塑料衬里技术.docx

1、塑料衬里技术一、塑料衬里覆层1、塑料具有质轻、耐蚀、耐磨、易加工等优点，尤其塑料品种的不断研制和开发，加工技术的不断进步，塑料衬里覆层在防腐蚀领域中得到广泛发展和应用。衬里塑料品种与性能简介2、凡是用树脂和填加料、溶剂能流动加工成型的材料统称塑料。随着树脂等材料发展，可生产出的塑料品种很多（见表10-7），而且每种塑料又因各自的组成分不同而形成各自的品种系列，因此，选用时，要根据生产工况和介质环境选相应性能的塑料。常用衬塑料种类与性能见表10-8。表10-7塑料种类种类名称品种实例通用塑料聚氯乙稀（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PC）、酚醛塑料（PF）工程塑料聚甲醛（PO

2、M）、丙烯腈丁二烯-苯乙烯共聚体塑料（ABS）、聚酰胺（PA）、氯化聚醚塑料、环氧树脂塑料（EP）、聚碳酸酯（PC）、呋喃树脂塑料耐高温塑料聚苯塑料、聚酰亚胺（PI）、聚苯硫醚（PPS）特种塑料聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚全氟乙丙烯（FEP）表10-8常用衬塑料种类及其性能简介塑料种类物理力学性能耐蚀性能应用实例硬聚氯乙烯（PVC）密度1.31.6g/cm3拉伸强度49MPa弯曲强度88.2使用温度75冲击强度2.9kg/m2线胀系数（58）10-5/耐2075%HF、耐95%H2SO4和石油，而3860%HF和脂肪酸，耐60100%氨气、SO2、60%醋酸、氢氧化纳

3、、60%高锰酸钾50%35%铬酸、100%氨水、50%甲酸、25%盐酸、90%双氧水、4%氢氟酸、50%硝酸、90%硫酸乳酸，耐70硫酸铵、亚硫酸酐、稀溴、25%氢氧化钠、5%铬酸、40%硝酸，不耐98%热硫酸、环氧乙烷、三氯甲烷、丙酮、苯、三氯乙烯次氯酸钠反应池、盐水槽、电镀用槽、硝酸贮槽、40%硫、漂洗塔、常温硫酸和磷酸贮槽、通风机、离心泵、氯气净化塔、硝酸吸收塔、列管式冷却器等软聚氯乙烯（PVC）拉伸强度14.7MPa线胀系数810-5/断裂伸长率200%聚乙烯（PP）使用温度120190密度0.90.93g/cm3位伸强度33MPa断裂伸长率150%200%热胀系数1110-51310

4、-5/弯曲强度4155 MPa耐2050%HNO3、98%H2SO4和乙酸、三氯乙烯、三氯甲烷，耐6020%次氯酸钠、40%四氯化碳及氟硅酸钠、甲笨等，耐8030%H2O255%HF、饱和KF、NH4OH、30%NaOH、25%HNO3、80%H2SO4、6%HCl、50%乙酸、饱和KCl、KClO、硼酸、面子油等，耐10040%H2SO4、55%KOH、30%HCL、85%磷酸、饱和氢氧化钙、硝酸铵、硫酸铵、醇、萘、甘油等酸储槽、盐浴槽、洗气塔、输酸气、氟里昂管道、各种介质的下水道、换热器、隔膜阀等玻纤增强聚丙烯（PP）密度0.951.0 g/cm3热变形温度135拉伸强度3548 MPa断

5、裂伸长率90%弯曲强度4562 MPa热胀系数910-51110-5/氟塑料类F4（PTFE）使用温度-195250密度22.2 g/cm3拉伸强度1425 MPa伸长率250%500%弯曲强度1114 MPa线胀系数1210-5/摩擦因数0.04耐240下HCI、H2SO4、HF铬酸、高氯酸等各种酸、各种碱、盐、有机酸、溶剂油等酸、氟、苯等生产釜和蒸馏塔、管道泵阀等F3（PCTFE）使用温度-196120密度22.3g/ cm3拉伸强度2939 MPa伸长率50%100%弯曲强度1114 MPa线胀系数610-51210-5/耐各种酸、碱、盐溶剂等，但不耐热溶剂和醋酸乙酯、醚等二、无机砖板衬

