六盤水10立方搪瓷反應(yīng)釜發(fā)展趨勢
搪瓷反應(yīng)釜是將含高二氧化硅的玻璃，襯在鋼制容器的內(nèi)表面，經(jīng)高溫灼燒而牢固地密著于金屬表面上成為復(fù)合材料制品。所以，它具有玻璃的穩(wěn)定性和金屬強(qiáng)度的雙重優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的耐腐蝕設(shè)備。搪瓷反應(yīng)釜，分開式和閉式兩種結(jié)構(gòu)，開式為體蓋分離，中間用墊子和卡子連接起來，一般是容積在5000L以下;閉式為體蓋一體，一般容積在5000L以上。這兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)勢，開式拆卸比較方便，如果罐蓋上的管口出現(xiàn)問題，則易于拆下單獨(dú)修理，而閉式則密封性能要好。一般來說，開式結(jié)構(gòu)還有平焊對接式法蘭連接和平蓋式兩種。
搪玻璃反應(yīng)釜廣泛地應(yīng)用于化工、石油、醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品等工業(yè)。為了保證搪玻璃設(shè)備正常使用，現(xiàn)將其主要性能和安裝、使用注意事項說明如下:1、使用壓力:0.2---0.4Mpa2、耐酸性: 對各種有機(jī)酸、無機(jī)酸、有機(jī)溶劑均有較好的抗蝕性。如將搪玻璃試樣置于20%HCI溶液中煮沸48h，腐蝕速率為0.9g/m.d(優(yōu)等品指標(biāo)為1.0g/m.d)。3、耐堿性:搪玻璃對堿性溶液抗蝕性較酸溶液差。但將搪玻璃試樣置于1N氫氧化鈉溶液腐蝕，試驗溫度80℃時間48h。腐蝕速率為6.76g/m.d(優(yōu)等品指標(biāo)為7.0g/m.d)。4、操作溫度:搪玻璃設(shè)備加熱和冷卻時，應(yīng)緩慢進(jìn)行。搪玻璃設(shè)備使用溫度為0-200℃，耐溫急變性≥200℃。5、瓷層厚度:玻璃設(shè)備的瓷層厚度0.8-2.0mm，搪玻璃設(shè)備附件的瓷層厚度0.6-1.8mm。6、耐壓電:搪玻璃具有良好的絕緣性，當(dāng)搪玻璃在規(guī)定厚度內(nèi)用20KV高頻電火花檢查瓷層時，高頻電火花不能擊穿瓷層。7、耐沖擊性:玻璃層的內(nèi)應(yīng)力越小，彈性越好，硬度越大，抗彎抗壓強(qiáng)度越高，則耐沖擊就越好。玻璃層在規(guī)定厚度內(nèi)，用直徑30mm，重量112g鋼球沖擊時，其沖擊功為282×10J(優(yōu)等品指標(biāo)為260×10J。
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搪瓷反應(yīng)釜現(xiàn)行的標(biāo)為:(1)GB25025-2010《搪玻璃設(shè)備技術(shù)條件》;(2) 搪瓷開式反應(yīng)釜GB/T25027-2010《搪玻璃開式攪拌容器》;(3) 搪瓷閉式反應(yīng)釜為GB/T25026-2010《搪玻璃閉式攪拌容器》;(4)因搪瓷反應(yīng)釜一般為承壓容器，還要符合GB150《鋼制壓力容器》。
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搪瓷釜是將含硅量高的瓷釉噴涂到低碳鋼胎表面，經(jīng)900℃左右的高溫焙燒，使瓷釉密著于金屬鋼胎表面而形成，由于這兩種材料的機(jī)械性能和物理性能各不相同，因此搪瓷釜的破損原因也多樣，一般有以下幾種原因:機(jī)械損壞，搪瓷抗沖擊力非常差，任何金屬、硬物對其進(jìn)行撞擊均會導(dǎo)致搪瓷破損。因此搪瓷釜使用過程中嚴(yán)防任何金屬、硬物掉進(jìn)釜內(nèi)，如遇堵料，必須用塑料棒疏通，檢修時蓋好鍋蓋，嚴(yán)防焊渣熔化瓷面出現(xiàn)小坑或爆瓷。
