エナメル製反応釜の破損と修理に関する知識

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この投稿は、2015年11月17日20時33分にyinkuilin6868によって最終的に編集されました。エナメルライニング付き反応釜のエナメル釉薬の物理的性質により、エナメルがもろく、衝撃に弱いという特徴があります。ユーザーの不適切な使用により、反応釜の一部でエナメルが剥がれることがありますが、慌てる必要はありません。すぐに機械を停止し、修理すればよいのです。これは、新車の塗装がうっかり傷つくのと同じです。ここでは、エナメル反応釜におけるエナメルの剥離が起こる原因とその対処法についてご説明します。ガラスライニング反応釜で磁器が剥がれる原因にはどのようなものがありますか？ 反応釜のエナメル剥離事例：ある化学工場では、工程上の要求から、生産ライン全体において大量のエナメルライニング付き反応釜やエナメルライニング付き配管などのエナメルライニング装置が必要とされていた。通常通りに使用されている2000L容量の電気加熱式ガラスライニング反応釜で、ジャケット内の媒体は熱伝導油であり、温度は約250度です。釜内の反応媒体は濃度75％の硫酸で、工程上は反応温度が約180度に達する必要があります。最近になって、この反応釜で広範囲にわたるガラス剥離現象が頻繁に発生しています！エナメルライニング設備の技術者が現場を調査したところ、2回の投入間隔が比較的短く、前回の材料を排出した後もエナメル反応釜内の温度は依然として高かった。そしてすぐに投入された75％濃度の硫酸の温度は約70度程度であった。これに基づき、反応釜の磁器破損現象は熱冷衝撃が原因であると考えられる。　　エナメルの破損原因の分析と対処法の提案：事例において、反応釜のジャケット内の熱伝達油の温度は250度であり、材料を排出した後の反応釜本体の温度は反応温度よりも180度高くなるはずです。しかし、現在のエナメル製反応釜が耐えられる急激な温度変化の限界は110度に過ぎません。硫酸材料を再び加えて70度まで予熱しても、材料と反応釜本体との温度差は110度を超えると推定され、これがエナメルの破損を引き起こしています。2回の材料投入間隔を長くし、硫酸の予熱温度を上げることで、磁器の破損を防ぐことができます。　　エナメルライニング式反応釜が日常使用中に破損すると、反応釜全体の正常な動作に支障をきたし、それによって生産に影響が出て直接的な経済的損失を招く。　　磁器の破壊とは、エナメルライニング反応釜内にある主要なエナメルライニングが破損する現象であり、これによりエナメルライニング全体が不完全になり、反応を行う際に反応釜の本体が腐食されてしまいます。　　磁器が破損する主な原因は二つあります。一つは、操作過程で熱が均一に伝わらず、短時間のうちに温度変化が大きくなり、その結果、ガラスコーティングが急激に熱膨張・収縮して破損してしまうことです。この種の磁器の破損は制御可能であり、また避けることもできる。　　二つ目は、焼成過程で欠陥が生じ、鱗爆が起こることです。その主な原因は、金属の坯の品質、磁器釉薬の成分および均一性、さらにはスメルト焼成工程における酸洗い時間、スメルト焼成時間、スメルト焼成温度といった多くの要因であり、その主犯は水素元素です。　　金属にエナメルを塗装する際、焼成後の金属素地はオーステナイト状態になります。この状態では水素が容易に溶解するため、つまり焼成後にはすでに多くの水素が素地に吸収されているのです。冷却の過程で、オーステナイトは徐々に別の状態であるフェライトへと変化していきます。この段階では金属の水素を溶接する能力が**低下し、元々溶解していた水素が次第に放出されてきます。エナメル層が障壁となるため、これらの水素はエナメル層と金属の母材との間の凹み部分に集まるしかありません。母材が相変化するにつれて水素の放出量も増えていき、水素が多くなるほど母材やエナメル層にかかる圧力も大きくなります。そして、これらの水素が生み出す圧力がエナメル層の物理的強度を超えると、ごくわずかな物理的衝撃でも内部の水素圧が反発し、その結果としてエナメルが剥がれ落ちるのです。 ガラスライニング反応釜の特殊な補修方法　　ガラスライニング反応釜の一般的な補修方法には、磁器質エナメル焼成法、耐食性金属による補修法、耐食性金属塗料を混用した補修法などがあるが、ここでは特殊な補修法である非金属補修法について紹介する。　　合成樹脂材料は高い化学的安定性と優れた物理的・機械的性質を持っており、これらの合成樹脂材料を用いて化学用エナメル装置を修理することで、工程が簡単でコストも低く、修理にかかる時間も短く、耐腐食性や耐摩耗性にも優れています。　　一般的な合成樹脂材料はエナメル表面との粘着力が小さく、例えばフェノール樹脂の場合、常温下での硬化後の粘着力は1.7MPaであるが、エナメル反応釜では100℃時に生じる温度差応力が1.5MPaに達する。したがって、接着剤を用いてエナメル製反応釜を修理するには、接着強度の向上と温度差による応力の低減という2つの問題を解決する必要がある。　　1. 自身の接着強度の向上　まず、接着剤の物理的・機械的性質を向上させる必要がある。エナメルライニングされた反応釜の修理には、一般的にエポキシフェノール樹脂系の混合セメントが使用される。これは、フェノール樹脂がエポキシ樹脂の活性化剤として機能し、同時にセメントの耐熱性や耐腐食性を高めることができるからである。混合粘土に17％～20％のアクリロニトリルゴムまたはブチルゴムを加えることで、粘土の柔軟性を向上させる。セメントの粘度を下げるため、希釈剤の揮発を考慮し、プロピレンオキシドの代わりに690または501の活性希釈剤を使用し、さらに5％～8％の酸化アルミニウム粉末を添加することで、樹脂の接着強度が向上した。　　2、温度差による応力の低減　高温下で樹脂がさらに硬化することで収縮力が生じ、接着強度が著しく低下する。この温度差による応力を低減するためにプレストレス工法を用いることで良好な効果が得られ、補修後の耐久性は4ヶ月以上向上した。いわゆるプレストレス工法とは、装置を予熱した後に接着する方法です。　　このように、装置が常温に戻ると、ケーシングと接着剤の収縮係数が異なるため、ある程度の応力、すなわち予応力が生じる。ガラスライニングされた設備が使用中に温度が変化する際、まずこの部分の応力が相殺され、その後も温度が上昇し続けると、生じる新たな応力は比較的小さくなり、結果として温度差による応力の影響が減少します。　　小規模なエナメルの損傷は、ほとんどの場合接着剤を使った修復が可能であり、損傷部分は通常、洗浄して錆や油、ほこりを取り除く必要がある。破損部から金属が露出している場合は、アルカリ硬化型のエポキシ樹脂を隔離層として使用し、その後装置を40～60℃に加熱する。次に、選択した接着剤の規定に従って耐食性のあるペーストを調製し、エナメルが損傷した部分に薄く塗布する。その後、保温して乾燥させ、さらに塗布して乾燥させることを繰り返し、所定の厚さになるまで行う。最後に、反応槽の温度を徐々に作業温度より20℃高い温度まで上げ、24時間保持すればよい。この方法は修理コストが低く、化学業界において大きな利用価値がある。