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1.概述 玻璃鋼自1932年在美國出現以來,至今已有五十多年歷史,得到了迅速廣泛地應用,在各種性能數據及測試方法等方面已積累一定的經驗。國內在玻璃鋼物理機械性能測試方法已制訂有相應國家標準,為設計選用玻璃鋼材料提供統一標準。但近年來耐腐蝕玻璃鋼應用發展很快,由于其特殊性,至今尚未制訂統一的耐腐蝕性能測試方法。盡管玻璃鋼在耐腐蝕領城方面已顯示其優越性,但各單位進行耐腐蝕測試的數據差異甚大,沒有相對可比性?;げ吭?5年組織有關單位開展各種耐腐蝕玻璃鋼性能測試方法的工作。取得一些進展。 目前國內在耐腐蝕方面大量應用的樹脂是,環氧樹脂,酚醛樹脂,改性呋喃樹脂,近幾年來,雙酚A聚脂樹脂應用發展較快,乙烯基酯樹脂也已開發試用,有著廣闊的發展前途,有利于大型化玻璃鋼化工設備的推廣應用。 目前,在手糊法制品中主要使用環氧樹脂,雙酚A聚酯樹脂,改性呋喃樹脂,模壓制品中主要使用是酚醛樹脂,土建防腐及設備內襯防腐中主要是環氧樹脂,酚醛樹脂,呋喃樹脂,耐腐蝕玻璃鋼應用越來越廣泛,但如何正確地、合理地選擇耐腐蝕玻璃鋼材料是一個很突出的問題。國外新型樹脂開發,就有相應的各種耐腐蝕性能數據,可供選材參考。但國內樹脂生產、科研部門,往往只管試制,耐腐蝕性能數據卻往往引用國外有關數據,測試條件不明,數據混淆不清。而有些科研部門發表的耐腐蝕數據,因試驗條件不一致,試樣制備及解質狀況與實際情況有差異,既無可比性,又沒有可選擇性。如以E-44環氧樹脂為例,環氧樹脂澆鑄體數據多,而環氧玻璃鋼數據少環氧層壓板有數據。而手糊法環氧玻璃鋼缺乏數據土建防腐規范組化了數年時間進行環氧/乙二胺常溫固化體系試驗,而中溫熱固化體系試驗(對設備來言十分重要的)未進行試驗。又如雙酚A聚酯玻璃鋼進行了中堿布,化學處理布耐腐蝕試驗,但缺乏表面氈/玻璃布復合結構耐腐蝕試驗。呋喃樹脂玻璃鋼的耐腐蝕性能數據更是看法不一,差異甚大。 1.1耐腐蝕試驗方法介紹 目前國內所有單位進行的腐蝕試驗方法各異,性能數據也有差異,均是靜態浸泡腐蝕試驗方法及有關數據。為了有利于各單位相對比較數據,有利于正確地選擇材料,制定統一的,較為合理的玻璃鋼耐腐蝕方法是十分必要。據了解國內現有下列幾種腐蝕試驗方法。 1.2短期重量變化評定法 此方法浸泡時間短,為28天腐蝕數據,取樣時間快,測定評定方法以目測及重量變化為主。由于簡易快速,目前主要用于建筑防腐玻璃鋼內襯設備方面。但此方法數據可靠性差,浸泡時間太短??雇淝慷鵲謀浠壩跋旖閑?。 等級 試件外觀 溶液顏色 重量變化 彎曲強度保留率 耐 無變化 無變化或梢有變化 ≯+0.03 -0.009g/cm2 80% 尚耐 樹脂微溶,表面粗糙,光澤消失 梢有變化 ≯+0.045 -0.015g/cm2 70% 不耐 起泡,脫皮,分層,疏松 有明顯變化 +0.045 -0.015g/cm2 70%四級評分法(北京師范大學化學系3301#腐蝕研究) 重量變化(%) 強度保留率(%) 等級 100-102 95-100 十分耐 102-110 85-95 耐 110-115 80-85 尚耐 115或95 80以下不耐. 2.