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如何延長搪玻璃設備使用壽命

發布時間:2016-08-09      點擊:
        目前,隨著我國化工、醫藥、染料、冶金、生物化工、食品等工業的高速發展,搪玻璃設備的需要量越來越大,應用更加廣泛。但是,由于搪玻璃設備價格高,且又容易損壞,在實際使用過程中,一個很小的操作失誤都會導致設備損壞,嚴重時整臺設備都會廢棄,給企業造成很大的經濟損失。雖然現在搪玻璃設備修補技術有了較大的發展,出現了許多修補方法。但由于修補材料不過關,適用局限性大,這些修補方法只能修補一些使用條件不苛刻的設備,且使用時間短。而對于溫度較高、腐蝕性較強的介質則束手無策。科學的操作和使用設備,熟知造成設備損壞的原因可大大延長搪玻璃設備的壽命。因此,我們翻譯了美國一位搪玻璃設備專家的這篇文章,希望對我國搪玻璃設備的用戶有所幫助,減少失誤操作,減少財產損失。
        第一部分 內部損傷
        1、碰撞和硬質研磨物的落入而造成的損傷。
        機械沖擊是搪玻璃設備最普遍的破壞原因,如攪拌器掉入罐中這種大的正面沖擊損壞。但也有些不易發現的破壞原因,如象螺帽、螺栓這些小金屬件和一些固體顆粒或小東西不知不覺的掉入或從操作者的口袋中漏出掉入反應罐內。這些東西有可能會反應生成其他物質,特別是在酸性溶液中,但他們剛掉下去時會對設備造成不易覺察的損傷。這些硬質研磨物還會損傷攪拌器、擋板、溫度計套管等。但當我們后來發現設備損壞時,已無法知道原因,因為金屬塊已溶解或從容器中排出。
        2、由于小的操作失誤造成的損壞。
        搪玻璃是很堅固的,能承受一定的機械沖擊。維修過程中,除因操作人員的鞋底有研磨物而造成搪玻璃面磨損外,人在容器內的來回走動是不成問題的。
但在另外一些情況下,很小的失誤也能造成設備損傷。例如,一只扳手敲在容器外部,從外面看無任何損傷,但在這個沖擊力的作用下,里面的搪玻璃層可能會碎裂。
        3、攪拌軸的損傷
        在實際生產中一個較常見的操作方法是先把一批固體物料倒入容器內,然后添加液體介質,通過攪拌器將二者混合。有時,這樣做是可以的,然而有時會因過載而使攪拌器無法啟動,在這種情況下,操作者可能通過反復開、關來啟動攪拌器,這種操作是不可取的。它可能會使攪拌軸受力過大而使搪玻璃層損壞。
特別在聚合反應過程中,有時由于一種粘性物質的生成而引起攪拌軸撓度過大而使搪玻璃層損壞。有時,由于某種物質的形成可能使攪拌軸的轉速達到臨界狀態,產生有害振動,導致軸彎曲,使搪玻璃層破壞,甚至還會損壞容器壁。搪玻璃設備在出廠時,都帶有一定功率的電機以保證一定的轉速。有時,隨著工藝條件的變化要求改變轉速,這時一定要小心,以防驅動裝置和攪拌器不匹配而過載,損壞傳動裝置(電機),如齒輪,或使攪拌器受力過大而損壞搪玻璃。如果攪拌器的轉速增加的太多,就會達到其臨界轉速而造成破壞。
        4、于過大的熱應力而造成的損壞
        搪玻璃容器允許一定范圍的溫度急變,制造廠也給出使用溫度范圍。對于一個容器,有夾套和無夾套的部分熱應力相差較大。另外,由于設備管口搪玻璃層內的壓力較小,因此有時雖然溫差急變在制造廠允許的溫度范圍內,也有可能使搪玻璃層遭到破壞。另外,夾套上的進、出口的位置設計不當也會引起過大的熱應力。夾套出口管要盡量靠近上接環。如果從出口反引入換熱介質會導致過大熱應力的產生而損壞設備。