工作溫度影響，搪瓷反應(yīng)釜經(jīng)900℃高溫焙燒，冷卻后搪瓷與鋼板粘結(jié)在一起。由于搪瓷的線膨脹系數(shù)和延伸率小于鋼板，因此冷卻后搪玻璃的變形量小于鋼板的變形量，搪瓷受到鋼板的約束產(chǎn)生壓應(yīng)力。搪瓷釜制成后，其搪玻璃即存在預(yù)壓縮應(yīng)力，而鋼板則存在預(yù)拉伸應(yīng)力。由于預(yù)應(yīng)力與線膨脹系數(shù)和延伸率相關(guān)，線膨脹系數(shù)和延伸率與溫度又密切相關(guān)，因此搪瓷釜的工作溫度對搪瓷釜的使用影響很大。如果因溫度變化大而使搪瓷產(chǎn)生的應(yīng)力超過其使用應(yīng)力，搪瓷將被破壞,因此搪瓷釜搪瓷層遇冷、熱急變，極易爆瓷,因此搪瓷釜有耐溫限制溫度200℃，耐溫急變冷沖擊<11O~C，熱沖擊<120℃。
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因此為確保設(shè)備的使用性能，在運(yùn)輸、保管與安裝過程中，應(yīng)采取有效的措施。搬運(yùn)時只允許罐耳受力(指非包裝時)，不允許滾動及用撬杠，避免震動、碰撞，嚴(yán)禁接管管箍、卡子等易損部件受力。在有條件下，設(shè)備最好室內(nèi)存放。設(shè)備于室外存放時,應(yīng)注意遮蓋，避免人敲物擊，日曬雨淋。冬季存放時應(yīng)特別注意檢查罐體及溫度計套管是否積水，避免因冰凍而損壞。對于裝配有機(jī)械密封的反應(yīng)罐或聚合釜，對密封部位應(yīng)倍加防護(hù)、保持清潔。應(yīng)力爆瓷損壞，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。搪玻璃設(shè)備熱殘余應(yīng)力進(jìn)行了理論計算。瓷層的壓應(yīng)力足夠大時，瓷層將會出現(xiàn)剝落。所以在設(shè)計瓷釉時，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)，同時提高基體與瓷層間的密著力，搪瓷的密著性與瓷釉潤濕金屬的能力直接有關(guān)。
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瓷釉熔體及釉漿對金屬的潤濕性愈強(qiáng)，愈有利于噴涂和燒成時界面的相互吸引，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，而且最終燒成受時間的限制，這就阻礙玻璃體的完全均化。一般地說，這些外加粒子和氣泡是產(chǎn)生應(yīng)力的原因，也是瓷層裂紋的先驅(qū)，即使搪瓷的強(qiáng)度降低，又會導(dǎo)致各種缺陷。在釜體加工過程中，由于卷筒、沖壓、焊接產(chǎn)生大量的內(nèi)應(yīng)力，這些應(yīng)力在搪瓷前應(yīng)徹底消除，如消除不徹底會導(dǎo)致搪瓷爆瓷。這種損壞往往發(fā)生在投入使用后的頭三個月。所以對胚體進(jìn)行熱處理或時效處理能防止一定的應(yīng)力爆瓷。搪瓷表面硬而脆，機(jī)械強(qiáng)度很低，表面硬度比較大，受到?jīng)_擊力的作用即行破碎。設(shè)備在運(yùn)輸、安裝的過程中，常常導(dǎo)致搪瓷表面出現(xiàn)脫瓷現(xiàn)象，造成罐體腐蝕而無法使用。
搪瓷釜內(nèi)攪拌帶有懸浮物的液體，懸浮物與搪瓷強(qiáng)烈的磨擦，同時懸浮物自身也產(chǎn)生磨擦，這樣就產(chǎn)生大量的靜電荷，高的靜電荷對搪瓷產(chǎn)生強(qiáng)烈的穿刺作用，從而導(dǎo)致搪瓷點(diǎn)蝕，因此攪拌轉(zhuǎn)速不宜太快。析氫腐蝕析氫腐蝕是常見的爆瓷原因，也稱之為鱗爆現(xiàn)象。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，酸洗時間，搪燒的溫度及時間。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)國外測定，鱗爆時，由金屬基材中析出的氣態(tài)氫的壓力可高達(dá)11MPa。