在工業生(sheng)産過程中,很多(duo)介質都是有微(wēi)小或極強的腐(fu)蝕性。但💚由于生(sheng)産需要我們還(hái)需要對這些介(jie)質進行計⁉️量,如(rú)何選㊙️擇合适的(de)流量計
進行測(cè)量?如何選用測(ce)量腐蝕性介質(zhì)的流量計?首先(xian)我們需要了解(jie)什麽是腐蝕現(xiàn)象?腐蝕現象有(yǒu)哪些表現形式(shi)?
1、腐蝕現象 是金(jin)屬在其環境中(zhōng)由于化學作用(yòng)而遭受破壞的(de)現象。一切金屬(shu)與合金對于某(mǒu)些特定環境可(ke)以是耐腐💚蝕的(de),但是在另一些(xiē)環境中卻對腐(fǔ)蝕又很敏感。一(yī)㊙️般來說,對于所(suǒ)有環境都耐腐(fu)蝕的工業用金(jīn)✍️屬材料是不存(cun)在的。
腐蝕可以(yǐ)分爲均勻腐蝕(shí)(uniform corrosion)或全面腐蝕(general corrosion)與(yǔ)局部腐蝕(localized corrosion)。全面(miàn)💰腐蝕的腐蝕速(su)度可用mm/a等單位(wèi)來表示。通常将(jiāng)腐蝕㊙️速度在O.lmm/a以(yǐ)下的🥰材料作爲(wei)耐腐蝕材料。對(duì)于腐👈蝕速度較(jiào)此再🔞大一個數(shù)量級,也即腐蝕(shi)速度爲1mm/a的材料(liao),對于一般設備(bèi)有時可酌💋情定(ding)爲可以使用的(de)材料,對于流量(liang)儀表的測量元(yuan)件則是不容許(xǔ)的。根據腐蝕速(sù)度的大小,可以(yi)預測金屬的使(shǐ)用壽👅命。
2、腐蝕性(xìng)介質對流量計(ji)的損害
介質的(de)腐蝕性對流量(liang)測量儀表是個(ge)嚴重威脅,隻有(you)像
夾裝式超聲(sheng)波流量計
等個(ge)别種類的流量(liàng)計受腐蝕影響(xiang)較小。
a.腐蝕性介(jiè)質将流量測量(liàng)儀表與介質直(zhí)接接觸的關鍵(jiàn)零部件腐蝕,使(shǐ)之損壞,喪失功(gong)能。例如,腐蝕造(zao)成
差壓變送器(qì)
膜片損壞,矽油(you)外漏而完全失(shi)效。
電磁流量計(jì)
電極因腐蝕引(yin)起介質外世,導(dao)緻勵磁線圈燒(shao)毀等。
b.流量測量(liàng)儀表的關鍵零(ling)部件長時間受(shòu)腐蝕性介質的(de)腐蝕🥰而改變幾(ji)何尺寸,導緻儀(yí)表準确度降低(di)。例如,
轉子流量(liàng)計
中的轉子被(bei)流體腐蝕後,外(wai)形尺寸減小,導(dao)緻流量示值偏(pian)🌍低。又如渦街流(liú)量計中的旋渦(wō)發生體被流體(tǐ)腐蝕而寬度尺(chi)寸減小,迎流面(mian)表面變得粗糙(cāo),從而引起流量(liang)系數改變。就連(lián)受腐蝕介質影(ying)響較小的夾裝(zhuang)式超聲波流量(liàng)計,也常因金屬(shu)管内壁被介質(zhi)腐蝕得坑🔴坑窪(wa)窪,使發✍️射和接(jiē)收信号變弱,嚴(yán)重時喪失靈敏(min)度。
c.縮短儀表壽(shou)命。例如金屬管(guan)浮子流量計中(zhōng)的錐形管等零(líng)部件,使用幾年(nián)後,其焊接處被(bei)爛穿。
d.腐蝕性介(jiè)質滲漏,如不及(jí)時發現、及時處(chu)理,還容易✏️釀成(cheng)安全和人身事(shì)故。
實際生産過(guò)程中根據長期(qi)總結的檢驗,一(yi)般的腐☎️蝕性液(ye)體測量選取電(diàn)磁流量計和
超(chao)聲波流量計
,如(ru)果是腐蝕性氣(qì)體可以選擇耐(nài)酸不鏽鋼材質(zhi)的
渦街流量計(jì)
或者其他氣體(ti)流量計。測量液(yè)體介質的電磁(cí)流量計,由于其(qi)獨特的測量原(yuán)理,可以測量各(ge)種有腐蝕性的(de)含微小顆粒的(de)介質,當然前提(ti)是所測量介質(zhì)導電,隻需根據(ju)🔴介質腐蝕性用(yong)不同的襯裏材(cái)料和電極材料(liao)🔆就可很好的解(jiě)決介質帶腐蝕(shi)問題。而超聲波(bō)就更簡單了,如(rú)果選擇外夾式(shì)超⭐聲波流量計(jì),基本不用考慮(lü)💰介質的腐蝕性(xing),隻是在測量精(jīng)👣度上💃🏻沒有電磁(cí)流量計高而已(yi)。
3、對流量測量中(zhong)流體腐蝕的措(cuò)施
(1)定期更換儀(yí)表
腐蝕性介質(zhì)對金屬的腐蝕(shí),情況是多種多(duo)樣的。有的腐蝕(shí)💘速度很快,即全(quán)面腐蝕,有的腐(fu)蝕是輕微的,速(sù)度很慢🔞,即局👉部(bù)腐蝕。在作儀表(biao)選型時應針對(duì)具體情況具體(tǐ)分析,然後作出(chu)決🧡策。