        5、不合適的修補材料
        設備損壞后,用來修補的材料性能,必須達到容器的使用要求。目前美國搪玻璃設備用的標準修補材料是由鉭、聚四氟乙烯墊和樹脂膠組成的。鉭的耐腐蝕性與玻璃很相似,但有幾種化合物玻璃能耐其腐蝕而鉭卻不能,例如,三氧化硫或溫度高于150℉的發煙硫酸及初生態氫氣。氫氣對鉭無害,但當氫被激發成氫原子時就會對鉭發生危害,例如,當把金屬屑加入酸性介質中,發生還原反應,生成初生態氫,就會導致鉭螺栓失效。除個別情況外,聚四氟乙烯耐腐蝕性相當好。修復材料中最弱的部分是樹脂膠,不論多好的樹脂膠,使用溫度都不能超過375℉。并且樹脂不能用于強氧化條件下,例如熱硝酸、濃硫酸、溴、碘或氯氣。修復材料的使用范圍有一定的限制,不同的情況選用不同的修復材料。不合適的材料或不正確的修補方法將導致鋼基體的腐蝕,造成搪玻璃襯里進一步腐蝕。
        6、由于形成原電池而造成高級合金鋼配件和修復材料失效。
        搪玻璃設備上經常要用到插管、溫度計套管和閥門等附屬件,這些部件的材料一般為20號合金,鎳基合金或不銹鋼,這些附件和水溶液、修復材料鉭一起形成了原電池,從而引起附件的電化學腐蝕,更嚴重的是,如果這些附件為陰極,就會產生激發氫,從而導致修補材料鉭的脆化。
        解決方法:
        最簡單的方法是不要使用不同的材料,附件要搪玻璃或用聚四氟乙烯制造。另一種方法是把鋼殼體與附件進行電絕緣,但這樣做起來很難。有一家制造廠在修復釘上加了一個陶瓷襯片,使鋼殼與鉭金屬絕緣而解決了這個問題。在鉭釘上安裝一個小鉑金頭也可以從根本上解決氫裂問題。
        7、墊片失效
        一個墊片失效的原因可能在于:
        a 、與使用要求不適應;
        b、 安裝時壓力過重而失效;
        c、 在使用過程中由于溫度變化造成的應力松弛,使不合適的或質量不好的墊片損壞。
        最嚴重的問題是引起鱗爆,由于墊片失效,酸液漏滴到鋼殼上,生成初生態氫,它們滲透鋼板聚集在搪玻璃層和鐵胎的交界處,引起鱗爆。
        8、由于測溫系統的原因而造成的熱沖擊破壞。
        容器內介質的溫度是通過夾套中的換熱介質來調節的,而夾套中換熱介質的溫度是根據容器中介質的溫度高低來調節的,有時由于測溫儀滯后,測溫觸頭被污染,或由于物料位太低而測溫頭無法接觸到等原因,造成無法獲得物料的準確溫度,從而使夾套中的換熱介質過熱或過冷而引起過高的應力。
        9、PH值的偶變和強腐蝕劑的直接加入引起的損壞。
        對于搪玻璃設備,在一定的溫度范圍,要求介質的PH值不能波動太大,但有時由于各種原因而引起PH值偶然增高或降低,使搪玻璃層遭受腐蝕損壞。有時,通過加入熱的強酸或強堿來調節介質的PH值,這種高濃度的強酸或強堿有很強的腐蝕性,如果從管口加入,強腐蝕介質順管壁流下,就會強烈腐蝕管口和容器壁。
        10、搪玻璃層的磨蝕。
        由于搪玻璃是硬的,所以耐磨性較好,然而有些介質是有研磨性的,以致于管口和配件都遭到嚴重的磨蝕(如攪拌器和折流板)。
