搪瓷反应釜预防性检测及破损修复

张 崴，周清云，张传彬，马万军

（天津长芦汉沽盐场有限责任公司，天津 300480）

0 引言

搪瓷设备由于制造、安装、运行的原因，存在针孔、气泡、砂眼、裂纹、爆瓷等瓷层缺陷，将导致设备穿孔，轻则影响正常生产，重则导致安全事故，须停车修复或更换。介绍四溴双酚A装置搪瓷反应釜损坏的预防、检测及修复方法。

1 搪瓷釜损坏原因及预防措施

1.1 超压

1.1.1 夹套内蒸汽超压

（1）损坏原因。输送的高压蒸汽须减压至搪瓷反应釜工作压力方可使用，否则釜壁因外压失稳凸起造成大面积爆瓷。

（2）预防措施。四溴双酚A装置将0.6 MPa（6 bar）供热蒸汽加湿且经调节阀控制确保至搪瓷釜工作压力0.4 MPa（4 bar），并定期检查调节阀工作状况，定期校验分汽包安全阀，实时监测反应釜夹套内蒸汽压力，发现压力异常及时采取措施，避免搪瓷釜夹套蒸汽超压。

1.1.2 物料剧烈反应造成超压

（1）损坏原因。有些放热的化学反应，当反应超过一定温度时，物料剧烈反应产生大量气体和热量，釜内气压剧增，超压导致釜体变形爆瓷。

（2）预防措施。四溴双酚A装置溴化反应为放热反应，溴化釜加装爆破片泄压装置，当釜内压力剧增时减压，同时监测釜内温度，超过一定范围自动停止投料，避免超温超压。

1.2 热应力损坏

（1）损坏原因。搪瓷的线膨胀系数和延伸率小于钢板，会因温差产生应力。温度变化大使搪瓷产生的应力超过其许用应力时，搪瓷将被破坏。因此搪瓷层遇冷、热急变，极易爆瓷，化工生产中大部分搪瓷设备的爆瓷是由热应力导致。

（2）预防措施。投料时物料温度与釜体温差过大以及升温时蒸汽过猛、降温过快均可导致爆瓷。故搪瓷釜在使用中升、降温要缓慢、均匀。例如四溴双酚A装置溴化釜溴化反应为放热反应，釜内温度控制在23±3℃，当釜内温度升至26℃时停止投料，防止釜内物料急剧的反应放热造成瓷层因温差急变爆瓷；双锥干燥釜夹套为压力0.4 MPa（4 bar）的蒸汽加热釜内物料，釜内物料投料温度为10℃，为确保热冲击＜120℃，先通入0.1 MPa（1 bar）蒸汽再逐渐升压至蒸汽操作压力，并根据釜内温度升高状况调节蒸汽流量，控制温升速度均匀缓慢，避免搪瓷釜受热不均匀及热冲击导致的爆瓷。

1.3 析氢腐蚀

（1）损坏原因。析氢腐蚀是常见的爆瓷原因，主要由钢板中氢的吸收、扩散、聚集和溢出引起。从钢材中析出的氢聚集在钢坯与搪瓷层交界处和钢材内部的缺陷部位，当聚集氢的压力超过瓷层的机械强度时，瓷层就会产生鳞爆。搪瓷釜夹套如果使用酸性除垢剂清除污垢、釜壁穿孔酸液进入夹套或夹套中的导热媒介偏酸性，都会导致金属发生析氢腐蚀。

（2）预防措施。夹套除垢采用中性除垢，杜绝酸性除垢；发现釜壁穿孔酸液进入夹套，应立刻关停循环系统并放料，用碱性溶液清洗穿孔设备夹套和整个循环系统；循环系统加装pH值检测仪实时监测，防止导热媒介呈酸性造成的爆瓷。

1.4 机械损坏

（1）损坏原因。搪瓷抗冲击力差，任何金属、硬物的撞击均会导致搪瓷破损。搪瓷表面硬而脆、机械强度低，带有瓷层的部位承受自重外的额外附加力，会因应力应变大产生裂纹导致爆瓷。

