一種聚乙烯襯里罐體的損漏實時檢測方法探討

摘要：針對一種聚乙烯襯里罐體的實時檢測方法進行了探討，該方法檢測時無需放空物料和清洗設備，可以對使用中的聚乙烯襯里罐體進行實時監測。將罐體功能檢測儀的檢測探頭插入到介質液面中，另一端接檢測儀主機，報警器可告知使用者襯里層是否即將破損或已經破損。該檢測儀在設備上安裝十分便攜，其主要意義在于襯里層破損前就能發現隱患，而不需要等到腐蝕掉金屬罐體或罐體泄漏才被發現。

關鍵詞：聚乙烯襯里罐體；實時監測；電導率監測法；預警裝置

中圖分類號：U467" 收稿日期：2022-12-20

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.01.018

1 前言

液體危險貨物具有特殊的危害，但它又是人類生產和生活離不開、少不了的必需品，它對人類社會發展有著巨大的貢獻。因此，了解和掌握液體危險貨物的物理和化學性質，充分利用現在科學技術知識，對液體危險貨物罐式車輛的設計、制造、檢驗、運輸、使用等環節采取必要的安全防護措施，以實現達到降低或避免道路交通安全事故的目的。

GB 18564.1-2019標準中首先對罐體用材料提出了原則性規定，即罐體用材料應當具有良好的耐腐蝕性能、力學性能、焊接性能及其他工藝性能，并能滿足罐體的制造、檢驗及安全使用等基本要求。同時罐體材料應在國家標準和行業標準中選用。在進行罐體材料選材時，應注意與介質接觸的材料（含襯里材料）不應含有與所裝運介質起危險反應的物質，以免降低材料強度或形成危險化合物。

當介質對罐體材料年腐蝕速率大于0.5 mm/年時，應調整罐體材質或采取對罐體內表面涂裝防腐涂層或采用襯里結構等防腐措施。影響襯里或涂層質量的因素很多，在襯里層施工和使用過程中，要進行嚴格的質量檢查，目前行業內僅具備對襯里或內涂層罐體施工中的檢測手段，對使用中的該類罐體不能進行檢測，導致該類罐體襯里層或內涂層破損后介質對金屬罐體產生腐蝕泄漏，造成較大安全生產事故發生，對人民的生命、財產造成巨大威脅。

本文針對聚乙烯襯里罐體在使用中的腐蝕檢測提出一種實時監測的方法，供行業內專家探討完善。

2 聚乙烯襯里罐體檢測現狀

目前國內各專用車生產廠家通常選用線性低密度聚乙烯作為襯里結構的防腐材料。線性低密度聚乙烯襯里層在成形工藝中影響質量的因素很多，在襯里層施工和使用過程中，要進行嚴格的質量檢查，以保障安全運行，避免跑、冒、滴、漏現象，確保車輛可以正常運行。合理地使用和維護聚乙烯襯里罐體，對保證生產、提高產品質量、減少浪費、改善勞動條件、減少環境污染具有重要意義。

施工中的檢測，通常除目視檢查表面氣泡、夾層等缺陷外，針孔的檢查十分重要，任何細小的針孔都會導致腐蝕液的侵入，可能造成整臺設備的泄漏。針孔檢查通常使用電火花檢測儀檢測，將毛刷探極在襯里層表面移動，看到有火花或報警聲此處即為防腐層針孔，可對檢查出的缺陷進行修補。

對使用中的檢測也就是運行中的檢測，目前各罐體檢測機構一般采用年檢方法，也就是設備檢測時先將物料放空，清洗設備，然后進行電火花檢測[1]。此種檢測方法費時費力，對于需要連續生產的設備檢測比較困難。

因此，本文提出一種使用中的檢測方法，此方法檢測時無需放空物料和清洗設備，可以對使用中的襯里罐體進行實時監測。將罐體功能檢測儀的檢測探頭插入到介質液面中，另一端接檢測儀主機，報警器可告知使用者襯里層是否即將破損或已經破損。該檢測儀在設備上安裝十分便攜，其主要意義在于襯里層破損前就能發現隱患，而不需要等到腐蝕掉金屬罐體或罐體泄漏才被發現。

3 聚乙烯的理化特性

要完成對線性低密度聚乙烯作為隔離層罐體裝載腐蝕性液體的損漏檢測，首先要了解隔離層材料的有關特性，經查閱有關資料線性低密度聚乙烯基本特性如下。

聚乙烯類產品包括低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特性的產品。其具有優越的化學穩定性：室溫下耐鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、胺類、氫氧化鈉、氫氧化鉀、濃度＜75%硫酸、稀硝酸等各種化學液體的腐蝕，濃度較高的硝酸、硫酸對其有較強的破壞作用。

該材料（暴露于室外大氣時，加入2%碳黑可提高對此外線的抗力）在紫外線的作用下容易發生降解，炭黑對聚乙烯有優異的光屏蔽作用[2]，受輻射后會發生交聯、斷鏈形成不飽和基團等反應。高密度聚乙烯具有優良的耐大多數生活和工業化學品的腐蝕，和某些化學品會產生腐蝕，如濃硝酸、芳香涇（二甲苯）和鹵化涇（四氯化碳）。