        11、溫度計套管的損壞。
        在設備運行時,溫度計套管由于介質的沖擊和磨損而損壞,甚至斷掉。另外,溫度計套管的墊片也會由于承受壓力、溫度變化、腐蝕、磨損而失效。溫度計套管的損壞是不易發現的,除非它斷掉,這樣會引起更嚴重的設備損傷,特別是斷掉的溫度計套管頭,會通過輸送管而進入下面的設備,造成更大的危害。
        12、水和汽的腐蝕。
        除HF和熱的濃磷酸(H3PO4)外,搪玻璃在很大程度上能耐幾乎所有的強酸性腐蝕劑,在給定的PH值范圍內,搪玻璃也能耐堿,但堿溶液的溫度必須低于制造廠指定的溫度。這有助于確保設備的預期壽命。當介質是中性時也會出現不容易被發覺的問題,因為在212℉或更高溫度下的中性水能腐蝕搪玻璃層。
        13、由于不合理的焊接而引起的熱沖擊破壞。
        由于違章操作,在搪玻璃容器器壁上施焊,由于過大的熱應力會造成容器內部搪玻璃層開裂,嚴重的是這種裂紋存在于搪玻璃層次表面,而外面看起來完好無損,但容器一經使用搪玻璃層就會剝落下來。
        14、高電壓試驗。
        所有的搪玻璃設備在出廠前,都要經受10~20KV的直流高電壓火花試驗。有時,用戶也對搪玻璃容器進行40~50KV的交流高電壓火花試驗,結果在好好的搪玻璃層上出現了針孔。
        15、游離氟離子濃度太高引起的損壞。
        搪玻璃設備能容許一定量的氟離子,但有時在強腐蝕的環境中F+離子濃度可高達20ppm,這樣高的濃度應引起注意。在操作過程中化學物質的周期性加入,F+離子濃度可達到很危險的地步,氟的聚合物如PTFE能游離出足夠的F+而損壞搪玻璃層,回收酸中,特別是HCl,一般含有較高的氟離子,有的含氟化合物可作為反應物而不會有損傷作用,但如果發生分解,則會損害搪玻璃層。
        16、冷凍損壞。
        搪玻璃部件,例如:攪拌器、折流板、溫度計套管都是用無縫鋼管制成的。水和冷凝的蒸汽會進入這些構件,在較低的環境和生產溫度下這些水會結冰,當它結冰后會膨脹,對搪玻璃復合體施加壓力,引起搪玻璃層碎裂。冷凍損壞是比較普遍的,損傷的部件要替換或重搪。
        17、偶然的超壓力損壞
        壓力容器在設計時,在一定溫度下都有特定的壓力或真空度,但當容器使用后,在惡劣的條件下就會由于某種原因造成壓力或真空度過高。例如:在聚合反應中,有時投料要比預計的反應速度快(大概是因為過催化或控制儀表失準的原因),大量的投料泡沫升起堵塞與減壓裝置連在一起的管口,壓力超過設計壓力,引起搪玻璃層產生裂縫,容器內過高的壓力,甚至會危及人身安全。偶然的真空度過高也能引起搪玻璃層損壞,一個壓力容器有一定的設計真空度,但有時真空度會猛增,例如,通氣孔的聚四氟乙烯密封有可能倒塌,堵塞通氣孔使真空度升高,當鋼制壓力容器內真空度超過一定值時,就會破壞搪玻璃層。
        18、攪拌器機械密封面的腐蝕
        攪拌器的機械密封裝置中一般需提供冷卻劑、潤滑劑,這些液體會慢慢漏入容器中。但在生產過程中不允許有雜質摻入,因此用蒸餾水或去離子水代替冷卻劑或潤滑油,但沒有經過處理的水會腐蝕密封墊外側的鋼攪拌末端,引起機械密封失效,最終損壞攪拌器末端的搪玻璃層。
