设备腐蚀与防护

《设备腐蚀与防护》课程报告题目名称衬里防腐技术学院（系）专业班级学生姓名指导教师日期目录1表面处理技术 (1)1.1钢铁表面处理对基底层的要求 (1)1.2钢铁表面处理工艺 (1)1.3衬里材料表面处理工艺 (2)2氟塑料衬里 (3)2.1氟塑料衬里的种类及加工工艺 (3)2.2 聚四氟乙烯衬里 (3)3砖板衬里 (3)3.1砖板材料的选择 (4)3.2胶黏剂的选则 (4)3.3衬里结构的选择 (5)3.4衬里施工及后处理 (5)4玻璃钢衬里 (6)4.1黏结剂的选择 (6)4.2玻璃纤维的选择 (7)4.3玻璃钢衬里施工 (7)4.4衬里设计 (8)5橡胶衬里 (9)5.1橡胶衬里的材料 (9)5.2橡胶衬里的选要点 (10)5.3衬里施工 (10)5.4衬里设备的结构设计特点 (11)6化工搪瓷 (12)6.1化工搪瓷的性能 (12)6.2瓷采由 (12)6.3化工搪瓷结构 (12)6.4化工搪瓷设备的结构设计特点 (13)参考文献 (13)衬里防腐衬里是一种综合利用不同材料的特性，将材料的表面与基体进行组合的防腐方法。

它不仅能大大提高基底金属的耐蚀性，而且能节约大量的贵重金属和合金。

例如碳钢用铅作衬里，就可以防止硫酸的侵蚀，这是因为铅把碳钢和硫酸隔离开来，而铅对硫酸有很好的耐蚀性；同样，用酚醛树脂作衬里层，就可以保护碳钢在盐酸中不致遭受破坏。

1 表面处理技术不论采用金属还是非金属衬里，也不论被保护的表面是金属还是非金属，在施工前均应进行表面处理，以保证覆盖层与基底金属的良好附着和黏结力。

1.1 钢铁表面处理对基底层的要求钢铁表面处理主要是采用机械或化学，电化学方法清理金属表面的氧化皮，锈蚀，浊污，废漆，灰尘等，主要有以下要求：①钢结构表面应平整，施工前应把焊渣，毛刺等清除掉，焊缝应平齐，不应有焊腐，熔渣和缝隙；②金属基体本身不允许有针孔，砂眼，裂纹等；③金属表面应清洁。

如果表面存在锈蚀，氧化物或被油、水、灰尘等污染，则会显著影响到衬里材料与金属表面的黏附力；④金属表面应具有一定的粗糙度。

适当提高表面粗糙度，可以增加表面与胶黏剂的接触面积，有利用提高黏结强度。

但过大的粗糙度，在较深的凹缝处往往残留空气，反而使黏结强度降低。

1.2 钢铁表面处理工艺钢铁表面的处理主要有手工，机械和化学除锈三类方法。

1.2.1 手工除锈用铁砂纸，乱刀，铲刀及钢丝刷等工具进行除锈。

该方法劳动强度大，劳动条件差，除锈不完全，但因操作简便，仍在采用。

只适用于较小的表面或其它清理方法无法清理的表面。

1.2.2 机械除锈这是一种利用机械动力以和摩擦作用进行除锈的方法。

所用的方法有利用风动刷，除锈枪，电动刷及电砂轮等机械打磨，或利用压缩空气喷砂以及高压水流除锈等。

其中以喷砂法的质量好，效率高，已被广泛采用。

喷砂法是在喷砂罐中通入0.5~0.6MPa的压缩空气，将带棱角的、质地坚硬的石英砂、金刚砂或河沙经喷嘴高速喷射到钢铁表面。

依靠砂粒的棱角的冲击或摩擦，将金属表面的铁锈、氧化皮及其它污垢清除掉，同时使表面获得一定的粗糙度。

1.2.3 化学除锈这是利用酸溶液和铁的氧化物发生化学反应，将其表面锈层溶解和剥腐掉的一种除锈方法。

这种方法对小型件和形状复杂工件除锈效率高。

例如，钢窗除锈，汽车外壳除锈，碳钢换热器防腐前除锈等，都普遍采用酸洗的方法。

但酸洗对钢铁有微量腐蚀损失，因此常在酸中加入一定比例的缓蚀剂。

化学除锈常用的酸洗液为硫酸、砂酸、盐酸等。

1.3 衬里材料表面处理工艺1.3.1 高分子材料表面处理高分子材料的表面通常需要经过机械和化学处理以增加表面的粗糙度及表面活性。

用喷砂或手工打磨后的塑料表面更容易被胶黏剂润湿，可以增大接触面积从而提高黏合效果。

例如聚乙烯塑料表面用砂纸打磨处理后，它与环境胶黏剂的黏结抗剪强度，可以从未处理前的0.31MPa提高到1.34MPa。

化学处理的目的是使高外子材料表面通过氧化、交联、引入及性基因或接枝的作用提高表面活性。

例如，聚烷烯烃类塑料（如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛等）常用过氧化氩，有机过氧化物，高锰酸盐，王水等强氧化剂进行处理，使塑料表面改变极性。

