搪玻璃反應釜腐蝕(實際上主要指搪玻璃層的失效)是一個復雜的問題,通常不是由單一原因造成的,而是機械、熱、化學和電化學因素共同作用的結果。
搪玻璃層本身具有極佳的耐腐蝕性,但其本質是一種脆性的玻璃-陶瓷層,一旦出現缺陷,其保護作用就會喪失。腐蝕過程通常始于搪玻璃層的局部損傷,然后迅速導致其下的碳鋼基體被腐蝕。
以下是導致搪玻璃反應釜腐蝕失效的詳細原因分析:
這是導致搪瓷層破損最直接、最快的原因。
1、硬物沖擊與刮擦:
操作不當: 使用金屬棒、鐵鍬等硬質工具進行投料、攪拌或清理釜底結塊時,直接撞擊或刮擦搪瓷表面。
掉入異物: 螺栓、螺母、工具等金屬零件不慎掉入釜內,在攪拌過程中反復撞擊和摩擦搪瓷面。
2、夾帶固體顆粒的物料磨損:
如果反應物料中含有堅硬、尖銳的固體顆粒,在高速攪拌下,會對釜內壁,特別是底部和攪拌槳附近,造成持續的沖刷和磨損,使瓷層逐漸變薄甚至破損。
搪玻璃的膨脹系數與鋼坯不同,其對溫度劇變的耐受能力有限(通常耐溫急變沖擊在120°C左右)。
1、“冷釜加熱料”: 向冷的反應釜中直接投入或注入高溫物料,釜內壁瞬間受熱膨脹,而外壁溫度較低,產生巨大的內應力,導致瓷層爆裂。
2、“熱釜加冷料”: 相反,向熱的反應釜中加入冷液體或固體(如冰塊降溫),內壁急劇冷卻收縮,同樣會產生導致瓷層破裂的應力。
3、局部過熱/冷:
蒸汽直接沖刷: 如果蒸汽加熱管口直接對準搪瓷內膽某一點,會造成局部過熱。
冷卻盤管泄漏: 夾套或內冷卻盤管發生泄漏,冷媒直接噴射到熱的搪瓷內壁上,造成局部急冷。
4、控溫系統失靈: 加熱或冷卻系統失控,導致溫度在短時間內急劇變化。
盡管搪瓷耐酸性強,但在某些特定化學介質下仍會被侵蝕。
1、氫離子(H?)滲透與還原:
在強酸(如鹽酸、硫酸)環境中,酸中的氫離子(H?)會通過搪瓷層的微觀孔隙滲透到搪瓷-金屬界面。
在界面處,H?獲得電子還原成氫氣(H?)。氫氣在界面處積聚,形成巨大的壓力,導致搪瓷層以“鱗片”狀剝落。這種現象是搪瓷設備在酸性環境中損壞的主要化學機理。
2、氟離子(F?)及其他鹵素離子的腐蝕:
氟離子是搪瓷的“天敵”。它會直接與搪瓷成分中的二氧化硅(SiO?)發生反應,生成氣態的SiF?,從而嚴重破壞搪瓷結構。即使濃度很低(如幾個ppm)的氟化物,在加熱條件下也能造成毀滅性腐蝕。
其他鹵素離子在特定條件下也有侵蝕作用。
3、強堿腐蝕:
搪瓷對堿的耐蝕性遠不如對酸。特別是在高溫(>80°C)和高濃度(>30%)的堿液中,OH?會與搪瓷中的硅酸鹽網絡發生反應,使其溶解,瓷面失去光澤,逐漸變薄,最終失效。
4、交替腐蝕:
生產工藝如果需要在酸性和堿性條件之間頻繁切換,會對搪瓷層造成持續的應力變化和化學侵蝕,加速其老化。
1、瓷層本身缺陷:
微孔、氣泡、裂紋: 在制造過程中的燒成環節控制不當,瓷層中會殘留微觀缺陷。這些缺陷成為腐蝕介質滲透的通道。
瓷層厚度不均: 局部過薄或過厚都容易導致破損。
密著不良: 瓷層與金屬基體結合不牢固,容易從基體上剝落。
2、金屬基體問題:
如果基體鋼材含有雜質或存在內應力,在燒成和使用過程中會誘發瓷層缺陷。
1、過壓操作: 超過設備設計壓力,導致釜體輕微變形,脆性的搪瓷層隨之破裂。
2、抽真空不當: 特別是對于大口徑的反應釜,在抽真空時,釜蓋和法蘭可能會發生微小的彈性變形,導致其上的搪瓷層因應力而爆瓷。