第七章-典型装置的腐蚀与防护表面处理

2008-3-3第一节表面清理一、机械清理手工除锈气动除锈喷射除锈二、化学、电化学清理化学除油电化学除油酸洗除锈锈转化剂清理2008-3-3第二节表面覆盖层一、金属盖层（一）金属镀层阳极性覆盖层阴极性覆盖层2008-3-3热喷涂热喷涂定义原理分类材料方法应用2008-3-3电镀化学镀热浸镀和渗镀2008-3-3（二）金属衬里双金属2008-3-3二、非金属覆盖层（一）涂料覆盖层1、涂层的保护机理隔离作用缓蚀电化学作用2008-3-32.涂料覆盖层的选择对环境的适应性被保护的基体材料与涂层的适应性施工条件的可能性涂层的配套经济上的合理性2008-3-33.涂覆方法4.施工工艺表面清理涂底漆刮涂腻子中间涂层涂刷面漆养护2008-3-3（三）橡胶衬里橡胶板的选用衬胶层结构选择硫化方法的选择施工工艺2008-3-3四、橡胶衬里橡胶具有良好的耐酸和耐碱性，作为金属设备的防腐衬里，在化学工业、制药工业、有色金属和食品工业等生产中应用较为普遍。橡胶有天然橡胶和合成橡胶两大类。目前衬里用的主要还是天然橡胶。衬里用的胶片是由橡胶、硫磺和其他添加剂配制而成，称为生胶板。按施工要求衬贴于设备表面，经硫化后使橡胶变成结构稳定的防腐层。经过硫化的橡胶称为熟橡胶或橡皮，但习惯上仍然统称橡胶。2008-3-31、衬里用橡胶的性能与适用范围天然橡胶是用橡胶树的树汁(即胶乳)经炼制而成，衬里用的胶片在橡胶中还配入硫化剂、硫化促进剂、增塑剂，防老剂、填料以及结合增强剂等添加物。未经硫化的橡胶有很好的可塑性，在热压下可制成各种所需的形状。硫化后不再发生塑性流动，具有一定的强度、硬度和弹性，耐温性也提高了。胶片衬贴时用的胶粘剂(通常称为胶浆)同样配有硫磺等添加剂。由于橡胶中的硫极易与金属反应生成金属的硫化物，因此衬里层与基体有很高的粘结强度。2008-3-31、衬里用橡胶的性能与适用范围橡胶具有良好的化学稳定性，可耐一般非氧化性强酸、有机酸、碱溶液和盐溶液，但在强氧化性酸和芳香族化合物中不稳定。含有约1％～3％硫磺的橡胶，具有很好的弹性，称为软橡胶；硫磺含量大于40％的，称为硬橡胶；硫磺含量在，30％左右的称为半硬橡胶。2008-3-31、衬里用橡胶的性能与适用范围硬橡胶的耐蚀性、抗老化性以及与金属的粘结强度都比软橡胶好，但耐磨、耐寒和抗冲击性能不及后者。半硬橡胶的性能则介于两者之间。硬橡胶的长期使用温度为0～65℃；软橡胶、半硬橡胶为-25～75℃。软橡胶一般不能单独作衬里层，常与硬橡胶或半硬橡胶组合使用。2008-3-31、衬里用橡胶的性能与适用范围硬橡胶的化学稳定性高，抗渗性及抗老化性能亦较好，适用温度变化较小，无磨损冲击的强腐蚀性介质中。它既可以单独使用，亦可以作为软橡胶联合衬里的底层。硬橡胶可以进行机械加工，故还能作旋塞、泵等的衬里。橡胶衬里既可用于静设备的衬里，亦可用作运动零件(如搅拌桨、泵和鼓风机的叶轮等)的耐蚀、抗磨的包覆材料。2008-3-31、衬里用橡胶的性能与适用范围聚异丁烯橡胶衬里。这种橡胶属于比较惰性的物质，它的耐酸碱性能比天然橡胶和其他合成橡胶都更强，并且密度大，耐水性和抗老化性能良好。聚异丁烯橡胶是热塑性高聚物，使用时不需要硫化，施工方便，这是与其他橡胶所不同的最大特点。因使用温度较低，很少单独使用，大多用作砖板联合衬里的严密底层。橡胶种类衬层结构适用范围层数总厚度mm硬橡胶或半硬橡胶l～23～6计量槽、贮槽、塔器等静止设备24～6泵、通风机、离心机转鼓等转动机械13输送氯气、稀硫酸等气体或液相介质的管道3～49～12如过磷酸钙生产中的搅拌等有严重磨损和腐蚀的场合3～69～12需经机械加工的零件，如阀芯、旋塞、离心机机轴等底层硬胶面层软胶24～6适用于受冲击、磨损或温差较大的场合2008-3-32、橡胶衬里技术要点橡胶衬里的工序如图。其中以缺陷处理、衬贴和硫化等几个步骤对衬里质量的影响最大。2008-3-32008-3-3

