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工搪简讯2012-6
更新时间:2012-12-20    |     来源:中国搪瓷工业协会
 
 
 GB 25025-2010《搪玻璃设备技术条件》标准简介
---裘维平--
         一、 GB 25025-2010《搪玻璃设备技术条件》标准的性质与特点
        GB 25025《搪玻璃设备技术条件》标准是全国搪玻璃标准化技术委员会根据2007年国家标准化管理委员会批准下达的国家标准制修订计划的要求,集搪玻璃行业之全力,毕数年之功完成的强制性国家标准。是对原强制性行业标准HG 2432 -2001《搪玻璃设备技术条件》的全面修订和升级。
        该标准具有以下三个特点:
        1.  全面贯彻了国家近几年发布的压力容器安全技术规范和有关标准;
        2.  总结了HG 2432 -2001标准执行以来发现的问题和不足,立足我国当前搪玻璃设备制造业的技术质量水平,对HG 2432 -2001标准进行了全面的修订和升级。标准规定了搪玻璃设备从设计、原材料、制造、检验、验收、包装、运输至安装全过程的基本要求,是我国搪玻璃设备及零部件必须达到的最基本的要求。
        3.  在产品最终质量要求和检验、验收方法等方面,基本参照国外发达国家标准(主要为DIN标准)的有关规定,与国外发达国家标准没有太大的技术差异。
        二、标准的适用范围
        该标准规定了搪玻璃设备的术语和定义、分类及代号、设计、材料、金属基体制造、搪玻璃过程、搪玻璃件成品质量及技术指标、出厂检验、组装、出厂文件和包装、运输的基本要求。
其适用的范围为:
        设计温度高于-20℃至200℃的搪玻璃设备及其配件、塔节、管道及管件。
        三、 规定了搪玻璃设备的分类及代号
        该标准规定了搪玻璃设备的分类及代号的表示方法,搪玻璃设备根据使用条件可分用于强腐蚀介质的设备和弱腐蚀介质的设备。根据使用压力分常压和承压设备。具体分类如下:
        1.  按介质的腐蚀性
用于强腐蚀介质的设备,其代号为CH;用于弱腐蚀介质的设备,其代号为WCH。
        2.  按最高工作压力
        承压设备其代号为P;常压设备,其代号为N。
        注:承压设备系指最高工作压力大于等于0.1 MPa(包括真空度大于等于0.02 MPa的真空设备)的设备;常压设备系指最高工作压力小于0.1 MPa(包括真空度低于0.02 MPa 的真空设备)的设备。
        表示方法:
        例:用于强腐蚀介质,设计压力为0.6 MPa的设备,则其代号为CHP—0.6;
              用于强腐蚀介质的常压设备,则其代号为CHN;
              用于弱腐蚀介质,设计压力为0.6 MPa的设备,则其代号为WCHP—0.6;
              用于弱腐蚀介质的常压设备,则其代号为WCHN。
           四、 搪玻璃设备设计的要求
