? (1)氟塑料衬里管道。用于防腐蚀工程中的氟塑料有:聚四氟乙烯——F4,聚三氟氯乙烯——F3,三氟氯乙烯与偏氟乙烯的共聚物——F23,全氟乙丙烯(四氟乙烯与六氟丙烯共聚物)——F46。
氟塑料具有高度的化学稳定性和耐高低温性能。其中F4俗称'塑料王',除熔融碱金属(或它的氨溶液)、三氟化氯及元素氟外,能抵抗任何种类、任何浓度的酸、减、盐、氧化剂、有机溶剂和其他所有强腐蚀性介质的腐蚀。耐温范围为-195~+250℃,是目前所有氟塑料中用量最大的一种。但是F4与其他塑料不同,即使在熔融状态,也无流动性,很难用模压、注射等一般热塑性塑料的加工方法来制造形状复杂的制件。因而出现了F46和PEA(可溶性聚四氟乙烯)两个改性品种,两者都有较好的热流动性,便于加工成型,其耐腐蚀性能与F4基本一样。但F46耐温低,最高使用温度为200℃。PEA使用温度250℃,价格贵,大量使用受到限制:
目前在国内防腐蚀工程中主要用F4衬管道和大型设备衬里;F3主要用于衬里各种阀门;F46主要用于衬离心泵,用缠绕方法衬管道,大型设备的衬里,用模压法衬各种阀门和泵。
①常用氟塑料的性能
a.F4树脂的性能 悬浮法生产的F4树脂,化工部部颁标准HG2—234—67规定的牌号为'SFX-1'。
F4树脂外观为白色小粉末,粒径150~250μm,表观密度为400~500g/L,压缩比约为4,相对密度为2.1~2.2,烧结温度380℃,分解温度大于400℃,结晶熔点327℃。315℃左右结晶速度最大,如在此温度下停留太久,制品硬度增加,甚至变脆。如果从327℃以上迅速冷却到260℃以下,制品结晶甚少,260℃以下结晶速度极低。因此F4在250℃以下使用,不用担心制品结晶增加而变脆。非晶压玻璃化温度约-120℃。
F4的摩擦系数很低,只有0.04,相当于冰块间摩擦,布氏硬度3~4 kgf/mm2(1 kgf/mm2=0.98 kPa);伸长率250%~300%;拉伸强度不小于20 MPa,比热容0.25 cal/(g·℃)(1 cal=4.2 J),导热系数0. 26 W/(m·K)热膨胀系数很大,比钢铁大10多倍,而且是马鞍形变化。-50~0℃为1.13×10-4/℃;0~50℃为1.23×10-4/℃;50~100℃为1.14×10-4/℃;100~150℃为1.36×10-4/℃;150~200℃为1.69×lO-4/℃;200~250℃为2.61×10-4/℃。
b.F3树脂 即聚三氟氯乙烯树脂,有粉料和粒抖。成型后相对密度为2.08~2.16,收缩率为1%~1. 5%,压缩比粉料为4~4.7,粒料为2.5~2.8,熔融温度为260~280℃,分解温度为300℃以上,结晶熔点为210℃左右。195℃时结晶速度最大(结晶敏感区),随着温度降低,结晶速度迅速下降,到120℃以下,已变得很小,50℃为玻璃化温度非结晶区。
F3制品的性能受结晶度的影响极大。若结晶度低(40%以下),制品透明度好,比较柔软(布氏硬度9~10kgf/mm2),不易开裂,抗冲强度高约60kgf·cm/cm2,甚至高达100~120 kgf·cm/cm2;反之,制品透明度差,性硬而脆(布氏硬度12~13 kgf/mm2),易开裂,抗冲击强度低至4~6kgf·cm/cm2。使用温度为-50~+120℃。
F3树脂失强温度一般在240~300℃之间,增长率为50%~100%。压制衬里阀门用的失强温度要选用280~300℃,伸长率必须大于80%。
c. F23-19树脂 即三氟氯乙烯和偏氟乙烯共聚物,有粉料和粒料两种,制品相对密度2.02,物理力学性能与耐腐蚀性能与F3树脂极为相似,硬度(布氏硬度)7. 8~8.0 kgf/mm2,分解温度300~310℃,失强温度290~300 t,但伸长率高达200%~250%,结晶速度低。因此压制性脂十分好,制品不易开裂。使用温度120℃。
d. F46树脂 即聚全氟乙丙烯,是一种结晶高聚物,有粒料与粉料两种,它的结晶熔点为265℃,380℃以上热稳定性急剧下降,超过400℃发生分解,玻璃化温度在65~70℃以下。热加工塑化温度范围宽,在300~350℃均可,这比F4,F3和F23-19几种氟塑料都好。
F46密度为2.14~2.17g/cm3,硬度(洛氏)R25,热膨胀系数(25~250℃时)为1.96×10-4/℃,拉伸强度20~25 MPa,伸长率为250%~300%,模压收缩率一般为2%~4%。
②聚四氟乙烯衬里管道 其工序示意如下(缠绕法):摸压法制成F4棒→F4薄带车制→F4薄带缠绕→烧结→冷却→F4衬钢管。
