2025年《氢氟酸储罐内衬》技术评估题

2025年《氢氟酸储罐内衬》技术评估题考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的字母填入括号内）1.氢氟酸（HF）对碳钢的主要腐蚀方式除了普遍的酸腐蚀外，还显著体现为（）。A.氧化腐蚀B.应力腐蚀开裂C.氢脆D.电化学腐蚀2.对于储存高浓度氢氟酸（例如超过50%）的储罐，以下哪种内衬材料通常被认为具有最优的耐腐蚀性和耐渗透性？（）A.聚四氟乙烯（PTFE）B.玻璃鳞片涂层C.氟橡胶（FKM）D.玻璃纤维增强塑料（FRP）3.在进行氢氟酸储罐内衬的表面处理时，对于碳钢基体，通常要求达到的除锈等级至少是（）。A.Sa2.5级B.St3级C.Sa3级D.Fe2级4.以下哪种施工方法最适合于制造大型、复杂形状的氢氟酸储罐内衬，特别是对于球罐或大型卧罐？（）A.手糊法B.喷涂法C.模压法D.热熔贴衬法5.氢氟酸储罐人孔的内外法兰密封面，在选择材料时，首要考虑的是其（）。A.导热系数B.模具流动性C.化学稳定性和耐磨性D.电绝缘性6.对于需要承受较高温度（例如长期接近沸点）的氢氟酸储罐内衬，除了耐腐蚀性外，必须优先考虑材料的（）。A.耐渗透性B.机械强度和热稳定性C.电绝缘性D.拉伸模量7.在氢氟酸储罐区，除了针对HF泄漏的监测报警系统外，最重要的安全措施之一是设置（）。A.防雷设施B.消防喷淋系统C.隔绝防爆墙D.雨棚和紧急淋浴喷头8.以下哪种检测方法最适用于检测氢氟酸储罐内衬的均匀性和是否存在大范围的微小渗漏？（）A.超声波测厚B.X射线射线探伤C.水压或气压试验D.染料渗透检测9.氢氟酸储罐内衬在使用过程中出现鼓包现象，最可能的原因是（）。A.内衬材料老化B.储罐基础不均匀沉降C.内部存在氢气压力或介质过热D.外部紫外线照射过度10.若发现氢氟酸储罐内衬某处出现局部渗漏，进行修复时，选择的修补材料应首先保证与氢氟酸介质接触侧具有（）。A.良好的导热性B.优异的耐腐蚀性和足够的厚度C.高的弹性模量D.良好的自润滑性二、判断题（请将“正确”或“错误”填入括号内）1.浓度越低的氢氟酸，其腐蚀性反而越强，对某些材料的渗透能力越弱。（）2.氢氟酸蒸气主要对操作人员的眼睛和呼吸道造成严重伤害，但在密闭容器内通常不构成爆炸性风险。（）3.玻璃钢（FRP）内衬虽然成本相对较低，但长期在氢氟酸中使用的耐渗透性普遍不如全氟聚合物类材料。（）4.在涂刷玻璃鳞片涂料时，鳞片的含量越高越好，可以完全阻止氢氟酸的渗透。（）5.氢氟酸储罐内衬施工完成后，通常需要进行严格的干燥处理和固化，才能确保其最终性能。（）6.对于碳钢储罐，即使内衬材料是耐腐蚀的，也必须考虑氢脆对罐体结构强度的影响，尤其是在低温和高压条件下。（）7.氢氟酸储罐的维护检查可以完全依赖定期进行水压试验来发现内衬的微小缺陷。（）8.修复氢氟酸储罐内衬破损时，为了保证修复层的整体性，通常建议采用与原内衬相同的材料体系。（）9.氢氟酸具有强腐蚀性，因此储罐内衬施工必须在完全隔离空气的惰性气氛下进行。（）10.采用无纺布作为氢氟酸储罐内衬结构层时，其主要作用是增加内衬的韧性和抗冲击性。（）三、简答题1.简述选择氢氟酸储罐内衬材料时，需要综合考虑哪些主要因素？2.描述氢氟酸储罐内衬施工前，对储罐金属基体表面进行预处理的主要步骤和目的。3.阐述氢氟酸储罐内衬施工过程中，保证内衬层厚度均匀性和整体性的关键措施有哪些？4.列举至少三种氢氟酸储罐内衬常见的失效形式，并简述其主要原因。5.说明在氢氟酸储罐区进行操作时，必须采取哪些主要的安全防护措施来保护人员安全？四、论述题1.比较玻璃钢（FRP）内衬和聚四氟乙烯（PTFE）内衬在储存氢氟酸方面的优缺点。在什么情况下，您会更倾向于选择其中一种？请阐述您的理由。2.假设您需要为一个新建的、用于储存中等浓度（约20%）氢氟酸（密度1.15g/cm³，温度常温）的立式碳钢储罐设计一套内衬系统方案。请简述您会选择哪种内衬材料，并说明选择该材料的主要依据。