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案例頻道在現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)，尤其是化工企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，都涉及到相關(guān)量的測量與控制問題，比如壓力、溫度、流量、物位等的測量與控制，在這一系列量的測量與控制過程中，相關(guān)的各種類型的儀表是不可缺少的。近年來化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，使得儀表行業(yè)獲得了前所未有的突破，它在企業(yè)的生產(chǎn)中的作用越發(fā)顯得重要。但同時存在一個不容忽視的問題，那就是在儀表應(yīng)用過程中，因測量介質(zhì)強(qiáng)腐蝕而導(dǎo)致泄漏、測量不準(zhǔn)確、損壞、停車等一系列問題，更嚴(yán)重者可造成生產(chǎn)責(zé)任事故，這些都給企業(yè)造成了不可彌補的損失。據(jù)發(fā)達(dá)國家的有關(guān)統(tǒng)計[1]，在當(dāng)今工業(yè)化國家中每年由腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4%。
近年來，儀表防腐問題得到了眾多企業(yè)的重視。人們在大量的儀表防腐生產(chǎn)實踐中逐漸探索并積累了許許多多寶貴經(jīng)驗，比如先后發(fā)現(xiàn)的防腐材料就有316、316L、蒙耐而合金、哈氏合金C、鉭、鈦、聚四氟乙烯（PTFE）等。在諸多防腐材料中，PTFE是儀表防腐的首選材料，也是目前應(yīng)用最多、效果最佳的材料之一。
1． PTFE的性能
PTFE為全氟化直鏈高聚物，結(jié)構(gòu)式為
，由四氟乙烯單體（TFE）聚合制得。其聚合方法包括本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合（亦稱分散聚合）等，生產(chǎn)上應(yīng)用的主要是懸浮聚合和乳液聚合法。由于PTFE分子中C―F鍵的鍵能高且穩(wěn)定，C―C主鏈完全被體積較大的氟原子所遮蔽，故其耐化學(xué)藥品性極佳，甚至超過貴金屬。表1列出了PTFE與其它常用防腐材料的耐化學(xué)藥品性[2，3]。除全氟烷烴、全氟氯烷烴能輕微溶脹PTFE外，只有熔融狀態(tài)堿金屬、三氟化氯、元素氟在高溫高壓下使其作用，其它所有介質(zhì)如酮類、醚類等有機(jī)溶劑均不能對它起作用，濃酸、濃堿、強(qiáng)氧化劑即使在高溫時也不能對它起作用。PTFE潤濕性極小，對酸和堿溶劑的吸收率極低，在高溫下長期接觸一般只增重1%左右；PTFE具有良好的熱穩(wěn)定性，在200℃以上才開始有極微量的裂解產(chǎn)物，在熔點327℃時裂解物也很少，只有到400℃以上裂解速度明顯加快，在475℃以上分解產(chǎn)物有極少量巨毒的全氟異丁烯，因此燒結(jié)時一定控制溫度不要超過475℃；PTFE還不受氧、臭氧、紫外光作用，不易老化，即使長期處于260℃高溫環(huán)境下其力學(xué)性能和化學(xué)性能均不發(fā)生實質(zhì)性的變化。另外PTFE耐疲勞性優(yōu)異，不會出現(xiàn)永久疲勞破壞，即使因疲勞而破壞，仍能保持其形狀的完整性。
表1） PTFE與其它常用防腐材料的耐化學(xué)藥品性
但PTFE與其它塑料相比，它的力學(xué)性能不是很好，且不耐磨、硬度低、易冷流。在PTFE中加入能經(jīng)受PTFE燒結(jié)溫度（360～380℃）的填充劑，它的力學(xué)性能可大為改善，同時能保持PTFE其它優(yōu)良性能。填充劑的品種有玻璃纖維、金屬、金屬氧化物、石墨、二硫化鉬、碳纖維、聚酰亞胺等[1]。
2. 儀表防腐常用工藝
PTFE的耐化學(xué)腐蝕性好，因而在防腐材料上用得最多，應(yīng)用面很廣。PTFE在儀表防腐中主要應(yīng)用在內(nèi)襯和外包兩個方面：內(nèi)襯用于儀表內(nèi)部能夠接觸到強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的部位，而外包則用于儀表外部能夠接觸到強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的部位。兩者的目的都是利用聚四氟乙烯的強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性，起到保護(hù)儀表不受腐蝕性介質(zhì)腐蝕的作用。
儀表內(nèi)襯和外包PTFE后防腐效果極佳。PTFE內(nèi)襯技術(shù)有松襯和緊襯兩種；而外包防腐目前多以纏繞燒結(jié)法為主。
2.1 內(nèi)襯工藝流程：
制造內(nèi)襯的工藝流程如圖1所示。
實施內(nèi)襯工藝需注意下列幾點：
