搪玻璃反應(yīng)罐是將高二氧化硅的玻璃，經(jīng)高溫灼燒而牢固地結(jié)合在金屬設(shè)備的內(nèi)表面上的一種常用化學(xué)反應(yīng)設(shè)備。由于其具備玻璃的良好耐腐蝕性和金屬本身高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、食品以及冶金等行業(yè)。《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》將搪玻璃反應(yīng)罐列為第二類壓力容器。但搪玻璃反應(yīng)罐又屬于高值易耗產(chǎn)品，由于制造、運(yùn)輸、安裝、使用、檢修不當(dāng)，很易使搪玻璃反應(yīng)罐釉層發(fā)生損傷。受目前國內(nèi)搪玻璃反應(yīng)罐燒成工藝的限制，搪玻璃反應(yīng)罐難以避免地要產(chǎn)生一些制造缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。搪玻璃設(shè)備燒成爐是搪玻璃設(shè)備制造工藝的關(guān)鍵設(shè)備。一種采用帶有可升降輔助加熱器的內(nèi)熱式電爐，（國家專利號：ZL94227856.9）可實(shí)現(xiàn)搪玻璃反應(yīng)罐帶夾套整體搪燒。新工藝改革了沿襲幾十年的不帶夾套燒成搪玻璃反應(yīng)罐的老工藝，從而消除了制造過程中產(chǎn)生的機(jī)械變形、高溫?zé)釠_擊、焊接應(yīng)力對搪玻璃釉層有可能產(chǎn)生的損傷及細(xì)微裂紋等隱患，大幅度地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，延長了設(shè)備的使用壽命。由于該工藝使得搪玻璃反應(yīng)罐帶夾套整體燒成成為現(xiàn)實(shí)，由此可以開發(fā)出一種無上、下接環(huán)的搪玻璃反應(yīng)罐（國家專利號ZL94238687.6）。采用該項(xiàng)新工藝還可十分有效地修復(fù)報(bào)廢的搪玻璃反應(yīng)罐，使其重新投用，以節(jié)省大量的制坯體用鋼和較多能源。“搪玻璃反應(yīng)罐帶夾套燒成新工藝、新產(chǎn)品”已通過上海市科委組織的專家鑒定，舊罐復(fù)搪產(chǎn)品也在我們廠得到成功應(yīng)用。

1搪玻璃反應(yīng)罐燒成工藝

1.1國內(nèi)外搪玻璃燒成工藝概況

在大口徑搪玻璃制品如反應(yīng)罐、儲罐等的制造中，其內(nèi)壁的搪玻璃層需要多次進(jìn)行高溫焙燒（即燒成）。目前，國內(nèi)燒成工藝多采用傳統(tǒng)式的中小型燃煤、燃油、燃?xì)馐沂降母粞鏍t（俗稱馬弗爐）或鐘罩式電爐。燒成時(shí)，制品置于爐體中央，熱量由制品外壁傳導(dǎo)至內(nèi)壁進(jìn)行燒成。馬弗爐的熱效率低，爐溫波動大，溫度均勻性差；而鐘罩式電爐的體積大，造價(jià)高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗電量大。

國外搪玻璃燒成爐已實(shí)現(xiàn)了規(guī)格大型化，燃料電氣化、控制自動化結(jié)構(gòu)輕型化，但造價(jià)昂貴。隨著搪玻璃行業(yè)燒成設(shè)備的不斷改進(jìn)和更新，對燒成設(shè)備的熱效率、溫度的均勻性和快速燒成新工藝提出了更高的要求。實(shí)用新型專利“帶有可升降輔助加熱器的內(nèi)熱式電爐”有效地滿足了上述要求，且投資大大降低。

內(nèi)熱式電爐燒成工藝采用的是一種懸掛燒成方式，從搪玻璃反應(yīng)罐的腔內(nèi)對其內(nèi)壁加熱，使其搪玻璃層直接受熱輻射加熱至900℃左右進(jìn)行燒成，同時(shí)在比較難以“燒熟”的部位適當(dāng)輔以輔助外加熱器強(qiáng)化加熱，從而減少了熱損失，提高了熱效率、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。整個(gè)設(shè)備無論在體積、造價(jià)和能耗方面均有較大的降低。

1.2燒成工藝對鋼坯制造工藝的影響

目前國內(nèi)外搪玻璃反應(yīng)罐的燒成均為外熱式窯爐，因搪玻璃釉本身抗熱急變性差，因此制造搪玻璃反應(yīng)罐是先在內(nèi)筒體的相應(yīng)部位焊上上接環(huán)與下接環(huán)作為過渡（見圖1），待搪玻璃層燒成后，在上接環(huán)處復(fù)上一塊襯板，再將筒身與封頭組成的外夾套組件焊接在上、下接環(huán)上。