同时，请概述该内衬系统的结构设计考虑要点。---试卷答案一、选择题1.C2.A3.C4.C5.C6.B7.D8.D9.C10.B二、判断题1.错误2.正确3.正确4.错误5.正确6.正确7.错误8.正确9.错误10.错误三、简答题1.选择氢氟酸储罐内衬材料时，需要综合考虑的主要因素包括：*化学稳定性与耐腐蚀性：材料必须能抵抗目标浓度和温度下氢氟酸及其分解产物的侵蚀，包括耐渗透性，防止HF渗透到基体。*力学性能：材料应具有足够的强度、模量、韧性和耐磨性，以承受储罐的操作压力、温度变化、介质冲刷以及施工和维护过程中的物理应力。*温度适应范围：材料的长期使用温度应高于氢氟酸的储存温度及可能出现的最高温度。*与基体的匹配性：材料应能与碳钢或不锈钢等储罐基体良好粘接，并适应基体的热膨胀系数差异。*施工性能：材料应易于加工和施工，形成连续、致密的内衬层。*长期性能与耐久性：材料应能在预期使用寿命内保持其化学和物理性能稳定。*安全性：材料本身及其在特定条件下的使用（如分解产物）应具有良好的安全性。*成本效益：在满足以上要求的前提下，考虑材料成本、施工成本和维护成本的综合经济性。2.氢氟酸储罐内衬施工前，对储罐金属基体表面进行预处理的主要步骤和目的：*表面清理：去除油污、铁锈、氧化皮、焊渣、毛刺等附着物。常用方法包括喷砂、抛丸、化学清洗等。目的：确保内衬材料与基体之间有良好的粘接力。*除锈：将金属表面处理到规定的除锈等级，如St3级（喷砂或抛丸除锈）或Sa2.5级（化学除锈后水洗干燥）。目的：提供干净、粗糙的表面，增强后续涂层的附着力。*表面粗糙化（可能需要）：对于某些涂层，可能需要通过喷砂等手段增加表面粗糙度。目的：增大涂层与基体的接触面积，进一步提高粘结强度。*干燥：清理后的表面必须彻底干燥，无结露。目的：防止水分影响涂层的附着力或导致涂层起泡、开裂。*表面活化（可能需要）：对于某些特殊材料或底涂，可能需要进行化学或物理处理，使基体表面活化，有利于后续涂层的附着。目的：改善表面能，促进化学键合。3.氢氟酸储罐内衬施工过程中，保证内衬层厚度均匀性和整体性的关键措施：*精确的表面处理：确保基体表面处理均匀一致，为后续涂层的均匀附着提供基础。*规范的涂层数量与厚度控制：严格按照设计要求和工艺规程控制每一道涂层的涂布量、涂布间隔时间和总道数，确保最终厚度达标且均匀。使用涂布厚度计进行监控。*均匀的涂布方式：根据所选材料和施工方法（如手糊、喷涂），采用合适的工具和技巧，确保涂料在表面均匀分布，避免漏涂、堆积。对于手糊法，要控制浸渍时间和排除气泡；对于喷涂法，要控制喷枪距离和移动速度。*层间处理：确保前一道涂层达到足够的固化和表面能，便于后一道涂层的附着，并彻底清除层间灰尘和溶剂。*施工环境控制：控制施工区域的温度、湿度和空气流动，避免环境因素影响涂层的干燥、固化速度和均匀性。*使用合适的辅助工具：如刮板、滚筒等，帮助涂料均匀分布，特别是在凹凸不平的表面。*及时检查与修正：在涂层未固化前，及时检查厚度和表面状况，对局部过厚或欠厚区域进行修整。4.氢氟酸储罐内衬常见的失效形式及其主要原因：*鼓包、起泡：主要原因是内衬内部存在氢气压力（HF与金属反应产生氢脆或电化学产生氢气）或介质过热导致溶剂/低聚物挥发，气体无法逸出。也可能由基体变形或施工缺陷引起。*开裂：可能由材料老化、环境应力（热胀冷缩、风载）、基体变形不均匀、涂层过厚收缩、施工缺陷（如针孔、划伤）或氢脆导致。*渗漏：表面微小针孔、涂层厚度不均或过薄、材料本身耐渗透性差、接口密封不严、结构变形导致内衬破裂等。*腐蚀穿透：材料选择不当，无法抵抗特定浓度/温度/添加剂的HF腐蚀；材料发生渗透后，腐蚀逐渐到达基体；或涂层局部破损后导致大范围腐蚀。*剥离/脱粘：基体表面处理不当、涂层固化不充分、材料与基体不匹配、施工缺陷（如夹带空气、溶剂未挥发）、温度骤变或应力导致界面破坏。*材料老化：长期暴露在紫外光（若外露）、高温或特定环境条件下，材料性能（如韧性、强度、耐腐蚀性）逐渐下降。5.