⑴ 內(nèi)襯材料選用車削厚度3mm、寬度1400mm 以下的PTFE板材，該板材經(jīng)2萬V高壓電掃描無擊穿，且板面平整；
⑵ 緊襯需將經(jīng)過檢測合格的板材放到事先配好的活化劑溶液中進(jìn)行單面處理，一般要求活化劑現(xiàn)配現(xiàn)用，經(jīng)活化處理的板材在兩天內(nèi)使用，以防氧化；
⑶ 被襯金屬面必須平整光滑，松襯金屬面上涂防銹漆，內(nèi)襯筒體應(yīng)有ф2~3mm排氣孔；
⑷ 焊接可采用熱壓法和熱風(fēng)法。熱壓法選用鋁合金做焊刀加熱至(380±5)℃，施壓1~2MPa進(jìn)行熱壓焊接；而熱風(fēng)法用惰性氣體作介質(zhì)加熱至420~480℃ 使PTFE 焊接面熔融，同時將焊條或焊接物壓合在一起。由于PTFE分解物有毒，施工現(xiàn)場應(yīng)強(qiáng)制通風(fēng)；
⑸ 內(nèi)襯材料經(jīng)焊接、翻邊后，必須對其逐點檢測（用2萬V HD-1型微檢測儀測定），并通水加壓檢漏，無泄漏現(xiàn)象者為合格品。
2.2 外包工藝流程：
儀表外包防腐目前以PTFE纏繞燒結(jié)法居多，該方法簡單、易操作、可靠性高，其工藝流程如圖2所示。
纏繞燒結(jié)工藝需注意以下幾點：
（1）纏繞帶車削厚度0.1~0.12mm，寬度15~18mm；
（2）在纏繞前應(yīng)將被包的工件表面拋光，并處理干凈，兩端套緊PTFE防腐套，纏繞PTFE帶，纏繞層數(shù)以5~8層為宜(特殊要求可適當(dāng)厚一些，但一般不會超過3mm)，最后纏繞一層玻璃絲帶。纏繞時用力要均勻，用力太大PTFE帶容易斷裂，而太小則纏不緊，燒結(jié)時易開裂；
（3）燒結(jié)在高溫爐中進(jìn)行，隨著溫度的升高，型坯體積發(fā)生膨脹，在熔點附近體積膨脹率達(dá)25%，因而要控制升溫速度，若升溫過快會導(dǎo)致膨脹不均而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使包層變形、開裂；而升溫過慢則燒不透，使包層不可靠；冷卻可采用空氣自然冷卻法。
（4）出爐冷卻后用高頻電火花檢測器仔細(xì)檢查各部位有無極小的砂眼、裂紋或其它缺陷隱患，檢查的重點應(yīng)放在兩端，檢驗合格者為成品。 纏繞燒結(jié)致密性較好，不易剝落，耐一般沖擊，層厚0.05~3mm可選，防腐效果好，經(jīng)濟(jì)、可靠。缺點是工件外型要求較高，溫度響應(yīng)滯后約10s（厚1mm）。
PTFE用于儀表防腐還有一種方法是噴涂。噴涂具有工藝簡單，加工方便快捷，對工件外型要求少，基本無響應(yīng)滯后等優(yōu)點。缺點是表面處理要求較高，致密性差，有針孔，易龜裂、剝落，不耐沖擊，涂層薄（0.06mm），防腐效果一般。
3．PTFE在儀表上的實際應(yīng)用
浙江巨化自動化儀表有限公司（原巨化集團(tuán)工程公司儀表廠）以一次儀表為基礎(chǔ)，以防腐為特色，緊緊把握住將氟材料應(yīng)用于一次儀表防腐作為產(chǎn)品創(chuàng)新的融合點，對照各種工藝的優(yōu)缺點，總結(jié)出成型翻邊、纏繞燒結(jié)、緊襯松襯等加工工藝，并相繼推出以PTFE為隔離防腐材料的系列產(chǎn)品，如用于壓力測量與控制的襯PTFE法蘭式隔膜不銹鋼壓力表，用于溫度測量與控制的襯PTFE熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計，用于流量測量與控制的襯PTFE流量計，用于物位測量與控制的全襯PTFE磁翻板液位計、導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器等，在防腐工程中得到了廣泛的應(yīng)用，很好地解決了強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中儀表使用的問題。
比如，某公司生產(chǎn)30%的鹽酸，起初選用法蘭式鉭膜片隔膜壓力表，平均更換周期為4個月，后來選用該廠生產(chǎn)的襯PTFE法蘭式隔膜不銹鋼壓力表，膜片用316襯PTFE，平均更換周期延長至2a；某公司氫氟酸儲槽，由于介質(zhì)為腐蝕性極強(qiáng)的氫氟酸，起初選用進(jìn)口電容液位計，使用1a被腐蝕，而采用該廠的全襯PTFE磁翻板液位計，從2001年9月使用至今性能仍完好。
4．結(jié)語
隨著儀表工業(yè)的迅猛發(fā)展，儀表防腐問題得到了世界各國的普遍關(guān)注。在大量的儀表防腐生產(chǎn)實踐中，由于PTFE具有的獨特性能而被廣大企業(yè)采用，它是目前儀表防腐上應(yīng)用最多、效果最佳的材料之一。隨著科研手段和生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，PTFE必將在儀表防腐上有更大的作為。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號