6、里覆层砖板衬里覆层具有耐热性高、机械强度大、耐腐蚀等优点，往往具有其他方法难以解决的腐蚀问题，而采用无机砖板衬里履层则得以解决。中国于20世纪50年代开始开发并推广应用无机砖板衬里技术，并研究开发了一些性能优良的耐蚀砖板和胶泥，在生产中得到了广泛的应用，例如，大型乙烯化工反应釜和抽提装置等的腐蚀问题，均采用砖板衬里技术而得到解决。砖板衬里层技术的缺点是衬层厚（一般在5250mm以上），施工期长，抗震性差等。1.无机砖板种类及其特性常见砖板种类见表10-9，砌砖板用胶泥见表10-102.无机砖板衬里层技术要点砖板衬里从设计到施工，其技术性要求很高，例如，对设备设施结构的选择，衬层厚度、砖板排列，

7、以及施工操作方法等均应正确掌握。在不同环境下应精心选用、设计和施工。注意要点如下：（1）基体设备设施要求。在以钢或混凝土为基体结构设施时，由于砖板衬里层厚，重量大，耐震性差，所以除了对被衬基体表面要清理清洁外，还要考虑基体设施的强度、刚度、空间、隔振、搬运、吊装、应力集中和应力变形等因素。（2）注意砖板衬屋厚度和层数以及隔离层的选用。（3）注意砖板衬里层的温度梯度变化和耐热震性。（4）注意衬缝，尤其连接部位的密封和防渗性。（5）采用正确的科学施工技术，例如，尽量选用挤缝操作法、勾缝操作和预应力操作法等。（6）砖板衬里一般在设备壳体与砖板层之间需要有隔离层，可选隔离层见表10-11。表10-9无

8、机砖种类及其特性类型实例特性适用环境耐酸陶瓷陶质呈黄褐色、孔隙率大、强度低、耐热震好除氢氟酸和热磷酸（300）与浓强碱外，可耐其他各种酸介质瓷质呈洁白、质密、孔隙率小、强度高、不耐热震、脆陶瓷质介于陶和瓷质之间耐酸石人造铸石（辉绿岩和玄武岩）硬度大、耐磨性好（是陶瓷的10倍）耐热震差、切割加工难天然石英岩石、花岗岩石、安山岩石、文石等物理力学性能优于陶瓷和铸石，耐磷酸和碱性比陶瓷好石墨与碳素材料焦炭沥青石墨耐420（空气中），良导体、耐热震，孔隙率大、质脆、强度低耐中等浓度酸、碱及有机物腐蚀酚醛石墨、呋喃石墨、水玻璃石墨孔隙率小、强度大、各项物理化学性能比沥青石墨好。耐酸碱性比沥青石墨高，但不

9、耐氧化性酸盐，而水玻璃石墨不耐碱和氢氟酸表10-10 常用胶泥种类胶泥类型实用例适用范围配方举例硅酸盐胶泥钠水玻璃胶泥除氢氟酸、热磷酸和强碱外，耐其他所有酸腐蚀，在300时用，黏结力和强度差、孔隙率高、收缩力大钠水玻璃100g氟硅酸钠18g铸石粉260g钾水玻璃胶泥耐化学性能与钠水玻璃胶泥相同，但力学性能比钠水玻璃胶泥高，可在900时用钾水玻璃100g缩合磷酸铝合物18g粉料260g树脂胶泥酚醛胶泥用于150以下，除不耐碱腐蚀外，其他酸、有机物等均耐蚀，孔隙率小，环氧改性后黏结力大，力学强度大 酚醛树脂100g苯磺酰氯812g硫酸钡100g呋喃胶泥用于170以下，物理化学性能与酚醛胶泥相似，但

10、可耐40%苛性碱，不耐氧化性介质，黏结力差糠酮或糠醇树脂100g硫酸乙酯812g石墨粉80120g环氧胶泥用于100以下，不耐氧化性介质腐蚀，可耐中浓度酸碱，黏力好，收缩率小，强度大环氧树脂100g聚酰胺4060g石英粉100250g聚酯胶泥可用于70，耐稀浓酸碱，强度大，黏力高，收缩率大不饱合聚酯树脂100g过氧化环己酮糊24g环烷酸钴苯乙烯液4g石英粉200g250g表10-11砖板衬里隔离层种类及特性类别实例名称性能特点适用范围橡胶类天然橡胶耐酸碱、韧性好、抗渗透力强、与基体结合力好、不耐有机物在7085碱、非氧化性酸丁基橡胶丁腈橡胶耐酸碱优于天然橡胶，韧性好、抗渗力强、易施工在1001

