延長搪玻璃設(shè)備的壽命

1、延長搪玻璃設(shè)備的壽命桑臨春、項(xiàng)龍文翻譯譯者注：目前，隨著我國化工、醫(yī)藥、染料、冶金、生物化工、食品等工業(yè)的高速發(fā)展，搪玻璃設(shè)備的需要量越來越大，應(yīng)用更加廣泛。但是，由于搪玻璃設(shè)備價(jià)格高，且又容易損壞，在實(shí)際使用過程中，一個(gè)很小的操作失誤都會導(dǎo)致設(shè)備損壞，嚴(yán)重時(shí)整臺設(shè)備都會廢棄，給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。雖然現(xiàn)在搪玻璃設(shè)備修補(bǔ)技術(shù)有了較大的發(fā)展，出現(xiàn)了許多修補(bǔ)方法。但由于修補(bǔ)材料不過關(guān)，適用局限性大，這些修補(bǔ)方法只能修補(bǔ)一些使用條件不苛刻的設(shè)備，且使用時(shí)間短。而對于溫度較高、腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)則束手無策。科學(xué)的操作和使用設(shè)備，熟知造成設(shè)備損壞的原因可大大延長搪玻璃設(shè)備的壽命。因此，我們翻譯了美國一

2、位搪玻璃設(shè)備專家的這篇文章，希望對我國搪玻璃設(shè)備的用戶有所幫助，減少失誤操作，減少財(cái)產(chǎn)損失。第一部分 內(nèi)部損傷1.碰撞和硬質(zhì)研磨物的落入而造成的損傷。機(jī)械沖擊是搪玻璃設(shè)備最普遍的破壞原因，如攪拌器掉入罐中這種大的正面沖擊損壞。但也有些不易發(fā)現(xiàn)的破壞原因，如象螺帽、螺栓這些小金屬件和一些固體顆?；蛐|西不知不覺的掉入或從操作者的口袋中漏出掉入反應(yīng)罐內(nèi)。這些東西有可能會反應(yīng)生成其他物質(zhì)，特別是在酸性溶液中，但他們剛掉下去時(shí)會對設(shè)備造成不易覺察的損傷。這些硬質(zhì)研磨物還會損傷攪拌器、擋板、溫度計(jì)套管等。但當(dāng)我們后來發(fā)現(xiàn)設(shè)備損壞時(shí)，已無法知道原因，因?yàn)榻饘賶K已溶解或從容器中排出。2.由于小的操作失誤造成

3、的損壞。搪玻璃是很堅(jiān)固的，能承受一定的機(jī)械沖擊。維修過程中，除因操作人員的鞋底有研磨物而造成搪玻璃面磨損外，人在容器內(nèi)的來回走動是不成問題的。但在另外一些情況下，很小的失誤也能造成設(shè)備損傷。例如，一只扳手敲在容器外部，從外面看無任何損傷，但在這個(gè)沖擊力的作用下，里面的搪玻璃層可能會碎裂。3.攪拌軸的損傷在實(shí)際生產(chǎn)中一個(gè)較常見的操作方法是先把一批固體物料倒入容器內(nèi)，然后添加液體介質(zhì)，通過攪拌器將二者混合。有時(shí)，這樣做是可以的，然而有時(shí)會因過載而使攪拌器無法啟動，在這種情況下，操作者可能通過反復(fù)開、關(guān)來啟動攪拌器，這種操作是不可取的。它可能會使攪拌軸受力過大而使搪玻璃層損壞。特別在聚合反應(yīng)過程中，

4、有時(shí)由于一種粘性物質(zhì)的生成而引起攪拌軸撓度過大而使搪玻璃層損壞。有時(shí)，由于某種物質(zhì)的形成可能使攪拌軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界狀態(tài)，產(chǎn)生有害振動，導(dǎo)致軸彎曲，使搪玻璃層破壞，甚至還會損壞容器壁。搪玻璃設(shè)備在出廠時(shí)，都帶有一定功率的電機(jī)以保證一定的轉(zhuǎn)速。有時(shí)，隨著工藝條件的變化要求改變轉(zhuǎn)速，這時(shí)一定要小心，以防驅(qū)動裝置和攪拌器不匹配而過載，損壞傳動裝置（電機(jī)），如齒輪，或使攪拌器受力過大而損壞搪玻璃。如果攪拌器的轉(zhuǎn)速增加的太多，就會達(dá)到其臨界轉(zhuǎn)速而造成破壞。4.由于過大的熱應(yīng)力而造成的損壞搪玻璃容器允許一定范圍的溫度急變，制造廠也給出使用溫度范圍。對于一個(gè)容器，有夾套和無夾套的部分熱應(yīng)力相差較大。另外，由于