设备的焊缝部位和转角处，往往由于角度太小，胶板不易衬贴弥合而残留空气，受热时会引起衬层的鼓泡。通常可用以下方法消除。

(1)用刷过胶浆的胶条填贴设备缺陷处，然后用烙铁烙至要求的坡度或烙平，这一工序一般在刷完第一遍胶浆后进行；

(2)在涂刷第三次胶浆后，用4～5根合股棉线(直径约1～2mm)，沿设备缺陷处排列，线头从附近法兰处引出，然后衬贴胶板，残存在缺陷处的气体在硫化时便沿棉线排出。2008-3-3(3)用粗针头穿过胶片插到缺陷部位，然后用真空泵将残余空气抽出，这种方法只局限于较小的部位和局部缺陷处理。硫化是整个衬里过程的关键工序，硫化程度是否完全取决于硫化温度和时间。不同配方的胶片，不同厚度的衬层，需事先通过实验确定硫化终点值。硫化的方式有间接硫化、直接硫化和敞口硫化等三种。2008-3-33、橡胶衬里结构为了保证衬里质量，设备与衬层结构应符合以下要求。

(1)因为橡胶衬里的胶粘层很薄，所以对设备表面的凹凸部位比砖板衬里要求更高。例如，所有焊缝处都应打磨成一定坡度或圆角。设备原则上不应采用铆接结构，如有特殊需要，则必须用埋头螺钉。2008-3-33、橡胶衬里结构

(2)法兰口上不要车密封线，以免缝隙中残留空气造成衬层鼓泡现象。2008-3-33、橡胶衬里结构

(3)设备接管口应与设备表面齐平。所有管道、顶盖、塔节的可拆连接都应采用法兰连接，不能设计成螺纹连接。

(4)平面或弧面上胶板的粘接结构有对接和搭接两种形式。除了转动设备要求活圆周不能突出胶片而采用对接外，一般均用坡口搭接。2008-3-33、橡胶衬里结构

(5)物料进出口接管的衬层结构，其胶缝应顺着介质流动方向搭接。

(6)转动设备的胶片搭接方向应与转动方向一致，避免接缝受冲击或摩擦作用而产生脱胶现象。2008-3-3二、砖板衬里目前常用的砖板有：辉绿岩板、玄武岩板、耐酸瓷砖板、耐酸耐温陶砖板和不透性石墨板等。砖板衬里的质量主要取决于胶粘剂的合理选择与施工，另外与衬里结构的正确设计亦有密切关系。2008-3-31、衬里胶泥的选择胶粘剂不仅要求与被粘物之间有良好的粘附性能，并且胶粘剂本身必须具有足够的内聚强度。作为防腐衬里用的胶粘剂除了要求有高的粘结强度外，还应该有良好的耐蚀性；致密抗渗透；热稳定性好；固化收缩率低；经济并便于施工等特性。2008-3-31、衬里胶泥的选择常用于砖板衬里的主要有硅酸盐和树脂类胶粘剂。硅酸盐胶泥用得最多的是钠水玻璃(硅酸钠溶液)胶泥，有时也采用钾水玻璃(硅酸钾溶液)胶泥，它们是以水玻璃为胶粘剂，氟硅酸钠为固化剂，耐酸粉为填料，按一定比例调制而成。水玻璃胶泥在凝固和硬化过程中，水玻璃和氟硅酸钠发生水解并生成凝胶Si(OH)4。2Na2O·nSiO2+Na2SiF6+2(2n+1)H2O→6NaF+(2n+1)Si(OH)42008-3-31、衬里胶泥的选择凝胶Si(OH)4具有粘性，不仅与钢铁表面有较好的粘附力，同时它可以将填料粒子粘结起来，凝胶进一步脱水后就成为坚固的粘结层。Si(OH)4→SiO2+H2O

