搪瓷反应釜

搪瓷反应釜
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概述
搪瓷反应釜，分开式和闭式两种结构，开式为体盖分离，中间用垫子和卡子连接起来，一般是容积在5000L以下；闭式为体盖一体，一般容积在5000L以上。这两种结构各有优势，开式拆卸比较方便，如果罐盖上的管口出现问题，则易于拆下单独修理，而闭式则密封性能要好。一般来说，开式结构还有平焊对接式法兰连接和平盖式两种。
应用说明
搪玻璃反应釜广泛地应用于化工、石油、医药、农药、食品等工业。为了保证搪玻璃设备正常使用，现将其主要性能和安装、使用注意事项说明如下：
1、使用压力：0.2---0.4Mpa
2、耐酸性: 对各种有机酸、无机酸、有机溶剂均有较好的抗蚀性。如将搪玻璃试样置于20%HCI溶液中煮沸48h，腐蚀速率为0.9g/m.d（优等品指标为1.0g/m.d）。
3、耐碱性：搪玻璃对碱性溶液抗蚀性较酸溶液差。但将搪玻璃试样置于1N氢氧化钠溶液腐蚀，试验温度80℃时间48h。腐蚀速率为6.76g/m.d（优等品指标为7.0g/m.d）。
4、操作温度：搪玻璃设备加热和冷却时，应缓慢进行。搪玻璃设备使用温度为0－200℃，耐温急变性≥200℃。
5、瓷层厚度：玻璃设备的瓷层厚度0.8-2.0mm，搪玻璃设备附件的瓷层厚度0.6-1.8mm。
6、耐压电：搪玻璃具有良好的绝缘性，当搪玻璃在规定厚度内用20KV高频电火花检查瓷层时，高频电火花不能击穿瓷层。
7、耐冲击性：玻璃层的内应力越小，弹性越好，硬度越大，抗弯抗压强度越高，则耐冲击就越好。玻璃层在规定厚度内，用直径30mm，重量112g钢球冲击时，其冲击功为282×10J（优等品指标为260×10J）。
执行标准
搪瓷反应釜现行的标准为：(1) GB25025-2010《搪玻璃设备技术条件》;(2) 搪瓷开式反应釜为GB/T25027-2010《搪玻璃开式搅拌容器》;(3) 搪瓷闭式反应釜为GB/T25026-2010《搪玻璃闭式搅拌容器》；（4）因搪瓷反应釜一般为承压容器，还要符合GB150《钢制压力容器》。
损坏修复
损坏原因
搪瓷釜是将含硅量高的瓷釉喷涂到低碳钢胎表面，经900℃左右的高温焙烧，使瓷釉密着于金属钢胎表面而形成，由于这两种材料的机械性能和物理性能各不相同，因此搪瓷釜的破损原因也多样，一般有以下几种原因：
机械损坏
搪瓷抗冲击力非常差，任何金属、硬物对其进行撞击均会导致搪瓷破损。因此搪瓷釜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，检修时盖好锅盖，严防焊渣熔化瓷面出现小坑或爆瓷。
工作温度影响
搪瓷反应釜经900℃高温焙烧，冷却后搪瓷与钢板粘结在一起。由于搪瓷的线膨胀系数和延伸率小于钢板，因此冷却后搪玻璃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。搪瓷釜制成后，其搪玻璃即存在预压缩应力，而钢板则存在预拉伸应力。由于预应力与线膨胀系数和延伸率相关，线膨胀系数和延伸率与温度又密切相关，因此搪瓷釜的工作温度对搪瓷釜的使用影响很大。如果因温度变化大而使搪瓷产生的应力超过其使用应力，搪瓷将被破坏。
因此搪瓷釜搪瓷层遇冷、热急变，极易爆瓷。因此搪瓷釜有耐温限制温度200℃，耐温急变冷冲击<11O~C，热冲击<120℃。投料时物料温度与釜体温差太大以及升温时蒸汽过猛、降温太急也能导致爆瓷。因此搪瓷釜在使用中升、降温要缓慢、均匀，分级冷却。。
因此，搪瓷反应釜为确保设备的使用性能，在运输、保管与安装过程中，应采取有效的措施。搬运时只允许罐耳受力（指非包装时），不允许滚动及用撬杠，避免震动、碰撞，严禁接管管箍、卡子等易损部件受力。在有条件下，设备最好室内存放。设备于室外存放时,应注意遮盖，避免人敲物击，日晒雨淋。冬季存放时应特别注意检查罐体及温度计套管是否积水，避免因冰冻而损坏。对于装配有机械密封的反应罐或聚合釜，对密封部位应倍加防护、保持清洁。
应力爆瓷或损坏
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。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，而且最终烧成受时间的限制，这就阻碍玻璃体的完全均化。一般地说，这些外加粒子和气泡是产生应力的原因，也是瓷层裂纹的先驱，即使搪瓷的强度降低，又会导致各种缺陷。
