牛芳芳

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安710089）

前 言

搪瓷反應(yīng)釜是化工行業(yè)非常重要的防腐設(shè)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(fù)合材料制品，其兼具玻璃的穩(wěn)定性和金屬的高強(qiáng)度。隨著搪瓷反應(yīng)釜的長(zhǎng)期使用，由于機(jī)械沖擊、溫度急變、加工應(yīng)力、材質(zhì)等原因均會(huì)導(dǎo)致搪瓷反應(yīng)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(yīng)釜的腐蝕破裂的原因分析及破裂的修復(fù)問(wèn)題就顯得尤為重要。

1 搪瓷反應(yīng)釜腐蝕破裂的原因分析[1，2，3]

1.1 機(jī)械沖擊

搪瓷非常脆，耐機(jī)械沖擊性非常差，受到較大的機(jī)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(yīng)釜使用過(guò)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(yīng)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(zhǎng)率均與碳鋼不同，搪瓷反應(yīng)釜制成后，均存在預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度變化較大時(shí)搪瓷產(chǎn)生的應(yīng)力就會(huì)超過(guò)使用應(yīng)力，而造成搪瓷層的破壞。所以搪瓷反應(yīng)釜在使用過(guò)程中應(yīng)防止溫度急變，要緩慢升降溫。

1.3 應(yīng)力影響

在反應(yīng)釜加工過(guò)程中，碳鋼基板在卷筒、沖壓、焊接時(shí)均會(huì)產(chǎn)生大量的內(nèi)應(yīng)力，如果在搪瓷前應(yīng)力不消除，就會(huì)導(dǎo)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(huì)對(duì)搪瓷產(chǎn)生強(qiáng)烈的穿刺作用而導(dǎo)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(dǎo)致搪瓷腐蝕破壞。

搪瓷釜由于加工過(guò)程中的缺陷及使用過(guò)程中溫度、機(jī)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(fù)，采用粘接修復(fù)工藝，可以很好地修復(fù)腐蝕破裂部位。

2 搪瓷釜腐蝕破裂的粘接修復(fù)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(fù)部位染色滲透劑滲透一定時(shí)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(huì)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(duì)于腐蝕破裂部位不進(jìn)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(fù)表面；

2）用砂紙進(jìn)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(fù)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(xué)處理液（表1）反復(fù)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(xué)處理液配方表Table 1 The formula of chemical treating solution

2.2.2 不同處理方法對(duì)比

表2 不同處理方法對(duì)比Table 2 The comparison of different processing methods

通過(guò)對(duì)比，經(jīng)表面處理方案二進(jìn)行處理后，待修復(fù)表面清潔無(wú)污物，膠粘劑能很好地浸潤(rùn)。故本論文選用方案二進(jìn)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(yīng)釜裝的多為具有腐蝕性的物料，所以對(duì)其粘接修復(fù)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(fù)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(duì)比

環(huán)氧-酚醛膠和酚醛-丁腈膠均對(duì)搪玻璃反應(yīng)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(xiàn)及實(shí)際工藝情況進(jìn)行確定。

表5 修復(fù)工藝對(duì)比Table 5 The comparison of repair processes

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

2.4 搪瓷反應(yīng)釜腐蝕破裂的粘接修復(fù)工藝

根據(jù)反應(yīng)釜腐蝕破裂的程度不同，粘接修復(fù)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(fù)，另一種是較大的穿孔和裂紋的粘接修復(fù)。

2.4.1 小的腐蝕穿孔和裂紋的粘接修復(fù)

對(duì)待修復(fù)部位按表面處理方案二進(jìn)行表面處理過(guò)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(fù)

對(duì)于較大的穿孔和裂紋采用涂膠和無(wú)堿玻璃纖維布為原材料，通過(guò)涂刷環(huán)氧-酚醛膠粘劑及玻璃纖維布增強(qiáng)的修補(bǔ)方式進(jìn)行粘接修復(fù)。

（1）無(wú)堿無(wú)蠟玻璃纖維布的準(zhǔn)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(fù)部位的要求剪裁玻璃纖維布。

（2）搪反應(yīng)釜粘接修復(fù)過(guò)程

首先對(duì)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(fù)處，然后鋪敷一層無(wú)堿無(wú)蠟玻璃纖維布，每涂一遍膠再貼一層玻璃布進(jìn)行加強(qiáng)，一般粘貼2～5層，最后固化。

3 膠接修復(fù)質(zhì)量檢測(cè)

3.1 質(zhì)量檢測(cè)方法

首先可以進(jìn)行目視檢測(cè)，觀察膠接修復(fù)部位有無(wú)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(cè)儀進(jìn)行進(jìn)一步質(zhì)量檢測(cè)。電火花測(cè)試的基本原理是當(dāng)涂層有質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，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(shí)聲光報(bào)警[8]。

3.2 膠接修復(fù)效果

按2.4所述修復(fù)工藝進(jìn)行粘接修復(fù)，所以修復(fù)效果也只考慮最終工藝方案修復(fù)以后的效果。

利用水壓法測(cè)試修復(fù)效果，在搪瓷反應(yīng)釜中通入 0.3～0.4MPa的水，經(jīng)過(guò) 5～10min，目測(cè)無(wú)滲漏且所連的壓力表的數(shù)值沒(méi)有下降，表明破裂部位修復(fù)良好。利用電火花測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)明亮的電火花及發(fā)出聲光報(bào)警，表明裂紋部分已經(jīng)修復(fù)好。

4 結(jié)語(yǔ)

采用染色滲透法明確了穿孔和裂紋的部位，對(duì)腐蝕破裂部位進(jìn)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(wú)堿無(wú)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(yīng)釜的膠接修復(fù)工藝。