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搪玻璃设备缺陷的类型和预防 (一)

2011/10/27 20:02:38

这里描述了搪玻璃设备的缺陷类型和预防的方法以及早期检测的方法。

介绍

玻璃钢可能是鲜为人知的普通抗腐蚀的材料。该讨论将使玻璃钢设备的用户了解可能遇到的典型的和非典型的玻璃钢缺陷、判定他们的方法、以及避免这些缺陷产生的预防措施。

缺陷的类型分为两个主要类别:(1)典型的(2)非典型的 典型的缺陷是由机械冲击,腐蚀、磨损、热冲击,和热压力造成的。非典型的缺陷包括 “梯形”缺陷,静电释放缺陷,以及由于初生态氢腐蚀所致的缺陷。

典型的搪玻璃缺陷

机械冲击

机械冲击是造成搪玻璃缺陷的最普通的原因。其大约占缺陷的75%。并且常常是人为的错误。

玻璃钢是一种坚硬的材料,但它是玻璃,必须小心对待。设备上通常都提供起吊的吊耳,以便于起吊就位。这些吊耳是为该目的而特别设计的。必须按照制造厂推荐的搬运和装配的程序使用。如使用捷径,如用接管而不用吊耳起吊,会使搪玻璃受到过量的应力而造成损坏。

最明显的造成玻璃钢机械冲击缺陷的原因是物品落在容器的外部或内部。当在搪玻璃设备附近工作时,必须始终小心,因为容器外部受到冲击,会对搪玻璃造成严重的损坏。如怀疑发生了机械冲击,必须马上检查容器,如果必要,必须适当修理。

机械冲击损坏中的机械缺陷始于冲击物的尖端。其具有的高强度压力所产生的裂缝透过玻璃。容器外部受到尖锐的打击,将引起玻璃“爆瓷”,或不同程度的剥落,或根据打击的严重程度,产生不规则的星状裂痕。直接在玻璃上的冲击将在冲击的地方留下压碎的玻璃, 在其周围产生剥落的玻璃厚块,通常随着玻璃落到底部涂层或钢的基底,在钢上的小裂缝将在冲击的中心蔓延开来。图1和图2显示了典型的由机械冲击在搪玻璃内部和外部所产生的搪玻璃缺陷。玻璃损坏的程度大大地取决于冲击的位置。因为玻璃里的抗压应力水平,决定其在裂缝发生之前可抵挡住冲击负载的力量。在受冲击影响区域的玻璃强度,对裂缝扩展的大小有着直接的作用。

要延长搪玻璃设备的寿命,适当的保养时关键的。但进入容器检查或保养,总会有造成机械损坏的可能。除了正常的安全预防措施,机修工必须穿上清洁的,橡皮底鞋,以防擦伤搪瓷面。同时,在进入容器之前,取出衣袋里所有松散的物品。所需的任何工具要放在较低的位置递给在容器里的修理工。如金属带扣必须拿掉,以防意外擦伤人孔上的瓷面。

当必须从搪玻璃容器上除去附着在瓷面上的产品时,如在聚合反应中经常会发生这样的情况,必须小心以避免撕擦搪玻璃表面。决不能使用金属工具。应使用塑料或木质的刮片或高压水喷头。

结晶的或部分的搪玻璃能从根本上减少由冲击引起的损坏,并在某种程度上预防损坏。结晶具有的机械性能优于传统的搪玻璃;即,高抗压强度和断裂性能。由于这些特点,无论来自机械冲击、内部压力的释放、或热冲击,都能大大减少剥落的倾向。由于其晶体的结构,以及其必须顺着不规则的路径,而将失去一些自身的势能。因此由冲击造成的裂缝

