[科普中国]-化工搪瓷

化工搪瓷（chemical engineering enamel）适用于化学工业的搪瓷。底坯采用钢板或铸铁。其特点是对一般酸、碱、盐等化学介质具有高度的耐蚀性，表面光洁度好而且容易洗涤。瓷釉一般采用硼硅酸盐玻璃，但氧化硅含量比一般搪瓷高。有时采用微晶搪瓷以提高其机械性能和热性能。主要用于化工管道、泵、阀、反应罐、高压釜、搅拌器、分馏塔、过滤器、贮罐。化工搪瓷可用于代替昂贵的合金材料。

简介化工搪瓷是指适用于化学工业的搪瓷。

底坯采用钢板或铸铁。

特点对一般酸、碱、盐等化学介质具有高度的耐蚀性，表面光洁度好而且容易洗涤。

瓷釉一般采用硼硅酸盐玻璃，但氧化硅含量比一般搪瓷高。有时采用微晶搪瓷以提高其机械性能和热性能。

应用主要用于化工管道、泵、阀、反应罐、高压釜、搅拌器、分馏塔、过滤器、贮罐。

化工搪瓷设备兼具有金属设备的力学性能和瓷釉的耐腐蚀性双重优点，除了氢氟酸和含氟离子的介质以及高温磷酸或强碱外，能耐各种浓度的无机酸、有机酸、盐类、有机溶剂和弱碱的腐蚀，化工搪瓷表面光滑易清洗，并有防止金属离子干扰化学反应和沾污产品的作用。因此广泛应用于石油化工生产中，尤其在医药、农药、合成纤维生产中，是经常采用的一种耐蚀非金属材料。化工搪瓷可用于代替昂贵的合金材料。

化工搪瓷是将硅含量高的耐酸瓷釉涂敷在钢或铸铁制设备的表面，经过900℃的煅烧，使其与金属形成致密的、耐腐蚀的玻璃质薄层，它是金属和瓷釉的复合材料，这样的设备称为化工搪瓷设备。

化工搪瓷设备1、化工搪瓷名称的由来

运用搪瓷的技术，将具有接近工业玻璃性质的耐酸玻璃物质复合到金属基体上，获得玻璃/金属复合物，因其覆盖层基本上保留了耐酸玻璃的大部分性质，如光洁、透明、致密无孔、化学稳定性高等，为一般日用搪瓷所不及，因此称其为“搪玻璃”。搪玻璃的生产工艺等同于搪瓷工艺，因此它仍是搪瓷。日常中人们常有以不同的称呼，如耐酸搪瓷，是以其特别耐酸而称之，化工搪瓷，是以其制品主要用作化工生产设备而称之。

2、搪瓷制品的性能

搪瓷设备是由含硅量高的玻璃质釉喷涂在钢板表面经920℃~960℃多次高温搪烧、是玻璃质釉密着于金属胎表面而成。搪瓷的性能是：

(1)耐腐蚀性能：能耐有机酸、无机酸有机溶剂及PH值小于或等于12的碱溶液、但对强碱、HF、及温度大于180℃、浓度大于30%的磷酸不适用；

(2)不粘性：光滑的玻璃面对介质不粘且容易清洗；

(3)绝缘性：适用于介质过程中易产生静电的场合；

(4)隔离性：玻璃层将介质与容器钢胎隔离、铁离子不溶入介质；

(5)保鲜性：玻璃层对介质具有良好的保鲜性能。

3、搪瓷设备使用条件

搪瓷层能耐大多数无机酸、有机酸、有机溶剂等介质，尤其在盐酸、硝酸、王水等介质中具有优良的耐腐蚀性能。但不能在下列条件下使用：

(1)任何浓度及任何温度的HF都不能耐腐蚀;

(2)磷酸：浓度30%以上、温度大于180℃时腐蚀强烈;

(3)盐酸：浓度10--20%,温度大于150℃时，腐蚀强烈;

(4)硫酸：浓度10--30%,温度大于200℃时不能耐腐蚀;

(5)碱液：PH大于或等于12、温度大于100℃时，不能耐腐蚀。

设备的制造1.化工搪瓷设备的基材特性

大量用于制造搪玻璃制品的基体材料主要是优质低碳钢、铸铁和不锈钢，其中以低碳钢及铸铁最为普遍。前者作为搪玻璃的适用钢，大量用来制作设备和容器：后者，由于能浇铸成型复杂部件，且成本低廉，因此被广泛用以制造泵、阀、小型设备及零配件。含炭、硫低的搪瓷适用钢

