1 概述
在中原大化集團(tuán)公司的尿素、三聚氰胺裝置中, 由于部分被測(cè)介質(zhì)易結(jié)晶、易固化等原因,故廣泛使用帶毛細(xì)管法蘭膜片式變送器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)毛細(xì)管變送器)來(lái)測(cè)量壓力、差壓和液位。由于受被測(cè)介質(zhì)高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性等因素的影響, 這些毛細(xì)管變送器易損壞, 使用壽命較長(zhǎng)的2～ 3 年, #短的僅有幾個(gè)月。對(duì)生產(chǎn)裝置的安全運(yùn)行極為不利。曾經(jīng)發(fā)生過(guò)因毛細(xì)管變送器膜片損壞, 造成高溫高壓介質(zhì)從法蘭與毛細(xì)管焊接接口處噴出的惡性事故。目前還沒(méi)有更好的手段來(lái)替代這種檢測(cè)方式, 為保證裝置正常運(yùn)行, 我們對(duì)儀表?yè)p壞原因進(jìn)行分析并提出解決措施。
2 損壞原因
2.1 現(xiàn)象
法蘭式毛細(xì)管差壓變送器損壞后會(huì)出現(xiàn):儀表無(wú)指示、指示不準(zhǔn)或晝夜指示變化大等問(wèn)題, 經(jīng)檢查可發(fā)現(xiàn)以下幾種情況:①膜片變形凹陷;②膜片變形凸出(鼓包);③膜片破裂;④填充液滲漏;⑤填充液?jiǎn)栴};⑥毛細(xì)管斷裂。
2.2 原因
2.2.1 膜片變形凹陷
一般是毛細(xì)管或變送器取壓法蘭密封有問(wèn)題:
①毛細(xì)管焊接有砂眼、機(jī)械損傷或斷裂;
②因振動(dòng)或溫度變化使充液孔、變送器取壓法蘭密封不良等。在靜壓作用下都會(huì)使填充液滲漏, 當(dāng)填充液部分滲漏后, 其壓力傳輸能力會(huì)減弱或喪失。此時(shí)變送器彈性感壓膜片就會(huì)單向承受壓力, 使很薄的膜片變形貼到法蘭體或插入筒的支撐體上, 嚴(yán)重時(shí)有膜片被擊穿, 會(huì)從毛細(xì)管斷裂處噴出工藝介質(zhì)。
2.2.2 膜片變形凸出(鼓包)
某儀表指示不準(zhǔn), 系統(tǒng)停車(chē)后系統(tǒng)壓力下降而儀表指示卻上升, 檢查發(fā)現(xiàn)隔離膜片凸出成半球狀并且焊縫已經(jīng)裂開(kāi)。更換1 臺(tái)儀表, 調(diào)校及試壓時(shí)運(yùn)行比較穩(wěn)定, 回裝現(xiàn)場(chǎng)后指示時(shí)常波動(dòng)。停車(chē)后檢查發(fā)現(xiàn)隔離膜片變成球狀, 并且焊縫處漏油溫度較高。導(dǎo)致膜片鼓包的原因是膜片出現(xiàn)極微小的泄漏, 過(guò)程介質(zhì)會(huì)逐漸進(jìn)入膜片內(nèi)的填充液, #終使膜片內(nèi)的壓力同過(guò)程壓力基本相同, 這時(shí)變送器指示會(huì)不靈敏、無(wú)法準(zhǔn)確反映瞬間的工藝波動(dòng)。一旦遇到系統(tǒng)停車(chē), 過(guò)程壓力迅速降低, 而膜片內(nèi)部壓力, 不會(huì)馬上降低, 這就形成膜片內(nèi)部壓力高, 膜片外部壓力低, 使膜片凸出并失去原有彈性, 出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象。
據(jù)此可以認(rèn)為:膜片鼓包是膜片本身已經(jīng)有缺陷, 即使用肉眼看不到, 在校驗(yàn)過(guò)程中也應(yīng)特別細(xì)心, 否則, 這樣的變送器安裝到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上可能就無(wú)法及時(shí)反映壓力波動(dòng)。
2.2.3 膜片破裂
膜片是感壓元件, 其厚度一般在0.4 ～0.5mm 之間, 如果出現(xiàn)工藝超壓, 有可能會(huì)因超出其額定承受壓力而破裂;如果被測(cè)介質(zhì)有很強(qiáng)的腐蝕性, 即使選用合適的防腐蝕材料做膜片, 長(zhǎng)時(shí)間使用膜片的鈍化層會(huì)被破壞, 腐蝕是無(wú)法避免的, 再加上高溫高壓介質(zhì)長(zhǎng)期沖刷, 膜片會(huì)越來(lái)越薄, 直至無(wú)法承受過(guò)程壓力而破裂。因此, 保持必要的備件和建立有效的修復(fù)損壞儀表的措施是很重要的。
