搪瓷反應釜預防性檢測及破損修復

張 崴，周清云，張傳彬，馬萬軍

（天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司，天津 300480）

0 引言

搪瓷設備由于制造、安裝、運行的原因，存在針孔、氣泡、砂眼、裂紋、爆瓷等瓷層缺陷，將導致設備穿孔，輕則影響正常生產，重則導致安全事故，須停車修復或更換。介紹四溴雙酚A裝置搪瓷反應釜損壞的預防、檢測及修復方法。

1 搪瓷釜損壞原因及預防措施

1.1 超壓

1.1.1 夾套內蒸汽超壓

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

（2）預防措施。四溴雙酚A裝置將0.6 MPa（6 bar）供熱蒸汽加濕且經調節閥控制確保至搪瓷釜工作壓力0.4 MPa（4 bar），并定期檢查調節閥工作狀況，定期校驗分汽包安全閥，實時監測反應釜夾套內蒸汽壓力，發現壓力異常及時采取措施，避免搪瓷釜夾套蒸汽超壓。

1.1.2 物料劇烈反應造成超壓

（1）損壞原因。有些放熱的化學反應，當反應超過一定溫度時，物料劇烈反應產生大量氣體和熱量，釜內氣壓劇增，超壓導致釜體變形爆瓷。

（2）預防措施。四溴雙酚A裝置溴化反應為放熱反應，溴化釜加裝爆破片泄壓裝置，當釜內壓力劇增時減壓，同時監測釜內溫度，超過一定范圍自動停止投料，避免超溫超壓。

1.2 熱應力損壞

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

（2）預防措施。投料時物料溫度與釜體溫差過大以及升溫時蒸汽過猛、降溫過快均可導致爆瓷。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為放熱反應，釜內溫度控制在23±3℃，當釜內溫度升至26℃時停止投料，防止釜內物料急劇的反應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）的蒸汽加熱釜內物料，釜內物料投料溫度為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，并根據釜內溫度升高狀況調節蒸汽流量，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部的缺陷部位，當聚集氫的壓力超過瓷層的機械強度時，瓷層就會產生鱗爆。搪瓷釜夾套如果使用酸性除垢劑清除污垢、釜壁穿孔酸液進入夾套或夾套中的導熱媒介偏酸性，都會導致金屬發生析氫腐蝕。

（2）預防措施。夾套除垢采用中性除垢，杜絕酸性除垢；發現釜壁穿孔酸液進入夾套，應立刻關停循環系統并放料，用堿性溶液清洗穿孔設備夾套和整個循環系統；循環系統加裝pH值檢測儀實時監測，防止導熱媒介呈酸性造成的爆瓷。

1.4 機械損壞

（1）損壞原因。搪瓷抗沖擊力差，任何金屬、硬物的撞擊均會導致搪瓷破損。搪瓷表面硬而脆、機械強度低，帶有瓷層的部位承受自重外的額外附加力，會因應力應變大產生裂紋導致爆瓷。

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

2 實時監測和定期檢驗

2.1 實時監測

（1）監測流體法。監測流體法簡便直觀，不受物料易燃易爆、導電性等物性限制。如圖1所示，搪瓷釜爆瓷碎片隨物料排出，實時監測四通視鏡處物料中是否夾雜爆瓷碎片，可及時發現爆瓷，此法適用于常溫下物料積存易結晶的工況。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，不需連續監測，定期通過四通視鏡檢查有無爆瓷碎片積存于F4或PVDF板上即可及時發現爆瓷，適用于常溫下物料積存不易結晶的工況。

（2）瓷層損壞報警裝置。運行中實時監控設備瓷層是否損傷。該裝置利用測量釜內物料和釜體外殼電阻變化來判斷瓷面受損情況，給系統加一持續電流，當瓷面未受損失時釜內物料與釜體外殼電阻極大，當瓷面爆瓷破損、鋼基體暴露在外時，釜內物料和釜體鋼板接觸，物料與釜體外殼的電阻會直線下降。該裝置用于導電物料，對于易燃易爆物料慎用。

2.2 定期停車檢驗

（1）目測檢查搪瓷設備內各個部位是否有化學或機械損傷，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，并編號記錄瓷層厚度，瓷層厚度正常值0.8～2.0 mm，發現瓷層變薄應縮短檢驗周期，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、砂眼或裂紋等導致爆瓷穿孔的缺陷。該方法精準可靠，可檢測出瓷層內的質量缺陷，全面檢驗瓷層的完好性，廣泛應用于搪玻璃設備的定期檢驗。

圖1 常溫下易結晶物料的流體監測

圖2 常溫下不易結晶物料的流體監測

3 搪瓷釜的修復

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

（2）耐蝕金屬、涂料混合修補。破損部位清洗、打磨處理后，環氧樹脂涂料涂抹于破損處，在其未完全固化時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。

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

4 結語

搪瓷設備爆瓷穿孔直接影響正常生產，采取措施加以預防和監控，延長設備運行周期；根據瓷層破損狀況采取適用方法修補，提高修復可靠性。

［1］金國淼.搪玻璃容器［M］.北京：化學工業出版社，2009.

［2］全國無損檢測標準化技術委員會.無損檢測標準匯編［S］.北京：中國標準出版社，2016.

［3］涂湘緗.實用防腐蝕工程施工手冊［M］.北京：化學工業出版社，2006.