耐腐蚀钢制搪玻璃管道材料性能的优化研究

作     者：韦征 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：顾顺超

授予年度：2017年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：搪玻璃管道 瓷釉 金属坯胎 耐酸耐碱 爆瓷 

摘      要：本文首先通过半经验公式方法对搪玻璃管道原材料瓷釉粉的配方进行改良,提高其成品瓷釉层的膨胀系数,有效预防因温差变化原因而导致瓷层与金属基材之间的爆瓷事故;同时优化了耐酸性能瓷釉粉配方的熔点,使其在900℃左右的烧成温度下具有良好的粘度与流动性,能与金属基材进行充分密着并释放从金属基材中所产生的气体。此外为提高搪玻璃管道瓷釉层的耐碱性能,尝试在耐酸配方基础上,引入四价碱性金属氧化物(钛系-TiO、锡系-SnO、锆系-ZrO)。经由实验测试结论得知硅钛系瓷釉配方耐碱性能较弱,无法达到GB25025中对80℃氢氧化钠热溶液浸泡24h的耐腐蚀标准,且在对锡系与锆系两种配方进行耐碱性能对比时,发现在配方中添加6%-9%的ZrO会使瓷釉层耐碱性大幅提高,因此采用添加ZrO方法来增强搪玻璃管道的耐碱性能。在实验过程中本文还采用SPSS22.0软件对锡系与锆系各20组耐碱配方的膨胀系数与熔点进行统计分析,发现两者的线膨胀系数与熔点基本服从正态分布。再采用P-P图验证了两类配方的累计概率曲线满足正态分布要求。用箱形图进行显式验证,确认锡系与锆系配方在膨胀系数与熔点性能上具有一定的相似性。再通过MATLAB软件以聚类方法评价验证其两者的耐酸耐碱性能差异,证明由锆系配方制成的搪玻璃管道瓷釉层具有更好的耐酸耐碱性能。通过对底釉、面釉与金属基材在烧成阶段中各温度下所表现的化学反应特性,采用对特定温度点进行一段时间保温烧结的方式来改善搪玻璃管道的烧结质量。此外,在金属基材焊缝连接处使用高温下不易释放气体的碱性焊条进行焊接,防止因析氢现象使底釉层产生暗泡,避免后期爆瓷事故的发生。