搪玻璃設備爆瓷損壞分析

專家姓名：孫利人　　類別： 搪玻璃設備

搪玻璃設備制造、結構的特殊性決定了搪玻璃設備極易爆瓷損壞，任何微小的爆瓷損壞輕者停產檢修、更換設備，重者還可能為企業帶來不可估量的損失。常見的搪玻璃設備爆瓷損壞的類型有很多，主要是由搪玻璃設備的內在缺陷和安裝使用時人為因素造成的。下面分別加以論述：
一. 搪玻璃設備的內在缺陷
搪玻璃設備制造企業在設備制造過程中存在諸多問題，導致設備質量低劣。具體體現在以下幾個方面：
1. 搪玻璃設備制造企業生產條件、技術落后
在胎體選材、瓷釉質量以及搪燒技術、搪燒工藝、檢測手段這一系列設備制造過程中，國內與國外相比有較大的差距。國外的可控溫燒成、低溫長燒以及嚴格的質量管理、檢測手段保證了國外的搪玻璃設備能連續使用幾年、十幾年，而國內除去幾個大廠外，大多數企業的產品只能望“洋”興嘆。
2. 不執行新標準
為了使設備制造企業生產的設備更加符合搪玻璃設備制造工藝要求、有利于提高設備的內在質量、延長設備的使用壽命、提高設備運行的可靠性，國家相關部門制定了最新的2003標。2003標是參照德國DIN標準修訂，其規定的攪拌容器的結構形式可達到國際先進水平，是目前國際上最先進的結構。但是，搪玻璃行業大部分企業由于各種原因生產的搪玻璃攪拌容器的結構還是79標，有少數企業甚至還在生產69標的產品，這就使得69標、79標搪玻璃設備在結構上就存在許多缺陷。
3.降低選材標準
1）低級鋼材替代專用鋼材。生產搪玻璃設備所用的鋼材應該用低碳專用鋼，鋼板、焊條含碳、硫、錳、硅的含量（見表1）不能超標。許多廠家為了降低成本都使用A3鋼，但用其制造的設備在搪瓷層和鋼板間會有許多的氣泡，搪玻璃設備受到冷熱沖擊或震動就極易爆瓷。嘉峪關某廠的碳酸鍶生產釜,在夾套通蒸汽加熱、放料后加料前空罐時就爆瓷,碎裂下來的搪瓷片靠基材的一面布滿蜂窩狀的氣孔。后經酒泉鋼鐵公司化驗鑒定,購自某搪瓷廠的設備基體鋼材的化驗成份（見表2）硫元素含量高達規定值上限的2.49倍。
表1 化工搪瓷設備基材的技術指標
基材 化 學 成 分 機 械 性 能
C
% Si
% Mn
% P
% S
% 拉伸強度
MPa 伸長率
% 屈服點
MPa 沖擊韌性
MPa
鋼 ≤0.14 ≤0.37 ≤0.65 ≤0.035 ≤0.45 >330 >310 200 ---
焊條 ≤0.1 ≤0.12 ≤0.45 ≤0.05 ≤0.03 >430 >180 --- 80
鑄鐵 3~0.35 2.0~2.6 0.4~0.6 0.1~0.5 ≤0.1 --- --- --- ---


表2： 酒鋼的化驗結果
元素 C Si Mn S P
含量% 0.145 0.251 0.528 1．12 0.018
2）減少筒體厚度。搪玻璃設備釜體的厚度有嚴格的規定（見表3），有許多生產廠家設備的筒體和封頭（外購）的厚度不一樣。某廠生產的1000升搪玻璃設備筒體厚度竟只有8mm，5000升的搪玻璃設備也就是12-13mm，這樣的設備釜壁抗壓能力就會降低，夾套或釜內壓力稍大就會產生大面積爆瓷。再有，由于筒體、夾套厚度不同，壁薄的部位在搪燒時升溫快、高溫時段長，瓷面搪燒過火，該處瓷面韌性降低、脆性加大，使用時極易產生爆瓷損壞。
表3 搪玻璃設備釜體厚度