基材 化 学 成 份 机 械 性 能

C si Mn P S 拉伸强度MPa 伸长率% 屈服点MPa 冲击韧性MPa

钢 ≤0.14 ≤0.37 ≤0.65 ≤0.035 ≤0.45 >330 >310 200 ——

焊 条 ≤0.1 ≤0.12 ≤0.45 ≤0.05 ≤0.03 >430 >180 —— 80

铸 铁 3-0.35 2.0-2.6 0.4-0.6 0.1-0.5

(石墨碳 2.5) —— —— —— —— —— —— —— —— ——

3、底胎的要求

搪瓷设备的质量，首先决定于铁胎。没有高质量的铁胎，就不可能有高质量的搪瓷设备。要保证制品质量，铁胎应满足以下六条要求：

(1) 底胎表面应平整，不得有显著的工具伤痕、凹坑、夹层等机械缺陷；

(2) 底胎表面的焊道要平直、规整，焊缝宽度不得超过钢板、厚度的1．5倍。焊缝接头要圆滑地过渡，不允许有夹渣、气孔、咬边、未焊透等缺陷；

(3) 底胎表面的焊缝在喷砂前要进行磨光；

(4) 底胎表面的对接焊缝错边量要小于厚度的10%；

(5) 法兰不平度要小于直径的0.15%；

(6) 对接法兰的压紧面要保证设计压力下的密封。

4、表面处理

底胎加工好后，由于基材表面质量往往达不到搪瓷的工艺要求，如金属表面尚有氧化层、表面夹皮（轧制时造成）、焊缝缺陷及机加工过程中粘附的油脂污物等，都要影响搪烧质量，因此必须进行磨光、烧油脱碳和喷砂等表面处理。

磨光一般在砂轮机上或用手提砂轮进行。磨光的要求是将搪烧面上焊坡磨平，将尖棱角磨圆、将氧化皮及夹皮磨去，现出金属本色。

烧油脱碳是将粘附的油脂、有机物等在高温下烧除。有时钢板含碳量超过标准规定时，也采取高温表面脱碳的办法来作补偿处理。

搪瓷设备损坏后到搪瓷厂进行复搪，必须进行热处理（脱氢），以消除爆瓷部位基材渗入的氢。 喷砂是将底胎表面打粗糙，增加表面自由能及比表面积，从而提高底胎金属与底釉的密着。

5、修胎

经过表面处理后的铁胎，在正式喷搪瓷釉前，要细致地检查，凡是不符合搪瓷工艺要求的“毛病”均应及时处理，如毛刺、尖锐角、凹凸坑、夹层、沙眼等。这些“毛病”可采用手工打磨，挖铲补焊再磨平等作业修磨。

6、搪烧底釉

铁胎修磨好以后即可进行喷涂和搪烧底釉。喷涂可采用手工喷，也可以采用机械化（半自动）喷涂。两者的釉浆稠度控制不一样，这要根据操作人员的经验自己掌握，因为喷枪口径、喷涂用空气压力及釉浆稠度间是相互关联的。喷搪底釉的要点是要使头遍底釉厚薄均匀，其厚度值控制在烧成后为200±50μm为合适。底釉喷涂于铁胎上后要经过干燥，一般采取自然干燥，也可放到烘房内干燥，放在炉前或出炉的制件边进行缓慢的烘烤。要注意防止快速烘烤，快速烘烤易使粉层开裂。粉层干燥后即可进烧成炉内进行烧成。底釉的烧成温度较高。为使底釉能牢固地与铁表面密着 ，采用三合一底釉时烧成温度不能低于880℃。而为使铁胎与底釉间温度能达到上述要求，烧成炉温度必须控制到920℃以上。为提高效率，最佳烧成炉温度是960～980℃。底釉的烧成必须精心掌握好时间，即不能烧成不足（俗称烧得生），更不能烧过（俗称火大）。 前者密着不好，后者会烧损底釉。烧成适度的底釉应该是色泽均勾，表面平滑光亮，无气泡。头遍底釉烧好后，如质量合格即可进行喷搪面釉；如果不合格就要进行修磨，烧损严重时需要喷搪第二遍底釉。当喷搪第二遍底釉时，不能喷得太厚，要使两遍底釉的总厚度控制在350μm以下。再厚了就要影响面釉层的有效厚度了。

7、搪烧面釉

底釉搪烧好后，质量符合要求即可进行面釉搪烧。搪瓷设备的真正防腐保护层是面釉层。面釉层的喷涂和搪烧跟底釉相似。面釉层的厚度，一般要求1mm左右。具体根据使用要求而定，如考虑传热，应使瓷釉层薄些，不需传热而使用的介质腐蚀牲严重时，瓷釉层厚些。日本允许最厚达2．55mm，我国标准则规定不得超过2mm，最薄0．8mm。要达到规定瓷厚，产品上的面釉要喷搪多遍。每遍厚度以薄一些为好。但考虑生产效率，也不能太薄，一般以控制每遍厚度增加儿2mm为佳。如果金属表面状况好，焊缝不出问题，喷搪过程中修磨细致，那么喷搪三遍到四遍面釉后就可达到规定厚度。为保证搪烧质量，每喷搪一遍，都要经过检查，检查瓷面上是否有暗泡、针孔等，一经查到就应打磨开进行修补。对于直通金属表面的针孔和暗泡要磨挖，甚至补焊。凡见底金属的修补处，必须补喷底釉。上述修补程序是每个喷搪操作者必须掌握的。

