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深度讲解,硫酸浓度对耐火材料耐酸试验的影响?_拜恩检测-专业第三方检测机构

发表时间:2022-09-22   来源:

 

耐酸性能属于耐火材料的化学性能检测项目。在耐火制品检测种类中,一般是不定形耐火材料会对耐酸性能有一定要求,特别是用于酸性环境下的烟囱、烟道、反应器等的衬里部位和高温窑炉的炉壳等低温部位的耐酸浇注料、耐酸喷涂料或耐酸胶泥等,在产品质量检测中,都会特别要求耐酸性能达到一定试验要求。

耐火材料

目前,耐火材料的耐水性能检测方法标准为GB/T17601—2008《耐火材料耐硫酸侵蚀试验方法》。该标准现阶段存在的问题就是标龄时间较长。随着环保要求的逐年提高,高温行业的脱硫脱硝几乎全面普及,对耐酸性的需求也越来越高,所以GB/T17601—2008规定的定形耐火材料耐酸性侵蚀的试验方法有些不能适用现在的行业要求了。

各种酸

由于侵蚀机理的不同,酸性物质对耐火材料的侵蚀结果也会呈现出不同的结果,比如有的酸性条件会造成耐火材料的强度损失,这时我们就需要通过耐酸试验了解其抗折耐压强度情况。其次是化学反应可能也会导致耐火材料的质量损失。此外,有的耐酸试验还会考察耐火材料外观的变化如裂纹、破损、体积膨胀等,理论上检测目的的不同,耐火材料用途不同,就需要我们对耐酸试验的试剂种类,试剂的浓稀度、试验温度等各种条件进行针对性的选择,而GB/T17601只是简单粗暴的规定了70%硫酸浓度6h的耐酸试验。

根据其它国内外试验标准和国内行业的调研表明,工业窑炉的烟囱、烟道等装置工作时硫酸浓度最高在35%~40%,尤其在脱硫装置之前,但在脱硫装置之后,烟气中硫酸浓度在20%以下,温度通常在70℃~80℃,因此,我们在检测不定形耐火材料的耐酸性能时,也应该考虑浓酸(40%H2SO4)的常温和稀酸(20%H2SO4)80℃时对材料的侵蚀情况。

耐酸浇注料

为了研究浓酸(40%H2SO4)的常温和稀酸(20%H2SO4)80℃时对耐火材料的侵蚀数据,有人将耐酸浇注料、耐酸喷涂料、低水泥浇注料、高铝水泥浇注料等不同种类的不定形耐火材料,按照GB/T4513.5制备成了试样,在试样成型后自然养护24h脱模,再自然养护24h,然后在110℃的高温下进行烘干,24h后进行耐酸性能的测试试验。下面是具体的试验步骤和结果的讨论

 

一、试剂与仪器的选择

1.试剂:硫酸(ρ=1.84g/cm3)

2.仪器:干燥箱、抗折强度试验机、弹性模量测试仪、电子天平等。

 

二、耐酸试验方法

1.取同批制备的试样2组,每组3块,经110℃±5℃干燥24h后置于干燥器冷却至室温,其中一组作为基准试样,另一组作为试验样

2.将试验样水平放入常温下40%H2SO4溶液中,试样之间、试样与酸液面的距离不低于10mm,浸泡7天取出试样,用水冲洗干净,经110℃士5℃烘干后置于干燥器冷却至室温。

3.观察并记录试样外观的腐蚀、剥落、裂纹、膨胀等异常情况。

4.按GB/T3001分别测定基准试样和浸酸后试样的抗折强度,取其算术平均值,精确至0.1MPa。

5.结果计算:浸酸后的抗折强度保持率用r表示,数值以%表示,按下式计算,结果保留至整数。耐酸侵蚀率可以由(1-r)表示,数值以%表示。公式如下图

计算公式

三、结果讨论

该试验主要选择了两种浓度的硫酸,40%和20%,前者是浓酸的代表,后者是稀酸的代表,在现场应用中,硫酸的使用最为广泛,且腐蚀性最强,其中稀酸场景相对较多,且在70℃-80℃的居多,使用场景中,硫酸的浓度最大可达40%左右,但数据表明,稀酸对试样的侵蚀机理与浓酸有所不同,除了酸的侵蚀还有水化的影响,浓酸更能表征试样的耐酸性,作者建议不定形耐火材料的耐酸性试验可选择40%浓度的硫酸。

通过试验获得的大量数据表明,试样的酸后抗折强度比耐压强度更有规律性,且抗折强度与弹性模量有较好的一致性,弹性模量为无损检测,与强度有一定的相关性,可以间接地证明抗折强度保持率的可靠性;其次,抗折强度的检测相对标准偏差更小,数据更重复性更好;另外,在实际应用中,抗折强度更倾向于材料的韧性,与耐酸浇注料的使用要求更加相符。

除了以上结论,对于40%H2SO4来说,温度对试验结果有一定的影响,但影响不大,主要是常温下40%H2SO4浸泡7天的试验结果具有较好的代表性,考虑到用户及不同材料的试验需求,我们也建议只要相关方协商一致,可以选择其他酸种(如硝酸、盐酸或混合酸)、酸的浓度、温度及浸泡时间,并在报告中注明即可。

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