膜片的質(zhì)量是指膜片材質(zhì)的純度和加工的均勻程度。膜片材質(zhì)有316L 、哈氏合金C 、蒙乃爾合金、鉭等。膜片與法蘭體或插入筒材質(zhì)相同, 則采用氬弧焊。如果材質(zhì)不相同, 則采用滾焊技術(shù), 這樣可以防止兩種不同的材質(zhì)在氬弧焊時(shí)產(chǎn)生砂眼或微孔。
2.2.4 填充液滲漏
毛細(xì)管與變送器接口或法蘭接口處的焊接有砂眼或有機(jī)械損傷, 變送器取壓法蘭環(huán)形密封不良, 在工藝過(guò)程靜壓作用下, 造成填充液滲漏,但無(wú)論是那一種都會(huì)造成變送器指示不準(zhǔn)或無(wú)指示。
2.2.5 填充液?jiǎn)栴}
夜間氣溫較低時(shí)儀表指示偏低, 白天氣溫上升后儀表指示恢復(fù)正常的現(xiàn)象。究其原因一是硅油不足使硅油無(wú)法準(zhǔn)確傳輸膜片的感壓信號(hào);二是抽真空不夠, 填充硅油中含有氣泡, 當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)氣泡熱脹冷縮, 出現(xiàn)晝夜指示偏差大或指示不準(zhǔn);#后就是由于選擇變送器填充液的型號(hào)不合適, 受環(huán)境溫度變化也會(huì)引起晝夜指示偏差大的原因。
介質(zhì)溫度、環(huán)境溫度與所采用填充液的對(duì)比關(guān)系, 見(jiàn)表1 。
從表1 不難看出, 填充液有高溫型、普通型和低溫型。選用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致儀表指示不準(zhǔn)。環(huán)境溫度的影響也應(yīng)引起足夠重視:高溫硅油在冬天使用, 毛細(xì)管暴露在低溫環(huán)境中, 已超出了其適用的環(huán)境溫度, 也是變送器晝夜指示變化大的原因。
2.2.6 毛細(xì)管斷裂
曾經(jīng)因儀表毛細(xì)管斷裂連續(xù)兩次造成尿素裝置停車(chē), 經(jīng)分析認(rèn)為事故原因有以下幾個(gè)方面:
(1)儀表安裝在工藝管道上, 由于管道長(zhǎng)期振動(dòng), 使毛細(xì)管機(jī)械疲勞, 從而導(dǎo)致斷裂。
(2)隔離膜片被擊穿后造成測(cè)量介質(zhì)進(jìn)入毛細(xì)管而被腐蝕。
(3)由于毛細(xì)管及插入取壓裝置之間采用銅焊, 銅易與氨反應(yīng), 當(dāng)甲銨及尿液進(jìn)入毛細(xì)管后迅速與銅反應(yīng)造成焊接處斷裂。
(4)毛細(xì)管材質(zhì)選擇不當(dāng)。
3 措施
綜上所述, 不難看出, 毛細(xì)管變送器能否正常使用的關(guān)鍵在于膜片、毛細(xì)管焊接質(zhì)量;膜片材質(zhì)選擇與填充液種類(lèi)選擇;加填充液時(shí)抽真空;充液孔密封與變送器取壓法蘭環(huán)形密封等。根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn), 為保證生產(chǎn)設(shè)備安全運(yùn)行, 提出以下措施。
(1)由于該類(lèi)儀表的易損性, 應(yīng)在貯備易損部件和維修方面做充分準(zhǔn)備。
(2)完善校驗(yàn)規(guī)程, 增加校驗(yàn)設(shè)備。變送器校驗(yàn)時(shí)要保壓時(shí)間5h 以上, 保證毛細(xì)管接頭、充液孔密封處、變送器取壓法蘭環(huán)形密封處無(wú)滲漏現(xiàn)象;增加電熱鼓風(fēng)干燥箱, 模擬變送器現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度, 考機(jī)24h 。
(3)安裝和校驗(yàn)時(shí)應(yīng)避免損傷毛細(xì)管和膜片。
(4)在滿(mǎn)足安裝要求的情況下, 毛細(xì)管應(yīng)盡可能短。
(5)訂購(gòu)備件要詳細(xì)提出技術(shù)要求。
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