搪瓷反應(yīng)釜預(yù)防性檢測及破損修復(fù)

張 崴，周清云，張傳彬，馬萬軍

（天津長蘆漢沽鹽場有限責(zé)任公司，天津 300480）

0 引言

搪瓷設(shè)備由于制造、安裝、運(yùn)行的原因，存在針孔、氣泡、砂眼、裂紋、爆瓷等瓷層缺陷，將導(dǎo)致設(shè)備穿孔，輕則影響正常生產(chǎn)，重則導(dǎo)致安全事故，須停車修復(fù)或更換。介紹四溴雙酚A裝置搪瓷反應(yīng)釜損壞的預(yù)防、檢測及修復(fù)方法。

1 搪瓷釜損壞原因及預(yù)防措施

1.1 超壓

1.1.1 夾套內(nèi)蒸汽超壓

（1）損壞原因。輸送的高壓蒸汽須減壓至搪瓷反應(yīng)釜工作壓力方可使用，否則釜壁因外壓失穩(wěn)凸起造成大面積爆瓷。

（2）預(yù)防措施。四溴雙酚A裝置將0.6 MPa（6 bar）供熱蒸汽加濕且經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制確保至搪瓷釜工作壓力0.4 MPa（4 bar），并定期檢查調(diào)節(jié)閥工作狀況，定期校驗(yàn)分汽包安全閥，實(shí)時(shí)監(jiān)測反應(yīng)釜夾套內(nèi)蒸汽壓力，發(fā)現(xiàn)壓力異常及時(shí)采取措施，避免搪瓷釜夾套蒸汽超壓。

1.1.2 物料劇烈反應(yīng)造成超壓

（1）損壞原因。有些放熱的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)超過一定溫度時(shí)，物料劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體和熱量，釜內(nèi)氣壓劇增，超壓導(dǎo)致釜體變形爆瓷。

（2）預(yù)防措施。四溴雙酚A裝置溴化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溴化釜加裝爆破片泄壓裝置，當(dāng)釜內(nèi)壓力劇增時(shí)減壓，同時(shí)監(jiān)測釜內(nèi)溫度，超過一定范圍自動(dòng)停止投料，避免超溫超壓。

1.2 熱應(yīng)力損壞

（1）損壞原因。搪瓷的線膨脹系數(shù)和延伸率小于鋼板，會(huì)因溫差產(chǎn)生應(yīng)力。溫度變化大使搪瓷產(chǎn)生的應(yīng)力超過其許用應(yīng)力時(shí)，搪瓷將被破壞。因此搪瓷層遇冷、熱急變，極易爆瓷，化工生產(chǎn)中大部分搪瓷設(shè)備的爆瓷是由熱應(yīng)力導(dǎo)致。

（2）預(yù)防措施。投料時(shí)物料溫度與釜體溫差過大以及升溫時(shí)蒸汽過猛、降溫過快均可導(dǎo)致爆瓷。故搪瓷釜在使用中升、降溫要緩慢、均勻。例如四溴雙酚A裝置溴化釜溴化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，釜內(nèi)溫度控制在23±3℃，當(dāng)釜內(nèi)溫度升至26℃時(shí)停止投料，防止釜內(nèi)物料急劇的反應(yīng)放熱造成瓷層因溫差急變爆瓷；雙錐干燥釜夾套為壓力0.4 MPa（4 bar）的蒸汽加熱釜內(nèi)物料，釜內(nèi)物料投料溫度為10℃，為確保熱沖擊＜120℃，先通入0.1 MPa（1 bar）蒸汽再逐漸升壓至蒸汽操作壓力，并根據(jù)釜內(nèi)溫度升高狀況調(diào)節(jié)蒸汽流量，控制溫升速度均勻緩慢，避免搪瓷釜受熱不均勻及熱沖擊導(dǎo)致的爆瓷。

1.3 析氫腐蝕

（1）損壞原因。析氫腐蝕是常見的爆瓷原因，主要由鋼板中氫的吸收、擴(kuò)散、聚集和溢出引起。從鋼材中析出的氫聚集在鋼坯與搪瓷層交界處和鋼材內(nèi)部的缺陷部位，當(dāng)聚集氫的壓力超過瓷層的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，瓷層就會(huì)產(chǎn)生鱗爆。搪瓷釜夾套如果使用酸性除垢劑清除污垢、釜壁穿孔酸液進(jìn)入夾套或夾套中的導(dǎo)熱媒介偏酸性，都會(huì)導(dǎo)致金屬發(fā)生析氫腐蝕。

（2）預(yù)防措施。夾套除垢采用中性除垢，杜絕酸性除垢；發(fā)現(xiàn)釜壁穿孔酸液進(jìn)入夾套，應(yīng)立刻關(guān)停循環(huán)系統(tǒng)并放料，用堿性溶液清洗穿孔設(shè)備夾套和整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)；循環(huán)系統(tǒng)加裝pH值檢測儀實(shí)時(shí)監(jiān)測，防止導(dǎo)熱媒介呈酸性造成的爆瓷。

1.4 機(jī)械損壞

（1）損壞原因。搪瓷抗沖擊力差，任何金屬、硬物的撞擊均會(huì)導(dǎo)致搪瓷破損。搪瓷表面硬而脆、機(jī)械強(qiáng)度低，帶有瓷層的部位承受自重外的額外附加力，會(huì)因應(yīng)力應(yīng)變大產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致爆瓷。