        19、夾套溫度急變損傷。
        這種不平常的損傷通常是由熱急變引起的。當容器夾套內的蒸汽冷凝從而形成真空,驅使換熱介質從循環層倒流回夾套,引起搪玻璃層損傷。例如,用蒸汽將投入的料加熱,然后關掉蒸汽,夾套中的蒸汽冷凝,形成真空度,如果與夾套連接的冷水沒關掉,那么冷水就會倒流而沖擊容器壁。這會引起大面積溫度急變損傷,這種損壞面太大以至于用鉭釘或別的修補是不可能的,只能重搪。如果出現的損傷在一段時間內沒發現,損傷處就會遭受更嚴重的腐蝕,容器就會報廢。即使不超過生產廠允許的最大溫差,溫度急變損傷有時也會出現。
        20、靜電釋放失效。
        在一個容器中有不同狀態的介質在運動,有的是導電的,例如含酸的溶液,有的是非導電的,如苯或非極性溶劑——能產生電荷。攪拌器的攪拌和物料自由落入容器都會增加靜電產生的機會,由于靜電的釋放,就會產生兩個問題:(1)如果容器內有可燃性氣體,則會產生爆炸;(2)形成的靜電放出的50000~100000V或更高的電壓會損傷搪玻璃。聚增的電壓能擊穿搪玻璃層,雖然由高電壓引起的針孔可以修補,但問題在于這些針孔在沒有發現之前會擴大,隨著投料次數的增加,這些孔會越來越多,最后導致無法修補。
        第二部分    外部損傷
        1、設備的外部腐蝕
        雖然搪玻璃對酸浸蝕有很高的耐腐蝕性,但容器外部的鐵胎對酸是沒有抵抗力的。當罐蓋或管接口沒有擰緊或密封墊失效時就會有酸液漏出來而腐蝕鐵胎。另外從所投原料中散發出的蒸汽會通過墊片滲漏出來,當他們遇到周圍的冷空氣時會冷凝沉積在管口法蘭的外邊緣和罐蓋法蘭的邊緣腐蝕鐵胎和搪玻璃層,使密封面寬度逐漸縮小直到失去有效的密封,更嚴重的冷凝酸滴到容器上,浸蝕鐵胎引起容器內搪玻璃層鱗爆。
當粉狀物料投入管口時會出現一個問題:粉狀化學藥品留在容器外突出部位,由于有濕度而反應,引起鱗爆。
        2、容器支撐件的腐蝕。
        搪玻璃設備在安裝時,支座或別的支撐件有時會直接安裝在地板上,而地板上可能會沉積著腐蝕介質,從而腐蝕設備的支撐件,使各個支撐件的支撐力發生變化,導致內應力發生變化而損壞搪玻璃層,嚴重時還會引起管口和連接管道損壞。
        3、管口的應力
        在搪玻璃設備上,當用鋼性管道和管口連接時,由于容器的熱變形和管道受熱或受冷產生的應力會損壞管道。另外,回流蒸汽和冷液體產生的熱急變也會引起管口搪玻璃層失效。
        第三部分   夾套出現的問題
        1、夾套腐蝕。
        在搪玻璃設備的夾套底部,很容易集積沉積物,特別是劣質冷水或廢氣殘渣,一旦這些廢物聚集在底部,就很容易產生原電池反應,大大加快腐蝕速度。
        2、夾套清洗時引起的鱗爆
        當用劣質水(如河里的冷水)作為換熱介質時,隨著時間的延長,夾套表面會出現水垢和氧化層,降低換熱效率,這就要求定期清洗夾套。清洗時,如果清洗劑使用不當就引起鱗爆。
        3、由于鹽水、蒸汽的相互作用引起的夾套腐蝕
        當CaCl2作為冷卻劑和蒸汽進行熱交換時,會出現一個普遍的問題:當熱蒸汽和CaCl2溶液熱交換時,鹽分也被帶到蒸汽中進入夾套,這大大加快了夾套的腐蝕速度,導致夾套過早失效。