搪瓷設(shè)備金屬基體在燒成時，鋼材處于奧式體狀態(tài)，對氫有極大的溶解度，它可吸收在燒成過程中產(chǎn)生的大量氫。鋼材在冷卻過程中會產(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，隨著時間的延長，氫的濃度越來越高，壓力越來越大，當(dāng)壓力超過瓷層的機(jī)械強(qiáng)度時，瓷層就會產(chǎn)生鱗爆，從鱗爆過程的分析可知，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。搪瓷設(shè)備的腐蝕破壞，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，因為焊縫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，對氫有強(qiáng)烈的吸收作用。所以應(yīng)盡量避免對坯體進(jìn)行熱加工。另外，要防止鱗爆的產(chǎn)生，還必須減少氫的來源，或者給氫提供一個聚集的空間。在高溫800~900 ℃搪燒時，瓷釉內(nèi)的水與金屬Fe 發(fā)生下列反應(yīng):Fe + H2O →FeO + 2H這對鋼坯的含氫量影響很大，這是鋼板析氫最為嚴(yán)重的因素，因此，在產(chǎn)品燒成時，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。此外，夾套在使用一段時間后會結(jié)垢和生銹，如果使用酸性除垢劑清除污垢或夾套中的冷卻液偏酸性，都會導(dǎo)致金屬發(fā)生析氫腐蝕
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(Fe+2HCl=FeCl2+H2O一部分H原子擴(kuò)散到金屬內(nèi)空穴，這些H由于搪瓷的致密性而不能再向外擴(kuò)散，因此當(dāng)H聚積到一定的程度，形成定的動力時，搪瓷就會發(fā)生破裂。因此清洗結(jié)垢采用酸洗時，必須加緩沖劑，如果搪瓷釜的價值較高或者不容易更換甚至出現(xiàn)腐蝕性穿孔的話，必須采用腐蝕率低的高品質(zhì)清洗劑，避免清洗操作不當(dāng)帶來的嚴(yán)重后果。材料不合格為了降低成本，有些廠家胚體采用Q235鋼代用，直接導(dǎo)致鋼材中的碳、硫在搪燒過程氣化，使搪瓷層與基體間、搪瓷層內(nèi)部形成大量氣泡，導(dǎo)致搪瓷結(jié)合強(qiáng)度降低。搪瓷層遇冷熱急變，極易爆瓷。所以搪瓷釜選用含碳、硫低的鋼材做胚體能防止爆瓷。搪燒質(zhì)量欠佳，有些搪瓷釜生產(chǎn)廠家生產(chǎn)環(huán)境簡陋、除銹防塵達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，致使底釉與基體結(jié)合不好。有的減少搪燒遍數(shù)，增加每層厚度，使內(nèi)因力過大，影響搪瓷釜使用壽命。因此嚴(yán)格按制造規(guī)程制造才能保證搪瓷釜的質(zhì)量。檢修方案：搪瓷反應(yīng)釜在運(yùn)行過程中受振動沖擊及其他復(fù)合力作用影響，金屬部件會產(chǎn)生"硬對硬"關(guān)系。隨著時間延長，部分沖擊變形成為永久變形，恢復(fù)應(yīng)力下降，形成間隙，最終造成硬度相對較低的部件出現(xiàn)磨損。最常見的如:傳動部位(軸承室)磨損、表面局部破損、反應(yīng)釜進(jìn)料口磨損、反應(yīng)釜下料口磨損、反應(yīng)釜內(nèi)壁局部破損、反應(yīng)釜入孔破損、連接部件的破損等。修復(fù)技術(shù)折：我國搪瓷反應(yīng)釜的修補(bǔ)方法較多，但修補(bǔ)壽命普遍不長，采用螺栓緊固法相對來說效果較好，但破壞了鋼體整體結(jié)構(gòu)，而且對下次維修造成一定困難。
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