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化工儀表防腐原理和選型問題探究

化工儀表防腐原理和選型問題探究

時間:2020-09-23 09:30:54

 摘 要: 石油化工行業(yè)生產(chǎn)中,有大量的儀表設(shè)備,它們長期暴露在外或者直接和腐蝕性被測介質(zhì)接觸,隨著生產(chǎn)的大型化及長周期運行,因為儀表設(shè)備腐蝕問題造成的事故給生產(chǎn)和安全帶來嚴重威脅,通過分析化工儀表的腐蝕機理和給生產(chǎn)可能帶來的嚴重損害,提出在設(shè)計、選型以及日常維護等方面對儀表進行預(yù)防腐蝕的各種措施,為化工儀表維護管理等技術(shù)人員提供借鑒。mSy壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
隨著石油化工生產(chǎn)的大型化及長周期運行,因儀表設(shè)備腐蝕問題導(dǎo)致的火災(zāi)性爆炸事故及非計劃停工增多,給石化企業(yè)的生產(chǎn)及安全造成了嚴重威脅。雖然生產(chǎn)過程自動化促進了石化行業(yè)的發(fā)展,但依賴的大量儀表設(shè)備,包括在現(xiàn)場進行檢測的各種變送器、進行參數(shù)調(diào)節(jié)的各種調(diào)節(jié)閥以及相關(guān)的導(dǎo)壓管和電纜等,直接或間接與被測介質(zhì)接觸,或者長時間暴露在外日曬雨淋,受到不同程度的腐蝕,且隨著日積月累,腐蝕問題也越來越突出,進而出現(xiàn)泄漏,起火,爆炸問題,不僅影響生產(chǎn)甚至造成人員傷亡事件。因此來講,搞懂儀表設(shè)備的腐蝕機理,提高儀表自動化設(shè)備的防腐措施成為儀表行業(yè)迫切需要解決的重要問題。 
 
1 化工儀表的腐蝕機理
化工儀表的腐蝕主要指對于構(gòu)成測量和控制儀表零部件的材料,由于化學(xué)、電化學(xué)作用、物理或機械作用引起的侵蝕。石化企業(yè)中腐蝕性介質(zhì)對儀表設(shè)備的損害#嚴重,雖然新的耐腐蝕材料和防腐手段不斷出現(xiàn),仍然不能完全避免對儀表關(guān)鍵零部件的腐蝕。 
 
1. 1 儀表的電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕是指儀表設(shè)備中的金屬材料與測量介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而引起的腐蝕[1]。它的特點是引起腐蝕的是電解質(zhì),腐蝕過程中伴隨有電流產(chǎn)生,金屬的破壞大多由電化學(xué)腐蝕所致。其中介質(zhì)腐蝕是一種#廣泛的電化學(xué)腐蝕,常見的是生產(chǎn)介質(zhì)中酸、堿、鹽 溶液及氯氣等腐蝕性氣體對儀表材料的腐蝕。
 
1. 2 儀表的化學(xué)腐蝕
化學(xué)腐蝕主要是儀表中的材料與高溫氣體接觸,或者是材料與非電解質(zhì)溶液相接觸,從而使材料產(chǎn)生氧化還原反應(yīng),材料由此受到損壞[2]。 
 
1. 3 儀表的物理腐蝕
物理腐蝕主要是儀表材料受到外界物理或機械作用,使原有金屬材料受到破壞。比如液態(tài)鋅不能利用鐵器來放置,否則鐵器受到腐蝕,高壓閥芯會在氨氣高壓下受到侵蝕。 
 
2 化工儀表腐蝕的損害
( 1) 腐蝕性介質(zhì)將儀表與介質(zhì)直接接觸的關(guān)鍵零部件腐蝕,使之損壞,喪失功能[3]。例如壓力或差壓變送器的測量膜盒被腐蝕損壞,內(nèi)部硅油外漏導(dǎo)致變送器完全損壞,不可修復(fù)。
( 2) 儀表的關(guān)鍵零部件受介質(zhì)的腐蝕而改變幾何尺寸,導(dǎo)致儀表測量準確度降低。例如渦街流量計中的漩渦發(fā)生體被流體腐蝕而寬度尺寸減小,迎流面的表明變得粗糙,從而引起流量系數(shù)改變。差壓式流量計中的節(jié)流元件表面被介質(zhì)腐蝕得坑坑洼洼,導(dǎo)致測量出現(xiàn)較大偏差。 
( 3) 縮短儀表壽命,增加成本,造成安全和人身事故等。儀表腐蝕嚴重,儀表使用壽命就會大幅度降低,更換儀表頻繁,從而導(dǎo)致成本投入增加; 影響測量的精度甚至造成指示失真,造成生產(chǎn)事故,對設(shè)備和人身造成傷害。 
 