5、設(shè)備管口搪玻璃層內(nèi)的壓力較小，因此有時(shí)雖然溫差急變在制造廠允許的溫度范圍內(nèi)，也有可能使搪玻璃層遭到破壞。另外，夾套上的進(jìn)、出口的位置設(shè)計(jì)不當(dāng)也會引起過大的熱應(yīng)力。夾套出口管要盡量靠近上接環(huán)。如果從出口反引入換熱介質(zhì)會導(dǎo)致過大熱應(yīng)力的產(chǎn)生而損壞設(shè)備。5.不合適的修補(bǔ)材料設(shè)備損壞后，用來修補(bǔ)的材料性能，必須達(dá)到容器的使用要求。目前美國搪玻璃設(shè)備用的標(biāo)準(zhǔn)修補(bǔ)材料是由鉭、聚四氟乙烯墊和樹脂膠組成的。鉭的耐腐蝕性與玻璃很相似，但有幾種化合物玻璃能耐其腐蝕而鉭卻不能，例如，三氧化硫或溫度高于150的發(fā)煙硫酸及初生態(tài)氫氣。氫氣對鉭無害，但當(dāng)氫被激發(fā)成氫原子時(shí)就會對鉭發(fā)生危害，例如，當(dāng)把金屬屑加入酸性介質(zhì)中，

6、發(fā)生還原反應(yīng)，生成初生態(tài)氫，就會導(dǎo)致鉭螺栓失效。除個(gè)別情況外，聚四氟乙烯耐腐蝕性相當(dāng)好。修復(fù)材料中最弱的部分是樹脂膠，不論多好的樹脂膠，使用溫度都不能超過375。并且樹脂不能用于強(qiáng)氧化條件下，例如熱硝酸、濃硫酸、溴、碘或氯氣。修復(fù)材料的使用范圍有一定的限制，不同的情況選用不同的修復(fù)材料。不合適的材料或不正確的修補(bǔ)方法將導(dǎo)致鋼基體的腐蝕，造成搪玻璃襯里進(jìn)一步腐蝕。6.由于形成原電池而造成高級合金鋼配件和修復(fù)材料失效。搪玻璃設(shè)備上經(jīng)常要用到插管、溫度計(jì)套管和閥門等附屬件，這些部件的材料一般為20號合金，鎳基合金或不銹鋼，這些附件和水溶液、修復(fù)材料鉭一起形成了原電池，從而引起附件的電化學(xué)腐蝕，更嚴(yán)重

7、的是，如果這些附件為陰極，就會產(chǎn)生激發(fā)氫，從而導(dǎo)致修補(bǔ)材料鉭的脆化。解決方法：最簡單的方法是不要使用不同的材料，附件要搪玻璃或用聚四氟乙烯制造。另一種方法是把鋼殼體與附件進(jìn)行電絕緣，但這樣做起來很難。有一家制造廠在修復(fù)釘上加了一個(gè)陶瓷襯片，使鋼殼與鉭金屬絕緣而解決了這個(gè)問題。在鉭釘上安裝一個(gè)小鉑金頭也可以從根本上解決氫裂問題。7.墊片失效一個(gè)墊片失效的原因可能在于：a 與使用要求不適應(yīng)；b 安裝時(shí)壓力過重而失效；c 在使用過程中由于溫度變化造成的應(yīng)力松弛，使不合適的或質(zhì)量不好的墊片損壞。最嚴(yán)重的問題是引起鱗爆，由于墊片失效，酸液漏滴到鋼殼上，生成初生態(tài)氫，它們滲透鋼板聚集在搪玻璃層和鐵胎的交界