通过表面活性处理，对黏结强度的提高比仅仅用打磨增大粗糙度的效果要显著得多。

例如，聚乙烯表面经硫酸一重铬酸钾溶液处理后，与环氧一聚酰胺胶黏剂的黏合强度可达8.5 MPa。

1.3.2 其它材料表面处理对于无机材料，如陶瓷砖板表面的处理主要是去除表面的油、水等污染物。

化工陶瓷砖板的黏结面是不上油的，表面微孔的存在的利于胶黏剂借毛细管作用渗入孔内而起到镶嵌作用。

除油一般用化学除油。

化学除油方法有多种。

最简单的是用有机溶剂洗洗，常用的溶剂有汽油、煤油、酒精、四氯化碳等。

清理时可将工件浸在溶剂中，或用于净的棉纱（布）浸透溶剂后擦洗。

由于溶济多数对人体有害，所以应注意安全。

除用溶济清洗外，还可用碱液清洗，即利用皂化作用或乳化作用除油。

一般用氢氧化钠及其他化学药剂配成溶液，在加热条件下进行除油处理。

2 氟塑料衬里氟塑料是一种含有氟元素的塑料，它是一种重要的特种工程塑料。

目前其生产研制、加工应用已得到很大发展。

氟塑料家族以聚四氟乙烯（PTFE）应用最为广泛。

2.1 氟塑料衬里的种类及加工工艺氟塑料根据其分子结构排列一般可分为：聚四氟乙烯（PTFE俗称F4）、可熔性聚四氟乙烯（PFA）、聚全氟乙丙烯（FEP，俗称F46）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氟乙烯（PVF）等。

有关内衬PTFE衬里管道加工工艺：PTFE棒料制备→PTFE薄带车削→模具设计、加工装配→PTFE缠绕成型→PTFE内衬烧结成型→PTFE内衬脱模定型→PTFE内衬质量测试检验→钢材与法兰焊接成型及质量检验→PTFE管道装配及翻版整型→钢衬PTFE管道质量检验。

2.2 聚四氟乙烯衬里氟塑料具有优异的耐高温低温性，优异的耐腐蚀性。

PTFE衬里防腐产品的耐腐蚀性能，除熔融金属锂、钾、钠、三氟化氯、高温下的二氟化氧、高流速的液氟外，它还可以耐各种种类、任意浓度的酸、碱、盐强氧化剂、有机溶剂，包括浓硝酸和王水。

由于PTFE这种材料价格昂贵，强度低于钢铁，故一般将其作为衬里，外靠金属壳体保护与增强，构成一个整体。

这样衬里层既可以耐蚀、耐高温低温，外壳又能耐压，有足够的强度和刚度，可以降低整体成本。

PTFE衬里防腐产品除了在化工、石化、炼油、制药、冶金等领域已得到广泛应用外，在电子电器方面也广泛应用。

目前这些产品有衬里管道、管配件、塔、釜、容器、泵和阀等。

3 砖板衬里砖板衬里指的是用耐蚀的砖板材料衬于需要防腐的设备内部，将腐蚀介质与被保护表面隔离开。

砖板衬里技术包括材料、胶合剂、衬里结构的选择和施工技术等一系列问题。

现择其要点分述如下。

3.1 砖板材料的选择3.1.1 要求用于防腐蚀衬里的砖板材料，应符合以下要求：①对腐蚀介质有良好的耐蚀性，耐酸材料的耐酸度应大于90%②耐温差性能好③能耐一定的机械振动、磨刷等，耐压性能好④砖板的表面应平整，无裂缝凸凹等缺陷。

