化工仪表是必不可少的监视设备,化工仪表一方面能够起到维护化工生产线平稳运行的功能,另一方面还起到生命及财产安全保护的作用。对于现场仪表来说,长时间暴露在外,日晒雨淋的,仪表很容易出现故障,那么这就需要我们做好仪表的防腐工作,加强仪表的管理与维护不仅能够提高仪表的精准度,还能延长仪表的使用寿命。
化工仪表主要腐蚀类型
腐蚀是因为金属与外界环境中的水分和气体之间产生物理、化学反应,导致金属表面和内部性能发生改变,致使金属材料或其他成分组成的部分体的功能结构受损。石油化工行业中,化工仪表及其组成零部件易与外部接触环境产生物理反应、化学反应和电化学反应,造成化工仪表及其零部件的损坏。
工业现场常用变送器作为前端采集检测装置,变送器石油传感器变松片和连接导线组成,这些组成部件都采用贵重金属制得,来提高设备的检测精度和灵敏度。这些设备暴露在工业现场的恶劣环境中,造成腐蚀,常见腐蚀类型包括:
物理腐蚀
外在机械作用力对金属材料的破坏,以及金属材料物理溶解等原因,都会造成化工仪表的物理腐蚀。
化学腐蚀
仪表金属材料与外界接触环境中的气体易发生氧化还原反应,非电解质溶液与金属材料接触产生氧化腐蚀,这些都属于化工仪表的化学腐蚀。化工厂产生的有毒气体氯气和仪表部件中的铁元素发生氧化还原反应生成氯化亚铁,造成了仪表腐蚀。
电化学腐蚀
化工仪表中最常发生的腐蚀就是电化学腐蚀。化工环境中,存在强酸、强碱等常见易腐蚀物质。当化工仪表的金属材料与电解质溶液接触时,发生原电池反应原理,还原性强的活泼金属材料失去电子被氧化。钢铁材料在潮湿空气中更易被腐蚀,原因是钢铁表面在潮湿的空气中反应生成电解质,电解质溶液与钢铁里的铁和碳组成原电池装置,铁元素失去电子被氧化。许多金属物质的损坏都是由电化学腐蚀造成的。电化学腐蚀在短时间内对仪表表面及内部零件产生腐蚀,腐蚀造成的沉淀物会影响仪表的精度和准确性。
1)介质腐蚀。介质腐蚀是一种最常见的电化学腐蚀。例如化工生产过程中酸、碱、盐溶液对仪表材料的腐蚀。
2)大气腐蚀。大气腐蚀的本质也是一种电化学腐蚀。其腐蚀过程发生在金属表面的一层薄薄的冷凝膜中,主要表现为当冷凝液膜溶有及氯化物盐类等时,对仪表电子元件及其电路板、连接线路等的腐蚀。
微生物腐蚀
化工生产的过程十分复杂,并且生产设备大多密闭,生产空间固定、环境复杂,容易产生一些微生物,微生物的生长和繁殖也会对化工仪表造成一定的腐蚀问题。
再加上化工生产设备内部空间长期得不到彻底的清洁,结垢和污染情况严重,都可能促进微生物的生长和发育,微生物数量的增加会加速细菌和藻类的繁殖,破坏化工生产的稳定环境,使得化工仪表也受到一定的干扰和影响,微生物腐蚀问题也时有发生,不容忽视,理应根据具体的微生物腐蚀特点和成因,采取有效措施进行预防和处置,恢复良好的生产环境,减少对化工仪表的腐蚀影响,确保其正常使用,延长使用寿命。
化工仪表防腐常用方法
在实际生产过程中,腐蚀原因的存在,造成仪表故障率频繁发生。企业通过经常更换仪表,来保证生产设备的正常运行,从而增加了企业运营及维护成本。化工行业应用广泛使用的防腐方法有:气体隔离法、液体隔离法、膜片隔离法。
气体隔离的原理是在检测点与仪表检测元件之间的导压管内充满空气,避免检测的压力介质直接与仪表接触,保护仪表不会被高压力的被测介质损坏。气体隔离法也叫注气保护法,在采用压力变送器对低压力或绝对压力测量时采用。检测点的压力变化由导压管内的空气传感到仪表变送器内,经仪表敏感元件检测得到结果。
液体隔离法
测量氯化氢气、氧化氮气、氯气等介质时,用全氟三丁胺或者其它的隔离液充灌在隔离罐内,将腐蚀介质与检测仪表的金属零部件隔离起来。液体隔离法存在着一些弊端,比如增加液封就会出现液封介质,被测介质可能与液封介质之间发生化学反应,从而出现新的腐蚀问题降低隔离效果。同时市场上隔离液价格普遍较贵、充灌方法麻烦、防腐效果并不好,在实际应用中液体隔离法并没有大量应用。
膜片隔离
由于聚四氟乙烯有高润滑、耐高低温、耐气候老化、耐腐蚀、不粘附、张力小、摩擦系数低的特点,对多数化学溶剂和药品有抵抗能力。因此,化工仪表的防腐隔离膜片由聚四氟乙烯构成。
具体应用方法是,用聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯膜片粘附或喷涂在压力变送器的波纹管上或压力表弹簧管上,使得腐蚀介质、传感元件相隔离达到防腐目的。应用表明,聚全氟乙丙烯膜片能防止常见腐蚀介质的腐蚀,在测量过程中能保证仪表测量的准确性,大大延长了检测仪表的使用寿命。另外,聚全氟乙丙烯膜片价格较为低廉,采用膜片隔离进行防腐的方法一方面可以解决腐蚀问题,另一方面也可以降低生产成本。
化工仪表的日常防腐维护
合理选择材料
