新型聚四氟乙烯紧衬耐正负压大型设备的研制项目简介 立项背景及意义： 目前，市场及资料上用于放置化工介质的 设备内壁极易受到腐蚀损坏，通常该领域 的技术人员采用聚四氟乙烯做为设备的衬 里聚四氟乙烯衬里作为管道、设备 的有效防腐蚀措施广泛运于各个 行业。通常的做法将聚四氟乙烯 衬里覆盖主体需衬面，从而形成 防腐保护。 在加工过程中，通常需要对需衬复聚四氟 乙烯的金属设备的内表面进行清洗处理， 目前的清洗处理仅仅局限于将金属设备的 内表面进行去除油污及锈迹的处理，然后 再敷设粘结剂，由于金属表面没有得到彻 底处理，聚四氟乙烯衬里与金属设备内表 面的粘合不够有力，粘结强度低，可导致 聚四氟乙烯衬里与金属设备内壁剥离； 设备的支管与筒体采用可熔性氟塑料薄膜 ，通过搭焊工艺连接。由于薄膜可拉强度 低，搭接处的可靠性受到严重影响。在高 温工况条件下，常常出现脱焊、泄漏，影 响设备使用寿命；当聚四氟乙烯衬里与金 属设备粘合后，为使聚四氟乙烯衬里与金 属设备内壁紧贴，需要在金属设备内腔进 行加压。加压后，聚四氟乙烯衬里与金属设备虽然得到了紧贴 ，但在此过程中，聚四氟乙烯衬 里与金属设备之间仍有残留空气 。设备使用过程中，夹层里的残 留空气受热膨胀，致使聚四氟乙 烯衬里与金属设备之间产生剥离 ，尤其在负压工况条件下，极有 可能导致聚四氟乙烯衬里失去应 有的作用。 本项目旨在研发一种新型聚四氟乙烯紧衬 耐正负压大型设备，该设备聚四氟乙烯衬 里和金属内表面粘合力度强、支管和筒体 实现了一体化，具有耐正负压能力强、使 用寿命长的显著特点。其主要技术途径是 ：（1）采用了金属衬面的彻底处理法，提 高粘结剂的粘结力度；（2）采用了支管与 筒体一体化新工艺，增加了连接处的强度3）采用了设备内加正压，设备 外抽负压的新工艺，排尽粘合层 面上的残留空气，为聚四氟乙烯 衬里与设备筒体及端盖之间之间 的粘合提供了可靠保障。二、国内外研究现状和发展趋势 清洗处理仅仅局限于将金属设备的内表面 进行去除油污及锈迹的处理，然后再敷设 粘结剂，由于金属表面没有得到彻底处理 ，聚四氟乙烯衬里与金属设备内表面的粘 合不够有力，粘结强度低，可导致聚四氟 乙烯衬里与金属设备内壁剥离；2.设备支管 与筒体的连接强度低。设备的支管与筒体 原工艺采用可熔性氟塑料薄 目前，国内外聚四氟乙烯板材衬里设备加工工艺 主要有四种：（1）松衬法；（2）紧衬法；（3 ）粘衬法；（4）支撑法。上述四种在加工过程中 ，存在三个严重缺陷：1.被衬金属壳体内表面没 有进行彻底处理。通常需要对需衬复聚四氟乙烯 的金属设备的内表面进行清洗处理，目前的膜， 通过搭焊工艺连接。由于薄膜可拉强度低，搭接 处的可靠性受到严重影响。在高温工况条件下， 常常出现脱焊、泄漏，影响设备使用寿命（见图1 ）； 3.紧衬过程中，衬里和金属壳体之间存在滞 留空气。当聚四氟乙烯衬里与金属设备粘 合后，为使聚四氟乙烯衬里与金属设备内 壁紧贴，需要在金属设备内腔进行加压。 加压后，聚四氟乙烯衬里与金属设备虽然 大部分得到了紧贴，但在此过程中，聚四 氟乙烯衬里与金属设备之间仍有残留空气 。设备使用过程中，夹层里的残留空气受 热膨胀，致使聚四氟乙烯衬里与金属设备 之间产生剥离，尤其在负压工况条件下， 极有可能导致聚四氟乙烯衬里失去应有的 作用（见图3）。目前的发展趋势是探讨一种科学 的方法，使聚四氟乙烯衬里和金 属内表面实现真正意义的紧衬， 同时克服支管和筒体连接强度差 的严重缺陷，使产品的耐正、负 压能力得到提高，使产品整体质 量上个档次，打开新的市场，满 足更多用户的要求。1、研制开发内容 我厂开发新型聚四氟乙烯紧衬耐正负压大 型设备，其技术特点是提高聚四氟乙烯衬 里与金属结合面的粘合力度、提高设备耐 正负压能力、延长使用寿命。主要研发内 容包括：（1）提高衬里面的粘结力度；（ 2）实现支管与筒体一体化；（3）排尽粘 合层面上的残留空气。