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物理性能
烧成后搪玻璃衬里的性能。
数值适用于烧成在钢基体上的 STAHL GLAS 衬里。玻璃与钢之间的化学结合意味着无需考虑界面传热热阻。
- 厚度
- 1 – 2.2 mm
- 密度
- 2.5 g/cm³
- 抗拉强度
- 70 N/mm²
- 抗压强度
- 800 N/mm²
- 硬度（HV）
- 700 kg/mm²
- 导热系数
- 1.2 W/m·K
- 比热容
- 0.82 kJ/kg·K
- 电阻率
- 1013 Ω/cm 常温下
- 介电强度
- 20 – 30 kV/mm
- 弹性模量
- 75,000 N/mm²
- 伸长率
- 0.1 %
- 磨损
- 3.5 mg/min
- 随形能力
- 衬里随基体金属一同弯曲，直至金属本身发生永久变形。
- 崩瓷倾向
- 在正常运行条件下不会出现。
- 表面
- 极为光滑 — 易于清洗，具备优异的耐磨性与气体不渗透性，可防止粘附与微生物滋生。可用碱进行生物灭菌。
- 结构特性
- 由于呈电中性，衬里彻底排除了电化学腐蚀的可能。它抗老化，其性能并不依赖会逐渐崩解的非晶结构，并能有效耐受候变影响。
耐热冲击性
衬里失效最常见的单一原因 — 而且是可以避免的。
无论发生在玻璃侧还是夹套侧，任何温度骤变都有可能损伤衬里，必须避免。危害最大的热冲击来自把冷物料溅到高温玻璃表面。这会引发细微的表面裂纹，进而导致衬里失效。多数热冲击损伤表现为衬里以形状特征明显、面积不大但较厚的玻璃碎片剥落。
如何读图
图的 左半部分 给出在釜内不同物料温度下，通入夹套的介质所允许的最高与最低温度。例如，当物料与玻璃壁面处于 140 °C时，进入夹套的介质温度必须介于 −15 °C 与 255 °C 之间.
图的 右半部分 给出在玻璃与夹套加热或冷却介质处于不同温度时，投入釜内物料所允许的最高与最低温度。例如，当夹套介质与玻璃壁面处于 180 °C时，进入釜内的物料温度必须介于 50 °C 与 255 °C 之间.
取 80 % 的裕量
为保证设备安全运行，请以 图中数值的 80 % 作为实际操作依据 — 而不是直接采用图中数值。
取自图表的部分限值
| 物料 / 壁面温度 | 夹套介质允许温度 | 夹套 / 壁面温度 | 投料温度允许范围 |
|---|---|---|---|
| −25 °C | −25 至 105 °C | −25 °C | −25 至 105 °C |
| 20 °C | −25 至 155 °C | 20 °C | −25 至 160 °C |
| 60 °C | −25 至 190 °C | 60 °C | −25 至 215 °C |
| 100 °C | −25 至 215 °C | 100 °C | −25 至 235 °C |
| 140 °C | −10 至 230 °C | 140 °C | −15 至 250 °C |
| 160 °C | 15 至 245 °C | 160 °C | 15 至 255 °C |
| 180 °C | 45 至 245 °C | 180 °C | 45 至 250 °C |
| 200 °C | 85 至 250 °C | 200 °C | 65 至 250 °C |
数值取自上方热冲击曲线图。中间温度应直接从图中读取；以图为准，本表仅为方便查阅。
导热系数
钢上的薄玻璃层，表现优于单看玻璃所能预期的。
与自承式玻璃设备相比，钢基体使搪玻璃层能够做得相对较薄。玻璃较低的导热系数由此被钢的高传热能力所抵消 — 而且由于玻璃与钢是化学结合的，无需考虑界面传热热阻。
| 工况 | 夹套介质 | 釜内介质 | U（W/m²K） |
|---|---|---|---|
| 加热 | 蒸汽 | 有机液体 | 345 – 469 |
| 蒸汽 | 水溶液 | 403 – 520 | |
| 导热油 | 有机液体 | 192 – 269 | |
| 导热油 | 水溶液 | 278 – 315 | |
| 冷凝 | 水 | 有机液体 | 155 – 180 |
| 水 | 水溶液 | 178 – 219 | |
| 冷却 | 水 | 有机液体 | 113 – 187 |
| 水 | 水溶液 | 123 – 178 | |
| 盐水 | 水溶液 | 74 – 145 |
各种加热与冷却条件下的总传热系数。实际表现取决于搅拌状况、装料液位、结垢与夹套形式 — 请将这些数值作为设计起点，而非性能保证。
耐腐蚀性
什么会侵蚀搪玻璃衬里，什么不会。
腐蚀性物质的种类与温度共同决定浓度所起的作用。浓酸通常比稀酸 腐蚀性更弱 — 磷酸除外。浓度、pH 值、温度与搅拌作用都会影响腐蚀速率。
全 pH 范围内的温度极限
- 完全耐受
- 有限耐受
- 不推荐
酸与碱的等腐蚀图
每张图表示衬里腐蚀速率与浓度和温度的关系。各区域以等腐蚀线为界，橙色线标示 0.5 mm/年。所有曲线均在体积与表面积之比 V/S = 20 的条件下、使用试剂级化学品得出。点击任一图表可放大。
- ≤ 0.1 mm/年 — 完全耐受
- 0.1–0.2 mm/年
- 0.2–0.5 mm/年
- > 0.5 mm/年
- 0.5 mm/年 界线
- 超出图示范围
碱类图表：浓度刻度沿用原始试验图表，上方坐标轴为对应的 pH 值。
改变腐蚀速率的工艺因素
物质
STAHL GLAS Blue Glass 对酸、碱、溶剂、气体、未冷凝蒸汽以及酸性、天然或无水性质的熔盐具有很高的耐受能力 — 在较高温度与各种浓度下均是如此。
温度
无论对酸还是对碱，温度都对腐蚀有强烈影响。碱的腐蚀速率大约 每升高 10 °C 翻一倍。在 pH 14（NaOH）条件下，允许的最高温度为 57 °C。接触时间同样重要：对于酸，腐蚀速率随接触时间延长而 下降 ，而碱的腐蚀速率则随时间保持恒定。
酸
对所有酸类均有优异耐受性 — 包括有机与无机、氧化性与还原性酸。最常见酸类的等腐蚀曲线源自试剂级实验室试验；在实际工况中，流速、相态与化学品等级同样影响速率。磷酸浓度升高时对玻璃的侵蚀性反而增强：在 85 % 浓度下，最高可用温度为 95 °C.