8、處，引起鱗爆。8.由于測溫系統(tǒng)的原因而造成的熱沖擊破壞。容器內(nèi)介質(zhì)的溫度是通過夾套中的換熱介質(zhì)來調(diào)節(jié)的，而夾套中換熱介質(zhì)的溫度是根據(jù)容器中介質(zhì)的溫度高低來調(diào)節(jié)的，有時(shí)由于測溫儀滯后，測溫觸頭被污染，或由于物料位太低而測溫頭無法接觸到等原因，造成無法獲得物料的準(zhǔn)確溫度，從而使夾套中的換熱介質(zhì)過熱或過冷而引起過高的應(yīng)力。9.PH值的偶變和強(qiáng)腐蝕劑的直接加入引起的損壞。對于搪玻璃設(shè)備，在一定的溫度范圍，要求介質(zhì)的PH值不能波動太大，但有時(shí)由于各種原因而引起PH值偶然增高或降低，使搪玻璃層遭受腐蝕損壞。有時(shí)，通過加入熱的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿來調(diào)節(jié)介質(zhì)的PH值，這種高濃度的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿有很強(qiáng)的腐蝕性，如果從管口加入

9、，強(qiáng)腐蝕介質(zhì)順管壁流下，就會強(qiáng)烈腐蝕管口和容器壁。10.搪玻璃層的磨蝕。由于搪玻璃是硬的，所以耐磨性較好，然而有些介質(zhì)是有研磨性的，以致于管口和配件都遭到嚴(yán)重的磨蝕（如攪拌器和折流板）。11.溫度計(jì)套管的損壞。在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，溫度計(jì)套管由于介質(zhì)的沖擊和磨損而損壞，甚至斷掉。另外，溫度計(jì)套管的墊片也會由于承受壓力、溫度變化、腐蝕、磨損而失效。溫度計(jì)套管的損壞是不易發(fā)現(xiàn)的，除非它斷掉，這樣會引起更嚴(yán)重的設(shè)備損傷，特別是斷掉的溫度計(jì)套管頭，會通過輸送管而進(jìn)入下面的設(shè)備，造成更大的危害。12.水和汽的腐蝕。除HF和熱的濃磷酸（H3PO4）外，搪玻璃在很大程度上能耐幾乎所有的強(qiáng)酸性腐蝕劑，在給定的PH值范

10、圍內(nèi)，搪玻璃也能耐堿，但堿溶液的溫度必須低于制造廠指定的溫度。這有助于確保設(shè)備的預(yù)期壽命。當(dāng)介質(zhì)是中性時(shí)也會出現(xiàn)不容易被發(fā)覺的問題，因?yàn)樵?12或更高溫度下的中性水能腐蝕搪玻璃層。13.由于不合理的焊接而引起的熱沖擊破壞。由于違章操作，在搪玻璃容器器壁上施焊，由于過大的熱應(yīng)力會造成容器內(nèi)部搪玻璃層開裂，嚴(yán)重的是這種裂紋存在于搪玻璃層次表面，而外面看起來完好無損，但容器一經(jīng)使用搪玻璃層就會剝落下來。14.高電壓試驗(yàn)。所有的搪玻璃設(shè)備在出廠前，都要經(jīng)受1020KV的直流高電壓火花試驗(yàn)。有時(shí)，用戶也對搪玻璃容器進(jìn)行4050KV的交流高電壓火花試驗(yàn)，結(jié)果在好好的搪玻璃層上出現(xiàn)了針孔。15.游離氟離子濃

11、度太高引起的損壞。搪玻璃設(shè)備能容許一定量的氟離子，但有時(shí)在強(qiáng)腐蝕的環(huán)境中F+離子濃度可高達(dá)20ppm，這樣高的濃度應(yīng)引起注意。在操作過程中化學(xué)物質(zhì)的周期性加入，F(xiàn)+離子濃度可達(dá)到很危險(xiǎn)的地步，氟的聚合物如PTFE能游離出足夠的F+而損壞搪玻璃層，回收酸中，特別是HCl，一般含有較高的氟離子，有的含氟化合物可作為反應(yīng)物而不會有損傷作用，但如果發(fā)生分解，則會損害搪玻璃層。16.冷凍損壞。搪玻璃部件，例如：攪拌器、折流板、溫度計(jì)套管都是用無縫鋼管制成的。水和冷凝的蒸汽會進(jìn)入這些構(gòu)件，在較低的環(huán)境和生產(chǎn)溫度下這些水會結(jié)冰，當(dāng)它結(jié)冰后會膨脹，對搪玻璃復(fù)合體施加壓力，引起搪玻璃層碎裂。冷凍損壞是比較普遍的