水玻璃胶泥耐酸和耐热性好，价格低，在氧化性介质中比其他胶泥更优越。但它不耐碱和含氟化合物。在硫酸、磷酸和醋酸等介质中，钾水玻璃胶泥比钠水玻璃胶泥好。2008-3-31、衬里胶泥的选择树脂类胶泥大多使用热固性树脂(如酚醛、环氧、呋喃、环氧-酚醛、环氧-呋喃等)添加填料、固化剂等配制而成。无论是水玻璃胶泥或树脂胶泥，固化以后总是存在一定孔隙，所以为了防止衬里砖缝的渗透，一般至少要衬二层或二层以上。各层砖缝相互错开，并且可以选用不同胶泥组合使用。对于渗透性很强的比较苛刻的腐蚀环境，有时可以先衬一层橡胶或玻璃钢、铅作为介质的隔离层，然后进行砖板衬里。底层衬里胶泥／面层衬里胶泥使用场合水玻璃胶泥／水玻璃胶泥适用于浓硫酸、硝酸、铬酸、次氯酸、过氧化物等强氧化性酸和氧化性介质}浓盐酸、醋酸等水玻璃胶泥／水玻璃胶泥(用酚醛胶泥沟缝)可改善抗渗性、耐水性，但不耐碱，适用于稀酸介质水玻璃胶泥／水玻璃胶泥(用环氧胶泥沟缝)可改善抗渗性、提高耐稀酸及耐碱性酚醛胶泥／酚醛胶泥适用于渗透性强的稀酸设备衬里酚醛胶泥／呋喃胶泥适用于渗透性强的稀酸或酸碱交替的场合酚醛胶泥／环氧胶泥适用于渗透性强的稀酸或酸碱交替的场合酚醛胶泥／水玻璃胶泥适用于开始为浓酸)后来变成稀酸的场合环氧(或酚醛)玻璃布／酚醛胶泥适用于易渗透介质环氧一呋喃玻璃钢／环氧呋喃胶泥适用于酸、碱及易渗透的介质隔离层十酚醛胶泥／酚醛胶泥适用于腐蚀性强及易渗透的介质的反应设备2008-3-32、衬里结构设计中应注意的问题2008-3-32008-3-32008-3-32008-3-3五、化工搪瓷化工搪瓷是在钢铁设备表面涂覆高含硅量的瓷釉，经高温煅烧而形成的致密玻璃质耐蚀层。1、化工搪瓷的性能与应用化工搪瓷的瓷釉原料是：石英砂+长石+助熔剂+密着剂→经粉碎→混合→1130～1150℃温度下熔融（玻璃态物质）→+水+粘土+乳浊剂→磨细（瓷釉浆）→喷涂→800～900℃温度下进行烧结→得到紧密粘附在钢铁表面的玻璃质搪瓷层。2008-3-31、化工搪瓷的性能与应用为了获得性能良好的搪瓷层，通常要在钢铁设备表面涂覆两层不同组成的瓷釉。直接与钢铁表面接触的称为底釉，要求具有相近的热膨胀系数；很好地润湿钢铁表面。面釉则主要起防腐和抗的作用，面釉一般涂覆2～3次。无论是底釉或面釉，每涂覆一次都必须烧结一次。搪瓷层的总厚度通常约0.8～1.5mm。2008-3-31、化工搪瓷的性能与应用化工搪瓷除了氢氟酸、含氟化物溶液、浓热磷酸以及强碱外，对于各种浓度的无机酸、有机酸、有机溶剂和弱碱等都具有良好的耐蚀性。由于化工搪瓷设备密着于金属表面的瓷釉层比较薄，其导热性优于不锈钢衬里设备和大多数非金属材料，所以可用于需要加热或冷却的场合。目前国内的化工搪瓷制品有搪瓷反应釜、搪瓷贮槽、套环式和套管式搪瓷热交换器、塔器、管子及管件、阀门以及搪瓷泵等。2008-3-32、化工搪瓷设备结构设计特点

(1)搪瓷化工制品的金属胎，一般都采用低碳钢。

(2)为了避免应力集中而发生爆瓷现象，设备的所有转角部位，必须均匀圆滑地过渡，转角半径越大越好；至少不应小于10mm。

(3)防止高温搪烧时刚度不足而产生过大变形及烧失减薄等，通常简体按强度计算的壁厚要再增加2～3mm，并且壁厚最薄不得小于6mm。2008-3-32、化工搪瓷设备结构设计特点

(4)搪瓷设备的法兰如果采用螺栓连接，法兰必须有较大宽度。2008-3-32、化工搪瓷设备结构设计特点

(5)为了搪烧时使设备各部分受热均匀和减少热应力的影响，金属设备外表面不允许有焊接接触面很宽或很厚的附件，如支座、加强板等。必要时可采用过渡板连接。如果设备上开孔较多