如何正確應對雙法蘭液位計/變送器的膜片腐蝕問題

     　  雙法蘭液位計（又稱為雙法蘭液位變送器）是一種工業生產過程中重要的液位測量設備，在工業自動化生產中有極其重要的作用。RZ-3051GP雙法蘭液位變送器是在普通變送器基礎上加上毛細管、遠傳法蘭密封裝置而成，除具有上述特點和性能，還可避免被測介質與變送器傳壓膜片直接接觸，可以勝任以下幾種情況下的液位測量，1) 被測介質對變送器接頭和敏感元件有腐蝕作用時；2) 高溫介質需要與變送器隔離時；3) 介質含固態懸浮物或易老化、易結晶、高粘度易堵塞時；4) 更換被測介質需要沖洗而不易交混時；5) 必須保持衛生條件，防止污染時。本文通過對具體工程中雙法蘭液位計測量膜片腐蝕、鼓包現象的描述，結合儀器記錄數據分析了造成雙法蘭液位計測量膜片腐蝕導致液位計失效的原因，提出了選擇雙法蘭型變送器時應考慮防止氯腐蝕、硫腐蝕、氫脆及如何正確選擇雙法蘭液位計以適應具體的工藝環境。
 
一、引言
　　　　雙法蘭差壓變送器是為了避免被測介質自接與變送器的隔離膜片接觸而采用的變送器。它是將變送器的測量膜室用小銹鋼毛細管(自徑3mm左右的管子，外加保護)聯通到數米到數}一米小等處的一個或兩個壓力或差壓，做成法蘭形式的測量膜盒中，中間充滿傳導介質硅油，使用時將法蘭連接到設備，即可進行測量
　　　　雙法蘭差壓變送器主要適用于:(1)需要將高溫介質與變送器隔離;(2)測量介質對變送器敏感元件有腐蝕作用;(3)被測介質山于環境或溫度變化而固化或結晶;(4)更換被測介質需要嚴格凈化測量頭;(5)懸浮液體或高粘度介質;(6)測量頭必須保持清潔衛生;(7)密封壓力容器測量。
　　　　雙法蘭差壓變送器分為3種:齊平膜、凸出膜、齊平+凸出膜，其中凸出膜用于有結垢的或粘稠的介質，凸出長度小大于15cm。
 
二、雙法蘭液位變送器膜片腐蝕問題
　　　　2.1問題描述
　　　　在生產中，液位是操作控制中一個很重要的指標。筆者者在內蒙古某大型煤化基地實際工作中發現所維護的煤化工凈化裝置變換部分的某些雙法蘭液位變送器的隔離膜片出現受腐蝕發黑、碳化現象，有部分變送器完全失去了測量功能，另有部分差壓變送器出現輕微鼓包現象。
　　　　(1)凈化裝置146LT005(其功能是凈化裝置測量冷凝液汽提塔146T001的冷凝液回流罐146V007的液位)，在使用過程中，工藝人員多次反映146LT005液位指示小準，儀表人員多次調校仍小見好轉，將該儀表拆下來發現，此雙法蘭液位變送器的兩個膜盒的測量膜片均腐蝕嚴重，兩側毛細管內的硅油漏盡，此儀表已完全失去測量功能，如圖1所示。

　　　　儀表人員更換新的儀表后小久，工藝人員再次反映146LT005液位指示小準，多次調校未果，拆下來發現此雙法蘭液位變送器的兩個膜盒的測量膜片均腐蝕嚴重，兩側毛細管內的硅油漏盡，已完全失去測量功能，如圖所示?！?br />

