搪瓷反應釜破裂的粘接修復工藝

牛芳芳

（西安航空職業(yè)技術學院，陜西 西安710089）

前 言

搪瓷反應釜是化工行業(yè)非常重要的防腐設備，是將含高二氧化硅的玻璃，襯在低碳鋼制容器的內(nèi)表面，經(jīng)高溫灼燒而牢固地密著于金屬鋼胎表面上成為復合材料制品，其兼具玻璃的穩(wěn)定性和金屬的高強度。隨著搪瓷反應釜的長期使用，由于機械沖擊、溫度急變、加工應力、材質(zhì)等原因均會導致搪瓷反應釜極易爆瓷，從而使其露出碳鋼基體，造成腐蝕破裂，因此搪瓷反應釜的腐蝕破裂的原因分析及破裂的修復問題就顯得尤為重要。

1 搪瓷反應釜腐蝕破裂的原因分析[1，2，3]

1.1 機械沖擊

搪瓷非常脆，耐機械沖擊性非常差，受到較大的機械沖擊或猛烈的碰撞極易爆瓷，從而露出碳鋼基體，容易發(fā)生腐蝕破裂。在搪瓷反應釜使用過程中要防止金屬或其他硬物掉入釜內(nèi)。

1.2 溫度急變

搪瓷反應釜是將搪瓷與碳鋼基板粘結(jié)在一起的，而搪瓷材料的線膨脹系數(shù)和伸長率均與碳鋼不同，搪瓷反應釜制成后，均存在預應力，預應力與溫度有關，當溫度變化較大時搪瓷產(chǎn)生的應力就會超過使用應力，而造成搪瓷層的破壞。所以搪瓷反應釜在使用過程中應防止溫度急變，要緩慢升降溫。

1.3 應力影響

在反應釜加工過程中，碳鋼基板在卷筒、沖壓、焊接時均會產(chǎn)生大量的內(nèi)應力，如果在搪瓷前應力不消除，就會導致搪瓷層的破壞。

1.4 其他原因

搪瓷釜內(nèi)攪拌帶有懸浮物的液體，懸浮物與搪瓷磨擦產(chǎn)生的高靜電荷，會對搪瓷產(chǎn)生強烈的穿刺作用而導致搪瓷層腐蝕破壞。使用酸性除垢劑清除搪瓷釜夾套內(nèi)的污垢或夾套中的冷卻液偏酸性，使碳鋼基體發(fā)生析氫腐蝕，導致搪瓷腐蝕破壞。

搪瓷釜由于加工過程中的缺陷及使用過程中溫度、機械沖擊等原因很容易發(fā)生腐蝕破裂。傳統(tǒng)工藝難以修復，采用粘接修復工藝，可以很好地修復腐蝕破裂部位。

2 搪瓷釜腐蝕破裂的粘接修復工藝

2.1 明確搪瓷釜腐蝕破裂部位

首先將搪瓷釜內(nèi)的物料放盡，用大量的清水清洗搪瓷釜內(nèi)部，在疑似有穿孔和裂紋的部位噴上染色滲透劑，在待修復部位染色滲透劑滲透一定時間后，在疑似部位撒上一層白粉，在疑似穿孔和裂紋的部位，染色劑就會在白粉上顯示[4，5]。

2.2 腐蝕破裂部位的表面處理

2.2.1 表面處理方法

（1）對于腐蝕破裂部位不進行任何表面處理直接粘接。

（2）表面處理方案一

1）用丙酮溶液擦洗待修復表面；

2）用砂紙進行打磨粗化并除銹。

（3）表面處理方案二

1）用乙酸乙酯溶液擦洗待修復表面；

2）用砂紙打磨粗化，拋丸除銹；

3）清洗打磨后，用毛刷蘸取75℃的化學處理液（表1）反復刷洗腐蝕破裂部位10min左右，最后清水沖洗并晾干[6]。

表1 化學處理液配方表Table 1 The formula of chemical treating solution

2.2.2 不同處理方法對比

表2 不同處理方法對比Table 2 The comparison of different processing methods

通過對比，經(jīng)表面處理方案二進行處理后，待修復表面清潔無污物，膠粘劑能很好地浸潤。故本論文選用方案二進行表面處理。

2.3 膠粘劑的選擇和配制

2.3.1 根據(jù)需求選擇膠粘劑

搪瓷反應釜裝的多為具有腐蝕性的物料，所以對其粘接修復需選用一種耐腐蝕、耐熱性均優(yōu)良的膠粘劑。由于環(huán)氧-酚醛膠、酚醛-丁腈膠均具有良好的耐熱性、耐腐蝕性和良好的高低溫循環(huán)性能，所以其粘接修復選用了環(huán)氧-酚醛膠和酚醛-丁腈膠[6，7]。這兩種膠的配方如表3、表4所示。