        由于搪玻璃层的物理性能与基体材料相差很大,尤其是线膨胀系数相差更大,如设计不合理极易发生脱瓷。而搪玻璃过程又是一个多次高温重复加热、冷却的过程,瓷釉与基体的密着与搪烧时搪玻璃件各部位的温度、保温时间及冷却速度等因素有着极为密切的关联;而且,在多次高温搪烧过程中,极易发生变形,所以基体必须有足够的高温刚度。因为搪玻璃设备的失效源于搪玻璃层完好性的破坏。所以,设计计算时不能以基体的许用应力为依据,而应以搪玻璃层的许用应力为依据。又因为搪玻璃设备的使用寿命一般都不是很长,而化工生产往往不能因一台搪玻璃设备的损坏而全线停顿,必须及时进行更换。所以,搪玻璃设备及其部件的设计必须标准化,产品结构具有足够的互换性。因此,GB 25025标准中专门对搪玻璃设备的设计在以下几个主要方面作了原则的规定:
        1. 搪玻璃设备的设计参数、容积、尺寸和主体结构应优先选用该标准附录B(资料性附录)所列的相关国家标准和行业标准。
        2. 搪玻璃内压容器受压元件的壁厚应按GB 150标准 或NB/T 47003.1标准进行设计计算;搪玻璃外压容器和真空容器受压元件的壁厚应按GB 150标准或NB/T 47003.1标准进行外压稳定性校核。
        3. 搪玻璃设备壁厚设计计算时,除满足上述要求外,还应充分考虑搪玻璃过程对设备基体高温刚度的要求和设计条件下设备基体各部位的应力不得大于搪玻璃层的许用应力的要求。
        4. 因钢材经多次高温搪烧后,其强度往往会有所下降,为确定其搪烧后的许用应力,标准规定,
计算搪玻璃设备受压元件基体厚度时,对选用的钢材,要经过模拟搪玻璃工艺过程加热,再进行力学性能测试,以确定其许用应力。
        5. 搪玻璃设备基体开孔应按GB 150标准进行补强计算,补强应采用整体补强。
        6. 搪玻璃设备夹套换热介质为液相时,应配置液体喷嘴。
        7. 人孔常需开启,有的还兼作固体料的加料口,故人孔法兰面及其R部位的搪玻璃层极易发生非正常损坏,从而导致设备的报废。为保护人孔的瓷层免受意外的损伤,标准规定,公称容积不小于5 000L的搪玻璃容器,人孔应设置保护圈。
        8. 为增加物料的搅拌效果,标准还规定,公称容积不小于5000L的搪玻璃搅拌容器应设置1~2个挡板,除非用户提出不适用或工艺不需要。
        9. 考虑到搪玻璃设备定期检验及定期排放不凝性气体的需要,标准规定,搪玻璃夹套容器的夹套顶部应设置放气孔。放气孔结构应保证容器在正常运行时,能方便地排出夹套顶部的不凝性气体。
        五、 制造搪玻璃产品材料的要求
        1 .  钢材
        搪玻璃件用钢材均为低C、低Si、低S、低P的低碳钢或含Ti、V的搪玻璃专用钢。搪玻璃件基体为实现搪玻璃对基体材料的化学成分及常温力学性能的要求见表7-4。其中,搪玻璃设备的受压元件还应符合TSG R0004《固定式压力容器安全技术监察规程》对钢材的使用规定。反之,符合TSG R0004及GB 150的钢材也不一定能满足搪玻璃的要求。只有同时满足TSG R0004、GB 150及表7-4的钢材才可用于搪玻璃受压元件。
        搪玻璃件用钢材化学成分及常温力学性能
W(C) %
W(P) %
W(S) %
W(Si) %
W(Mn) %
Rm   MPa
REl   MPa
A5  %
≤0.19
≤0.030
≤0.020
0.15-0.5
≤1.0
> 335
> 205
> 20
化学成分超出本表规定的钢材要进行搪玻璃工艺验证,合格后方可用于制造搪玻璃设备的基体。
        2. 铸铁
        铸铁搪玻璃零部件其化学成分应满足表7-5要求。
        铸铁搪玻璃受压元件还应符合TSG R0004《固定式压力容器安全技术监察规程》对铸铁的使用规定。
 
