搪瓷反应釜破裂的粘接修复工艺

牛芳芳

（西安航空职业技术学院，陕西 西安710089）

前 言

搪瓷反应釜是化工行业非常重要的防腐设备，是将含高二氧化硅的玻璃，衬在低碳钢制容器的内表面，经高温灼烧而牢固地密着于金属钢胎表面上成为复合材料制品，其兼具玻璃的稳定性和金属的高强度。随着搪瓷反应釜的长期使用，由于机械冲击、温度急变、加工应力、材质等原因均会导致搪瓷反应釜极易爆瓷，从而使其露出碳钢基体，造成腐蚀破裂，因此搪瓷反应釜的腐蚀破裂的原因分析及破裂的修复问题就显得尤为重要。

1 搪瓷反应釜腐蚀破裂的原因分析[1，2，3]

1.1 机械冲击

搪瓷非常脆，耐机械冲击性非常差，受到较大的机械冲击或猛烈的碰撞极易爆瓷，从而露出碳钢基体，容易发生腐蚀破裂。在搪瓷反应釜使用过程中要防止金属或其他硬物掉入釜内。

1.2 温度急变

搪瓷反应釜是将搪瓷与碳钢基板粘结在一起的，而搪瓷材料的线膨胀系数和伸长率均与碳钢不同，搪瓷反应釜制成后，均存在预应力，预应力与温度有关，当温度变化较大时搪瓷产生的应力就会超过使用应力，而造成搪瓷层的破坏。所以搪瓷反应釜在使用过程中应防止温度急变，要缓慢升降温。

1.3 应力影响

在反应釜加工过程中，碳钢基板在卷筒、冲压、焊接时均会产生大量的内应力，如果在搪瓷前应力不消除，就会导致搪瓷层的破坏。

1.4 其他原因

搪瓷釜内搅拌带有悬浮物的液体，悬浮物与搪瓷磨擦产生的高静电荷，会对搪瓷产生强烈的穿刺作用而导致搪瓷层腐蚀破坏。使用酸性除垢剂清除搪瓷釜夹套内的污垢或夹套中的冷却液偏酸性，使碳钢基体发生析氢腐蚀，导致搪瓷腐蚀破坏。

搪瓷釜由于加工过程中的缺陷及使用过程中温度、机械冲击等原因很容易发生腐蚀破裂。传统工艺难以修复，采用粘接修复工艺，可以很好地修复腐蚀破裂部位。

2 搪瓷釜腐蚀破裂的粘接修复工艺

2.1 明确搪瓷釜腐蚀破裂部位

首先将搪瓷釜内的物料放尽，用大量的清水清洗搪瓷釜内部，在疑似有穿孔和裂纹的部位喷上染色渗透剂，在待修复部位染色渗透剂渗透一定时间后，在疑似部位撒上一层白粉，在疑似穿孔和裂纹的部位，染色剂就会在白粉上显示[4，5]。

2.2 腐蚀破裂部位的表面处理

2.2.1 表面处理方法

（1）对于腐蚀破裂部位不进行任何表面处理直接粘接。

（2）表面处理方案一

1）用丙酮溶液擦洗待修复表面；

2）用砂纸进行打磨粗化并除锈。

（3）表面处理方案二

1）用乙酸乙酯溶液擦洗待修复表面；

2）用砂纸打磨粗化，抛丸除锈；

3）清洗打磨后，用毛刷蘸取75℃的化学处理液（表1）反复刷洗腐蚀破裂部位10min左右，最后清水冲洗并晾干[6]。

表1 化学处理液配方表Table 1 The formula of chemical treating solution

2.2.2 不同处理方法对比

表2 不同处理方法对比Table 2 The comparison of different processing methods

通过对比，经表面处理方案二进行处理后，待修复表面清洁无污物，胶粘剂能很好地浸润。故本论文选用方案二进行表面处理。

2.3 胶粘剂的选择和配制

2.3.1 根据需求选择胶粘剂

搪瓷反应釜装的多为具有腐蚀性的物料，所以对其粘接修复需选用一种耐腐蚀、耐热性均优良的胶粘剂。由于环氧-酚醛胶、酚醛-丁腈胶均具有良好的耐热性、耐腐蚀性和良好的高低温循环性能，所以其粘接修复选用了环氧-酚醛胶和酚醛-丁腈胶[6，7]。这两种胶的配方如表3、表4所示。