砖板的断面应均习致密，无气泡夹杂。

⑤花岗岩、辉绿岩吸水率应小于%1。

3.1.2 种类及性能砖板衬里材料以无机的材料为主，常用的材料包括耐酸瓷板、化工陶瓷、辉绿岩板、无然石材、人造铸石、不透性石墨等。

所有的硅酸盐材料的耐酸性能都很好。

耐酸砖、板和辉绿岩板等对于硝酸、硫酸、盐酸等都可采用。

然而，耐碱性则辉绿岩板要好得多，它除熔融碱外对一般碱性介质都耐腐蚀。

但是辉绿岩板的热稳定性又不及耐酸瓷板，在要求有一定的热稳定性和耐蚀性的条件下，则选择耐酸瓷板烟宜，尤其是耐酸耐温瓷板。

吸水率是很重要的指标，耐酸砖板的吸水率虽已很小，但相比之下则不如辉绿岩板。

当需要耐含氟的介质（如氟磷酸等）或需要一定的传热能力时，则要选用不透性石墨衬里。

3.2 胶黏剂的选则胶黏剂的选择和施工，关系到整个衬里层的质量，首先要选择合理的胶黏剂。

3.2.1 要求胶黏剂不仅要与被黏物之间有优良的黏附性能，而且胶黏剂本身必须有足够的内聚强度。

例如，水对金属表面虽然有很高的黏附力，但水的内聚力却很小，不可能作为胶黏剂使用。

作为防腐衬里用的胶黏剂除了要求有较高的黏结强度外，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。

3.2.2 种类及性能常用胶黏剂有水玻璃胶泥、树脂胶泥、沥青胶泥和硫磺胶泥等。

其中用得最广的是水玻璃胶泥。

水玻璃胶泥是以水玻璃为胶黏剂，氟硅酸钠为硬化剂，加入定量的填料调制而成的。

水玻璃（又称泡花碱）常用的是硅酸钠溶液。

对水玻璃一般要求有一定的模数（即水玻璃中的氧化硅与氧化钠的比值），填料为辉绿岩粉、石英粉等。

按一定的比例调配，随配随用，在空气中凝结硬化成石状材料。

这种胶泥的机械强度高，耐热性能好，化学稳定性也很好，具有一般硅酸盐材料的耐蚀性，能耐强氧化性酸的腐蚀，但不耐氢氟酸，高温磷酸及碱的腐蚀，对水及稀酸也不太耐蚀，且抗渗性差。

树脂胶泥为一系列合成树脂配制的胶泥的总称。

树脂胶泥的抗渗性是好的，黏结强度也不错，特别是环氧胶泥的黏结力很好。

酚醛胶泥，呋喃胶泥都比较脆，黏结强度不高，在稀的非氧化性酸中和多种盐类溶液中，多采用环氧一呋喃胶泥作胶黏剂。

呋喃的耐碱性很好，环氧也耐碱，故环氧一呋喃胶泥可用于耐碱或酸碱交替的设备。

用于衬不透性石墨板或黏结石墨热交换器时，采用石墨粉为填料的胶泥，以胶体石墨粉为填料的环氧胶泥（加一定的增塑剂），可获得相当高的黏结强度。

此外，还有沥青胶泥，硫磺胶泥等均可作为块状材料衬里的胶黏剂，可根据具体情况选用。

3.3 衬里结构的选择砖板衬里层的损坏，多出现在接缝处，原因很多，很重要的一条就是接缝太多。

只要很少的接缝不密实，腐蚀介质就会渗进去腐蚀设备的壳体。

同时砖板材料本身以及固化后有胶黏剂都是脆性材料，比较容易开裂。

所以，用砖板材料衬里的主要设备应该有防渗层，防渗层除了在衬里层渗漏时保护壳体外，还可在器壁与砖板材料衬里层之间起到一定的热变形补偿作用，这种有防渗层的砖板衬里称为复合衬里。

防渗层现在多采用衬玻璃钢，衬橡胶，衬软聚氯乙烯等，特别是玻璃钢已广泛作复合衬里的防渗层。

砖板衬里除了腐蚀性不强的介质或干燥的气体或不太重要的设备外，很少采用单层衬里，至少两层。

两层的灰缝要互相错开，以减少介质通过灰缝渗透的可能性。

衬里设备的管接头，这些部位最易渗漏，必须采取防渗措施（关于管接头的防腐结构的详细情况，可参阅文献[1]的第165页或其它有关文献及图集）。

3.4 衬里施工及后处理3.4.1 施工工序施工工序：基底处理→衬隔离层→衬第一层砖板→衬第二层砖板→养护。

3.4.2 基底处理一般采用喷射除锈，除锈后要求基底表面无锈、无油及其它杂质，并应干燥。