2、技术关键 （1）为了提高衬里结合面的粘结力度，本 产品在加工设备筒体及端盖时对其内壁进 行了喷砂或砂轮抛光处理，使设备筒体及 端盖的衬里面见“白”，最大程度提高粘结剂 的粘结力度；（2）为了解决支管与筒体连接强度差的 严重缺陷，研发出支管与筒体一体化新 工艺，即在支管周围处的衬里板材上使 用特殊的扩口模具，加热后，将衬里板 材拉伸、翻边，直接压在法兰面上，实 现了支管与筒体一体化，替代了支管与 筒体用薄膜搭接的原始工艺，从根本上 消除影响设备使用寿命的致命弱点，延 长了设备使用寿命（见图2）；（3）为了排尽粘合层面上的残留空气，我们 对设备筒体及端盖整体进行加热，且在加热 的同时通过正压进气组件对其进行挤压并利 用真空排气组件对夹层中的空气进行负压的 抽取，不仅能使粘结剂通过加热而促使聚四 氟乙烯衬里与设备筒体及端盖紧密贴合，而 且在此过程中也将聚四氟乙烯衬里与设备筒 体及端盖夹层中的残留空气排尽，为聚四氟 乙烯衬里与设备筒体及端盖之间之间的紧贴 提供了保障，从而延长了整个设备的使用寿 命（见图4）。四、预期目标我厂开发的新型聚四氟乙烯紧衬耐正负压大型设备系国内外首创，本 项目的核心技术已申报1项发明专利（公告号：CN101870396A）并 已获得1项实用新型专利授权（专利号：ZL201020239968.7）。我厂 现有用户200多家，每家需求平均在5台左右，第一年预计推广10家 单位，本产品可增加500万元左右的年产值。 该产品能耗低，无排污 ，符合国家环保要求，而且返修率大大降低，将深受广大用户欢迎， 具有广阔的市场空间和社会效益，预计投产后需求意向十分看好主要技术指标： 1、衬里和金属壳体紧衬面的剪切强度 16MPa（原工艺剪切强度10MPa）。 2 、衬里和金属壳体紧衬面的剥离强度 32N/cm（原工艺剥离强度22N/cm）。 3 、耐负压能力（DN1000）达到-0.2kg/cm2 （原工艺耐负压能力- 0.15kg/cm2）。经济指标： 预计年增产值500万元左右，年增利润40万 元左右，年增税金30万元左右。五、研究的方案和技术路线 具体研究实施方案： 1、成立以总工为组长的攻 关小组，厂长（法人代表）作为主要成员参与该 项目的全过程开发，以保证经费落实和协调工作 顺利进行； 2、研发支管和筒体一体化工艺，攻 克该项目的关键技术难，从小口径到大口径逐步 研究和试验，并得出最佳方案； 3、研发设备内 施正压、设备外抽负压的工艺，排尽聚四氧乙烯 衬里秘设备内表面之间的残留空气，实现真正意 义上的紧衬； 4、从口径500mm到1500mm分三 个阶段分别拿出阶段性的样品。六、计划进度安排 1、2011年1月2011年4月，完成科技审 报、方案调研，确定技术线路图及实施方 案； 2、2011年5月2011年8月，完成口 径500mm设备的紧衬工艺3、2011年9月 2011年12月，完成口径1000mm设备的紧 衬工艺； 4、2012年1月2012年4月，完 成口径1500mm设备的紧衬工艺； 5、2012 年5月2012年6月，完成产品的验收和项 目总结。七、现有的工作条件 本厂创建于1981年9月，现有厂房面积 3000多平方米，是国内率先研制开发氟塑 料衬里的专业厂家，具有较强的技术研发 能力，是一家集研发、生产和销售为一体 的专业性企业。建厂以来，我厂共获得国 家发明专利2项，实用新型9项，该项目于 2010年申报了1项发明专利（已公告）和1 项实用新型专利（已授权）。2009年，我 厂作为主要起草单位，参加了国家标准“聚 四氟乙烯补偿器”的修订工作，并参加了 “工程塑料衬里”等6个部标的起草工作。今 年9月份申报了国家高新企业（省、市两级 均已通过），正待中央有关部门审批，10 月份向市科技局申报了一项重大发明奖， 已受理，正在审批。我厂现有工人65人， 其中高级工程师2人，工程师5人，4个车间 主任都具有20年以上的工龄，技术骨干9人 ，都具有10年以上工龄。2010年，我厂申报高新技术企业已获审批。八、经费预算 本项目预计总投入100万元，申请科技经费 补助35万元。项目总经费开支预算表： 设备费 30.0万元 能源材料费40.0万元 设计试验费6.0万元 信息费 4.0万元 人员费 16万元 其他4.0万元科技经费开支预算表： 设备费 8万元 能源材料费18万元 信息费 1.0万元 设计试验费2万元 人员费 6万元2011年4月18日