酸、有机溶剂均有较好的抗蚀性;对碱性溶液的抗蚀性较酸溶液差;对于强碱、氢氟酸及含氟离子介质,以及温度大于180℃、浓度大于30%的磷酸等不适用。搪玻璃设备使用时,应注意介质与搪瓷的使用条件相匹配。
4、防止超压损坏。一般釜内允许工作压力≤0.4MPa,夹套允许工作压力≤0.6MPa。
5、防止管口应力超过许用载荷。搪玻璃设备、管道系统设计应合理,并对管口的应力进行校核,使管口载荷小于许用载荷。同时,管道、阀门安装时,应规范安装,尽量避免安装偏差。
 
日常使用及维护保养注意事项
1、每班(经常)巡回检查搪玻璃设备内及夹套操作压力、温度、真空度等是否在许可的安全操作范围之内(尤其是反应釜夹套不允许超压),搅拌桨在转动时要经常关注设备的运行声音,注意釜内温度计套管及搅拌有无异常。
2、操作工及维修工检查设备要运用看、摸、听的手段,看外表、摸温升、听声音,判断设备运行是否正常, 有隐患应及时报告。
3、搪玻璃设备应定期维护保养,一般每年安排维护不少于两次。大修期间除了检查温度计套管及进气管外,还必须完成对搅拌桨、釜内壁搪瓷的检查,反应釜夹套试压,减速机换油,反应釜外部防腐,保温保冷检查。
 
搪玻璃反应釜的非金属修补
搪玻璃反应釜的平常修补方法有:瓷釉搪烧法、耐蚀金属修补法、耐蚀金属涂料混合修补法等,这里介绍非金属修补法——合成树脂材料,该材料具有较高的化学稳定性和良好的物理机械性能,且工艺简单、费用低、时间短、耐腐耐磨,但合成树脂材料与搪瓷表面粘结力较小(如酚醛树脂),常温的固化粘结力为1.7MPa,而搪瓷反应釜在100℃时产生的温差应力就达到了1.5MPa。因此,在应用时需要注意几个问题。
1、提高粘结强度
首先要提高胶粘剂的物理机械性能,修补搪玻璃反应釜时常用环氧酚醛混合胶泥,主要考虑酚醛树脂可作为环氧树脂的活性增韧剂,又可提高胶泥的耐温耐腐性能。在混合胶泥中加入17%~20%的丁睛胶或丁基胶,提高胶泥的柔韧性能。为降低胶泥的粘度,考虑到稀释剂的挥发,采用690或501活性稀释剂代替丙酮,并加人5%~8%的氧化铝粉,提高了树脂的粘结强度。
2、减少温差应力
高温下树脂进一步固化产生收缩力,粘结强度明显降低,采用预应力施工(将设备预热后再粘结的方法,修补寿命可提高4个月以上),来减少温差应力。由于壳体和粘结剂的收缩系数不同,当设备降到常温时,产生了一定的预应力。当搪玻璃设备在使用中温度发生变化时,首先抵消了这部分应力,随着温度的继续升高,产生的新应力相对就小,从而减少了温差应力的影响。
对小面积搪瓷损坏大部分可采用胶粘修补,损坏处一般应清洗除锈,去油去灰。如破损处露出金属时,可采用碱性固化的环氧树脂作隔离层,然后将设备升温至40~60℃,按选定的胶粘剂品种所规定的配方配制耐蚀胶泥,薄薄的涂在搪瓷损坏处,保温干燥,再涂,再干燥,直至所需厚度。最后逐渐将所修反应釜升温至其工作温度以上20℃,保温24h即可。这种方法修理成本低,在化工行业有很大应用价值。
 
反应釜爆瓷案例
由于使用条件苛刻,反应釜的搪玻璃衬里易受损破坏,若不及时进行修复,将造成设备报废,生产无法进行。搪玻璃反应釜的成本一般较高,为降低生产成本,搪玻璃反应釜的修补问题已成了各生产厂家共同关注的课题,分析具体案例为各企业作参考。
1、工厂情况:
某化工厂整个生产线需要大量搪玻璃反应釜、搪玻璃管道等搪玻璃设备。然而正常使用的一台2000L电加热搪玻璃反应釜,夹套介质为导热油温度在250度左右,反应釜釜内反应介质是浓度为75%的硫酸,工艺要求反应温度达到180摄氏度左右,反应釜频繁发生大面积爆瓷现象。经技术人员到现场勘查发现:其两批料之间的投料间隔时间比较短,前一批料放空后搪瓷反应釜釜内温度仍较高,而紧接着投入的75%浓度的硫酸温度约为70度左右。分析此反应釜爆瓷现象应该是因为冷热冲击导致爆瓷。
2、爆瓷分析及处理方法:
案例中反应釜夹套导热油的温度是250度,放料后反应釜釜体的温度应该高于反应温度180度,而目前搪瓷反应釜耐冷热冲击的极限是110摄氏度,虽然再次加入的硫酸物料预热到70度,但物料和釜体的温差估计大于110度,由此导致暴瓷。建议两次物料投料间隔时间扩大,并将硫酸提高预热温度,爆瓷情况就可以避免。
搪玻璃反应釜是一种具有良好的耐腐性、抗击性、绝缘耐热、耐磨等可靠性能的复合材料设备,能够代替价格昂贵的不锈钢设备,因而广泛应用于化工、医药、农药、印染、食品等工业生产领域,参与反应、蒸发、浓缩、合成、萃取、氯化、硝化、烃化等工艺过程。但搪玻璃设备易损,爆瓷破损给企业带来的后果是停产、设备报废,由此引发的直接和间接损失巨大。尽管产生爆瓷原因很多,但从各个环节加强控制,爆瓷的现象就能大大减少。
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