質量指數評分法(Q.I) 隨著玻璃鋼化工設備的應用廣泛,因實際使用的情況與測定方法有所差別,僅以一個指標的數據是確定"耐不耐"是不全面的,為此,從全面質量管理綜合法提出Q、I質量指數評分法,來決定此設備能否長期運用的標準,盡管此方法較全面,但方法較繁瑣,在國外已開始實行此評定方法 Q.I 質量指數評分法 Q.I 評價 9-10 優 7-9 良 5-7 可 5 不耐 其中:Q.I=(A+B+C+D)/4式中:A- 6個月后的彎曲強度指數B- l年后的彎曲強度指數C- 1年后的硬度指數D- l年后的外觀指數指數的確定 彎曲強度指數 硬度指數 外觀指數 彎曲強度變化率(%) 指數A,B 硬度變化率(%) 指數C 外觀變化 指數D 0-10 10 0-10 10 無變化,僅顏色變化 10 10-20 9 10-20 8 21-30 8 21-30 6 光澤變化,表面有裂紋 3 31-40 4 31-40 5 41-50 4 40以上 0 裂紋表面脫落,起泡,凸起 0 51-60 4 60以上 0 3.長期浸泡綜合評定法 此萬法浸泡時間較長,以6個月浸泡時間為最少評定時間,一般達1年左右。因為玻璃鋼的擴散滲透機理證明,解質滲透有相當的時間才能達到內層。評定的內容以綜合三項指標為主(即試件及解質的外觀,重量變化,抗彎強度保留率)。對抗彎強度保留率有不同的看法,一般認為1年后其保留率為50%,作為耐與不耐的界限。但在實際選用時,以不同的齡期繪制變化趨勢曲線來綜合評定,被認為是較好的評定方法。 等級 試件及介質外觀 重量變化 彎曲強度保留率 耐 無明顯變化 失重≦-0.5%或增重+3.0% 60% 尚耐 梢有變化 失重≦-0.5-3.0%或增重+3.0+8.0% 50-60% 不耐 有明顯變化 失重-3.0%或增重+8.0% 50% 塑料三級評定方法(化工設備設計手冊.3) 等級 增重 失重 彎曲強度保留率 耐 ≦3.0% 0.5% 85% 尚耐 3.0-8.0% 0.5-3.0 85-70% 不耐 8% 3.0% 70% SPI一級評定方法:1年,彎曲強度保留率大于50%評定:耐。ASTM評定方法:浸泡30、90、180、360天,測定厚度、硬度、彎曲強度變化率,作曲線,根據變化趨勢綜合評定。 4.幾點看法: 4.1采用何種腐蝕試驗方法 目前制定的耐腐蝕試驗方法有二種目的,一種方法是作為生產制造部門篩選不同類型玻璃鋼配方的依據。它可作為玻璃鋼生產制造部門出廠的檢驗標準,具有相對可比性,但并不能作為使用部門選擇玻璃鋼材料的最終依據,更不能說明在此試驗條件下可以長期使用的依據。屬于此方法是靜態浸泡短期試驗(如塑料腐蝕度試驗)。此方法重復性好,試驗設備要求簡單,測試方法可以快速進行,外界影響因素考慮少,試驗解質可選擇幾種代表性的。玻璃鋼用此方法時主要是以可行性,最佳化選用為目的,以期獲得最佳配方及最佳固化制度。對玻璃鋼試樣要求簡單,試樣邊緣也可以不必用樹脂封邊處理。另一種方法是作為使用部門正確選擇材料能否長期使用為依據。屬于這種方法的是靜態長期浸泡試驗,動態應力腐蝕試驗法。數據分散大,試驗時間長,試驗因素考慮多(加溫度梯度、解質流動性,應力狀態等),試樣及試驗條件應盡量模擬實際使用情況。當然,由此方法得出的試驗數據有較好的使用可靠性,是使用部門選材的重要依據,但決不是唯一依據,還需要與現場實際使用參照后綜合評述得出結論。因為在實際使用中影響因素更多,如解質溶液組成的變化,雜質的含量,應力狀態分布不均勻。 國內現有的玻璃鋼腐蝕試驗方法(以上介紹的腐蝕試驗方法)均是開展靜態浸泡法,試驗時間有短期及長期之分,但試驗條件均是靜態的,試驗條件與實際情況仍有較大的差異,有的單位在試樣制備上作了相應改進,如封閉處理,大板取樣法,因此試驗方法有待于進一步改進。