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钢衬玻璃管道防腐蚀技术

  
评论: 更新日期:2016年04月21日

 钢衬玻璃管道具有玻璃的耐腐蚀性能,内表面光滑、洁净,流体阻力小,不易结垢,耐磨性好。由于衬钢管内部耐压、抗冲击、抗弯、抗扭曲、制造简单、使用方便、价格低廉,是石油、化工、医药、食品等工业生产过程中防腐蚀、防堵塞,隔绝铁离子的重要输送管道,发挥了玻璃材料的作用,不仅可代替不锈钢、铜、铅等金属材料,而且保证生产,保证产品质量,减少维修费用。觋已有专业生产厂家生产钢衬玻璃管道、阀门及其他防腐设备。
  (1)钢衬玻璃管道的性能及使用范围。目前国内采用硼硅酸盐玻璃作为衬里玻璃。硼硅酸盐玻璃又称耐热玻璃或硬质玻璃,含氧化硼量不大于13%,否则会降低玻璃的化学稳定性能。
  硼硅酸盐玻璃料的化学组成见表4-42,硼硅酸盐玻璃物理力学性能见表4-43。
 

表4.42 硼硅酸盐玻璃料的化学组成
原料 化学组成/%
SiO2 78~79
Al2O3 1~2
B2O3 12.5~14.6
Na2O 5.4~5.9
CaO <0.6

表4-43 硼硅酸盐玻璃物理力学性能
项目 性能
密度/g·cm-3 2.28
抗压强度/MPa 600~1300
拉伸强度/MPa 30~90
热膨胀系数/℃-1 (3.9~4.2)×10-6
软化点/℃ 690~700

  钢衬玻璃管道的力学性能见表4-44。
 

表4-44 钢衬玻璃管道的力学性能
项目 性能 项目 性能
抗冲击强度(落球法)/MPa ≥1.2 冷冲击△T/℃ 80
抗弯曲强度/MPa ≥300 热冲击△T/℃ 120
耐压(水压法)/MPa ≥1.2 使用压力/MPa ≤0.6
使用温度/℃ 0~150    

  除氢氟酸、热磷酸、热浓碱之外,钢衬玻璃管道还适用于其他所有的无机酸、有机酸、各种盐溶液及有机溶剂等介质。
  (2)钢衬玻璃管道品种与规格
  钢衬玻璃管道、管件:用吹制法管径DN25~300mm,直管最大长度达3 m。
  膨胀法衬玻璃直管:DN25~300mm,最长达5 m。
  弯头:DN25~100 mm,L=132~506mm。
  三通、四通:DN25~300 mm,L=90~272 mm。
  大小头:DN25/50~150/240mm。
  其他钢衬玻璃防腐蚀制品有以下几种。
  玻璃隔膜阀:许用压力0.2 MPa,耐温急变小于等于60℃,有φ25和φ50两种。
  泵:BHX玻璃泵,最大流量6、20、40 m3/h,使用温度为-1O~90℃。
  玻璃设备:有反应塔(内径100~300 mm),反应器(30~50L),热交换器0.15~1. 5m2以及旋风分离器、气冲泵等。
  (3)钢衬玻璃管道制造工艺
  ①玻璃衬里对材料的要求 玻璃衬里的材料有3种:玻璃、密着剂和金属材料(钢和铸铁)。
  a. 玻璃 衬里常用硼硅酸盐玻璃,以满足耐腐蚀介质的要求,玻璃热膨胀系数与所衬里层的热膨胀变化规律基本一致,一般略小于金属的热膨胀系数。此外还易于成型。玻璃原料技术要求如表4-45所示,钢衬玻璃管道常用玻璃配方如表4-46所示。
 

表4-45 硼硅酸盐玻璃原料技术要求















表4-46 玻璃配方
 








 

  b.金属材料(钢或铸钢) 要求熔点高于玻璃加于温度,高温烧制时不变化形状,易于底釉黏附。金属成分均匀,无裂缝。砂眼、毛刺、气泡等缺陷,壁厚均匀。
  c.密着剂 它是钢铁与玻璃牢固复合的中间过渡层,一般使用搪瓷底釉(钴、镍、铜、锰的氧化物)。热膨胀系数与钢铁基本一致,对金属表面有良好的密着性,牢固黏附于金属表面上。
  ②衬制工艺 为了使玻璃牢固地黏附在金属管件上,先要进行表面处理清除管件上的污染物及锈蚀。再经650~800℃退火,消除残余应力、金属表面的碳素及杂质。喷砂处理,除去管内锈层。喷涂底釉一般厚度为0.8~lmm。烘干焙烧,温度880~900℃。然后出炉。
  钢衬玻璃管道有三种方法:吹制法、膨胀法、喷涂法。
  a.吹制法 将涂上底釉的制件搪烧后出炉,用人工吹制或压缩空气的方法衬上玻璃。经800~1000℃搪烧,降温而成。此法生产的品种有管道、管件、小型反应釜和塔节等。
  钢衬玻璃管及管件法兰密封面的磨平,磨料为50~80目的金刚砂,磨床为圆盘平面磨床。
  b. 膨胀法 用电阻炉或中频加热设备。将涂上底釉的管件烧好,冷却后将玻璃管放入管内,再用上述设备加热,用压缩空气的方法将玻璃衬上,此法生产的品种目前只有直管。
  c. 喷涂法 先将底釉喷涂到钢铁制件上,搪烧后,再喷玻璃粉搪烧而成。此法特点是不但能内衬,还能外贴,解决外防腐问题,生产品种有直管、塔节、小型反应釜、冷却器等。
  钢衬玻璃层的厚度2~5mm,耐温0~150℃。耐温急变性为冷冲击△T=80℃,热冲击△T=120℃。
  (4)钢衬玻璃管道应用实例
  ①兰化合成橡胶厂苯乙烯车间、苯酚车间苯烃化液介质(HCl气体),温度105℃。原用电木涂料衬里管,使用寿命半年左右,250m长换上钢衬玻璃管效果良好,最长已使用10年以上。
  ②在防堵塞用途土,兰州合成橡胶厂丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶胶浆输送管道原用碳钢管,3~6个月被凝胶堵塞,要拆除清理、烧除,不但劳动量大,而且管道烧后变形,不易安装,要配新管。1971年换上3000m钢衬玻璃管道后效果良好。每年节约胶浆30t以上。
 

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