3 化工儀表的防腐措施
儀表的防腐問題是個系統(tǒng)問題,單單片面考慮是無法做好的。因此必須從以下四個方面統(tǒng)籌把握,做好防腐措施的整體完善,方能減少甚至杜絕由此來引發(fā)的影響。 
3. 1 設(shè)計和選型中選用防腐蝕儀表
化工儀表在設(shè)計和選型的時候,就要根據(jù)工藝介質(zhì)和參數(shù)采用相應(yīng)防腐蝕材料,就是針對不同的腐蝕介質(zhì),采用對應(yīng)的特種合金材料或非金屬材料制作檢測元器件,如變送器的膜盒、壓力表的彈簧管,溫度計的套管,電磁流量計的檢測電極等等就要考慮工藝介質(zhì)的腐蝕性及使用溫度、壓力等環(huán)境條件。例如對于鹽分很高的溶液采用鈦材,耐強酸強堿的可以用鉭材或者哈氏合金,但如果有較高濃度的氫氟酸,則選用鉑金等等。導(dǎo)壓管的防腐措施,直接的方法是采用耐腐材料做導(dǎo)壓管。
 
3. 2 采用隔離方法實現(xiàn)防腐
隔離方法 就 是 采 用 隔 離 膜 片、隔 離 液、注 氣 保 護 等 方法[4],使儀表的測量部分不與腐蝕介質(zhì)接觸,從而避免腐蝕。帶毛細管的變送器可以取消導(dǎo)壓管采用隔離液進行測量,或者采用防腐隔離膜片通過隔離液傳壓測量[5]。有些吹氣式或者吹液式儀表用來測量介質(zhì)的流量或者壓力。調(diào)節(jié)閥采用耐腐蝕材料或者在表面涂耐腐材料,例如不銹鋼、聚四氟乙烯、鈦等。噴涂、電鍍或者襯里等方法。壓力儀表如果介質(zhì)對不銹鋼及銅有腐蝕,可將緩沖罐改用隔離罐,加入耐腐蝕的隔離液。溫度儀表的防腐措施可以測量將元件可以裝在防腐的保護套管內(nèi),套管選用材料如鈦、鉭、鎳基合金等; 測量高溫可選用剛玉或者陶瓷作保護套管。 
 
3. 3 加強儀表日常維護減少腐蝕
現(xiàn)場儀表暴露在惡劣環(huán)境中,受到腐蝕氣體作用容易損壞。除了選用合適的防腐儀表外,做好儀表的現(xiàn)場防護工作也很重要。例如要做好密封工作,減少儀表接線端子的防腐工作; 及時發(fā)現(xiàn)并處理現(xiàn)場跑冒滴漏現(xiàn)象,避免意外的腐蝕情況; 儀表出現(xiàn)腐蝕后要及時更換,以免發(fā)生更大事故等等。 
 
3. 4 建立一體化防腐蝕策略
在常規(guī)儀表防腐蝕管理的基礎(chǔ)上,引進風(fēng)險管理的理念與方法,分析化工儀表自動化設(shè)備腐蝕機理,結(jié)合防腐蝕經(jīng)驗和數(shù)據(jù),對生產(chǎn)過程中固有或潛在危險發(fā)生的可能性與后果進行科學(xué)分析的基礎(chǔ)上,給出風(fēng)險排序,找出腐蝕薄弱環(huán)節(jié),形成一套儀表設(shè)備的基于風(fēng)險的腐蝕一體化防腐蝕策略,以確保儀表自動化設(shè)備本質(zhì)安全。
 ( 1) 石化裝置中很多生產(chǎn)介質(zhì)有高硫、高酸、高氯、高氮燈特點,采取檢測的方法分析腐蝕狀況以及腐蝕趨勢,科學(xué)預(yù)測腐蝕狀況。包括對于主要設(shè)備及管道,要注意生產(chǎn)過程中介質(zhì)的 H2 S 含量、pH 值、Cl 離子含量的監(jiān)測; 對設(shè)備采用管道壁厚度監(jiān)測,按照固定的周期進行測定,以保證儀表自動化設(shè)備測量厚度數(shù)據(jù)的可靠性和連續(xù)性; 
( 2) 不斷完善工藝操作規(guī)程,提高操作工操作水平,盡量避免工藝溫度的驟然升降或超壓運行,造成儀表自動化設(shè)備的損傷。
 
通過以上所述,我們從儀表的選用,正常使用,日常維護和輔助策略四點作為儀表防腐工作的重點,把儀表的防腐工作做好,減少不必要的停車和搶修,為化工裝置的長周期運行提供強力保障。
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