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**,即使搪瓷的强度降低,又会导致各种缺陷。
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。
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**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,较易爆瓷。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**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
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] :
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。