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)
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)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)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)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)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)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。
(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。
(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
(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。
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。
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