搪瓷反应釜的脱瓷修复

    搪瓷反应釜具有耐酸、耐碱、耐冲击和耐温变等优良性能，在化工、医药、轻工等行业搪

瓷反应釜得到了广泛的应用。多年来，工业用搪瓷反应釜主要以反应罐和储罐等为主。近十年

来，随着搪瓷工业的发展，搪瓷产品的结构有了一些变化, 出现了搪瓷列管式换热器，搪瓷薄器和过滤器等膜蒸发。由于搪瓷反应釜长期处于高温、高压、腐蚀性介质中，以及在操作过程中受急冷、急热的影响，搪瓷反应釜易发生爆瓷现象。爆瓷后的部位露出金属基体，由于腐蚀性介质的作用，金属基体受到腐蚀，在许多大型化工企业中生产都是连续性进行的，而且应用大型反应釜，某一个反应釜出现爆瓷现象，即使面积非常小，都有可能影响整个工厂的产品质量及正常生产，所以对搪瓷反应釜的修补问题引起了大家的广泛关注。如果能找到一种操作简单、经济可靠的修补方法，这对企业来说具有良好的经济效益。

搪瓷反应釜,搪玻璃反应釜 1、爆瓷机理分析

    爆瓷主要可分为两种形式，一种是由氢引起的所谓鳞爆现象，另一种则是由力学原因引起的应力爆瓷。这两种爆瓷现象可能同时发生，也可能单独发生。引起鳞爆的因素很多，包括钢坯的表面及内部质量，瓷釉的成分及均匀度，以及搪烧工艺，如脱脂硫酸浓度，酸洗时间，搪烧的温度及时间。此外鳞爆现象受季节性影响十分强。鳞爆的形成主要是由钢板中氢的吸收、扩散、聚集和溢出引起的。据国外测定，鳞爆时，由金属基材中析出的气态氢的压力可高达 11MPa。搪瓷反应釜金属基体在烧成时，钢材处于奥式体状态，对氢有极大的溶解度，它可吸收在烧成过程中产生的大量氢。钢材在冷却过程中会产生奥式体向铁素体的相变，金属基体溶解氢的能力大幅度下降，从钢材中析出的氢聚集在钢坯与搪瓷层交界处和钢材内部的缺陷部位上，随着时间的延长,氢的浓度越来越高，压力越来越大，当压力超过瓷层的机械强度时,瓷层就会产生鳞爆，从鳞爆过程的分析可知，搪瓷用钢板的组织状态是决定爆瓷是否发生的内因，外界因素只起促进内因发生变化的作用，这些组织有宏观组织，如气泡、缩孔、裂纹等，有显微组织，如晶粒度，渗碳体的形状、大小、分布等。搪瓷反应釜的腐蚀破坏，大部分是由于在焊缝表面上瓷釉层有不同程度的鳞爆脱瓷引起的，因为焊缝金属的金相组织为铁素体和珠光体。

焊接处有气泡、缩孔、裂纹等缺陷，对氢有强烈的吸收作用。所以应尽量避免对坯体进行热加搪瓷反应釜,搪玻璃反应釜工。另外，要防止鳞爆的产生，还必须减少氢的来源，或者给氢提供一个聚集的空间。在高温800～900 ℃搪烧时,瓷釉内的水与金属Fe 发生下列反应:Fe + H2O →FeO + 2H这对钢坯的含氢量影响很大，这是钢板析氢zui为严重的因素，因此，在产品烧成时，一定要尽可能地减少瓷釉中水分的含量和钢坯表面吸附的水分，以及烧成环境中的水分，从而减少氢的产生。应力爆瓷主要是由于瓷层和金属坯体的热膨胀系数存在巨大的差异而引起的。在大多数情况下，金属坯体的热膨胀系数大于瓷层的热膨胀系数,这就意味着在常温下瓷层总是存在着残余的应力。

残余应力受热膨胀系数差、温度、釉层厚度、基材厚度等因素的影响。

   沈亦呜等人对搪玻璃设备热残余应力进行了理论计算。瓷层的压应力足够大时，瓷层将会出现剥落。所以在设计瓷釉时，应使瓷釉的热膨胀系数尽量接近基体的热膨胀系数，同时提高基体与瓷,层间的密着力，搪瓷的密着性与瓷釉润湿金属的能力直接有关。瓷釉熔体及釉浆对金属的润湿性愈强，愈有利于喷涂和烧成时界面的相互吸引，加速化学反应形成化学键，增强密着。另外瓷层通常是不均匀的，普遍含有夹杂物，这是涂搪过程的特征，由于釉浆由熔块磨加物和搪加物等混合而成，而且zui终烧成受时间的限制，这就阻碍玻璃体的*均化。一般地说,这些外加粒子和气泡是产生应力的原因，也是瓷层裂纹的，既使搪瓷的强度降低，又会导致各种缺陷。

 2、修补方法

搪瓷反应釜,搪玻璃反应釜     关于爆瓷后搪瓷化工设备的修补问题，一直是众多企业和专家所关心的问题，

有限公司组织了专项的课题研究，在论证过程中收集了大量的资料和例证，这些方法经归纳

后可分以下几类。

搪瓷反应釜,搪玻璃反应釜 2. 1 　有机树脂与无机化合物复合修补法

2. 1. 1 　PPS 树脂与无机物质复合修补法

    将PPS 树脂(学名聚苯硫醚) 粉末与少量填料(三硫化钼和三氧化二铬) 混合做成热喷涂料，喷涂前，修补面进行一定的热处理,然后将PPS 热喷涂料喷于破损搪瓷化学设备表面上,320 ℃  温度下对修补面进行热处理，保温10min ，再次将PPS 热喷涂料喷于破损处，如此反复进行6 次.zui后用沸腾植物油对其进行淬火处理，这样得到的表面在不同浓度的酸、碱溶液中具有较好的耐 腐蚀性。

