搪玻璃反應(yīng)釜發(fā)生腐蝕是一個嚴重問題,通常會導(dǎo)致設(shè)備失效(爆瓷、穿孔),進而造成生產(chǎn)中斷、物料污染甚至安全事故。
搪玻璃設(shè)備本身是為了耐腐蝕而設(shè)計的,其“腐蝕”并非指玻璃層被“溶解”,而是指搪玻璃層(瓷釉)的破壞,從而暴露出下面不耐腐蝕的金屬基體(通常是碳鋼)。金屬基體在化學(xué)介質(zhì)作用下會迅速被腐蝕。
搪玻璃層的腐蝕/破壞原因可以分為 物理腐蝕(機械損傷) 和 化學(xué)腐蝕(侵蝕) 兩大類,且通常兩者相互促進。
這類損壞是由于機械力的作用導(dǎo)致搪玻璃層產(chǎn)生裂紋、剝落或磨損。
1、硬物撞擊與刮擦
操作工具(如鐵鍬、金屬棒、溫度計)的意外掉落或碰撞。
投料時,堅硬的固體物料(如塊狀原料、結(jié)晶物)從高處投入,直接砸向釜底或釜壁。
使用金屬器具進行清理或出料,直接刮傷瓷面。
原因:這是最直接、最常見的原因。
后果:導(dǎo)致搪瓷層出現(xiàn)星點狀爆瓷、裂紋或大面積剝落。
2、熱沖擊(冷熱急變)
突然冷卻:在釜體處于高溫狀態(tài)時,突然注入冷的物料或沖洗水。
突然加熱:在釜體處于低溫狀態(tài)時,直接通入高溫蒸汽或熱源。
局部過熱:加熱或冷卻時,夾套內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)(蒸汽或冷卻水)流動不均,導(dǎo)致局部溫差過大。
原因:搪玻璃的膨脹系數(shù)與金屬基體不同,對劇烈的溫度變化非常敏感。
后果:產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致瓷層出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋(龜裂)或剝落。
3、機械應(yīng)力
緊固件過緊:安裝人孔、墊片時,用力過猛或不均,導(dǎo)致法蘭邊緣的瓷層被壓碎。
設(shè)備振動:攪拌軸不平衡、軸承損壞或外部強烈振動,長期作用會導(dǎo)致瓷層因疲勞而產(chǎn)生微裂紋。
原因:
攪拌槳與釜壁摩擦:如上一問題所述,因攪拌軸彎曲、松動或擺動,導(dǎo)致攪拌槳刮擦釜壁,嚴重破壞瓷層。
這類損壞是化學(xué)介質(zhì)與搪玻璃層發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致其失去保護作用。
1、介質(zhì)腐蝕(化學(xué)侵蝕)
氫氟酸及含氟離子:這是搪玻璃的“天敵”。氟離子能與二氧化硅發(fā)生反應(yīng),生成可溶性的四氟化硅,直接溶解瓷層。絕對禁止使用!
濃磷酸(高溫):在高溫下(如 >180℃),濃磷酸對搪玻璃有較強的腐蝕性。
強堿(高溫高濃度):搪玻璃的耐堿性遠不如耐酸性。特別是濃度大于30%、溫度高于100℃的氫氧化鈉溶液,會嚴重腐蝕瓷層,反應(yīng)式為:SiO? + 2NaOH → Na?SiO? + H?O。
高溫高壓水:長期在高溫高壓下,水蒸氣也會緩慢侵蝕玻璃層。
機理:搪玻璃層主要成分是二氧化硅,雖然耐酸性能優(yōu)異,但在特定條件下仍會被侵蝕。
后果:瓷層表面失去光澤,變得粗糙,厚度減薄,機械強度下降,最終導(dǎo)致破損。
2、滲透性腐蝕
反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,氫氣在瓷層與金屬界面聚集,形成巨大的壓力。
當(dāng)壓力超過瓷層的結(jié)合強度時,會導(dǎo)致瓷層“鼓包”并最終大面積剝落。
機理:即使瓷層看起來完好,但其內(nèi)部存在微小的孔隙或缺陷。腐蝕性介質(zhì)(特別是H?離子)通過這些孔隙滲透到金屬基體表面,與鐵發(fā)生反應(yīng)。
3、結(jié)垢與電化學(xué)腐蝕
原因:釜壁結(jié)垢后,垢層下的瓷層若存在缺陷,會形成“濃差電池”,加速局部金屬基體的電化學(xué)腐蝕。