延长搪瓷反应釜的寿命之内部损伤

时间：2021-01-18

作者：青岛普新机电设备有限公司

我们都知道搪瓷反应釜在咱们化工行业里的作用非常大，它的优点不言而喻，比如优良的耐腐蚀性能，良好的加工性能……

但搪瓷反应釜也有弱点，就是在制造，使用，运输，安装，检修时不注意，都容易造成损伤。一个搪瓷釜价值几万元，由于局部损伤而报废十分可惜。

一台设备，好的质量是一方面，日常的使用和保养维护也很重要，科学的操作和使用，熟知设备损坏的原因可以大大延长设备的寿命。

碰撞和硬质研磨物的落入而造成的损伤

机械冲击是搪玻璃设备较普遍的破坏原因。

有大的正面冲击损坏，如：搅拌器掉入罐中；还有一些不易发现的破坏原因，如：螺帽、螺栓等小金属件或固体颗粒物等的掉入，或从操作者的口袋中漏出掉入反应罐内。

特别是在酸性溶液中，这些物体可能会溶解，反应生成其他物质或从容器中排出，以至于刚掉落时对设备造成的损伤不易觉察，无法得知设备损坏原因。这些硬质研磨物还会损伤搅拌器、挡板、温度计套管等。

由于小的操作失误造成的损坏

搪玻璃是很坚固的，能承受一定的机械冲击。维修过程中，除因操作人员的鞋底有研磨物而造成搪玻璃面磨损外，人在容器内来回走动是没有问题的。

但在另外一些情况下，很小的失误也能造成设备损伤。如：一只扳手敲在容器外部，从外面看无任何损伤，但这个冲击力，里面的搪玻璃层可能会碎裂。

搅拌轴的损伤造成的损坏

1）在实际生产中一个较常见的操作方法是先把一批固体物料倒入容器内，然后添加液体介质，通过搅拌器将二者混合。

当因过载而使搅拌器无法启动时，操作者可能通过反复开、关来启动搅拌器。这种操作是不可取的，会使搅拌轴受力过大而损坏搪玻璃层。

如：在聚合反应中，有时生成的一种粘性物质而引起搅拌轴挠度过大损坏搪玻璃层。或者使搅拌轴的转速达到临界状态，产生有害振动，导致轴弯曲破坏搪玻璃层和容器壁。

2）搪玻璃设备在出厂时，都带有一定功率的电机以保证一定的转速。

当需要随着工艺条件的变化要求改变转速时，应防止驱动装置和搅拌器不匹配而过载，损坏传动装置（电机）。

如：齿轮，或使搅拌器受力过大损坏搪玻璃。当搅拌器的转速增加的太多时，就会达到其临界转速而造成破坏。

由于过大的热应力而造成的损坏

搪玻璃容器允许一定范围的温度急变，制造厂会给出使用温度范围。对于一个容器，有夹套和无夹套的部分热应力相差较大。

1）设备管口搪玻璃层内的压力较小，虽然温差急变在制造厂允许的温度范围内，但也有可能使搪玻璃层遭到破坏。

2）夹套上的进、出口的位置设计不当也会引起过大的热应力。夹套出口管要尽量靠近上接环。如果从出口反引入换热介质会导致过大热应力的产生而损坏设备。

由于测温系统的原因而造成的热冲击破坏

容器内介质的温度是通过夹套中的换热介质来调节的，而夹套中换热介质的温度是根据容器中介质的温度高低来调节的。

有时由于测温仪滞后，测温触头被污染，或由于物料位太低而测温头无法接触到等原因，造成无法获得物料的准确温度，会使夹套中的换热介质过热或过冷而引起过高的应力。

PH值的偶变和强腐蚀剂的直接加入引起的损坏

对于搪玻璃设备，在一定的温度范围，要求介质的PH值不能波动太大，PH值的偶然增高或降低，都会腐蚀损坏搪玻璃层。

如：通过加入热的强酸或强碱来调节介质的PH值时，高浓度的强酸或强碱有很强的腐蚀性，如果从管口加入，强腐蚀介质顺管壁流下，就会强烈腐蚀管口和容器壁。

由于不合理的焊接而引起的热冲击破坏

由于违章操作，在搪玻璃容器壁上施焊，过大的热应力会造成容器内部搪玻璃层开裂，而这种裂纹存在于搪玻璃层次表面，外面看起来完好无损，但容器一经使用搪玻璃层就会剥落下来。

游离氟离子浓度太高引起的损坏

搪玻璃设备能容许一定量的氟离子，但在强腐蚀的环境中氟离子浓度可高达20ppm，这时应引起注意。

在操作过程中化学物质的周期性加入，氟离子浓度可达到很危险的地步，氟的聚合物如PTFE能游离出足够的F+而损坏搪玻璃层。

回收酸中，特别是HCl，一般含有较高的氟离子。有的含氟化合物作为反应物时不会有损伤作用，但如果发生分解，就会损害搪玻璃层。

冷冻损坏

搪玻璃部件，如：搅拌器、折流板、温度计套管等都是用无缝钢管制成的。水和冷凝的蒸汽进入这些构件，在较低的环境和生产温度下会结冰、膨胀，对搪玻璃复合体施加压力，引起搪玻璃层碎裂。冷冻损坏是比较普遍的，损伤的部件要替换或重搪。

偶然的**压力损坏

压力容器在设计时，在一定温度下都有特定的压力或真空度，但当容器使用后，在恶劣的条件下就会由于某种原因造成压力或真空度过高。

如：在聚合反应中，有时投料要比预计的反应速度快（大概是因为过催化或控制仪表失准的原因），大量的投料泡沫升起堵塞与减压装置连在一起的管口，压力**过设计压力，引起搪玻璃层产生裂缝，容器内过高的压力，甚至会危及人身安全。