規格 1000 L 1500 L 2000 L 3000 L 5000 L 8000 L 10000 L 12500 L
厚度(mm) 12 14 14 16 18 20 22 22
4.省略設備制造工序
1）熱處理工序偷工
（1)未消除應力或消除的不徹底　　
在釜體制造過程中，會因為卷筒、沖壓、焊接產生大量的內應力，這些應力在搪燒底釉前就應采用熱處理進行消除，而有些生產廠家根本就未進行這項工作或進行的不徹底，致使設備殘留大量的應力，設備運行時R角、焊縫部位極易產生爆瓷損壞。
（2）返修釜未進行脫氫處理
搪玻璃設備爆瓷穿孔后夾套進酸、酸液滴撒在釜蓋上或導熱媒介呈酸性就有氫產生，一部分氫原子擴散到金屬內空穴，并在該處結合為氫分子。由于氫分子不能擴散，就會積累形成巨大的內壓，引起鋼材表面鼓泡，甚至破裂,以致發生“鱗爆”。再有氫原子進入金屬后，使晶格應變增大，因而降低韌性及延性，引起脆化，有應力時可能同時發生氫脆，甚至腐蝕破裂。需要復搪的搪玻璃設備在搪燒前應在100---200℃條件下進行足夠時間的烘烤，以驅除滲入的氫原子，否則，重新搪燒的搪玻璃設備仍然有爆瓷的可能。
2）不按規程搪燒　　
（1）搪玻璃設備瓷層厚度規定是0.8-2mm，搪燒的次數應該在5-7次。有許多企業在生產時減少搪燒次數、增大每次噴釉厚度。同樣的搪燒溫度、搪燒時段瓷層就燒不透、夾生，瓷層耐腐蝕性能下降，搪瓷層與層之間結合不好，極易爆瓷。許多廠家為了彌補在制作過程中產生的瓷層針孔、爆瓷缺陷，反復噴釉搪燒，導致設備法蘭嚴重變形。
（2）設備在制造過程中產生的應力除用退火的方式釋放外，還要在設備搪燒好后最少靜置15天，成品設備在靜置期沒有爆瓷方可出廠。許多企業縮短或省略成品設備的靜置期，致使設備在運輸途中、安裝前就產生爆瓷。
二．人為因素
1．搪玻璃設備超范圍使用
搪玻璃設備搪瓷層能耐大多數無機酸、有機酸、有機溶劑等介質侵蝕，尤其在鹽酸、硝酸、王水等介質中具有優良的耐腐蝕性能，但搪玻璃設備不能在以下介質環境中長期使用：
1)任何濃度及任何溫度的氫氟酸;
2)磷酸：濃度30%以上、溫度大于180℃時，腐蝕強烈;
3)鹽酸：濃度10--20%,溫度大于150℃時，腐蝕強烈;
4)硫酸：濃度10--30%,溫度大于200℃時不能耐腐蝕;
5)堿液：PH大于或等于12、溫度大于100℃時，不能耐腐蝕。
在生產中還要注意反應物料中是否有含有氟離子的雜質，哪怕是數量極微的氟離子也能造成對瓷面硅網絡的破壞。
2．機械損壞
機械損壞主要是在設備安裝、使用時人為造成的：①金屬類維修工具、套管、攪拌等掉入罐內砸傷瓷面或隨身利器如鞋釘的擦傷；②緊固卡子時壓力過大或不均勻緊固引起爆瓷；③運輸或吊裝時將搪瓷孔當吊耳用；④安裝時電焊飛濺灼傷或背面直接施焊等。
3．密封墊密封不嚴造成的損壞
搪玻璃設備法蘭損壞大多數是因為墊子不耐介質腐蝕、法蘭不平、墊子安裝不密封造成的。介質或酸氣泄漏，由外向里滲透腐蝕法蘭基體，最終使設備報廢。南方、沿海地區以及北方的潮濕車間，即便墊子選材、安裝得當，酸氣依然侵蝕法蘭。襯墊應根據反應介質、濃度及溫度來選擇，在使用前要根據所選擇襯墊的性質進行必要的處理。
4．冷熱沖擊造成的損壞
搪玻璃設備能經受的冷沖擊溫度極限是110℃，熱沖擊溫度極限是120℃，熱罐加冷料、冷罐加熱料以及夾套突然升溫、降溫，溫差大于冷熱沖擊的溫度極限都有可能導致爆瓷損壞。
還有一種損壞是在冷熱沖擊和機械壓力共同作用下產生的損壞。這僅發生在用蒸汽加熱和冷卻介質（如通過管道進入夾套的冷卻水）的反應罐里。在熱循環結束時關閉蒸汽，剩余蒸汽冷凝形成真空，導致設備釜壁幾何變形。如果與夾套連接的冷卻水閥門沒有關閉，那么冷卻水會被吸入夾套內從而冷沖擊設備釜壁，釜壁幾何變形與冷沖擊改變瓷層應力共同造成爆瓷損壞。這種損壞的特點是：即使溫差在許可范圍也會發生。該缺陷以一個或多個水平方向的裂縫出現在瓷層里，并有不同的長度，一個在另一個的下面，就像梯子的橫檔一樣。
5．夾套或釜內超壓損壞
搪玻璃設備夾套中用于升溫的蒸汽由于壓力不穩定、冬天停車時夾套中未放凈的水結冰或真空以及反應過程中物料劇烈反應造成超壓，都能使設備幾何變形或失穩導致爆瓷損壞。
6．氫腐蝕造成的鱗爆損壞
搪玻璃設備在使用中沒有及時發現爆瓷，繼續使用釜壁穿孔，酸性物料進入夾套、循環冷卻系統或酸液滴撒在搪玻璃設備釜蓋表面，因氫腐蝕導致爆瓷損壞。還有夾套內的冷卻水或蒸汽腐蝕鋼材，即銹蝕鋼材（微電池作用）也會產生初生態氫（氫原子）引起鱗爆。特別是設備使用后再停一段時間，腐蝕會更加嚴重。
三.其它類型的損壞
1.靜電釋放缺陷
兩種不能相互混合的物料至少有一種物料不導電，在攪拌器的作用下會產生摩擦，生成靜電。靜電電壓最高能達到50000-100000V，如果處理不當會擊穿瓷層，甚至引起火災、爆炸。
2.磨損
當反應物料中有硬質粉末物料時，在短時內不能完全反應或溶解，就會對瓷層產生磨損。
3.攪拌扭力過大
攪拌器在工作時，如果物料粘稠，超過設計條件，就會因扭力過大引起攪拌器幾何變形造成爆瓷損壞。
4.氣窩現象
搪玻璃設備的攪拌在高速轉動時，由于液體的湍流會引起攪拌槳局部壓力下降，形成空泡。泡內只含有少量水蒸氣，它存在時間非常短暫，當它破滅時產生的沖擊波壓力最高能達到4000大氣壓，空泡在破滅的同時又形成新的空泡，并迅速破滅，這個過程反復進行，從而破壞攪拌槳瓷面造成爆瓷損壞。
總結
通過分析，搪玻璃設備爆瓷損壞大部分是設備產品質量惡劣、選購不當、在運輸、安裝、使用、維護、保養中存在問題造成的，深層次講是企業管理不到位造成的。通過有效的管理完全可以減少或避免爆瓷損壞的發生。

發表時間：2009-03-20

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