在氢氟酸储罐区进行操作时，必须采取的主要安全防护措施：*个体防护装备（PPE）：操作人员必须穿戴耐氢氟酸渗透的防护服、耐酸手套（如氟橡胶或特殊聚合物材质）、耐酸护目镜或面罩、耐酸安全鞋等。*通风排毒：储罐区必须保持良好通风，特别是在开口操作时，应使用局部排风或强制通风系统，防止氢氟酸蒸气积聚。操作人员应佩戴空气呼吸器或长管呼吸器（若存在蒸气泄漏风险）。*泄漏监测与应急：安装氢氟酸泄漏检测报警系统，配备应急冲洗设备（如紧急淋浴喷头、洗眼器），制定并演练泄漏应急预案。*安全距离与隔离：储罐之间保持安全距离，设置围堰或防渗漏设施，防止泄漏扩散。*操作规程与培训：严格遵守氢氟酸操作规程，对操作人员进行专业知识和安全操作培训，了解HF的危害和应急处理方法。*设备安全：确保储罐、管道、阀门、泵等设备完好，连接牢固，无泄漏。使用不与HF反应的耐腐蚀材料。*应急准备：配备足够的应急物资，如中和剂（需谨慎选用并了解其使用方法）、吸附材料、医疗用品等。四、论述题1.比较玻璃钢（FRP）内衬和聚四氟乙烯（PTFE）内衬在储存氢氟酸方面的优缺点。在什么情况下，您会更倾向于选择其中一种？请阐述您的理由。*玻璃钢（FRP）内衬：*优点：成本相对较低；施工相对灵活，适用于大型复杂形状储罐；力学性能较好，能承受一定的外力和冲击；可以根据需要设计成不同厚度和性能的组合层。*缺点：长期在氢氟酸中使用的耐渗透性不如全氟聚合物，尤其是对于高浓度或纯度要求高的HF；材料性能可能受环境因素（如紫外线、温度）影响；整体连续性和致密性依赖于施工质量。*聚四氟乙烯（PTFE）内衬：*优点：具有优异的耐化学腐蚀性，几乎能抵抗所有化学品（包括各种浓度和温度的氢氟酸）的侵蚀，耐渗透性极好；摩擦系数低；力学性能较好（但相对FRP可能稍逊）；使用寿命长。*缺点：成本高；施工工艺相对复杂，特别是对于大型曲面，通常需要冷压成型的板材或模压成型，对施工技术要求高；不易修复；热膨胀系数较大，与金属基体匹配性需特别考虑。*选择倾向性：*如果储罐容量大、形状复杂，预算有限，且对氢氟酸的纯度要求不是极端苛刻（例如储存中等浓度、波动不大、允许有一定渗透风险），或者更看重施工便利性和一定的力学承载能力，我会倾向于选择FRP内衬。*如果储罐用于储存高纯度、高浓度或低温氢氟酸，对内衬的化学稳定性和长期使用的密封性（耐渗透性）有极高的要求，预算充足，且储罐形状相对规整，我会倾向于选择PTFE内衬。对于要求极为苛刻或规模较小的场合，即使成本高也可能选择PTFE。2.假设您需要为一个新建的、用于储存中等浓度（约20%）氢氟酸（密度1.15g/cm³，温度常温）的立式碳钢储罐设计一套内衬系统方案。请简述您会选择哪种内衬材料，并说明选择该材料的主要依据。同时，请概述该内衬系统的结构设计考虑要点。*选择的内衬材料：聚四氟乙烯（PTFE）内衬。*选择依据：1.优异的耐腐蚀性：PTFE材料具有极其出色的化学稳定性，能够抵抗储存浓度（约20%）氢氟酸在常温下的全面侵蚀，不会发生溶解或反应。2.优异的耐渗透性：PTFE具有高度致密的分子结构，对氢氟酸等强渗透性介质的阻隔能力极强，能有效防止介质渗透到碳钢基体，避免氢脆和基体腐蚀。3.良好的力学性能：PTFE在常温下具有足够的强度和韧性，能够承受储存介质的压力和一定的物理冲击，保证内衬的完整性。4.适用温度范围：PTFE在常温至其使用上限（约260°C）范围内均能保持稳定的化学和物理性能，满足题目中的常温储存要求。5.安全性：PTFE本身化学性质稳定，不易燃，分解产物也相对无害（在正常使用条件下）。综合考虑该储罐介质的特性（中等浓度HF，常温）和对材料长期稳定性的要求，PTFE内衬是技术上最可靠、最耐久的解决方案。*内衬系统结构设计考虑要点：1.基体处理：储罐碳钢筒体和封头必须进行严格的表面预处理，达到Sa2.5级或St3级喷砂/抛丸除锈标准，并进行彻底清理和干燥，确保表面洁净、粗糙、无油污。2.PTFE衬里形式：考虑采用PTFE模压板材，通过冷压粘贴或焊接（如使用专用PTFE粘接剂或焊接工艺）的方式制作内衬。对