12、，損傷的部件要替換或重搪。17.偶然的超壓力損壞壓力容器在設(shè)計(jì)時(shí)，在一定溫度下都有特定的壓力或真空度，但當(dāng)容器使用后，在惡劣的條件下就會由于某種原因造成壓力或真空度過高。例如：在聚合反應(yīng)中，有時(shí)投料要比預(yù)計(jì)的反應(yīng)速度快（大概是因?yàn)檫^催化或控制儀表失準(zhǔn)的原因），大量的投料泡沫升起堵塞與減壓裝置連在一起的管口，壓力超過設(shè)計(jì)壓力，引起搪玻璃層產(chǎn)生裂縫，容器內(nèi)過高的壓力，甚至?xí)＜叭松戆踩?。偶然的真空度過高也能引起搪玻璃層損壞，一個(gè)壓力容器有一定的設(shè)計(jì)真空度，但有時(shí)真空度會猛增，例如，通氣孔的聚四氟乙烯密封有可能倒塌，堵塞通氣孔使真空度升高，當(dāng)鋼制壓力容器內(nèi)真空度超過一定值時(shí)，就會破壞搪玻璃層。18.

13、攪拌器機(jī)械密封面的腐蝕攪拌器的機(jī)械密封裝置中一般需提供冷卻劑、潤滑劑，這些液體會慢慢漏入容器中。但在生產(chǎn)過程中不允許有雜質(zhì)摻入，因此用蒸餾水或去離子水代替冷卻劑或潤滑油，但沒有經(jīng)過處理的水會腐蝕密封墊外側(cè)的鋼攪拌末端，引起機(jī)械密封失效，最終損壞攪拌器末端的搪玻璃層。19.夾套溫度急變損傷。這種不平常的損傷通常是由熱急變引起的。當(dāng)容器夾套內(nèi)的蒸汽冷凝從而形成真空，驅(qū)使換熱介質(zhì)從循環(huán)層倒流回夾套，引起搪玻璃層損傷。例如，用蒸汽將投入的料加熱，然后關(guān)掉蒸汽，夾套中的蒸汽冷凝，形成真空度，如果與夾套連接的冷水沒關(guān)掉，那么冷水就會倒流而沖擊容器壁。這會引起大面積溫度急變損傷，這種損壞面太大以至于用鉭釘或

14、別的修補(bǔ)是不可能的，只能重搪。如果出現(xiàn)的損傷在一段時(shí)間內(nèi)沒發(fā)現(xiàn)，損傷處就會遭受更嚴(yán)重的腐蝕，容器就會報(bào)廢。即使不超過生產(chǎn)廠允許的最大溫差，溫度急變損傷有時(shí)也會出現(xiàn)。20.靜電釋放失效。在一個(gè)容器中有不同狀態(tài)的介質(zhì)在運(yùn)動，有的是導(dǎo)電的，例如含酸的溶液，有的是非導(dǎo)電的，如苯或非極性溶劑能產(chǎn)生電荷。攪拌器的攪拌和物料自由落入容器都會增加靜電產(chǎn)生的機(jī)會，由于靜電的釋放，就會產(chǎn)生兩個(gè)問題：（1）如果容器內(nèi)有可燃性氣體，則會產(chǎn)生爆炸；（2）形成的靜電放出的50000100000V或更高的電壓會損傷搪玻璃。聚增的電壓能擊穿搪玻璃層，雖然由高電壓引起的針孔可以修補(bǔ)，但問題在于這些針孔在沒有發(fā)現(xiàn)之前會擴(kuò)大，隨著

15、投料次數(shù)的增加，這些孔會越來越多，最后導(dǎo)致無法修補(bǔ)。第二部分 外部損傷1.設(shè)備的外部腐蝕雖然搪玻璃對酸浸蝕有很高的耐腐蝕性，但容器外部的鐵胎對酸是沒有抵抗力的。當(dāng)罐蓋或管接口沒有擰緊或密封墊失效時(shí)就會有酸液漏出來而腐蝕鐵胎。另外從所投原料中散發(fā)出的蒸汽會通過墊片滲漏出來，當(dāng)他們遇到周圍的冷空氣時(shí)會冷凝沉積在管口法蘭的外邊緣和罐蓋法蘭的邊緣腐蝕鐵胎和搪玻璃層，使密封面寬度逐漸縮小直到失去有效的密封，更嚴(yán)重的冷凝酸滴到容器上，浸蝕鐵胎引起容器內(nèi)搪玻璃層鱗爆。當(dāng)粉狀物料投入管口時(shí)會出現(xiàn)一個(gè)問題：粉狀化學(xué)藥品留在容器外突出部位，由于有濕度而反應(yīng)，引起鱗爆。2.容器支撐件的腐蝕。搪玻璃設(shè)備在安裝時(shí)，支座