搪瓷反应釜,搪玻璃反应釜 2. 1. 2 　有机硅树脂与无机物质复合修补法

修补物组成(质量比) 如下:

有机硅树脂:18-20、氟硅酸钠: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，涂到搪瓷反应釜的破损处，在20～30 ℃干燥1. 5～2h ，然

后在100 ℃ 下热处理1h 。修补好的设备可在低于120 ℃腐蚀性介质中使用。          

2. 1. 3 　玻璃鳞片复合有机树脂修补法

本方法以玻璃鳞片为骨架，耐腐蚀性树脂为粘接剂。混合物组成(质量比) 如下:

玻璃鳞片20-40、环氧树脂14-16、呋喃树脂34-36、有机溶剂(丙酮或*苯) 3-10、

颜料9-10、助剂(硅烷偶联剂) 不超过1。

把这些物质按比例混合均匀涂于破损搪瓷表面上，经一定的处理后，形成涂层。本方法采

用玻璃鳞片，不仅具有质轻、高强度、耐蚀性强的特点，而且由于玻璃鳞片在修补层中是平行  底层重叠排列的，从而延长了腐蚀性离子、水、介质等的渗透路径，提高了修补层的机械强度、表面强度和耐磨性能，并减小修补层与金属基体之间的热膨胀系数差，可防止因温度急变而引  起的修补层龟裂和剥落。

2. 1. 4 　无机混合物与环氧树脂复合修补法

把下列物质按质量比均匀混合:

搪瓷反应釜,搪玻璃反应釜       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 ℃进行热加工，做成熔块，用球磨机将其磨碎，作为填料。修补剂中

各组分组成(质量比) 如下:

填料：50、 水玻璃：20、 环氧树脂：20、 乙二胺：2、 氟硅酸钠：8

    将混合好的修补剂涂于破损部位，15～25 ℃处理1. 5～2h ，然后100 ℃热加工1h,

这样得到的修补层在20 ℃，20 %的HCl 溶液中寿命达155 天左右。 以上几种方法是利用

有机树脂为粘结剂，无机化合物作为填料，将二者机械混合作成修补物涂于搪瓷反应釜的

破损面上，进一步的处理而得到的。此类方法虽然具有一定的抗热、抗腐蚀性，但修补层

与基体间的连接依靠的是有机树脂的粘性，修补层与基体间不产生化学键，所以修补层在

搪瓷反应釜,搪玻璃反应釜使用过程中容易发生脱落。另外，修补面积小、工序繁琐也是这类方法的主要缺点。  

2. 2 　电弧气热喷涂法

      用两根相互绝缘的钛金属丝,分别接电源的两端.电源电压为25-28V,电流为360-350A。

两根钛金属丝放置成锐角。接通电源，钛金属丝间产生电弧，这时钛发生熔融,借助于含5%

-8%氧气的压缩空气，把熔化的钛吹向待修补部位。喷涂的距离为150～250mm。由于压缩空气中含有氧气，结果在被修补面上形成了Ti 及TiO2 的固态混合物。形成后的修补面用四糠基硅烷在200～280 ℃下热处理0.3h 便完成了修补。修补后的表面有较好的抗热腐蚀性。这种修补方法把熔融的金属喷到待修补处，由于其温度在1800 ℃左右，引起修补处基体过热,而引发修补处周围搪瓷的爆瓷，所以操作时要小心，修补面积不宜大。

2. 3 　陶瓷涂层法

    本方法利用喷枪热喷涂含3 %TiO2 的Al2O3 陶瓷粉末，在破损处形成陶瓷层以达到

修补的目的。喷涂工艺流程为:预热→粗化处理→喷涂过渡层→喷陶瓷层→喷刷封孔剂→

烘干。此方法具有周期短、成本低、而且具有抗高温耐腐蚀的性能。由于此操作在高温

下进行，操作不慎易引起修补处周边搪瓷层爆瓷，所以操作时要小心。

2. 4 　销钉法

搪瓷反应釜,搪玻璃反应釜   四氟塑料是一种化学惰性物质，极耐酸碱作用，采用螺钉将四氟塑料板紧固于搪瓷面的破损处，然后在四氟塑料板和基体面之间填充耐腐蚀性胶泥，在40～50 ℃恒温24h固化，使胶泥具有一定的强度，这种方法施工简便、成本低、性能可靠，避免了设备拆装运输。克服了其他修补方法易脱落的弊病，但这种方法只能对小面积破损处进行修补，而且,在有机溶剂介质的场合胶泥强度下降，应慎用。另一种方法是在破损处中心钻孔，套丝拧入销钉，销钉与搪玻璃表面之间的空隙填以环氧—碳的混合物，然后使混合物发生聚合反应。放上有机垫圈和四氟塑料垫圈，用螺丝拧紧销钉。把被修补区在100～150 ℃热处理4h,拧紧螺丝，然后冷却，再拧紧螺丝。修补用零件均由抗腐蚀的金属制成。经测试修补后的设备在高温腐蚀性介质中其寿命可高达8000h ，但修补面积小。

搪瓷反应釜,搪玻璃反应釜 本文节选自  《化工设备技术手册》 化学工业出版社 2003 年*版