在釜体加工过程中，由于卷筒、冲压、焊接产生大量的内应力，这些应力在搪瓷前应彻底消除，如消除不彻底会导致搪瓷爆瓷。这种损坏往往发生在投入使用后的头三个月。所以对胚体进行热处理或时效处理能防止一定的应力爆瓷。搪瓷（搪玻璃反应釜）表面硬而脆，机械强度很低，表面硬度比较大，受到冲击力的作用即行破碎。设备在运输、安装的过程中，常常导致搪瓷表面出现脱瓷现象，造成罐体腐蚀而无法使用。
静电穿刺
搪瓷釜内搅拌带有悬浮物的液体，悬浮物与搪瓷强烈的磨擦，同时悬浮物自身也产生磨擦，这样就产生大量的静电荷，高的静电荷对搪瓷产生强烈的穿刺作用，从而导致搪瓷点蚀，因此搅拌转速不宜太快。
析氢腐蚀
析氢腐蚀是常见的爆瓷原因，也称之为鳞爆现象。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。搪瓷设备金属基体在烧成时，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。搪瓷设备的腐蚀破坏，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，这是钢板析氢最为严重的因素，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。
此外，搪瓷釜的夹套在使用一段时间后会结垢和生锈，如果使用酸性除垢剂清除污垢或夹套中的冷却液偏酸性，都会导致金属发生析氢腐蚀(Fe+2HCl=FeCl2+H2O一部分H原子扩散到金属内空穴，这些H由于搪瓷的致密性而不能再向外扩散，因此当H聚积到一定的程度，形成定的动力时，搪瓷就会发生破裂。因此清洗结垢采用酸洗时，必须加缓冲剂，如果搪瓷釜的价值较高或者不容易更换甚至出现腐蚀性穿孔的话，必须采用腐蚀率低的高品质清洗剂，避免清洗操作不当带来的严重后果。
基体材料不合格
为了降低成本，有些厂家胚体采用Q235钢代用，直接导致钢材中的碳、硫在搪烧过程气化，使搪瓷层与基体间、搪瓷层内部形成大量气泡，导致搪瓷结合强度降低。搪瓷层遇冷热急变，极易爆瓷。所以搪瓷釜选用含碳、硫低的钢材做胚体能防止爆瓷。
搪烧质量欠佳
有些搪瓷釜生产厂家生产环境简陋、除锈防尘达不到标准，致使底釉与基体结合不好。有的减少搪烧遍数，增加每层厚度，使内因力过大，影响搪瓷釜使用寿命。因此严格按制造规程制造才能保证搪瓷釜的质量。
检修方案
故障情况
搪瓷反应釜在运行过程中受振动冲击及其他复合力作用影响，金属部件会产生“硬对硬”关系。随着时间延长，部分冲击变形成为永久变形，恢复应力下降，形成间隙，最终造成硬度相对较低的部件出现磨损。最常见的如：传动部位（轴承室）磨损、表面局部破损、反应釜进料口磨损、反应釜下料口磨损、反应釜内壁局部破损、反应釜入孔破损、连接部件的破损等。
修复技术
我国搪瓷反应釜的修补方法较多，但修补寿命普遍不长，采用螺栓紧固法相对来说效果较好，但破
坏了钢体整体结构，而且对下次维修造成一定困难。其他的修补方式如下 
：
1 搪烧。 常用损坏面积较大时，在有搪烧设备时仍按瓷釉搪烧的方法修补; 无搪烧设备，可采用火焰背面加
热，以使瓷釉搪烧上去。
2 耐蚀金属修补: 对于针孔那样细微缺陷的修补，使用黄金、钽等贵金属，做成钉子嵌入加以修补; 利用耐蚀金属做螺钉紧固不大的瓷面破损外，通常使用不锈钢、硅铁、铝、铅、银、钛、锡等耐蚀金属和聚四氟乙烯垫片; 利用耐蚀金属片覆盖于搪瓷的损坏面上，然后用同种金属做成的螺钉紧固，此方法简单易行，如施工精细，则有较长的使用寿命; 利用耐蚀金属和耐蚀胶泥遮盖法，或将接触物料的金属防腐后用螺栓紧固。
比如用钛修补的两种方法电弧气热喷涂法，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，由于熔化的金属温度在1800 ℃左右，容易引起修补处基体过热，进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。
3 耐蚀金属涂料混合修补，即用涂料在破坏处涂抹，再用金属片覆盖，然后用同种金属做成螺钉紧固，此方法多用于较大瓷面破坏处，具有良好使用效果。涂料一般选用环氧树脂，内加氧化铝粉，在其未完全固化时覆盖不锈钢片并紧固。