（2）预防措施。搪瓷釜使用过程中严防任何金属、硬物、焊渣掉进釜内，堵料时，必须用塑料棒疏通；外接的管子管件须待位置安装妥当后再加以固定，搪瓷设备与管线的法兰连接端面要平行，螺栓按对角线成对的依次逐渐加力拧紧。

2 实时监测和定期检验

2.1 实时监测

（1）监测流体法。监测流体法简便直观，不受物料易燃易爆、导电性等物性限制。如图1所示，搪瓷釜爆瓷碎片随物料排出，实时监测四通视镜处物料中是否夹杂爆瓷碎片，可及时发现爆瓷，此法适用于常温下物料积存易结晶的工况。如图2所示，搪瓷釜爆瓷碎片不随物料排出，而是沉积于F4或PVDF板上，不需连续监测，定期通过四通视镜检查有无爆瓷碎片积存于F4或PVDF板上即可及时发现爆瓷，适用于常温下物料积存不易结晶的工况。

（2）瓷层损坏报警装置。运行中实时监控设备瓷层是否损伤。该装置利用测量釜内物料和釜体外壳电阻变化来判断瓷面受损情况，给系统加一持续电流，当瓷面未受损失时釜内物料与釜体外壳电阻极大，当瓷面爆瓷破损、钢基体暴露在外时，釜内物料和釜体钢板接触，物料与釜体外壳的电阻会直线下降。该装置用于导电物料，对于易燃易爆物料慎用。

2.2 定期停车检验

（1）目测检查搪瓷设备内各个部位是否有化学或机械损伤，是否有裂纹、鼓包、爆瓷。

（2）使用瓷层测厚仪检测瓷层厚度。固定检测位置，并编号记录瓷层厚度，瓷层厚度正常值0.8～2.0 mm，发现瓷层变薄应缩短检验周期，分析减薄原因，防止爆瓷后造成更大的损失。

（3）使用电火花检测仪探伤。电压≤5 kV，检测瓷层针孔、气泡、砂眼或裂纹等导致爆瓷穿孔的缺陷。该方法精准可靠，可检测出瓷层内的质量缺陷，全面检验瓷层的完好性，广泛应用于搪玻璃设备的定期检验。

图1 常温下易结晶物料的流体监测

图2 常温下不易结晶物料的流体监测

3 搪瓷釜的修复

（1）耐蚀金属修补。对于针孔细微缺陷的修补，使用黄金、钽等贵金属，做成钉子嵌入加以修补；对于瓷层破损面积不大的，可用聚四氟乙烯垫片贴补并用耐蚀金属螺钉紧固。

（2）耐蚀金属、涂料混合修补。破损部位清洗、打磨处理后，环氧树脂涂料涂抹于破损处，在其未完全固化时覆盖耐蚀金属片并螺钉紧固，此法常用于爆瓷面积较大的修复。

（3）修补剂修复。现场修补剂有环氧树脂、聚四氟乙烯树脂、高性能搪瓷修补剂等，目前常用高分子复合材料搪瓷修补剂。与普通树脂型的修补剂相比，高分子复合材料依靠自身更为细密的高分子结构，使得材料自身具有更强的粘接力、优异的耐腐蚀性能和良好的物理机械性能。修复工艺：表面清洗→除锈→无水酒精清洗→涂底层修补剂→涂面层修补剂→固化→使用。

4 结语

搪瓷设备爆瓷穿孔直接影响正常生产，采取措施加以预防和监控，延长设备运行周期；根据瓷层破损状况采取适用方法修补，提高修复可靠性。

［1］金国淼.搪玻璃容器［M］.北京：化学工业出版社，2009.

［2］全国无损检测标准化技术委员会.无损检测标准汇编［S］.北京：中国标准出版社，2016.

［3］涂湘缃.实用防腐蚀工程施工手册［M］.北京：化学工业出版社，2006.