将F4树脂粉用模压法制成棒材φ100 mm以上,车削成薄窄带,作缠绕法衬里钢管道用。
a.F4模压工艺条件 F4粉20#过筛一次加入钢模中,不许捣压。进行压制,用20.0~30.OMPa压力压实。保压5min,降压缓慢,防止回弹产生裂纹。
坯料冷压脱模后,放在烧结炉的转盘上烧结。炉内必须有热空气循环,温度均匀,温差±5℃。烧结炉内温度从室温到327℃(结晶转变温度),其控制方法如下。
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温度 | 控制方法 | 温度 | 控制方法 |
室温~327℃ ? | 升温速度30~40/h | 380~327℃ | 降温速度40~60/h |
327℃ | 保温1h | 327℃ | 保温1h |
327~380℃ | 升温速度20~30/h | 327℃~室温 | 冷却速度30~40/h |
380℃ | 保温2h,棒料全部呈半透明状 | ? | ? |
悬浮法F4粉料表观密度为0.4~0.5 g/cm3;在20~30 MPa压力压制后密度为1.83 g/cm3。烧结后F4密度为2.17 g/cm3。达不到上述值,说明制品中有空隙。
b.模具设计应注意的问题。
(a)模腔容积为坯料体积的5倍,一次将粉料加完。
(b)烧结后预制件收缩率3%~5%,有时高达5%~10%。
(c)模具间隙要求不严,以使空气易逸出面粉料不会挤出为准。
(d)模具可用中碳钢,内部粗糙度??
,最好镀0.05~O.08mm的硬铬。
③F4薄带车制 用一般车床削成薄带,厚度0.1mm为宜,
宽度15~25mm,衬大设备可更宽一些。
用缠绕法制成F4塑料坯管,作衬钢管用。用厚度0.1 mm、宽度15~25 mm的F4沿一个方向缠绕,搭接宽度50%,来回缠绕5次达1mm厚度,作钢管内衬。用0.1~0.15玻璃带,宽15~30mm缠绕3~4层。缠绕方向同凡带。如图4—24所示。
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放炉中烧结,若用远红外炉烧结,距热源50mm左右,炉内20kW左右电炉丝加热450℃以上。烧结温度为(380±5)℃,F4达到塑化温度烧结在一起。妒内自然冷却至200℃取出脱模。投入水池中冷却,解下玻璃带取出F4管。
F4管翻边,模具用钢制镀铬或用1Crl8Ni9Ti制成。将F4管两端加热,热源用盐浴加热,其盐浴配方为45%NaNO3+55%KNO3混合盐浴。熔点226℃,最高可加热600℃。翻边控制温度400℃左右。将F4管一端放放400℃盐浴中1~2 s,呈半透明,取出速插入锥形扩口模具中,再插入直边定型模具定型。
④F4管质量检查
a.内衬用F4管质量外观内壁平整、光滑,洁白,不得有裂纹。
b.水压检查 不同直径管件水压试验条件如下。
DN25~50 mm 0.3MPa DNl25~200 mm 0.1 MPa
DN65~100 mm 0.2 MPa DN250~300 mm 0.05 MPa
保压10min,观察是否变形、凸鼓、渗漏或冒汗等。
c.高频电火花检测有无微孔裂痕 F4衬钢管、铸钢管、玻璃钢管DN25~300 mm。钢管厚度为2 mm,钢管内表面喷砂处理。玻璃钢管壁厚3~8mm。
⑤用松衬法衬F4管道、弯头、三通、四通 先将F4管一端翻边,套上2 mm厚的石棉橡胶垫圈,然后入钢管内,另一端再套上2mm厚的石棉橡胶垫圈,再翻边,用法兰面压紧热定型,使表面平整贴合法兰上。如图4-25所示。
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F4内衬里管道公称直径DN25~300 mm,长度2 m,还可衬φ600mm以下的F4衬里管道。
⑥F4衬里管道主要技术指标
a.F4内衬厚度 DN25~125 mm时,内衬厚(1.2±0.2)mm;DNl50~300mm时,内衬厚(1.4±0.2)mm。
b. F4内衬强度 抗拉强度≥18MPa;相对伸长率≥200%。
c.使用温度 钢衬F4管道在-20~200℃时,其公称压力与管法兰标准相一致。-20℃以下外套需配用相应的耐低温钢管(F4内衬管温度范围为-195~250℃)。玻璃钢衬F4管道常温-150℃(150℃时,常压)下使用。
d. 量高使用压力 钢衬F4管道,1.6 MPa;玻璃钢衬F4管道,0.6 MPa
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