因为由机械冲击造成的损坏通常是人为失误造成的。所以,这是可以通过适当地注意和周到的保养来加以预防的。

腐蚀

玻璃不完全是惰性的。其总是在表面进行自身的化学反应。其慢性反应允许搪玻璃作耐腐蚀材料。反应性越慢,搪玻璃的使用寿命就越长。

酸性的,碱性的甚至水都能以不同的形式和程度腐蚀搪玻璃。

酸腐蚀:除了氢氟酸和85%以上的浓缩磷和亚磷酸,搪玻璃特别抗酸腐蚀。腐蚀的速度取决于浓度,更重要的是温度。对于大多数的酸,腐蚀速度随着浓度的增加而降低,但却随着温度的增加而加速。但是,酸与玻璃里的碱离子产生反应,硅结构仍保持坚硬,最后,酸腐蚀减少到仅仅是离子的变化,并且随着腐蚀时间的作用而减少。

如上所述,腐蚀发生的可能性很低,在蒸汽状态中的酸腐蚀比在液体中的更严重,特别是在较多的蒸馏溶剂中。这是因为水蒸气在蒸汽状态中。其影响将在以后讨论。通常,酸腐蚀渐渐地使瓷面失光,但玻璃将保持通常的光滑状态。
氢氟酸和氟化物杂质

众所周知,氢氟酸会完全破坏搪玻璃容器。甚至在浓度只有20PPM时,在酸环境中的氟化物对玻璃有一个破坏的作用,特别是在重复添加如HF这样的氟化物的连续反应中。氢氟酸与二氧化硅(玻璃中的主要成分)的反应。以蒸汽的状态形成含有四氟化硅和水破坏二氧化硅结构。SIF4 ,水溶解成SIO2和H2SIF6(氢氟硅酸),其被冷凝水吸收。当污染的冷凝水到达受热的有蒸汽的容器壁时,其蒸发,沉淀SIO2,释放H2SIF6,然后,分解成SIF4+HF。然后,随着不断补充HF,其自身的重复连锁反应。因此,腐蚀出现在液体状态中,以及在蒸汽中的较冷区域,在这里,充满氟化物的蒸汽会冷却。

搪玻璃在碱性环境中,不受氟化物以及其化合物所影响,也不会被无水的HF气体所腐蚀。因为,水的形成是蒸汽中氢氟化物腐蚀的前提。如蒸汽区域被加热,腐蚀的速度将大大地降低。在液体状态中,氟化物将严重浸蚀搪玻璃,产生粗糙的表面,完全失去光滑。在蒸汽状态形成含有四氟化硅和水蒸气的状态形成含有四氟化硅和水态中,由于腐蚀更集中,爆瓷和针孔将很明显,但却大大地减少了光滑程度。不论在那一种情况下,都取决于其浓度。这样,搪玻璃容器在相对短的时期内就变得没有用了。

防止氟化物腐蚀要求持续的防范。含有氟化物杂质的反应物必须进行分析,以在使用前决定氟化物的水平。特别是工业生产中的磷酸以及盐类经常是被氟化物污染的,正如其他的矿物酸一样。当使用这些化学物时,特别是在还原操作中(如HCI)或在连续的价格中,考虑这个是很重要的。 在温度上升时聚四氟乙烯的分解,如在回收操作中,已经知道是会释放出少量的氢氟酸,如果使用搪玻璃反应器,应该考虑到这个情况。但是,必须指出的是,暴露于当中的包皮状垫圈的聚四氟乙烯的数量和与钽栓一起使用的垫圈的数量太少,不能产生引起腐蚀所需要的氟化物浓度的水平。

碱腐蚀

由碱引起的腐蚀比酸严重的多。在不挥发性的碱的情况下,腐蚀仅发生在液体状态。与酸不同,浓度和PH值越大,腐蚀就越大。但温度是更重要的和可变的因素。在普通的腐蚀性的苏打溶剂中,温度增加10度,腐蚀的速度就加倍,碱就破坏搪玻璃里的硅网络。与酸不同,腐蚀的速度与时间保持实际的持续性。碱腐蚀的特点是出现针孔,爆瓷,以及严重失去光泽,产生像细砂纸一样无光泽的表面。

 
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