鋼襯玻璃管道具有玻璃的耐腐蝕性能,內表面光滑、潔凈,流體阻力小,不易結垢,耐磨性好。由于襯鋼管內部耐壓、抗沖擊、抗彎、抗扭曲、制造簡單、使用方便、價格低廉,是石油、化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)生產過程中防腐蝕、防堵塞,隔絕鐵離子的重要輸送管道,發(fā)揮了玻璃材料的作用,不僅可代替不銹鋼、銅、鉛等金屬材料,而且保證生產,保證產品質量,減少維修費用。覡已有專業(yè)生產廠家生產鋼襯玻璃管道、閥門及其他防腐設備。
(1)鋼襯玻璃管道的性能及使用范圍。目前國內采用硼硅酸鹽玻璃作為襯里玻璃。硼硅酸鹽玻璃又稱耐熱玻璃或硬質玻璃,含氧化硼量不大于13%,否則會降低玻璃的化學穩(wěn)定性能。
硼硅酸鹽玻璃料的化學組成見表4-42,硼硅酸鹽玻璃物理力學性能見表4-43。
原料 | 化學組成/% |
SiO2 | 78~79 |
Al2O3 | 1~2 |
B2O3 | 12.5~14.6 |
Na2O | 5.4~5.9 |
CaO | <0.6 |
項目 | 性能 |
密度/g·cm-3 | 2.28 |
抗壓強度/MPa | 600~1300 |
拉伸強度/MPa | 30~90 |
熱膨脹系數/℃-1 | (3.9~4.2)×10-6 |
軟化點/℃ | 690~700 |
鋼襯玻璃管道的力學性能見表4-44。
項目 | 性能 | 項目 | 性能 |
抗沖擊強度(落球法)/MPa | ≥1.2 | 冷沖擊△T/℃ | 80 |
抗彎曲強度/MPa | ≥300 | 熱沖擊△T/℃ | 120 |
耐壓(水壓法)/MPa | ≥1.2 | 使用壓力/MPa | ≤0.6 |
使用溫度/℃ | 0~150 |
除氫氟酸、熱磷酸、熱濃堿之外,鋼襯玻璃管道還適用于其他所有的無機酸、有機酸、各種鹽溶液及有機溶劑等介質。
(2)鋼襯玻璃管道品種與規(guī)格
鋼襯玻璃管道、管件:用吹制法管徑DN25~300mm,直管最大長度達3 m。
膨脹法襯玻璃直管:DN25~300mm,最長達5 m。
彎頭:DN25~100 mm,L=132~506mm。
三通、四通:DN25~300 mm,L=90~272 mm。
大小頭:DN25/50~150/240mm。
其他鋼襯玻璃防腐蝕制品有以下幾種。
玻璃隔膜閥:許用壓力0.2 MPa,耐溫急變小于等于60℃,有φ25和φ50兩種。
泵:BHX玻璃泵,最大流量6、20、40 m3/h,使用溫度為-1O~90℃。
玻璃設備:有反應塔(內徑100~300 mm),反應器(30~50L),熱交換器0.15~1. 5m2以及旋風分離器、氣沖泵等。
(3)鋼襯玻璃管道制造工藝
?、俨Aбr里對材料的要求 玻璃襯里的材料有3種:玻璃、密著劑和金屬材料(鋼和鑄鐵)。
a. 玻璃 襯里常用硼硅酸鹽玻璃,以滿足耐腐蝕介質的要求,玻璃熱膨脹系數與所襯里層的熱膨脹變化規(guī)律基本一致,一般略小于金屬的熱膨脹系數。此外還易于成型。玻璃原料技術要求如表4-45所示,鋼襯玻璃管道常用玻璃配方如表4-46所示。
b.金屬材料(鋼或鑄鋼) 要求熔點高于玻璃加于溫度,高溫燒制時不變化形狀,易于底釉黏附。金屬成分均勻,無裂縫。砂眼、毛刺、氣泡等缺陷,壁厚均勻。
c.密著劑 它是鋼鐵與玻璃牢固復合的中間過渡層,一般使用搪瓷底釉(鈷、鎳、銅、錳的氧化物)。熱膨脹系數與鋼鐵基本一致,對金屬表面有良好的密著性,牢固黏附于金屬表面上。
?、谝r制工藝 為了使玻璃牢固地黏附在金屬管件上,先要進行表面處理清除管件上的污染物及銹蝕。再經650~800℃退火,消除殘余應力、金屬表面的碳素及雜質。噴砂處理,除去管內銹層。噴涂底釉一般厚度為0.8~lmm。烘干焙燒,溫度880~900℃。然后出爐。
鋼襯玻璃管道有三種方法:吹制法、膨脹法、噴涂法。
a.吹制法 將涂上底釉的制件搪燒后出爐,用人工吹制或壓縮空氣的方法襯上玻璃。經800~1000℃搪燒,降溫而成。此法生產的品種有管道、管件、小型反應釜和塔節(jié)等。
鋼襯玻璃管及管件法蘭密封面的磨平,磨料為50~80目的金剛砂,磨床為圓盤平面磨床。
b. 膨脹法 用電阻爐或中頻加熱設備。將涂上底釉的管件燒好,冷卻后將玻璃管放入管內,再用上述設備加熱,用壓縮空氣的方法將玻璃襯上,此法生產的品種目前只有直管。
c. 噴涂法 先將底釉噴涂到鋼鐵制件上,搪燒后,再噴玻璃粉搪燒而成。此法特點是不但能內襯,還能外貼,解決外防腐問題,生產品種有直管、塔節(jié)、小型反應釜、冷卻器等。
鋼襯玻璃層的厚度2~5mm,耐溫0~150℃。耐溫急變性為冷沖擊△T=80℃,熱沖擊△T=120℃。
(4)鋼襯玻璃管道應用實例
?、偬m化合成橡膠廠苯乙烯車間、苯酚車間苯烴化液介質(HCl氣體),溫度105℃。原用電木涂料襯里管,使用壽命半年左右,250m長換上鋼襯玻璃管效果良好,最長已使用10年以上。
?、谠诜蓝氯猛就?,蘭州合成橡膠廠丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠膠漿輸送管道原用碳鋼管,3~6個月被凝膠堵塞,要拆除清理、燒除,不但勞動量大,而且管道燒后變形,不易安裝,要配新管。1971年換上3000m鋼襯玻璃管道后效果良好。每年節(jié)約膠漿30t以上。