碱
碱的腐蚀性通常强于酸。浓度升高，腐蚀速率随之上升；温度每升高 10 °C，侵蚀速率翻一倍。使用热碱时务必谨慎。
水
水也可能造成严重腐蚀，而且风险 随水的纯度升高而增大。在气相中，冷凝在较低温玻璃表面的水滴会把碱金属离子从玻璃网络中浸出。应保持釜内物料呈弱酸性，并对不带夹套的上封头保温以减少冷凝。我们的 CERA 9011 能够应对气相环境中的腐蚀。
腐蚀抑制
当反应剧烈到会快速磨蚀衬里时，可通过添加剂抑制侵蚀。数百 ppm 的二氧化硅可在液相酸性工况中保护衬里；硅油在气相中起同样作用。一般来说，温度越高所需二氧化硅越多，酸越浓所需越少。在存在氟的情况下，二氧化硅同样有益。对于碱，数百 ppm 的钙、铝或锌可减轻腐蚀，在稀溶液中尤为明显。
氢氟酸会破坏搪玻璃衬里
众所周知，氢氟酸可以彻底破坏一台搪玻璃容器。即便浓度低至 20 ppm，酸性环境中的氟化物也会对玻璃表面造成毁灭性影响 — 在氢氟酸被反复补充的连续反应中尤为严重。氢氟酸侵蚀作为玻璃主要成分的二氧化硅，破坏 SiO2 结构，留下粗糙的表面。
防范氟化物侵蚀需要持续警惕。可能含氟化物杂质的反应物在使用前必须化验以确定氟含量。工业级磷酸及其盐类常带有氟污染，其他无机酸亦然。
机械性能
正是压应力，让脆性玻璃得以经受使用。
机械性能
玻璃有脆性大、抗拉强度低的缺点。解决办法是让衬里处于受压状态。这发生在搪玻璃件烧成后的冷却过程中，源于玻璃与基体金属热膨胀系数的差异，以及两者之间优异的结合力。
当玻璃与钢的复合体承受机械应变时 — 无论来自搬运、机械冲击还是热冲击 — 必须先克服这一压应力，玻璃才会转入受拉状态并失效。因此残余压应力起到了有效的缓冲作用。
磨损
衬里磨损即釜内磨蚀性固体对玻璃的磨耗。最初表现为失去火焰抛光光泽，严重时呈现砂纸般的粗糙表面。经验表明，仅因磨损 单独 导致失效的情况非常少见。
然而一旦与酸腐蚀叠加，后果可能相当严重：磨损从机械上破坏二氧化硅网络，使酸腐蚀加速。STAHL GLAS Blue Glass 具有良好的耐磨性，在机械冲击、耐冲击性与耐热冲击性等物理特性方面也更为出色。
操作指引
决定衬里寿命长短的六个习惯。
我们被叫去处理的搪玻璃失效，大多不是制造缺陷，而是操作习惯所致。
切勿把冷物料溅到高温面上
把冷物料投到高温玻璃壁面是典型的失效模式。请遵守热冲击区间，并按图中数值的 80 % 执行。
盯住夹套，而不只是釜内物料
夹套侧的温度骤变与物料侧一样具有破坏性。加热与冷却介质同样要缓慢升降温。
化验氟含量
在投入工业级磷酸、其盐类或其他无机酸之前，先确定氟含量。20 ppm 就足以造成影响。
气相工况下保持物料弱酸性
冷凝的纯水会把碱从玻璃网络中浸出。请对不带夹套的上封头保温以减少冷凝。
限制热碱的接触
在 pH 14（NaOH）条件下允许温度为 57 °C，每高出 10 °C 侵蚀速率翻一倍。清洗环节同样计入。
按计划做电火花检测
针孔与减薄在检查时发现代价很小，等到失效才发现代价高昂。我们提供有计划的检查方案 — 参见 现场服务.
标准与试验
衬里依据什么标准检验。
DIN EN ISO 28706
耐化学腐蚀性 — 按应用情况涵盖酸、中性液体与碱。
DIN EN ISO 28721-1
搪玻璃设备质量要求，第 1 部分。
DIN EN ISO 28721-3
耐热冲击与耐冲击性，第 3 部分。
DIN EN ISO 15695
烧成玻璃表面的耐划伤与耐磨性。
容器几何尺寸遵循 DIN 28136 的 AE 与 CE 型。厂内检测包括整体衬里的电火花检测，UT、RT 与 MPI 无损检测，水压与气压试验，以及完整的材料追溯 — 参见 质量与检测.