        表 7-5                       搪玻璃件用铸铁化学成分
W(C)   %
W(Mn)   %
W(Si)   %
W(P)   %
W(S)   %
3~3.5
其中石墨 2.5%
0.5~1.3
2~2.6
0.1~0.7
< 0.1
     铸造用生铁原料中硫含量应小于0.05%。
        3. 搪玻璃釉
       搪玻璃釉是搪玻璃件质量的关键因素,表7-6中所列的为搪玻璃釉的最基本性能要求。瓷釉生产企业往往有许多不同理化性能的瓷釉可供选择,当使用者对搪玻璃釉的理化性能有特殊或更高的要求时,可由供需双方协商确定,在合同中加以说明。
        表 7-6                      搪玻璃试件的理化性能指标
项    目
CH
WCH
试验方法
   通用型
    耐酸型
耐碱型
耐20%沸腾盐酸168h腐蚀性/〔g/(m2·d)〕
≤1.2
≤0.5
≤3.O
GB/T 7989
耐0.1mol/L、80℃氢氧化钠24h腐蚀性
/g/(m2·d)〕
≤5.O
≤8.O
≤2.0
GB/T 7988
耐温差急变性/℃
≥200
≥180
≥180
≥200
GB/T 7987
耐机械冲击性/J
≥220×10-3
≥220×10-3
≥220×10-3
≥220×10-3
GB/T 7990
耐沸腾水336h腐蚀性能/〔g/(m2·d)〕
≤0.5g
    —
HG/T 2377
       为保证搪玻璃釉的质量,标准规定“搪玻璃釉应附有生产单位的质量证明书和使用说明书,质量证明书除包括表7-6中的各项性能外,还宜包括膨胀系数、熔流性、熔融温度范围。使用说明书应有釉浆调制的说明。搪玻璃设备制造单位应按照标准和质量证明书对每批搪玻璃釉进行验收,必要时应对其质量进行复验。”。
       六、搪玻璃产品制造的要求
       1. 标准根据搪玻璃设备的特点,对搪玻璃金属基体的制造、检验和验收进行了具体的规定。对压力容器、常压容器等搪玻璃设备及零部件的成形、焊接工艺评定、焊接及无损检测等方面的基本要求及必须遵循的原则作出了具体的规定。
       2. 标准还对搪玻璃过程的金属基体的表面处理、搪玻璃工艺验证、釉浆的调制与喷涂、烧成诸方面和搪玻璃过程的要求进行了全面的规定。
      七、搪玻璃件成品质量及技术指标的要求
搪玻璃设备及其部件质量检验的项目主要有:搪玻璃层表面质量、搪玻璃层物理机械性能、搪玻璃层耐直流高电压性能、搪玻璃设备耐温差急变性、搪玻璃件的形位公差。但由于搪玻璃过程的特殊性,搪玻璃设备部件的瓷层表面不可避免存在一些不满足标准要求的缺陷和缺欠,特别是大规格的搪玻璃件。根据它们对搪玻璃设备使用性能和安全性能的影响,标准中分别作了具体的规定。
       1. 搪玻璃层表面质量的规定
       ⑴ 搪玻璃层表面不允许存在的缺陷
      搪玻璃层表面不得有裂纹、鱼鳞爆、局部剥落、暗泡、粉瘤、明显的擦伤、影响设备正常使用的发纹及烧成托架引起的局部变形。
       ⑵ 搪玻璃层表面允许存在的缺欠
       · 搪玻璃层表面允许存在色泽差异,但瓷层的性能应符合标准的要求,且不得影响正常使用;
       · 每平方米搪玻璃层表面上允许存在不超过三处杂粒,每处面积应小于4mm2
       ⑶ 搪玻璃层表面针孔
       搪玻璃产品制造完成后,在进行直流高电压试验时,有的产品有时会发现表面针孔。规格越大,出现的几率就相对要高一些。大规格的产品,如果采用整体搪烧进行修复往往成本过高,且搪烧次数过多,也对产品搪玻璃质量有不良的影响,倘若控制不好还有可能引起变形超差,甚至报废。如采用局部搪烧进行修复,由于修补部位搪玻璃层的局部应力加剧,往往将影响设备的使用寿命。所以,国内外标准通常都允许采用钽等材料制的螺钉加四氟乙烯垫片(不局限于上述材料)等方法进行修补。但修补的处数也不是无限制的,本标准按搪玻璃面的有效面积对允许的针孔修补数目分别进行了规定,不得超过表7-7、表7-8的规定。
      但采用钽钉加四氟乙烯垫片(不局限于上述材料)进行修补时,除了修补数目外,还应注意以下几个原则:
·  密封面以及影响设备操作的部位不允许用钽钉修补;
·  修补部位应不影响设备的正常使用;
·  在需要进行针孔修补时,应征得用户的同意,具体的修补材料也应在合同中进行约定。
        2. 搪玻璃层物理性能的要求
        ⑴  搪玻璃层的厚度
        搪玻璃件成品的搪玻璃层厚度为0.8 mm~2.0mm。但是在下列情况下可为:
        · 公称容积大于等于10 000L时,厚度上限可允许至2.2mm;
        表7-7            搪玻璃设备针孔修补数目
公称容积/ kL
搪玻璃面有效面积(参考)/ m2
针孔修补数
≤8
>8~12
>12~15
>15~20
>20~30
>30~40
>40~60
>60
≤24
>24~31
>31~35
>35~45
>45~55
>55~67
>67~89
>89 
0
1
2
3
4
5
6
7
 