也有用陶瓷涂层法进行修补，利用喷热喷涂含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。搪瓷反应釜的玻璃衬里，虽具有一定的抗冲击强度，但它毕竟是一种脆性材料，苛刻的工作条件又不允许其存在任何微小缺陷。
4 非金属修补。目前大量合成树脂材料应用于化工设备防腐，这些合成材料具有较高的化学稳定性和良好的物理机械性能。利用这些合成树脂材料修补化工搪瓷设备，不仅节约有色金属，而且修补工艺简单，费用低，修理时间短，耐腐耐磨，很有探讨和推广价值。相对传统方法来说，应用高分子材料修复既无补焊热应力影响，修复厚度也不受限制，同时产品所具有的金属材料不具备的退让性，可吸收设备的冲击震动，避免再次磨损。在国内针对搪瓷反应釜故障的维修中，也逐步取代传统的办法。
搪瓷釜大面积搪瓷损坏，需将设备送制造厂重新搪瓷，费用约是新购置的1/4。损坏面积不大的可在现场进行局部修补。采用现场快速修复，不用拆设备，只需打开人孔即可修复，修复后24小时即可投入使用。现场修补剂有环氧树脂、聚四氟乙烯树脂、高性能搪瓷修补剂等，而常用的是高分子复合材料搪瓷修补剂。
高分子复合材料搪瓷现场修补剂是由高分子聚合物、合金钢粉末或耐磨陶瓷粉末为基材并配以固化剂的双组份复合材料。与普通树脂型的修补剂相比，高分子复合材料依靠自身更为细密的高分子结构，使得材料自身具有更强的粘接力和优异的耐腐蚀、抗腐蚀性能，高分子甚至能够渗透到金属里面，形成更为紧密的高分子复合材料保护层。高分子复合材料搪瓷现场修补剂具有较高的化学稳定性和良好的物理机械性能。
修复工艺
表面清洗→除锈→无水酒精清洗→涂底层修补剂→涂面层修补剂→固化→使用。
日常维护
因为经常要处理一些具有腐蚀性的物料，所以搪瓷反应釜若是操作不当很容易就会出现问题，只有做好搪瓷反应釜的周期性检查和日常维护才能及时发现这些问题，避免生产事故的发生。
第一点，健全的周期性检查和日常维护制度是必须建立的，不仅搪瓷反应釜，所有生产加工机械设备都应该有一个详细缜密且及时有效地维护计划。
第二点，最容易受到损坏却又最难发现的自然是搪瓷反应釜的衬里，传动部件、密封情况、搅拌器等部件都需要仔细检查，因为任何一个部件发生故障就会马上影响到这个搪瓷反应釜系统的运行。
第三点，搪瓷层的杂物及时清理，在清理过程中，切忌使用坚硬、尖锐的金属棍棒，应当选择木棒、完整的竹棒、塑料棒等柔韧性较好的辅助工具来进行杂物清理。
第四点，彻底检查搅拌器。搅拌器是扶着搅动物料的动力机构，因为长时间旋转会造成一定的离心力，因此搅拌器上的螺丝和其他连接性装置一定要检查是否结合紧密，若是出现松脱现象应及时处理并且试运行，确保搅拌器安全可靠。
搪瓷反应釜维护保养
（1）每班(经常)巡回检查搪瓷反应釜的釜内及夹套操作压力、温度、真空度等是否在设备许可的安全操作范围之内(尤其是反应釜夹套的使用压力不允许超压)，搅拌在转动时要时常关注设备的运行声音，注意釜内温度计套管及搅拌的有否异常。
（2）设备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）搪瓷反应釜定期维护保养
①根据搪瓷反应釜的维护保养周期规定，每年安排维护两次，时间一般定于春节前后与大修期间。
②每年春节前后只对搪瓷反应釜的温度计套管及进气管进行拆出检查。
③每年大修期间除了检查温度计套管及进气管以外，还必须完成对搅拌浆、釜内壁搪瓷检查，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。
④带搅拌的搪瓷反应釜定期维护保养的要求见下表：
项目
周期/月
维护保养要求
温度计套管、进气管
6
搪玻璃温度计套管的外表面搪玻璃要求无破损，如破损则要更换新的。不锈钢的温度计套管及进气管要检查腐蚀情况、其与法兰焊缝的腐蚀情况，如发现异常，则要考虑更换或补焊。
搅拌浆、釜内壁搪玻璃
6
要求搅拌浆、釜内壁搪玻璃表面无破损，更不允许有露铁现象。如有破损可采用福世蓝高分子复合修复材料修补。
机械密封
3
要检查动环的磨损程度，磨损太多的要更换。
夹套试压
12
夹套试压到0.55MPa至0.6Mpa，且保压两小时要求无泄漏，反应釜保温超过3年的，要拆除设备外面的保温层，对夹套进行全面的检查及防腐。
减速机换油
24
放净减速机内的机油，加入新油至油标1/2至2/3处，且确保油位清晰
反应釜外部防腐、保温保冷
12
反应釜外表面、卡子及连接螺栓除锈、防腐，外部保温、保冷要求无破损。