16、或別的支撐件有時(shí)會直接安裝在地板上，而地板上可能會沉積著腐蝕介質(zhì)，從而腐蝕設(shè)備的支撐件，使各個(gè)支撐件的支撐力發(fā)生變化，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化而損壞搪玻璃層，嚴(yán)重時(shí)還會引起管口和連接管道損壞。3.管口的應(yīng)力在搪玻璃設(shè)備上，當(dāng)用鋼性管道和管口連接時(shí)，由于容器的熱變形和管道受熱或受冷產(chǎn)生的應(yīng)力會損壞管道。另外，回流蒸汽和冷液體產(chǎn)生的熱急變也會引起管口搪玻璃層失效。第三部分 夾套出現(xiàn)的問題1.夾套腐蝕。在搪玻璃設(shè)備的夾套底部，很容易集積沉積物，特別是劣質(zhì)冷水或廢氣殘?jiān)?，一旦這些廢物聚集在底部，就很容易產(chǎn)生原電池反應(yīng)，大大加快腐蝕速度。2.夾套清洗時(shí)引起的鱗爆當(dāng)用劣質(zhì)水（如河里的冷水）作為換熱介質(zhì)時(shí)，隨著時(shí)

17、間的延長，夾套表面會出現(xiàn)水垢和氧化層，降低換熱效率，這就要求定期清洗夾套。清洗時(shí)，如果清洗劑使用不當(dāng)就引起鱗爆。3.由于鹽水、蒸汽的相互作用引起的夾套腐蝕當(dāng)CaCl2作為冷卻劑和蒸汽進(jìn)行熱交換時(shí)，會出現(xiàn)一個(gè)普遍的問題：當(dāng)熱蒸汽和CaCl2溶液熱交換時(shí)，鹽分也被帶到蒸汽中進(jìn)入夾套，這大大加快了夾套的腐蝕速度，導(dǎo)致夾套過早失效。4.擋板的沖擊損失夾套上所有熱或冷介質(zhì)的入射管口都按切線方向排列，以增加流體的紊流性，提高換熱效率，管口擋板用來防止換熱介質(zhì)對搪玻璃鐵胎外表面的直接沖擊，但幾年后擋板有時(shí)可能被腐蝕、磨損，甚至完全損壞，這樣熱和冷液體直接噴射倒鐵胎上，引起這一區(qū)域的搪玻璃層損壞。第四部分 搪

18、玻璃設(shè)備一般的維護(hù)和管理知識1.了解搪玻璃設(shè)備的使用范圍搪玻璃設(shè)備的使用范圍溫度、壓力和耐腐蝕性。操作者都要非常清楚，即使外部操作稍有不慎都會縮短搪玻璃設(shè)備的壽命，制造廠家會提供搪玻璃的耐蝕性（主要是對純凈化合物的耐蝕性）。混合化學(xué)品的作用與純凈化合物相比是很不同的，且通過一定的方法很難弄清楚實(shí)質(zhì)。2.搪玻璃層完整性檢驗(yàn)。搪玻璃設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，一旦搪玻璃層出現(xiàn)裂紋，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，裂紋就會很快擴(kuò)大，危及鐵胎，導(dǎo)致設(shè)備損壞，甚至無法修復(fù)而廢棄。這里介紹一種在設(shè)備運(yùn)行的同時(shí)能檢驗(yàn)搪玻璃層連續(xù)性的方法。在容器內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)和鐵胎之間安裝一回路，在這個(gè)回路上裝一個(gè)檢流計(jì)，給這個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)加上連續(xù)的電壓/電流，這樣，如果鐵胎、攪拌器、擋板、溫度計(jì)套管、插入管的搪玻璃層出現(xiàn)很小的深及鐵胎的裂紋時(shí)，這個(gè)回路就會接通，發(fā)出報(bào)警信號。3.延長人孔的壽命。搪玻璃設(shè)備的上封頭上都有一個(gè)人孔，如果人孔被損壞，修補(bǔ)是很困難的，就要更換頂蓋。由于這個(gè)原因，人孔一定要保護(hù)好。容器上