对于化工仪表的腐蚀很多情况下都是由于化工仪表的材料的防腐蚀能力很差导致了仪表发生腐蚀。因此必须要能够选择一些抗腐蚀能力强的材料,同时这也是彻底解决化工仪表腐蚀现象的重要途径。由于每一种的腐蚀现象产生的原因都不同,因此必须要对每一种腐蚀现象进行分析并且采取正确的防护措施来进行处理。对于预防与处理化工材料的防腐蚀中,为了能够缓解化工材料腐蚀的时间,那么必须要能够选择合理的化工材料。利用一些抗腐蚀能力强的材料进行化工仪表的制作可以有效的起到防腐蚀的作用。但是对于化工仪表材料的选择不能够单单的考虑抗腐蚀能力,选择的材料必须要具有良好的性能要能够根据仪表的生产工作环境、仪表的成本以及相应的供应情况等。材料的性能十分重要,其机械性能、物理性能等会对仪表的工作情况有着决定性的作用。主要是因为其中含有的化学成分以及物质含量不同,而另外一点则是对化工仪表的工作环境进行仔细的分析,尤其是工作环境中的湿度、以及含有腐蚀性物质的含量等,这些都会影响到化工仪表的使用寿命以及日常的工作效率,所以必须要进行全面的考虑。
加保护层
在仪表零件或部件上制成保护层,是工业中十分普遍的防腐蚀方法。按照保护层的材料和成形原理不同,可分为如下三种:
金属保护层,包括喷涂、电镀、热浸、渗碳等。
非金属保护层,如油漆、耐酸水泥、橡胶、塑料、搪瓷等;
非金属保护膜,在金属表面进行化学处理,生成氧化物膜、磷酸盐膜等保护膜。
严格控制微生物数量
化工仪表在使用过程中会受到微生物的侵害而发生腐蚀,这种腐蚀可以通过必要的防控手段进行控制。具体操作就是严格控制微生物数量,以此抑制住微生物对化工仪表的腐蚀。
需要化工仪表检修人员定期测量异氧菌和细菌等标志性微生物数量,在发现微生物数量异常时,要及时进行投药处理,灭杀微生物,并根据细菌种类和数量科学调整药物的用量和药物品类,但是不能影响化工生产的正正常进行,需要经过严格的理论验证和科学实验制定出一套可行的办法,减少微生物对化工仪表造成的腐蚀侵害。
加强化工仪表使用管理
化工仪表的使用需要严格按照相应的操作规范进行,以此可以有效降低腐蚀问题发生概率。化工仪表的表面腐蚀是可以维修和挽回的,造成的影响较小,可以通过更换外壳并重新投入使用。而如果化工仪表的内部发生腐蚀问题,就会造成较为严重的后果,破坏了化工仪表内部的各种电子元件以及芯片等,使用通过更换整个仪表才能恢复正常的使用,花费较高。所以要加强化工仪表的使用管理,针对化工生产中常见的化工仪表腐蚀问题,做出有效的预防和处置决策。
采用隔离液
这是防止腐蚀介质与仪表直接接触的有效方法。在无法选择合适的耐腐蚀性仪表时,采用隔离液可达到隔离的目的。隔离液常用于腐蚀性介质的压力、流量、液位测量。隔离液必须既不予被测介质互溶和起化学作用,又不能对仪表测量部件有腐蚀性。隔离液的密度应当不同关于被测介质和仪表工作介质的密度,并且在环境温度变化时,其密度和黏度均不应发生显著变化;同时还应具有良好的流动性。在意外情况下,隔离液混入测量管线时,应当不影响被测介质的使用。例如甘油水溶液适用于油类、水煤气、半水煤气、C1、C2 等烃类;乙醇适用于丙烷、丁烷等介质;甲基硅油适用于除湿氯气体以外的各种气体和液体。
膜片隔离
利用耐腐蚀性的膜片将隔离液或充填液与被测介质加以隔离,实现防腐目的。它适用于强腐蚀性介质、难以采用管内隔离或容器隔离的场合,通常适用于压力测量,不宜用差压测量。隔离膜片应具有弹性和不渗透性,如常用的膜片式压力计、单法兰防腐压力变送器等。
吹气法
这是用吹入的空气(或氮气等惰性气体)来隔离被测介质对仪表测量部件的腐蚀作用。吹气法通常用于常压或低压的液位测量系统,吹入气体不应与腐蚀性被测介质发生作用。根据吹气法恒压的原理,吹液(水等清洁液体)法也在流量及液位测量系统中得到了应用。例如,吹入蒸汽冷凝液来隔离介质对仪表测量部件的腐蚀及消除导压管的堵塞。
常见介质腐蚀数据
综上所述,随着经济的快速发展,人们对化工产品的需求也不断增加,这就要求企业提高生产作业效率。自动化仪表设备的应用大大提高了企业生产效率,但是企业要重点做好仪表的防腐处理,进而解决仪表腐蚀问题,提高企业的经济效益。
文章内容来源化工707等公开信息,责任编辑:胡静,审核人:李峥
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工业是节能降碳的重点领域,也是实现“3060”碳达峰碳中和目标的关键。党的二十大报告明确提出,积极稳妥推进碳达峰碳中和,推进降碳、减污、扩绿、增长,完善能源消耗总量和强度调控,重点控制化石能源消费,逐步转向碳排放总量和强度“双控”制度。为了回顾 2023 年工业企业在节能降碳、绿色可持续发展方面的成就,了解当下的创新技术和应用,《流程工业》编辑部在 2024 年第一期特别策划了“工业碳中和”专题,邀请了一批国内外优秀的工业企业分享观点和产业实践,为广大的流程工业企业提供绿色可持续发展的启迪和借鉴。
作者:本刊编辑部
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