線性低密度聚乙烯（LLDPE）的物理典型參數如下：

a.20℃時體電阻率在1.1～3.6×[1014] Ω·m。

b.介電強度在25～37 MV/M。

c.介電常數的范圍為2.3～2.8。

d.介質損耗角正切值為0.005～0.006。

e.熔體流動速率在0.5～0.9 g/10 min。

在這些已知前提下，分析線性低密度聚乙烯破損后的理化響應；由于腐蝕性液體的滲漏會對罐車金屬殼體產生腐蝕，即腐蝕液與金屬殼體會產生化學反應。這些反應可分析為：

a.金屬+酸類——新鹽類+氫。

b.金屬+鹽類——新鹽類+金屬。

c.金屬+堿類——新鹽類+新堿。

其中，鉀、鈉、銨、鋇、鈣鹽溶可溶；氯鹽中的銀、汞，硫酸鹽中的鉛、鋇，碳酸鹽中的鉀、鈉、銨均可溶。由此可見，由于線性低密度聚乙烯的損漏，罐車中的腐蝕液可能與車輛的殼體會產生以上任何一種的化學腐蝕反應，從而在原腐蝕液體中產生了新的鹽類，我們暫且把新鹽類稱為“金屬衍生物”。因此，我們需要用現代最新技術把這一變化隨時檢測出來，告知有關人員，以便于該類腐蝕不至于在使用中發生較大的安全生產事故。

4 檢測方法

4.1 介質損耗正切角測試法

該方法的基本原理為：當灌滿了腐蝕液的罐車，在線性低密度聚乙烯完好、無破損的情況下，腐蝕液體和罐車金屬殼體在線性低密度聚乙烯的隔離下形成了一個電容器（腐蝕液看成是導體），其介電常數及介質損耗正切角會和材料分析所訴的接近，即在以下兩個參數的正常范圍內，線性低密度聚乙烯的介電常數正常范圍為2.3～2.8，介質損耗角正切值正常范圍為0.005～0.006。

但是，線性低密度聚乙烯被損漏了以后，必然會造成局部的或細小的滲漏，這些滲漏會改變已確定的介電常數及介質損耗角正切值，還應考慮罐車在運行過程碰到的風、雨、雪等綜合因素，把這些情況作全面分析，不難找出滲漏后的改變電學參數理論依據。

4.2 腐蝕液電導率監測法

該方法基本原理為：在儀器弱電場的作用下，局部腐蝕液（尤其在檢測電極中的那部分）產生了電離，離解成為自由移動的離子狀態，分別可歸納如下：

a.鹽的導電機理：金屬離子+酸根離子。

b.堿的導電機理：金屬離子+氫氧根離子。

c.酸的導電機理：H+酸根離子。

電導率可衡量電解質（即腐蝕液）的導電能力，電導率越大溶液的導電性能越好。在一定前提下，某腐蝕液的電導率在一定氣壓下、一定溫度下是個衡定值。但是，當線性低密度聚乙烯的隔離層被損漏后，情況就發生了變化，由于金屬殼體被腐蝕液腐蝕，起了化學反應，即金屬參與了化學反應，產生了金屬衍生物，參與和改變了原有的電導率，使得導電率發生了細微的或者很大的變化，這種變化就是我們判斷線性低密度聚乙烯隔離層被破壞的依據。因此，我們設計檢測儀時要提高儀器的靈敏度，要具有較強的抗干擾能力，同時可以用單片機作為分析、記錄，并進行自動化、智能化處理，以及時自動告知用戶。

5 電導率監測方法設計

在一定范圍內，酸、堿、鹽等腐蝕液的濃度與其電導率的大小成比例，因而只要測出溶液的電導率大小，就可得知腐蝕液濃度的高低。當檢測探頭放入腐蝕液，如忽略電極極化，分布電容效應，在恒壓交變電流流過監測電極時，其電流和電導率呈線性關系，而電導率又和腐蝕液的濃度呈比例關系。因此，只要電導率正常，便可確信線性低密度聚乙烯隔離層正常。這樣的監測儀器可由監測探頭、電導放大器、相敏整流器、解調器、電腦存取比對儀等單元組成。檢測儀的具體結構如圖1所示。

6 結語

運輸液體危險化學品車輛在運輸各種電導率不同的腐蝕液時，在罐體（碳鋼）用線性低密度聚乙烯作為隔離層的前提下，摸索和探討檢測隔離層已經破損或即將破損的技術手段和方法，以及利用最新技術手段，比如紅外光譜吸收頻譜檢測技術、腐蝕液體的電導率變化測定技術等，為使用中的液體危險化學品車輛探尋檢測方法，從而避免該類罐車襯里層或內涂層破損后腐蝕液對金屬罐體產生腐蝕泄漏，造成較大安全生產事故發生，保護人民生命財產安全。

參考文獻：

[1]劉宏亮襯膠設備的檢修方法［Z］百度文庫，2016-03-02.

[2]秦錦漂在加州水面上的黑色小球們［J］科學大眾（中學生），2015（11）：68-69

作者簡介：

羅定林，男，1975年生，工程師，研究方向為專用汽車產品結構。