采用這種工藝生產(chǎn)的搪玻璃反應(yīng)罐工藝復(fù)雜，鋼材消耗大。特別由于在搪玻璃的鋼坯外層施焊，雖有上、下接環(huán)過渡，仍會產(chǎn)生熱應(yīng)力。且由于搪燒后內(nèi)筒體有所變形，組對夾套又會帶來機(jī)械應(yīng)力，使搪玻璃產(chǎn)生各種缺陷和難以察覺的諸如細(xì)微裂紋等隱患。同時(shí)，由于夾套是內(nèi)筒燒成后再組裝焊接，給作為壓力容器主要受壓元件的夾套的兩處B類焊縫的檢驗(yàn)帶來難度。X射線要多層穿透鋼板和釉層，成像質(zhì)量差。特別是夾套耐壓試驗(yàn)是在搪玻璃燒成后進(jìn)行，對搪玻璃層將會產(chǎn)生損傷。

采用內(nèi)熱式電爐使搪玻璃反應(yīng)罐可以帶夾套燒成，從而可以取消夾套的上、下接環(huán)過渡。一種無上、下接環(huán)的搪玻璃反應(yīng)罐包括內(nèi)筒體、外夾套組件二部分（見圖2）。外夾套組件由帶收口的筒身與帶喇叭口的封頭組裝而成，且筒身的收口部位和封頭的喇叭口部位可直接焊接在內(nèi)簡體上，較后再進(jìn)行搪燒。這種搪玻璃反應(yīng)罐由于減少了兩道環(huán)焊縫，同時(shí)搪燒過程也對夾套焊縫起到了退火作用，大大簡化了工藝，降低了鋼材消耗，也消除了老工藝組對、焊接應(yīng)力等可能導(dǎo)致產(chǎn)生搪玻璃層崩裂、破損的因素，從而大大保證了質(zhì)量，提高了產(chǎn)品一次合格率，降低了返修成本。新型搪玻璃反應(yīng)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝將更加符合壓力容器制造和檢驗(yàn)的要求，從而解決了外熱式電爐一直難以解決的上、下接環(huán)焊縫無法檢驗(yàn)這一難題。

2內(nèi)熱式電爐的結(jié)構(gòu)特征

內(nèi)熱式電爐的結(jié)構(gòu)原理是將電熱帶置于爐體的中央部位，反應(yīng)罐覆罩在加熱體上，直接輻射加熱搪玻璃釉層，電能消耗比外熱式可降低1／3。并實(shí)施吊裝與自轉(zhuǎn)相結(jié)合的新工藝，解決了外熱式窯爐燒成工藝難以突破的搪玻璃面雜質(zhì)和大法蘭變形的質(zhì)量問題。其主要特征有以下4個(gè)方面。

2.1加熱元件直接置于反應(yīng)罐內(nèi)腔

為了保證受熱均勻，電加熱器的外形輪廓線與反應(yīng)罐內(nèi)腔的母線基本相似。加熱器由幾組獨(dú)立加熱元件構(gòu)成并被倒置的反應(yīng)罐覆罩。分別用于加熱封頭、罐體和大法蘭邊。且可根據(jù)設(shè)備大小高低來組合加熱元件，每組加熱元件可單獨(dú)控制，適用范圍廣，不會造成大馬拉小車的現(xiàn)象。并采用可控硅電壓調(diào)整器和自整定溫度控制儀調(diào)整各段加熱元件輸出功率的大小，以保持合適的爐膛溫度。

2.2設(shè)置懸掛式吊燒工藝

由于國內(nèi)都采用隔焰窯或鐘罩式電爐燒成制品，其燒成工藝方法只能局限于直置式和平臥式，致使搪玻璃層表面雜質(zhì)增多，且制品的變形量大。這是因?yàn)橹破窡蛇^程中受力是不均勻的，特別是在900℃的高溫?zé)釕B(tài)情況下其鋼坯的機(jī)械強(qiáng)度明顯下降平臥式燒成變形量的增大就難以避免?，F(xiàn)設(shè)置懸掛式吊燒工藝使制品處于自由狀態(tài)，故變形量很小，制品倒置雜質(zhì)也大大減少，搪玻璃質(zhì)量就有了保證。

2.3設(shè)置搪玻璃反應(yīng)罐自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

在設(shè)計(jì)中盡管考慮到功率合理地分組布置，并實(shí)現(xiàn)溫度分段自控，但每組加熱器之間由于受到電阻、電壓、相互間距離等因素的影響，還是會造成局部區(qū)域的溫差。為了減少這種溫差造成制品加熱溫度的不均勻性，設(shè)計(jì)了制品在懸掛狀態(tài)下自轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。實(shí)際測定，制品燒成質(zhì)量達(dá)到或很過部頒標(biāo)準(zhǔn)。