设备的使用化工搪瓷设备的机械强度虽然比玻璃、陶瓷设备要好得多，但搪瓷终究是由玻璃陶瓷体与金属共同形成的复合体，因此仍然存在类似玻璃、陶瓷那样的经不起磕碰、敲打和冲击的弱点。它们的区别，只是因为搪瓷设备有金属外壳，当瓷釉层损伤时并不象玻璃、陶瓷设备那样马上失去使用价值，而是需要有一段显露被破坏的时间（时间长短随所处环境条件而定）才会失去使用价值。这种特性，从有利的方面看是给用户以安全感，但从不利方面看，则是由于存在安全感而容易给许多不经心的用户产生错觉，以至忽视安全使用条件。对此必须引起注意。正确使用搪瓷设备，能大大提高搪瓷设备的寿命，正确使用搪瓷设备包括既要根据使用条件选择质量好、规格适宜和品种合适的搪瓷制品外，还要严格遵守各种安全操作规定。1

设备的选购1、购买搪瓷设备前应详细了解预购搪瓷生产厂的技术、生产、信誉度等情况，尽可能不要因为价格原因购买产品经常出问题生产厂家的搪瓷设备；

2、 要向搪瓷生产厂家说明搪瓷釜的实际介质环境，可能的话模拟生产环境作瓷釉的耐腐蚀实验；

3、 将预购搪瓷釜的各种性能与实际生产环境对比；

4、 欲购买的搪瓷设备应在组装合格后静置半月以上（时间越长越好），以消除残存应力；

5、确定购买的设备后，按附表的测试方法检测（高频电火花发生器最好自备）。

使用操作注意事项(1)加料：

加料时要慎重。不应有任何坚硬物体掉到搪瓷容器内，同时还应尽量避免空罐加热料和热罐加冷料，使用温差不应超过设备的技术指标规定。物料加入设备内应严防夹带块状金属或杂物，对于大块硬质物料，应粉碎后加入。尽量减小物料与罐壁之间的温差，避免冷罐加热料或热罐加冷料；

(2)操作运转：

在使用有夹套的设备时，要徐徐加压升温。要预先通入0．1MP的压力，保持一刻钟后，再缓缓通入蒸气达操作压力，如果条件许可，可根据本单位的实际情况，找出适宜的升降温曲线，一般控制在3℃/min以下。设备运转中，要注意法兰、接盘、人孔及填料箱的密封情况，如发现泄漏应立即采取措施；

操作运转在使用夹套设备时，应徐徐进行加压、升温，一般先通入0．1MPa(表压)压力蒸汽，保持15分钟后，再缓缓升压、升温(升压速度以每10分钟升0．1MPa压力为宜)，在到罐的操作压力为止，不管加热或冷却应在允许温度范围内进行，我厂设备使用温度0—200℃，温差热冲击120℃，冷冲击110℃。

(3)出料：

在出料时，如遇罐底堵塞，不应用金属器具铲打，可用竹竿或塑料棒、木棒轻轻捅开。反应结束需要冷却时，必须待罐内温度自然下降到一定程度后再向夹套内通冷却水，严防骤冷。在酸、碱交替作用时，非耐碱搪瓷设备的使用寿命大大缩短，因此要注意选择耐碱性较好的搪瓷设备。耐酸搪瓷应避免用于酸碱交替的场合。出料时，如发现有搪瓷碎屑，应立即开罐检查，修补瓷面后再用。

设备的维护(1) 要经常检查，如发现裂纹或爆瓷等损坏，必须及时修补好方可使用；

(2) 要经常清洗，以防止污物腐蚀设备表面，防护漆要定期涂刷；

(3) 清洗夹套严禁用盐酸，夹套内进盐酸会引起罐内壁“鳞爆”,清除瓷面上的粘附物时,不可使用金属敲铲；

(4) 要妥善保管，凡不用或暂时不用的搪瓷器件，要注意保护和存放，防止磕碰和雨淋，注意夹套、温度计套管内不要进水，冬季里水结冰会将瓷层胀裂；

(5) 夹套中无论是加热还是冷却用的媒体，均应呈中性，不得夹带任何酸液，否则将会因“氢鼓泡”导致玻璃衬里发生鳞爆；

(6) 夹套内若使用除垢剂除垢，应在尽可能短的时间内完成，并随之对夹套内反复冲洗，检验残液应呈中性； (7) 经常检查搪瓷村里、传动部件。密封情况等是否正常，若发现异常应及时处理，不可延误；