 
                                        表 7-8                        搪玻璃塔节针孔修补数目
塔节公称直径DN/ mm
塔节长度/ mm
<3 000
≥3 000
<800
0
0
800≤DN<1 300
0
1
≥1 300
1
2
 
        · 公称容积大于等于20 000L时,局部厚度上限可允许至2.4mm;
        · 搪玻璃搅拌器经精加工的机械密封段搪玻璃层厚度可允许至0.6mm。
        ⑵  搪玻璃层耐直流高电压性能
        搪玻璃过程完成后,要用直流高电压(电火花)检测的办法对其搪玻璃层有效工作面(钽钉等导电材料修补点除外)的质量进行检测,不得有导电。属于压力容器的,在耐压试验后还需进行一次直流高电压检测。当用户在合同的验收条款中规定有直流高电压检测复查要求时,或由仲裁机构或第三方处理质量问题或争议时,往往还需再次进行直流高电压检测。但直流高电压检测对瓷层有一定的不利影响,多次进行将会对瓷层造成一定的损害,所以,标准对各种情况下的检测的电压进行了具体的规定,见表7-9。
                       表 7-9                     搪玻璃层直流高电压检测的检测电压
搪玻璃设备、部件使用介质类别
直流高电压检测电压  kV
搪玻璃件检验
耐压试验后复检
用户复检
仲裁检测
第三方检测
强腐蚀性介质(CH)
20
10
7
10
弱腐蚀性介质 (WCH)
5
5
3
3
  
        3. 搪玻璃件的形位公差的要求
        搪玻璃件经多次高温搪烧后往往有一定的变形,如果其变形量超过了一定值,设备就无法正常使用,还将发生泄漏造成环境污染及危及人员的安全与健康。所以,本标准对搪玻璃部件、塔节、管道及管件的形位公差进行了规定,见表7-10、表7-11。应该注意的是,当搪玻璃设备的设计压力超出了表7-10范围时,其形位公差应由供需双方约定。
        4. 规定了搪玻璃设备液压试验与气密性试验的方法和要求
        ⑴  耐压试验是任何压力容器所必须进行的关键性试验项目,TSG R0004《固定式压力容器安全技术监察规程》规定的耐压试验的方式有:液压试验、气-液组合试验和气压试验三种。
          ⑵  属于压力容器的搪玻璃设备,标准规定采用液(水)压试验的方式,并规定内容器和夹套都必须进行耐压试验。其中,内容器的水压试验可以有两种方式:一种方式是直接在搪玻璃设备的
 
 
                                          表 7-10                 搪玻璃件的形位公差                 单位为毫米
名       称
压力容器
常压容器
0.6MPa<PN≤1.0 MPa
0.1 MPa≤PN≤0.6 MPa
(包括真空容器)
 设备法兰最大最小直径差
DN≤1 000
≤6
≤6
≤1.0% DN
DN>1 000
≤10
≤10
≤1.0% DN
设备法兰平面度
DN≤1 000
≤2
≤2
≤0.3% DN
DN>1 000
 ≤2.5
≤3
        人孔法兰及人孔盖平面度
≤2
≤2
≤3
设备内简体
最大最小直径差
外压和真空
按GB150或设计图样规定
        内压
≤1% DN
设备法兰压紧面宽度
≥15
≥12
≥8
搅拌孔的管口法兰对罐盖法兰的平行度
≤0.01 Dw
≤0.01 Dw
≤0.02 Dw
减速机支座相互间及对中心孔位置度
≤2
≤2
≤2
搅拌器密封段径向全跳动
≤d1/2/30
≤d1/2/30
≤0.3
(填料密封)
搅拌器下端径向圆跳动
0.2% H, 且≤10
0.2 % H, 且≤10
≤0.3 % H
搅拌器锚翼对称度
DN≤1 000
≤2
≤2
3
DN>1 000
≤3
≤3
0.3% B
搅拌器锚翼宽度与标准宽度的偏差
≤2
≤2
≤2
框、锚式搅拌器锚翼高度与标准高度的偏差
≤2
≤2
≤2
温度计套管直线度
≤0.2% L
≤0.2% L
≤0.3% L
注:DN——公称直径;PN——公称压力;Dw——罐盖法兰的法兰外径;H——搅拌器轴端至测量点高度;
B——搅拌桨宽度;L——温度计套管长度;d——搅拌器轴公称直径。
 
                               
        
成品上进行,此时,其试验压力为1.25P[σ] / [σ]t。另一种方式是先在基体上进行,试验压力为1.25P[σ] / [σ]t;搪玻璃后的成品再进行一次,试验压力为1.0P。两种方式可由制造企业自行选择,详见表7-12。
        ⑶  搪玻璃塔设备因为运输问题往往是以塔节的形式出厂,在现场再进行组装。所以,不带夹套的搪玻璃塔节在出厂前可不进行耐压试验,但是带夹套的塔节,出厂前则必须进行夹套的液压试验。设备在现场组装后,再进行整体塔设备的耐压试验。其试验压力、试验方法应按图样的规定。
        ⑷ 为检验搪玻璃真空设备在设计真空度下的刚性是否满足要求,也通过耐压试验来进行检验,其试验压力按表7-12。
        ⑸  搪玻璃设备夹套耐压试验时,为防止内容器失稳,允许在内容器内同时施加1.0P的内压。
       ⑹ 盛装介质毒性为极度、高度危害和设计上不允许有微量泄漏的搪玻璃压力容器,设备组装好后除必须进行液压试验外,还必须进行气密性试验。气密性试验往往于投产前在用户现场进行。试验压力为1.0倍的设计压力。对真空设备,试验压力为0.1MPa。气密性试验结果应无泄漏。
                               表7-12                            搪玻璃设备液压试验
名   称
搪玻璃前试验压力 / MPa
搪玻璃后试验压力 / MPa
内容器
方式一
搪玻璃前不进行液压试验
1.25P[σ] / [σ]t
方式二
1.25P[σ] / [σ]t
1.0 P
夹套
1.25P[σ] / [σ]t
真空设备
1.25P
注: P—设计压力;[σ] — 金属材料常温时的许用应力; [σ]t — 金属材料在设计温度时的许用应力。
 
