搪玻璃反应釜腐蚀(实际上主要指搪玻璃层的失效)是一个复杂的问题,通常不是由单一原因造成的,而是机械、热、化学和电化学因素共同作用的结果。
搪玻璃层本身具有极佳的耐腐蚀性,但其本质是一种脆性的玻璃-陶瓷层,一旦出现缺陷,其保护作用就会丧失。腐蚀过程通常始于搪玻璃层的局部损伤,然后迅速导致其下的碳钢基体被腐蚀。
以下是导致搪玻璃反应釜腐蚀失效的详细原因分析:
这是导致搪瓷层破损最直接、最快的原因。
1、硬物冲击与刮擦:
操作不当: 使用金属棒、铁锹等硬质工具进行投料、搅拌或清理釜底结块时,直接撞击或刮擦搪瓷表面。
掉入异物: 螺栓、螺母、工具等金属零件不慎掉入釜内,在搅拌过程中反复撞击和摩擦搪瓷面。
2、夹带固体颗粒的物料磨损:
如果反应物料中含有坚硬、尖锐的固体颗粒,在高速搅拌下,会对釜内壁,特别是底部和搅拌桨附近,造成持续的冲刷和磨损,使瓷层逐渐变薄甚至破损。
搪玻璃的膨胀系数与钢坯不同,其对温度剧变的耐受能力有限(通常耐温急变冲击在120°C左右)。
1、“冷釜加热料”: 向冷的反应釜中直接投入或注入高温物料,釜内壁瞬间受热膨胀,而外壁温度较低,产生巨大的内应力,导致瓷层爆裂。
2、“热釜加冷料”: 相反,向热的反应釜中加入冷液体或固体(如冰块降温),内壁急剧冷却收缩,同样会产生导致瓷层破裂的应力。
3、局部过热/冷:
蒸汽直接冲刷: 如果蒸汽加热管口直接对准搪瓷内胆某一点,会造成局部过热。
冷却盘管泄漏: 夹套或内冷却盘管发生泄漏,冷媒直接喷射到热的搪瓷内壁上,造成局部急冷。
4、控温系统失灵: 加热或冷却系统失控,导致温度在短时间内急剧变化。
尽管搪瓷耐酸性强,但在某些特定化学介质下仍会被侵蚀。
1、氢离子(H⁺)渗透与还原:
在强酸(如盐酸、硫酸)环境中,酸中的氢离子(H⁺)会通过搪瓷层的微观孔隙渗透到搪瓷-金属界面。
在界面处,H⁺获得电子还原成氢气(H₂)。氢气在界面处积聚,形成巨大的压力,导致搪瓷层以“鳞片”状剥落。这种现象是搪瓷设备在酸性环境中损坏的主要化学机理。
2、氟离子(F⁻)及其他卤素离子的腐蚀:
氟离子是搪瓷的“天敌”。它会直接与搪瓷成分中的二氧化硅(SiO₂)发生反应,生成气态的SiF₄,从而严重破坏搪瓷结构。即使浓度很低(如几个ppm)的氟化物,在加热条件下也能造成毁灭性腐蚀。
其他卤素离子在特定条件下也有侵蚀作用。
3、强碱腐蚀:
搪瓷对碱的耐蚀性远不如对酸。特别是在高温(>80°C)和高浓度(>30%)的碱液中,OH⁻会与搪瓷中的硅酸盐网络发生反应,使其溶解,瓷面失去光泽,逐渐变薄,最终失效。
4、交替腐蚀:
生产工艺如果需要在酸性和碱性条件之间频繁切换,会对搪瓷层造成持续的应力变化和化学侵蚀,加速其老化。
1、瓷层本身缺陷:
微孔、气泡、裂纹: 在制造过程中的烧成环节控制不当,瓷层中会残留微观缺陷。这些缺陷成为腐蚀介质渗透的通道。
瓷层厚度不均: 局部过薄或过厚都容易导致破损。
密着不良: 瓷层与金属基体结合不牢固,容易从基体上剥落。
2、金属基体问题:
如果基体钢材含有杂质或存在内应力,在烧成和使用过程中会诱发瓷层缺陷。
1、过压操作: 超过设备设计压力,导致釜体轻微变形,脆性的搪瓷层随之破裂。
2、抽真空不当: 特别是对于大口径的反应釜,在抽真空时,釜盖和法兰可能会发生微小的弹性变形,导致其上的搪瓷层因应力而爆瓷。