(8) 定期更换传动装置和机械密封腔内的润滑液，保证各运转部位的正常润滑；

(9) 密切注视压力表是否灵敏。若发现压力表系统指示失准,应及时加注变压器油,对照标准压力表重新调整；

(10) 搪瓷设备在设计压力下的工作温度范围为0～200℃，若设备于常压下使用，可扩大为－20～200℃；对于带夹套的搪瓷设备，其罐（釜）内允许真空，但其内外压差应符合规定；

(11) FK（FK）系列反应罐内的带翼温度计套，可根据工艺需要在0一90℃。范围内调正于任意角度，以得到不同的阻力。调整角度最好在停机状态进行，如果必须在反应过程中调整，应事先检查档环是否联接可靠，以免发生事故；

(12) 配制机械密封的反应罐，当工作温度超过70℃，配置填料密封的反应罐，在工作温度超过100℃，应分别在冷却器、填料箱夹套内通入冷却水，以避免密封元件损坏；

(13) 机械密封腔内的润滑液（密封液）应保证洁净，不得夹带固体颗粒。具有升华现象的反应过程，不宜直接采用本设备所配备的机械密封装置

(14) 搪瓷层外部的金属表面应严格防止与酸液及酸性物料接触，以避免金属外表与酸反应产生氢,导致瓷层“鳞爆”。如有酸液滴漏应立即予以清洗、堵漏。2

注意事项(1) 在使用中放料时，发现搪瓷碎片应及时停车，详细检查设备，查明损坏原因，及时采取补救措施。

(2) 要定期对搪玻璃设备进行检查，及时发现出现的微小爆瓷。

(3) 化工搪瓷设备使用注意事项：

⒈ 安装釜盖、搅拌时要注意避免硬碰硬；

⒉ 安装釜盖、进料口、放料口要按规定，对称紧固螺栓；

⒊ 下釜检查要用木头梯子、穿胶鞋；

⒋ 要定期检查搅拌锁母的完好状况，防止锁母损坏减速机反转使搅拌脱落；

⒌ 安装法兰、开关人孔盖时，不能往下掉东西；

⒍ 对搪瓷釜或在搪瓷釜上施焊时，瓷面要保护，焊渣绝对不能落在瓷面上；

⒎ 搪瓷釜在未冷却时，不能加料，防止瓷面急冷爆瓷；

⒏ 夹套通蒸汽加温时，要按规定，不能加热过猛；

⒐ 蒸汽升温或蒸汽阀门内漏，夹套内的水要放净。否则可能导致反应釜上下温度差异较大，使残存应力较大搪瓷釜温度低的部位应力施放而大面积爆瓷；

⒑ 要选耐腐蚀的垫子，防止物料泄漏，腐蚀搪瓷；

11.釜内有结晶，绝对不能用铁棍桶、锤子砸； 加料时不能顺釜壁加。

维护方法1〕搪瓷设备的垫子选材、安装应当重视

设备法兰损坏，大多数是因为垫子不耐介质腐蚀或垫子安装不密封，介质或酸气泄漏、由外向里渗透腐蚀法兰基体，最终使设备报废。南方、沿海地区潮湿的车间（北方）即使垫子选材、安装得当，酸气依然侵蚀法兰。解决的办法有以下几点：

⑴ 购买设备时检查法兰是否平整；

⑵ 选择耐腐蚀性能优越、材质软的垫子；

⑶ 安装时要按规定，各螺丝的松紧度要一致；

⑷ 必要时应该将法兰的外边防腐。3

2) 搪瓷釜外壁腐蚀不可忽视

在潮湿、酸气较大的车间里，搪瓷釜（包括其他炭钢设备）外壁大多腐蚀都比较严重。特别是釜盖上管道、阀门密封不好漏液，物料会滴在釜盖上，釜盖基材因氢腐蚀的氢鼓泡导致釜盖内壁“鳞爆”。为此，许多单位采用刷油漆、加保温层防护，效果并不太好。根据多年修理搪瓷釜的经验认为：搪瓷釜外壁腐蚀不可忽视。国外的化工企业为了避免此类事情的发生，就在釜盖上加了一个塑料套子。本着因陋就简的原则，搪瓷釜在刚出厂时可涂刷耐腐蚀涂料、贴玻璃钢；搪瓷釜外壁已经腐蚀，可在搪瓷釜外壁干燥时不除锈直接刷涂机油，就能起到防护的目的。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学