        5. 搪玻璃设备成品模拟实际生产工艺试运行试验
        盛装介质毒性为极度、高度危害和设计上不允许有微量泄漏的搪玻璃压力容器,设备安装好后,用户在设备正式投入使用前,宜以水代料,温度(包括夹套)和压力(包括夹套)模拟实际生产过程,进行多次试运行。试运行试验后应进行搪玻璃层检查,完好时方可正式投入使用。
        6. 搪玻璃设备耐温差急变性的要求
       搪玻璃设备的耐温差急变性是指搪玻璃面或其反侧的金属基体经受突然温度急变的性能。搪玻璃设备耐温差急变温度为:冷急变温度为110℃,热急变温度为120℃。
        该试验项目不作为常规检验项目,但下列情况下应进行设备的耐温差急变性试验:
        ⑴  搪烧工艺发生重大调整时;
        ⑵ 使用新制造的烧成炉或烧成炉发生重大改造时;
        ⑶  搪玻璃釉配方发生重大调整或搪玻璃釉供应商改变时;     
        ⑷  用户提出要求时。
        八、搪玻璃设备组装的要求
        搪玻璃设备是极易损坏的产品,所以,在吊装、安装、调试过程中应十分注意对搪玻璃件搪玻璃层
的保护。
        1.  标准对设备的吊装部位、吊装过程进行了详细的规定。
        2 .  严禁在搪玻璃的背侧金属基体进行焊接。当在设备附近焊割时,必须有可靠的保护设施,防止焊渣、割渣、飞溅灼伤搪玻璃面。
        3.  在拧紧设备卡子(螺栓)时,应按对角线顺序依次分几次逐渐拧紧,严禁一次拧紧,不得为了消除局部的泄漏点而强力紧固少数卡子。如设备的两个高颈法兰之间局部间隙较大时,允许加偏垫片进行调整,但偏垫片的材料不能影响设备的使用。
        4.  设备搅拌器安装后,搅拌器密封段径向全跳动应符合表7-10的规定。
         九、铭牌、出厂文件、包装与运输的要求
       根据TSG R0004《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求及搪玻璃设备的特点,对铭牌及出厂文件进行了规定。
        1. 铭牌
        铭牌至少应包括以下内容:
        产品名称、产品编号、容器类别、产品标准、设计压力、最高工作压力、设计温度、耐压试验压力、容器净重、公称容积、介质、制造日期、制造单位、制造许可证编号、设备代码、注册编号。铭牌的内容应与设计文件和产品说明书一致。
        2. 出厂文件
        搪玻璃承压设备、部件出厂随机文件主要有:产品使用说明书、产品合格证(含产品数据表)、产品质量证明书(含主要受压元件材质证明书、材料清单、封头和锻件等外购件的质量证明文件、质量计划或检验计划、结构尺寸检查报告、焊接记录、无损检测报告、耐压试验报告及泄漏试验报告等)。搪玻璃压力容器还应提供压力容器产品安全质量监督检验证书、竣工图及随机附件及清单。
        搪玻璃非承压设备、部件出厂随机文件可参照上述规定。
        3. 搪玻璃产品的包装与运输
        外露搪玻璃面必须严加保护,并做好“小心轻放”、“向上” 、“不许倒置”、“不可撞击”等醒目标记。搅拌器、温度计套、管件、阀门等若需单独装箱(或包装)发运的,应在包装箱中加以固定。对裸装设备,底部托架必须稳固,设备四周拉紧固定于托架上。
        十、GB 25025标准的附录
        该标准有两个资料性附录,附录A为“搪玻璃设备耐温差急变性能测试方法”,附录B为40个“搪玻璃产品、零部件标准(推荐标准)”。