表3 環(huán)氧-酚醛膠的配方表Table 3 The formula of epoxy-phenolic resin adhesive

表4 酚醛-丁腈膠的配方表Table 4 The formula of phenol-butyronitrile resin adhesive

2.3.2 環(huán)氧-酚醛膠與酚醛-丁腈膠的對比

環(huán)氧-酚醛膠和酚醛-丁腈膠均對搪玻璃反應釜腐蝕后露出的碳鋼基體有良好的粘接作用。但是這兩種膠的配制工藝和固化工藝有所不同如表5所示。其中固化工藝參數(shù)依據(jù)膠粘劑固化劑參照文獻及實際工藝情況進行確定。

表5 修復工藝對比Table 5 The comparison of repair processes

根據(jù)兩種膠粘劑對比，我們本次論文選擇環(huán)氧-酚醛膠進行膠接，工藝簡單成本低。

2.4 搪瓷反應釜腐蝕破裂的粘接修復工藝

根據(jù)反應釜腐蝕破裂的程度不同，粘接修復的工藝略有差別，一般有兩種情況，一種是小的腐蝕穿孔和裂紋的粘接修復，另一種是較大的穿孔和裂紋的粘接修復。

2.4.1 小的腐蝕穿孔和裂紋的粘接修復

對待修復部位按表面處理方案二進行表面處理過后，將環(huán)氧-酚醛膠粘劑填塞于穿孔處，丙酮擦去多余的膠，固化。

2.4.2 較大的穿孔和裂紋的粘接修復

對于較大的穿孔和裂紋采用涂膠和無堿玻璃纖維布為原材料，通過涂刷環(huán)氧-酚醛膠粘劑及玻璃纖維布增強的修補方式進行粘接修復。

（1）無堿無蠟玻璃纖維布的準備

首先在玻璃布上涂刷5%的KH-550的乙醇溶液，隨后烘干，最后按照待修復部位的要求剪裁玻璃纖維布。

（2）搪反應釜粘接修復過程

首先對穿孔及裂紋的部位按表面處理方案二方法處理，然后將按表3配方配制的環(huán)氧-酚醛膠涂覆在待修復處，然后鋪敷一層無堿無蠟玻璃纖維布，每涂一遍膠再貼一層玻璃布進行加強，一般粘貼2～5層，最后固化。

3 膠接修復質(zhì)量檢測

3.1 質(zhì)量檢測方法

首先可以進行目視檢測，觀察膠接修復部位有無脫膠、分層、溢膠等缺陷，除此之外，可以利用水壓法和電火花檢測儀進行進一步質(zhì)量檢測。電火花測試的基本原理是當涂層有質(zhì)量問題時，如出現(xiàn)針孔、氣泡、砂眼或裂紋，儀器將發(fā)出明亮的電火花，同時聲光報警[8]。

3.2 膠接修復效果

按2.4所述修復工藝進行粘接修復，所以修復效果也只考慮最終工藝方案修復以后的效果。

利用水壓法測試修復效果，在搪瓷反應釜中通入 0.3～0.4MPa的水，經(jīng)過 5～10min，目測無滲漏且所連的壓力表的數(shù)值沒有下降，表明破裂部位修復良好。利用電火花測試，未發(fā)現(xiàn)明亮的電火花及發(fā)出聲光報警，表明裂紋部分已經(jīng)修復好。

4 結(jié)語

采用染色滲透法明確了穿孔和裂紋的部位，對腐蝕破裂部位進行乙酸乙酯擦洗、砂紙打磨、重鉻酸鈉-濃硫酸溶液處理，環(huán)氧-酚醛膠涂刷和貼敷無堿無蠟玻璃布相互交替操作，一般2～5次，加熱固化，80℃/2h+150℃/2h階梯式固化完成搪反應釜的膠接修復工藝。