（2）預(yù)防措施。搪瓷釜使用過程中嚴(yán)防任何金屬、硬物、焊渣掉進(jìn)釜內(nèi)，堵料時(shí)，必須用塑料棒疏通；外接的管子管件須待位置安裝妥當(dāng)后再加以固定，搪瓷設(shè)備與管線的法蘭連接端面要平行，螺栓按對(duì)角線成對(duì)的依次逐漸加力擰緊。

2 實(shí)時(shí)監(jiān)測和定期檢驗(yàn)

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測

（1）監(jiān)測流體法。監(jiān)測流體法簡便直觀，不受物料易燃易爆、導(dǎo)電性等物性限制。如圖1所示，搪瓷釜爆瓷碎片隨物料排出，實(shí)時(shí)監(jiān)測四通視鏡處物料中是否夾雜爆瓷碎片，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)爆瓷，此法適用于常溫下物料積存易結(jié)晶的工況。如圖2所示，搪瓷釜爆瓷碎片不隨物料排出，而是沉積于F4或PVDF板上，不需連續(xù)監(jiān)測，定期通過四通視鏡檢查有無爆瓷碎片積存于F4或PVDF板上即可及時(shí)發(fā)現(xiàn)爆瓷，適用于常溫下物料積存不易結(jié)晶的工況。

（2）瓷層損壞報(bào)警裝置。運(yùn)行中實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備瓷層是否損傷。該裝置利用測量釜內(nèi)物料和釜體外殼電阻變化來判斷瓷面受損情況，給系統(tǒng)加一持續(xù)電流，當(dāng)瓷面未受損失時(shí)釜內(nèi)物料與釜體外殼電阻極大，當(dāng)瓷面爆瓷破損、鋼基體暴露在外時(shí)，釜內(nèi)物料和釜體鋼板接觸，物料與釜體外殼的電阻會(huì)直線下降。該裝置用于導(dǎo)電物料，對(duì)于易燃易爆物料慎用。

2.2 定期停車檢驗(yàn)

（1）目測檢查搪瓷設(shè)備內(nèi)各個(gè)部位是否有化學(xué)或機(jī)械損傷，是否有裂紋、鼓包、爆瓷。

（2）使用瓷層測厚儀檢測瓷層厚度。固定檢測位置，并編號(hào)記錄瓷層厚度，瓷層厚度正常值0.8～2.0 mm，發(fā)現(xiàn)瓷層變薄應(yīng)縮短檢驗(yàn)周期，分析減薄原因，防止爆瓷后造成更大的損失。

（3）使用電火花檢測儀探傷。電壓≤5 kV，檢測瓷層針孔、氣泡、砂眼或裂紋等導(dǎo)致爆瓷穿孔的缺陷。該方法精準(zhǔn)可靠，可檢測出瓷層內(nèi)的質(zhì)量缺陷，全面檢驗(yàn)瓷層的完好性，廣泛應(yīng)用于搪玻璃設(shè)備的定期檢驗(yàn)。

圖1 常溫下易結(jié)晶物料的流體監(jiān)測

圖2 常溫下不易結(jié)晶物料的流體監(jiān)測

3 搪瓷釜的修復(fù)

（1）耐蝕金屬修補(bǔ)。對(duì)于針孔細(xì)微缺陷的修補(bǔ)，使用黃金、鉭等貴金屬，做成釘子嵌入加以修補(bǔ)；對(duì)于瓷層破損面積不大的，可用聚四氟乙烯墊片貼補(bǔ)并用耐蝕金屬螺釘緊固。

（2）耐蝕金屬、涂料混合修補(bǔ)。破損部位清洗、打磨處理后，環(huán)氧樹脂涂料涂抹于破損處，在其未完全固化時(shí)覆蓋耐蝕金屬片并螺釘緊固，此法常用于爆瓷面積較大的修復(fù)。

（3）修補(bǔ)劑修復(fù)?，F(xiàn)場修補(bǔ)劑有環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯樹脂、高性能搪瓷修補(bǔ)劑等，目前常用高分子復(fù)合材料搪瓷修補(bǔ)劑。與普通樹脂型的修補(bǔ)劑相比，高分子復(fù)合材料依靠自身更為細(xì)密的高分子結(jié)構(gòu)，使得材料自身具有更強(qiáng)的粘接力、優(yōu)異的耐腐蝕性能和良好的物理機(jī)械性能。修復(fù)工藝：表面清洗→除銹→無水酒精清洗→涂底層修補(bǔ)劑→涂面層修補(bǔ)劑→固化→使用。

4 結(jié)語

搪瓷設(shè)備爆瓷穿孔直接影響正常生產(chǎn)，采取措施加以預(yù)防和監(jiān)控，延長設(shè)備運(yùn)行周期；根據(jù)瓷層破損狀況采取適用方法修補(bǔ)，提高修復(fù)可靠性。

［1］金國淼.搪玻璃容器［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［2］全國無損檢測標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).無損檢測標(biāo)準(zhǔn)匯編［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

［3］涂湘緗.實(shí)用防腐蝕工程施工手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.