        4、擋板的沖擊損失
        夾套上所有熱或冷介質的入射管口都按切線方向排列,以增加流體的紊流性,提高換熱效率,管口擋板用來防止換熱介質對搪玻璃鐵胎外表面的直接沖擊,但幾年后擋板有時可能被腐蝕、磨損,甚至完全損壞,這樣熱和冷液體直接噴射倒鐵胎上,引起這一區域的搪玻璃層損壞。
        第四部分  搪玻璃設備一般的維護和管理知識
        1、了解搪玻璃設備的使用范圍
        搪玻璃設備的使用范圍——溫度、壓力和耐腐蝕性。操作者都要非常清楚,即使外部操作稍有不慎都會縮短搪玻璃設備的壽命,制造廠家會提供搪玻璃的耐蝕性(主要是對純凈化合物的耐蝕性)。混合化學品的作用與純凈化合物相比是很不同的,且通過一定的方法很難弄清楚實質。
        2、搪玻璃層完整性檢驗。
        搪玻璃設備在運行時,一旦搪玻璃層出現裂紋,如果不及時發現,裂紋就會很快擴大,危及鐵胎,導致設備損壞,甚至無法修復而廢棄。這里介紹一種在設備運行的同時能檢驗搪玻璃層連續性的方法。在容器內導電介質和鐵胎之間安裝一回路,在這個回路上裝一個檢流計,給這個檢驗系統加上連續的電壓/電流,這樣,如果鐵胎、攪拌器、擋板、溫度計套管、插入管的搪玻璃層出現很小的深及鐵胎的裂紋時,這個回路就會接通,發出報警信號。
        3、延長人孔的壽命。
        搪玻璃設備的上封頭上都有一個人孔,如果人孔被損壞,修補是很困難的,就要更換頂蓋。由于這個原因,人孔一定要保護好。
容器上的人孔要經常打開,用來投固體物料。這就要求用一個特殊墊片來保護人孔。一種方法,用PTFE 制造的墊片裝在人孔上,以防止固體摩擦管口;另外,投料時也可將氯丁橡膠涂在人孔上來暫時保護人孔頸部和法蘭面。
        4、設備的貯藏。
        為了盡快更換損壞的設備,縮短停產維修期,就要有備用件儲備。在貯藏時一定要采取必要的防護措施,以防止設備損壞,例如攪拌器、容器和擋板可以放在室外。但是要有保護套。特別是在寒冷的氣候下,夾套中的液體就會結從而損傷搪玻璃層。因此如果設備藏在一個寒冷的地方,夾套中的水就要完全排干,如果貯藏在室外,所有管口必須蓋住。無論貯藏在室內還是室外,大氣對一些精度要求較高的配件表面的腐蝕是相當嚴重的,比如攪拌器軸頭,因此,當零、配件長時間貯存時,一定要保護好,并經常檢查。
        5、重搪
        當搪玻璃層損傷超過一定范圍時,用硅酸鹽膠泥和貴金屬螺栓的修補就會不可能或不經濟,損傷的設備就要通過重搪來修復,重搪可以節約新設備,降低成本。在重搪時,夾套要被拿開且去掉容器表面的搪玻璃層。原來修補時鉆的螺栓孔要重焊修好,腐蝕嚴重的部分要切掉重換。對于容器和夾套需修補的要盡可能修補。
        綜上所述,搪玻璃設備在使用過程中,即使一個很小的失誤,都會造成設備損壞,甚至無法修復而使整臺設備廢棄。因此,每個操作工人都要記住設備的使用范圍,嚴格按照操作規程操作,增加必要的保護和預防措施,這樣才能有效地延長搪玻璃設備的使用壽命,節約資金、降低產品成本、提高經濟效益。
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