2.4熱量損耗小

內(nèi)熱式電爐與鐘罩式電爐相比較，就其爐膛保溫狀況來看，有了明顯提高。鐘罩式電爐其較高溫區(qū)在爐墻與制品之間，而內(nèi)熱式電爐其熱源置于制品內(nèi)腔，且制品在開始加熱時(shí)本身就是保溫層。若外爐壁厚度相同時(shí)，其表面散熱狀況內(nèi)熱式明顯減少。據(jù)估算，鐘罩式電爐的爐壁散熱熱損耗約為總熱量的20%～30%，而內(nèi)熱式占總熱量的10%。以K3000搪玻璃反應(yīng)罐燒成電耗實(shí)際測定為例：鐘罩式耗電一般約600kWh，而內(nèi)熱式為360kWh。若在搪玻璃反應(yīng)罐的外壁再加置一層保溫層，則爐壁的散熱損失就更少，熱效率就更高。

3搪玻璃反應(yīng)罐的修復(fù)工藝

3.1以往搪玻璃設(shè)備修復(fù)常用方法

搪玻璃設(shè)備因制造缺陷、機(jī)械損傷或介質(zhì)腐蝕，其玻璃襯里發(fā)生小面積損壞，可視具體情況進(jìn)行修補(bǔ)。

3.1.1耐腐蝕金屬材料填塞法

當(dāng)搪玻璃襯里表面發(fā)現(xiàn)有微孔時(shí)，可用耐腐蝕金屬加工成螺釘，用聚四氟乙烯做墊片，直接擰緊，固定在殼體上。如表面損壞較大時(shí)，選用不同耐腐蝕金屬制成一定形狀的墊，中間墊聚四氟乙烯片，然后用同種金屬加工成螺栓擰緊。但此法受修補(bǔ)位置、表面曲率的限制，施工有一定的難度，有些容易破損的部位如接管與筒體連接處等根本無法修補(bǔ)。

3.1.2無機(jī)或有機(jī)涂料修補(bǔ)法

先將已腐蝕部位表面清理干凈，用15%～20%稀硫酸除銹，然后用10%苛性鈉中和，水沖洗后擦干，再用熱空氣吹干。按一定比例配制無機(jī)或有機(jī)涂料涂復(fù)。涂復(fù)后緩慢加熱處理，全部固化后即可使用。但此法對某些介質(zhì)不適用，受使用溫度、流體速度影響較大。特別是在一些對異物點(diǎn)有要求的藥品生產(chǎn)中不太適合。此法一般使用壽命不長。

3.1.3重新返搪

受外熱式搪燒工藝的限制，一般廠家返搪工藝是先將舊搪玻璃層全部清除，割下外夾套，然后進(jìn)行搪燒，燒成后再復(fù)焊外夾套。因此，修復(fù)后的搪玻璃反應(yīng)罐其原使用壓力不能保證，往往要降級使用。同樣，前述制造過程中可能產(chǎn)生的缺陷在此仍會出現(xiàn)，而且修復(fù)成本較高。

3.2內(nèi)熱式復(fù)搪新工藝

內(nèi)熱式電爐設(shè)計(jì)為可分段加熱，且還有可以上下升降的輔助加熱器。這樣既可以用來全部整修搪燒，也可以用于局部修復(fù)搪燒，對舊反應(yīng)罐的復(fù)搪特別有利。

內(nèi)熱式復(fù)搪工藝，由于采用帶夾套整體燒成方式，無須割焊外夾套，也就不存在將反應(yīng)罐降級使用的問題。另外，需復(fù)搪的舊反應(yīng)罐，一般只是局部損壞，外熱式復(fù)搪工藝無法局部修補(bǔ)復(fù)搪，而內(nèi)熱式復(fù)搪工藝卻可以進(jìn)行局部復(fù)搪。局部修復(fù)搪燒的工藝是：先將損壞部分局部復(fù)搪，再進(jìn)行一二次整體復(fù)搪。

4結(jié)束語

內(nèi)熱式電加熱設(shè)備的成功應(yīng)用，為搪玻璃反應(yīng)罐行業(yè)快速燒成新工藝的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了必須的設(shè)備技術(shù)條件，并為帶夾套搪玻璃反應(yīng)罐的修復(fù)再利用提供了有效途徑。由此而開發(fā)出的無上、下接環(huán)的新型搪玻璃反應(yīng)罐，必將逐步取代現(xiàn)有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的搪玻璃反應(yīng)罐。搪玻璃反應(yīng)罐帶夾套整體搪燒使搪玻璃反應(yīng)罐的制造和修復(fù)工藝更加符合壓力容器的規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，既保證了設(shè)備的安全，降低了制造和修復(fù)費(fèi)用，又延長了設(shè)備的使用壽命。