建議今后開展長期動態腐蝕試驗方法。 4.2腐蝕試驗試樣的制備問題 現有三種試樣制備方法,一種方法是直接制備小件試樣(尺寸按測定性能試驗方法要求而定),制作簡單,浸泡方便,但與實際差異較大,試樣各方面都受到解質浸泡影響,這種試樣有封邊及不封邊之分,封邊試樣雖可減少腐蝕面,但對數據的離散性較大,往往封邊樹脂易剝落。此試樣在試制配萬時可以使用。第二種方法是大板取樣法,即大板浸泡試驗后,按測試性能要求制備相應小尺寸的試樣,此方法有一定典型性及代表性,試樣主要是二面受解質腐蝕影響,與實際情況有所接近,試樣重復性好,但浸泡試驗及取樣方法較麻煩,操作要求較高。第三種方法是小方盒或小圓體內部解質浸泡法,即模擬實際使用情況制備小圓體或小方盒試塊,內部浸泡腐蝕解質,然后取樣,此方法更為實用化,因此試塊是單面浸泡解質。當然試驗工作量比較大。 4.3腐蝕試驗用原材料 目前各單位對樹脂的耐腐蝕性能研究很多,也發表了一些有關數據,但對于玻璃鋼的耐腐蝕性能研究不多,甚至有的僅列出測試數據不予評價,由使用部門自行去考慮。有的單位還片面地提出以樹脂的耐腐蝕性取代玻璃鋼的耐腐蝕性。為了正確地得到可靠的腐蝕性能,對玻璃鋼的原材料選擇必須有所統一,否則數據差異很大。 對于樹脂,應分別對聚酯、酚醛,環氧/不同固化劑體系提出要求,對于玻璃鋼纖維,應考慮耐蝕復合結構層,有耐蝕表面層。對于不同腐蝕解質應選用相應的玻璃纖維(中堿或無堿)及表面化學處理劑,進行不同類型原材料體系的腐蝕試驗。 4.4腐蝕試驗后的測定項目 腐蝕試驗后的測定項目應予統一。一般對于玻璃鋼應有下列幾項:(1)試樣外觀(2)解質外觀(3)力學性能,彎曲強度,彎曲彈性模量,巴柯爾硬度,玻璃纖維含量。并盡量以圖表列出表示,可以看出變化趨勢。這里應指出,重量變化率過去有些單位采用,是引用塑料試驗方法而來的,對于玻璃鋼而言,重量變化率影響因素多,雖然測定時方便,但數據準確性誤差較大。對于彎曲彈性漠量的測定仍是必要的,尤其在對于有些溶劑解質而言,由于溶劑的滲透起增塑效應,樹脂變軟,有時玻璃鋼彎曲強度仍很高,而彎曲彈性模量卻有相當的下降。目前,極大部分單位未測定彎曲彈性模量是不全面的。 4.5腐蝕試驗的時間及溫度 由于玻璃鋼的腐蝕滲透有一定時間,在進行腐蝕試驗時必須按不同齡期分別取樣,如1個月,3個月,6個月,9個月,1年快速腐蝕試驗也至少要浸泡6個月以上,才能大致看出變化趨勢,試驗溫度可分別列出室溫。50℃、70℃、100℃,根據不同的樹脂,不同的使用溫度要求選擇相應的試驗溫度。 4.6腐蝕評定標準 腐蝕評定標準是個復雜的問題,各國均沒有統一的看法,而且差異也很大,有時從評定標準來看是不耐的,因實際使用上卻安全使用數年,應該說,從評定標準來看,是屬偏嚴的,"耐不耐"并不等于表示 用不用,"耐"的一般"可用","不耐"并不表示在實際上"不能用",而與實際情況有關(如設備的要求使用期限,設備的重要程度),用靜態試驗得出的評定標準僅是參考,但往往會造成一種誤解,因此,有的單位采用質量指數法綜合評價,也有的單位以動態腐蝕變化曲線來判定其長期使用可靠性。腐蝕評定標準與腐蝕試驗方法也有關,不同的試驗方法,評定的范圍有區別,而不是千篇一律的。因此,提出腐蝕評定標準必須慎重,要按照玻璃鋼在長期實際應用中參照有關標準提出確實可行的判斷標準。