11、20碱、非氧化性酸聚合异丁烯胶耐酸碱盐溶液，不耐含氟氯有机物在60用于酸（包括HF、醋酸）碱盐和80%硫酸、50%硝酸玻璃钢23层（纤维增强塑料）环氧类耐稀酸碱盐、附着力好，抗渗透、易施工在90稀酸、碱、盐聚酯类耐稀酸碱盐，附着力好，抗渗透、不耐有机溶剂在95稀酸、碱、盐酚醛类耐70%硫酸、盐酸、醋酸、碱类腐蚀，不耐氧化性介质，与基体附着力差，易收缩在130的70%硫酸、盐酸、醋酸呋喃类耐70%硫酸、盐酸、醋酸、碱类腐蚀，不耐氧化性介质，与基体附着力差，易收缩在180的70%硫酸、盐酸、醋酸其 他铅板耐硫酸性好、抗渗透力强，有毒、工艺困难在140硫酸介质石棉板而高温，抗渗透差、强度低用于高温设

12、备涂料参考不同树脂涂料相应性能弱介质、低温三 衬金属覆层把具有耐蚀性和一定特性的金属板，衬在设备或构筑物内表面的方法称为衬金属覆层，最常见的衬铅层就是典型的衬金属覆层，主要应用在化工硫酸介质设备上。其他衬金属覆层主要以复合材料形式应用，例如，碳钢和不锈钢轧制的复合钢板，内衬紫铜的钢管，铝合金包覆纯铝层和把耐腐蚀金属钛、钽、镍、铜等爆炸加工到钢体表面，本节主要介绍一般衬金属板覆层，1、衬铅层的性能与工艺方法凡是硫酸为原料的生产工艺设备设施多用铅制或衬铅层件，虽然有些可用玻璃钢和塑料代替，但铅的锻、铸、焊工艺性好，可回收性也好，在硫酸介质中和防辐射领域仍然是主要的防腐蚀材料。铅的密度11.34g/

13、cm3,熔点327.4，布氏硬度4-4.2，伸长率45%-50%，热导率0.084W/（mK），线胀系数29.510-5K，抗拉强度1.0-1.2MPa（硬铅可达5.2MPa）,其使用温度在90以下。在50、75%硫酸中很稳定，常温下对无机酸，铬酸、磷酸、卤素气体均耐蚀，但不耐碱和硝酸、醋酸。当加入锑4%-12%，可增加铅的硬度，使布氏硬度达10.5，使用温度可达150，但耐蚀性下降。（1）衬铅工艺方法如下。焊接衬铅法。先涂焊剂层，将铅板通过烧气焊焊接成型，内衬在设备内，可用于压静载荷条件下的设备。搪铅法。在清理后的基体金属表面涂焊剂层后，通过中性火焰把铅条熔化在金属基体表面上（铁、不锈钢、铜

14、、银等），可重复搪涂多层，每次搪层厚度2-4mm。每搪涂一层后用水冲洗焊剂。为防漏涂、针孔和不平整，一般搪铅层不少于两层，并且在最后一层用火焰重熔一遍。搪铅焊剂一般采用氯化锌（23%）和氯化亚锡（6%），其余为水配制而成。或用氯化亚锡（30%）、氯化锌（50%）、氯化铵（15%）、氟化钠（5%）配成糊剂使用。（2）对衬铅基体的要求如下。衬铅基底表面应平整、无毛刺，焊缝光滑平直、无气孔；壳体转角需加工成圆角（半径大于5mm）；壳体焊接等加热工序，应在衬铅前完成，以免焊接时烧化铅板；衬铅设备底部应钻孔（6-10mm）数个，以备衬铅后查漏；在非金属基体上（例如，木材、混凝土）衬铅时，应先在其表面上涂

15、刷沥青漆或贴石棉板。四、不锈钢衬里层（1）溶焊法内衬不锈钢板层：可采用塞焊法、条焊法和熔透法在金属外壳表面衬贴一层不锈钢板层。一般适用于150-300工况环境，外壳体厚度应大于6mm。对不锈钢板层厚度要求，应根据环境和使用寿命要求选用，一般不锈钢厚度为1.6-4.8mm。（2）爆炸法内衬不锈钢板层：这种工艺方法简单，费用低，不锈钢衬层厚度薄（0.3mm），但对基体要求强度高，一般基体钢板厚度应大于9mm。爆炸法可以分两种形式衬层，即：一是先爆炸复合成不锈钢板与碳钢板的复合材料板，当然，其他镍板、铜板等金属板也可以用此法，制成复合板后，再去制造内衬不锈钢板层的设备。二是先把基体成型后，再把不锈钢