　　　　　　　　
　　　　(2)凈化裝置146LT102(其功能是凈化裝置*先系列的*先水分離器146LV101的液位)，在使用過程中，工藝人員多次反映146LT102液位指示小準，儀表人員檢查發現該儀表的“零點”出現漂移，經調校后繼續使用。小久，工藝人員再次反映該儀表指示小準，經儀表人員拆下檢查發現該儀表的測量膜盒出現腐蝕，并出現輕微的鼓包，如圖3所示。
　　　　凈化裝置的二、三、四水分離器的液位變送器也有類似的情況。
　　　　(3)凈化裝置141LT2021A(其功能是測量凈化裝置H}S濃縮塔141T203的塔底液位)，在使用過程中，工藝人員多次反映141LT2021A液位指示小準，儀表人員檢查發現該儀表的“零點”出現漂移，經多次調校后小見好轉。經儀表人員拆下檢查發現該儀表的測量膜盒出現腐蝕，并出現輕微的鼓　　　　
　　　　
　　　　2.2原因分析
　　　　山表1可知，文中所述凈化裝置的水分離器液位變送器、凈化裝置汽提塔液位變送器等的測量膜片的材質均為316L。
　　　　316L(OOCr17Ni14Mo2)奧氏體鋼是超低碳且含Mo的奧氏體小銹鋼，在許多介質條件中具有良好的耐均勻腐蝕和坑點腐蝕性能。Ni含量的提高(14%)有利于奧氏體相的穩定。316L在抗晶間腐蝕、高溫硫、高溫環烷酸和坑點腐蝕的能力方而要明顯優于304(OCr18Ni9)和321(OCr18NilOTi)小銹鋼材料[[4]
　　　　根據大量的實驗和實際使用證明，316L在CL腐蝕環境中的耐應力腐蝕能力僅與304和321材料相當，在工程使用中山于應力腐蝕失效的概率要大于50%，當使用介質中含有lOppm以上的CL一時，其應力腐蝕的危害性就相當明顯了，因為CL一會在某些部位產生聚集。
　　　　任何金屬材料都小同程度的存在非金屬夾雜物，如硫化物、氧化物等等，這些在材料表而的非金屬化介物，在CL-的腐蝕作用下將很快形成坑點腐蝕形態;而一旦形成坑點以后，山于閉塞電池的作用，坑外的CL一將向坑內遷移，而帶正電荷的坑內金屬離子將向坑外遷移，從而形成電化學腐蝕。山于CL一的原子半徑非常小，金屬當中的任何非金屬夾雜物以及焊接缺陷都將成為CL一滲透的腐蝕源頭。
　　　　在奧氏體小銹鋼中，Ni的主要作用是形成并穩定奧氏體，使鋼獲得完全奧氏體組織，提高材料的韌性，同時可以起到很好的抗氧化腐蝕能力。但普通奧氏體鋼中的Ni在有CL-腐蝕的環境中起小到抗點腐蝕的作用。
　　　　氫對316L小銹鋼膜片的損傷主要是因為氫以原子狀態滲入金屬內，并在金屬內部再結介成分子，產生很高的壓力，會導致表而鼓包或皺折;氫與鋼中的碳結介，使鋼脫碳，或使鋼中的硫化物與氧化物還原。鋼表而被吸附的氫原子過飽和，使氫滲入鋼中。
　　　　綜上所述，案例中的測量點的變送器的與工藝介質接觸的隔離膜片材質全部為316L是小介適的。
　　　　經記錄整理，案例中的凈化裝置相關儀表介質參數如表2所示

　　　　從以上凈化裝置相關儀表介質參數可得:(1)凈化裝置變換部分的介成氣中含有濃度小等的H}.CO}.H}S.H}O.氯化物、氨、氫氰酸;(2)凈化裝置變換部分的冷凝液中氯化物、硫化物以CL-,S+狀態存在，同時存在濃度小等的H+o
　　　　液位計的隔離膜片受到CL-,S+的腐蝕，另外山于氫原子在金屬組織中夾雜而導致金屬變脆的現象即為氫脆。因此在凈化裝置的水分離器液位、汽提塔冷凝罐液位等選擇法蘭型變送器時，其與工藝介質接觸的隔離膜片必須在考慮氯腐蝕、硫腐蝕問題的同時還應考慮防I卜氫脆。
 
三、解決方法
　　　　變送器與測量介質接觸的隔離膜片，是利用金屬材料的力學特性，將壓力或差壓傳遞給變送器的b室的中心膜片，為了減少壓力傳遞過程中的損耗，一般選用厚度小于0.1mm的金屬材料制成。對薄壁材料使用在腐蝕環境下，在期望壽命內，既要保持良好的力學彈性，又要小發生腐蝕滲漏，就要選擇比其它結構件耐腐蝕性更強的材料，一般應選擇年腐蝕深度小于O.OSmm以上的材料。316LSST小耐濕氯氣和鹽酸腐蝕，哈氏介金可以在濕氯氣下工作但小能抗氫脆，蒙耐爾小耐鹽酸即小耐CL，擔膜片對CL-,S+有很好地耐腐蝕作用但小能抗氫脆，鎳和認膜片對CL-,S+的耐腐蝕性差。
　　　　根據凈化裝置變換部分的介成氣和凝液的的成份組成(含有CL-.S+.H+及灰份固體顆粒)和法蘭型變送器的選型原則，測量凈化裝置變換部分的液位變送器與介質接觸的隔離膜片的材質應選擇316L加厚鍍金。測量凈化裝置H}S濃縮塔141T203的塔底液位141LT2021A與介質接觸的隔離膜片的材質可以是純金屬擔。
　　　　
四、總結
　　　　本文通過對具體工程中雙法蘭液位計測量膜片腐蝕、鼓包現象的描述，結介儀器記錄數據分析了造成雙法蘭液位計測量膜片腐蝕導致液位計失效的原因，提出了選擇雙法蘭型變送器時應考慮防比氯腐蝕、硫腐蝕、氫脆及如何正確選擇雙法蘭液位計以適應具體的工藝環境。
　　　　雙法蘭液位計在工業生產中起著極其重要的作用，可消除導壓管泄漏污染周圍環境現象的發生;可免去采用隔離液時，因測量信號的小穩定，需要經常補充隔離液的繁瑣工作。當雙法蘭液位計膜片出現故障時，應逐步分析問題，如果是膜片因為腐蝕造成的，應及時找出原因，對工藝管道內的介質進行分析，選擇材質介適的
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