偶然的真空度过高也能引起搪玻璃层损坏，一个压力容器有一定的设计真空度，但有时真空度会猛增，如：通气孔的聚四氟乙烯密封有可能倒塌，堵塞通气孔使真空度升高，当钢制压力容器内真空度**过一定值时，就会破坏搪玻璃层。

夹套温度急变损伤

这种不平常的损伤通常是由热急变引起的。当容器夹套内的蒸汽冷凝，形成真空，驱使换热介质从循环层倒流回夹套，引起搪玻璃层损伤。

如：用蒸汽将投入的料加热，然后关掉蒸汽，夹套中的蒸汽冷凝，形成真空度，如果与夹套连接的冷水没关掉，那么冷水就会倒流而冲击容器壁。

这会引起大面积温度急变损伤，这种损坏面太大，用钽钉或其他修补是不可能的，只能重搪。如果出现的损伤在一段时间内没发现，损伤处就会有更严重的腐蚀，较终报废。即使不**过生产厂允许的较大温差，温度急变损伤有时也会出现。

温度计套管的损坏

在设备运行时，温度计套管由于介质的冲击和磨损而损坏，甚至断掉。另外，温度计套管的垫片也会由于承受压力、温度变化、腐蚀、磨损而失效。

温度计套管的损坏不易发现，除非断掉，断掉的温度计套管头，会通过输送管进入下面的设备，造成更大的危害。

静电释放失效

在一个容器中有不同状态的介质在运动，有的是导电的，如：含酸的溶液；有的是非导电的，如：苯或非极性溶剂，能产生电荷。

搅拌器的搅拌和物料自由落入容器都会增加静电产生的机会，由于静电的释放，会产生两个问题：（1）如果容器内有可燃性气体，则会产生爆炸；（2）形成的静电放出的50000～100000V或更高的电压会损伤搪玻璃。

聚增的电压能击穿搪玻璃层，虽然由高电压引起的针孔可以修补，但如不能及时发现这些针孔，随着投料次数的增加，孔会越来越多，最后导致设备无法修补。

由于形成原电池而造成高级合金钢配件和修复材料失效

搪玻璃设备上经常要用到插管、温度计套管和阀门等附属件，这些部件的材料一般为20号合金、镍基合金或不锈钢。

这些附件和水溶液、修复材料钽一起形成了原电池，会引起附件的电化学腐蚀。更严重的是，如果这些附件为阴极，就会产生激发氢，会导致修补材料钽的脆化。

方法1：不要使用不同的材料，附件要搪玻璃或用聚四氟乙烯制造。方法2：把钢壳体与附件进行电绝缘，但这样做起来很难。

有一家制造厂在修复钉上加了一个陶瓷衬片，使钢壳与钽金属绝缘而解决了这个问题。在钽钉上安装一个小铂金头也可以从根本上解决氢裂问题。

垫片失效

一个垫片失效的原因可能在于：（1）与使用要求不适应；（2）安装时压力过重而失效；（3）在使用过程中由于温度变化造成的应力松弛，使不合适的或质量不好的垫片损坏。

较严重的问题是引起鳞爆，由于垫片失效，酸液漏滴到钢壳上，生成初生态氢，它们渗透钢板聚集在搪玻璃层和铁胎的交界处，引起鳞爆。

搪玻璃层的磨蚀

由于搪玻璃是硬的，所以耐磨性较好，但有些介质是有研磨性的，以致于管口和配件都遭到严重的磨蚀（如：搅拌器和折流板）。

水和汽的腐蚀

除HF和热的浓磷酸（H3PO4）外，搪玻璃在很大程度上能耐几乎所有的强酸性腐蚀剂。

在给定的PH值范围内，搪玻璃也能耐碱，但碱溶液的温度必须低于制造厂*的温度，有助于确保设备的预期寿命。

当介质是中性时也会出现不容易被发觉的问题，因为在212℉或更高温度下的中性水能腐蚀搪玻璃层。

搅拌器机械密封面的腐蚀

搅拌器的机械密封装置中一般需提供冷却剂、润滑剂，这些液体会慢慢漏入容器中。

但在生产过程中不允许有杂质掺入，因此用蒸馏水或去离子水代替冷却剂或润滑油。但没有经过处理的水会腐蚀密封垫外侧的钢搅拌末端，引起机械密封失效，损坏搅拌器末端的搪玻璃层。

不合适的修补材料

设备损坏后，用来修补的材料性能，必须达到容器的使用要求。目前美国搪玻璃设备用的标准修补材料是由钽、聚四氟乙烯垫和树脂胶组成的。

钽的耐腐蚀性与玻璃很相似，但有几种化合物玻璃能耐其腐蚀而钽却不能，如：三氧化硫或温度**150℉的发烟硫酸及初生态氢气。

氢气对钽无害，但当氢被激发成氢原子时就会对钽发生危害，如：把金属屑加入酸性介质中，发生还原反应，生成初生态氢，导致钽螺栓失效。

除个别情况外，聚四氟乙烯耐腐蚀性相当好。修复材料中较弱的部分是树脂胶，不论多好的树脂胶，使用温度都不能**过375℉。并且树脂不能用于强氧化条件下，如：热硝酸、浓硫酸、溴、碘或氯气。

修复材料的使用范围有一定的限制，不同的情况选用不同的修复材料。不合适的材料或不正确的修补方法将导致钢基体的腐蚀，造成搪玻璃衬里进一步腐蚀。

高电压试验

所有的搪玻璃设备在出厂前，都要经受10～20KV的直流高电压火花试验。有时，用户也对搪玻璃容器进行40～50KV的交流高电压火花试验，结果在好好的搪玻璃层上出现了针孔。

词条
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