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化工儀表防腐蝕技術
來源:本站 作者:匿名 發布:2013-01-17 修改:2013-01-17
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腐蝕是化工生產中一種普遍現象,給化工儀表帶來了嚴重損害,間接影響了化工廠的經濟效益,因此,本文主要研究化工儀表的防腐蝕技術措施。
化工儀表是化工自動化儀表的簡稱,是指在化工生產工藝過程中對其工作環境參數進行檢測、顯示及控制的儀器儀表。化工儀表的作用就是對生產中溫度、液位、 成分、壓力、流量等變量信息的檢測、轉換、顯示和控制。在化工生產過程中,管道和反應釜中的介質一般都具有腐蝕性,如酸、堿、水、氧等,而且這些介質需要在特定的條件(高溫、高壓、高粘度、高流速等)下進行化學反應。因此,在苛刻的化工生產條件下,儀器儀表極易產生腐蝕。由于儀表的零部件多為金屬或非金屬材料,經過機械、物理、化學或電化學作用而引起侵蝕和腐蝕現象。對于化工廠,腐蝕現象使得儀表的性能降低,壽命大大縮短,影響了正常生產。化工儀表腐蝕造成的經濟損失是巨大的,主要體現在儀表及儀表元器件更新上的投入。以山西三維集團為例,每年由于儀表的腐蝕需要更新大量的儀表元件以及儀表,其投入占集團全年儀表總投入的60%。因此,分析化工儀表腐蝕的原因,提高化工儀表的防腐技術能力,對于化工企業的發展具有重大意義。
1 化工儀表腐蝕的分類
1.1 電化學腐蝕
電化學腐蝕是指金屬材料與介質發生電化學作用而引起的腐蝕。金屬的腐蝕大多是由于電化學腐蝕所致。化工儀表的外殼大都是由金屬制成,因此,電化學腐蝕是化工儀表在腐蝕環境中最主要的失效原因。
1.2 化學腐蝕
化學腐蝕是指儀表材料與干燥高溫氣體或非電解質溶液(苯、甲苯、乙醇等),發生化學作用引起的腐蝕。
1.3 由于物理、機械作用造成對儀表材料造成的腐蝕
例如,在合成氨的過程中,高壓閥芯受到氣蝕而產生的破壞。
1.4 儀表用非金屬材料(如塑料氣源管)受大氣作用或介質作用引起的溶解、溶脹
2 化工儀表的防腐措施
2.1 防腐蝕材料的選用
正確選擇儀表用耐腐蝕材料是儀表防腐蝕最根本的措施。在選用耐腐蝕儀表材料時主要考慮材料的性能,材料的供應情況,儀表工作環境的腐蝕性(如介質的成份、濃度以及操作溫度),使用年限,成本和要求等因素。對于典型腐蝕環境的中儀表材料的選用,工程人員一般都按照表1所列的選擇原則。但是這種原則指具有一般指導意義,具體選材還要根據儀表所處的特殊環境來選取(表1)。
防腐蝕材料的設計是儀表防腐蝕問題研究的重點,因為只有開發出耐腐蝕的材料,才能從根本上防止腐蝕,將腐蝕的危害降到最低。經過科研工作者的努力,我國已經研發出三十多種耐腐蝕的儀表合金。目前,對于制造閥芯、閥座的材料,國內使用最廣泛的是司欽萊合金、鈷鎢合金鋼和硬化工具鋼,并進行特殊的表面硬化處理。
2.2 隔離措施
在需要考慮儀表的成本時,可以采用儀表與介質隔離的方法防止儀器儀表的腐蝕。隔離的方法有:液體隔離、應用保護層隔離、注氣保護隔離等等。采用液體隔離是防止腐蝕介質和儀表直接接觸的有效方法。采用液體隔離的目的是將被測的腐蝕介質與儀表的測量部分分開。隔離液體既不能與被測介質互溶或起化學作用,也不能對儀表測量部件具有腐蝕性。液體隔離常用于壓力、流量、液位測量系統的管線上,采用管外隔離和管內隔離兩種方式。應用保護層隔離就是在化工儀表的元件或外殼表面制成保護層,對儀表設備的防腐蝕具有非常好的效果。按照保護層材料的不同,可分為金屬保護層,如電鍍;非金屬保護層,如油漆、涂料等。采用注氣保護法,用吹入的空氣(或氮氣、惰性氣體等)來隔離介質對測量部件的腐蝕作用。注氣保護法一般用于低壓的液位、流量以及測量系統中。例如,中原化肥廠利用注氣保護法,將電磁流量計變速器的電子室打兩個小孔,一個進氣,一個排氣,然后接上儀表空氣,使儀表內保持微正壓,從而阻止有害氣體的侵入,達到了理想的防腐效果[4]。
2.3 選擇合理的檢測方法和先進的加工工藝
選用先進的加工工藝是提高儀表防腐蝕性能的重要手段。調節閥是自動控制系統中重要的一部分,在化工生產現場,調節閥直接控制工藝介質,尤其是高壓、高溫、大壓差、低溫、易燃、易爆、強腐蝕、易滲透、高結晶以及劇毒等介質情況下,往往會導致調節生產品質下降,給自動化生產帶來不變。例如,為了解決高壓差下調節閥壽命比較短的問題,設計特殊結構的閥座和閥芯,以避免氣蝕的腐蝕作用。這些特殊結構的閥體部件特點是部件的套筒壁上或閥芯上開有許多特殊形狀的孔。當液體從各小孔噴射進去后,在套筒中心相互碰撞,一方面由碰撞消耗能量,起到緩沖作用,另一方面,在套筒中心發生氣泡的破裂,避免了對套筒和閥芯的直接破壞[5]。
檢測點和檢測方法的選擇要根據具體情況具體分析,合理的檢測方法的正確選用意義重大。如氯對儀表材質的腐蝕性很小,但濕氯具有極強的腐蝕性,因此,檢測點要避免設在管道中易積聚冷凝水的地方。
3 防腐蝕儀表的安裝
在化工儀表安裝和維修時,施工人員應該充分考慮儀表所處的腐蝕環境,如介質的成分溫度、濃度、成分、酸堿度等,采取相應的腐蝕措施。如一般儀表的外殼是鋁合金的,該材料腐蝕環境下極容易氧化變質,從而使儀表產生損害。
為了調高儀表外殼的抗腐蝕能力,耐腐蝕變速器選用玻璃鋼作為儀表外殼,儀器盒、布線槽等都改為玻璃鋼制作,經驗證防腐蝕效果良好。在化工儀表的接線連接方面,冷擠壓技術已經逐漸取代傳統的電烙鐵錫焊。采用電烙鐵錫焊,容易虛焊,焊點脫落,導致儀表失靈,而冷擠壓技術可以將兩種金屬連接處緊緊擠壓,連接牢固,可有效抵抗振動、熱霧的腐蝕。因此,冷擠壓技術是一種很有效的接線方法。
4 結語
化學工業是腐蝕發生的重災區,腐蝕給化工儀表帶來沉重的災難。合理的腐蝕技術防護應該作為一個整體去考慮,從材料的選擇和設計入手,采取有效的隔離措施,選擇正確的安裝方法,選擇正確的檢測方法和加工工藝,從而盡可能減少腐蝕造成的損害。
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