16、板置于容器内，再爆炸成型，把不锈钢板层复合在金属壳体上。（3）复合不锈钢板材料制造设施设备：即利用热轧法或爆炸法制成不锈钢复合板材，再制备内衬不锈钢容器。该种方法的使用特点如下。最大使用压力等力学性能，可按基体材料计；使用温度也可按基体材料的耐用温度；不锈钢板材料一般选用稳定型和超低碳型不锈钢，不锈钢板层厚度则根据防腐蚀寿命要求选择；热轧复合钢板的不锈钢板层厚度一般为2-4mm，其中基体与不锈钢相接处有0.7-1.3mm厚的增碳层，设计时应注意。一般筒体件不锈钢层不小于1mm,封头不小于1.5mm厚，换热器管板不小于2mm厚；凡内径小于600mm的设备，一般不用复合板制造；设计结构时，一定注意

17、基层表面不能接触腐蚀介质；焊缝布置时，应尽量使加工方便，基体板和不锈钢板层的焊接焊条应使用相对应的焊条焊接；过渡层应用高一级合金焊条；加工后应进行热处理以消除残余应力，但要避免敏化温度和防止覆层与基体间的增碳。（4）不锈钢衬里层成型后的后处理：热处理清除加工应力。特别是奥氏体不锈钢衬层，必须在620-670进行热处理。表面处理。喷砂（丸），抛光、磨光，酸洗钝化等。成型后设备检验：外观，探伤（不得有裂纹、焊缝夹渣、气孔等），泄漏检验，水压试验等。（5）钛及其合金衬里层钛及钛合金的抗拉强度达220-1300MPa，屈服强度达120-1400MPa，伸长率60%-6%范围，故其比强度高。而且其耐腐蚀

18、好，尤其对海水、各种卤化物介质、有机酸、无机酸均有具良好的耐腐蚀性能。因此，在海洋、氯碱工业中的钛材应用越来越多。为了节省钛材或强度的需要，把钛及其合金衬层延伸到其他金属基体表面的应用也越来越广泛。一般壁厚超过12mm的容器，均采用钛板衬里制造。（1）钛衬覆层的松衬工艺方法，即把钛板成型后，松放在已制成的外壳体中，并把钛衬里层两端与外壳体相连固定。这种方法一般仅用在不承受很大压力或真空条件下，温度不大于200，容器壁不要求传热的设备上。为使衬层紧贴外壳，减少间隙，松衬时常采用以下几种方法。机械撑紧，间隙充填（用树脂、铅合金等）法；多层包扎衬里法；热套衬里法；爆炸衬里法；旋压衬里法；热胀衬里法；

19、局部固定衬里法（螺钉、铅焊、电阻焊、爆炸焊等）等。（2）制造设备设施的钛复合钢板材料。制造钛复合钢板的方法，目前市场上出现的有：爆炸复合板。力学性能好，可冷弯180，热震温度可到350，对其结合强度没影响。钎焊复合板。钎焊接头强度、分离强度均可，只是因为在炉内复合，故板材尺寸受限制，成本较高。轧制复合板。因为高温轧制过程中，钛钢之间产生钛的碳化，形成低塑性区，降低了结合强度，所以难以推广使用。故制造设备用的钛复合钢板材料，多数用爆炸复合出的钛钢复合板。（3）钛衬里层制造工艺中的注意事项钛材表面应光洁无划伤痕，剪裁下料过程中的污染层应用砂纸打磨去；焊缝错边量应等于或小于板厚度的10%，纵焊缝的不

20、平行度，在1m长内应小于或等于0.3mm；与基体的未贴合面积，应小于衬里层总面积的10%，否则应用塑料或低熔点金属填充间隙；衬钛层前，壳体表面应喷吵或清洗，除去氧化皮、油垢等，表面光洁干净，衬钛层中的焊缝应打磨光滑，清除凸台、棱角、污物等；钛衬层表面不能用铁锤敲击或打磨过钢的砂轮打磨，只能用非金属高分子材料、氧化铝砂轮打磨；钛板焊接必须由合格焊工承担（按CD130和JB4708标准进行），焊缝两侧25mm范围内应用奥氏体不锈钢丝刷清理干净，无油污等杂质，不允许用钢丝刷或砂布等清理。焊后也不允许钢丝刷清理以及其他污染；焊接应用高纯度（99.99%）惰性气体保护焊接。高压容器的焊缝应100%探伤，其他可按全长的20%射线检验；复杂结构焊件应进行热处理消除应力；钛衬里与钢基体的连接不能直接熔焊，只能用螺钉、垫层的钎焊、爆炸焊和电阻焊几种连接方法；松衬钛层设备使用温度一般不超过200，用复合钛层板制造的设备可以在300下长期使用。（4）钛衬里层的后处理与检验为提高钛层的疲劳寿命，衬里钛层表面应喷砂（石英砂2-4mm），或喷非金属丸处理；酸洗钝化处理；焊接检验：外观、硬度、探伤、焊接试板等检验；容器检验：检漏、水压、气压、气密渗漏、铁离子污染等检验。