表3 环氧-酚醛胶的配方表Table 3 The formula of epoxy-phenolic resin adhesive

表4 酚醛-丁腈胶的配方表Table 4 The formula of phenol-butyronitrile resin adhesive

2.3.2 环氧-酚醛胶与酚醛-丁腈胶的对比

环氧-酚醛胶和酚醛-丁腈胶均对搪玻璃反应釜腐蚀后露出的碳钢基体有良好的粘接作用。但是这两种胶的配制工艺和固化工艺有所不同如表5所示。其中固化工艺参数依据胶粘剂固化剂参照文献及实际工艺情况进行确定。

表5 修复工艺对比Table 5 The comparison of repair processes

根据两种胶粘剂对比，我们本次论文选择环氧-酚醛胶进行胶接，工艺简单成本低。

2.4 搪瓷反应釜腐蚀破裂的粘接修复工艺

根据反应釜腐蚀破裂的程度不同，粘接修复的工艺略有差别，一般有两种情况，一种是小的腐蚀穿孔和裂纹的粘接修复，另一种是较大的穿孔和裂纹的粘接修复。

2.4.1 小的腐蚀穿孔和裂纹的粘接修复

对待修复部位按表面处理方案二进行表面处理过后，将环氧-酚醛胶粘剂填塞于穿孔处，丙酮擦去多余的胶，固化。

2.4.2 较大的穿孔和裂纹的粘接修复

对于较大的穿孔和裂纹采用涂胶和无碱玻璃纤维布为原材料，通过涂刷环氧-酚醛胶粘剂及玻璃纤维布增强的修补方式进行粘接修复。

（1）无碱无蜡玻璃纤维布的准备

首先在玻璃布上涂刷5%的KH-550的乙醇溶液，随后烘干，最后按照待修复部位的要求剪裁玻璃纤维布。

（2）搪反应釜粘接修复过程

首先对穿孔及裂纹的部位按表面处理方案二方法处理，然后将按表3配方配制的环氧-酚醛胶涂覆在待修复处，然后铺敷一层无碱无蜡玻璃纤维布，每涂一遍胶再贴一层玻璃布进行加强，一般粘贴2～5层，最后固化。

3 胶接修复质量检测

3.1 质量检测方法

首先可以进行目视检测，观察胶接修复部位有无脱胶、分层、溢胶等缺陷，除此之外，可以利用水压法和电火花检测仪进行进一步质量检测。电火花测试的基本原理是当涂层有质量问题时，如出现针孔、气泡、砂眼或裂纹，仪器将发出明亮的电火花，同时声光报警[8]。

3.2 胶接修复效果

按2.4所述修复工艺进行粘接修复，所以修复效果也只考虑最终工艺方案修复以后的效果。

利用水压法测试修复效果，在搪瓷反应釜中通入 0.3～0.4MPa的水，经过 5～10min，目测无渗漏且所连的压力表的数值没有下降，表明破裂部位修复良好。利用电火花测试，未发现明亮的电火花及发出声光报警，表明裂纹部分已经修复好。

4 结语

采用染色渗透法明确了穿孔和裂纹的部位，对腐蚀破裂部位进行乙酸乙酯擦洗、砂纸打磨、重铬酸钠-浓硫酸溶液处理，环氧-酚醛胶涂刷和贴敷无碱无蜡玻璃布相互交替操作，一般2～5次，加热固化，80℃/2h+150℃/2h阶梯式固化完成搪反应釜的胶接修复工艺。