例如:壓縮(suo)空氣和水,一般(bān)認爲是無腐蝕(shi),其實不然。由于(yú)城區大氣中氮(dan)氧化合物濃度(du)一般均較高,當(dang)它被壓縮空氣(qi)中的冷凝液吸(xi)收後,冷凝液即(jí)呈酸👄性,從而對(dui)碳鋼材料具有(you)輕度🌏腐蝕。這種(zhong)情況在硫☁️酸廠(chang)、硝酸😘廠、氯堿廠(chang)等廠區,問題更(geng)嚴重些。當然,這(zhe)時壓縮空氣中(zhong)所含的除了稀(xi)硝酸外🍓,可能還(hai)有硫酸、鹽酸等(děng)。水的情況也相(xiàng)似,尤其是河水(shuǐ),由于其中含有(yǒu)多種離子,也對(duì)碳鋼産生腐蝕(shi)。在這種條件下(xia)使🔞用的儀表,若(ruo)幹年後也會出(chu)現被腐蝕的痕(hén)迹。例如,停車檢(jiǎn)修發現流量節(jiē)流裝置中的碳(tan)鋼環室與流體(tǐ)接觸的表面被(bèi)蝕,變得坑坑窪(wa)窪,嚴重時幾何(he)🐆尺寸和形狀都(dōu)發生很大㊙️變化(hua)。而前後直管段(duan)内壁也變得高(gao)低不平。這種狀(zhuàng)🧑🏾🤝🧑🏼況都不符合檢(jian)定規程要❄️求,難(nán)以保♻️證原有的(de)儀表精度。
這時(shí)就産生一個命(mìng)題,即是否設計(jì)選型要将節流(liú)裝置中的環室(shi)以及前後直管(guǎn)段也改爲不鏽(xiu)鋼材質?當然,如(rú)果改🈲爲不鏽鋼(gāng)材質,環室和直(zhi)管段的腐蝕問(wen)題🔱肯定迎刃而(er)解,但同時投資(zi)增加了。而且投(tou)資增加數💃🏻同管(guǎn)徑有關,如果公(gōng)稱通徑較💁大,則(ze)技資✍️增加就是(shi)個不小的數字(zi)。所以決策時應(yīng)根據具體測量(liàng)點的測量精度(dù)要求、腐蝕🥵嚴重(zhòng)程度、預期壽命(ming)、預算承受能力(lì)等,權衡利弊得(de)失,靈活掌握。如(ru)果測量🧡精度要(yào)求不高(如用于(yú)過程監視、控制(zhi)❌),輕度腐蝕,碳鋼(gang)材料💚預期壽命(ming)10年🤩以上,改爲不(bu)鏽鋼後投資增(zeng)加較多,那麽,甯(ning)可待環室等被(bei)腐蝕得無法繼(jì)續使用時,再将(jiang)節流裝置整體(ti)或損壞部分予(yǔ)以更新。
(2)避重就(jiu)輕
避重就輕就(jiù)是在對工藝流(liu)程和有關介質(zhì)特性深入了解(jiě)的基礎上,合理(lǐ)選擇測量方案(an),同樣可達到計(ji)量或對生産過(guò)程📐進行控制的(de)目的,避開腐蝕(shi)性強的部位,而(ér)選在腐蝕性較(jiào)輕的部位,甚至(zhì)更改被調參數(shù)種類。例如(如果(guo)可行的話)将流(liú)量定值調節系(xi)統用液位均勻(yún)調節或其他合(hé)适的☂️變量調節(jiē)代替,從而避開(kāi)流🧑🏽🤝🧑🏻量測量儀表(biǎo)耐腐蝕的難題(tí)。
例如,進污水處(chù)理廠的污水流(liu)量一般都要測(cè)量,以便控制污(wū)染物排放總量(liàng)。而污水一般或(huo)偏酸性或🔞偏堿(jian)性,而且相應地(dì)要加💜入适量的(de)堿或酸予以中(zhōng)和。那麽,考慮污(wū)水對流量儀表(biao)🔅的腐蝕,當然流(liu)量檢測點選在(zài)中和之後更好(hao)一些👅。
鋼廠荒煤(méi)氣的流量測量(liàng)也有類似情況(kuàng)。荒煤氣中常常(chang)含有一定數量(liàng)的二氧化硫,這(zhè)種氣體在幹燥(zao)的時候腐蝕性(xing)❤️并不大,但荒煤(méi)氣離開爐窯後(hou),随着輸送距離(lí)的增長,氣體溫(wen)度逐漸降低,溫(wen)度相應升💚高,并(bing)很快出現凝液(yè)而具有較🧑🏾🤝🧑🏼強的(de)腐蝕性。考慮煤(méi)‼️氣流量測量儀(yí)表安裝位😘置時(shi),當然應當選在(zai)氣體出現凝液(ye)之前。
(3)選擇具有(you)耐腐蝕特性的(de)儀表
①一般酸性(xìng)介質的儀表選(xuan)型。
渦街流量傳(chuán)感器和渦輪流(liu)量傳感器,與流(liú)體接觸的部🔞分(fèn)🈲爲耐🐪酸鋼,一般(bān)酸性液體和氣(qì)體都能使用💋o
用(yong)耐酸鋼制成的(de)橢圓齒輪流量(liàng)計,可以滿足一(yi)般酸性液體準(zhun)🌂确計量的需要(yào)。
②導電液體的儀(yí)表選型。
電磁流(liú)量計的測量管(guan)内襯材料有多(duō)種,其中耐腐蝕(shí)㊙️性能最好的是(shi)聚四氟乙烯。電(dian)極材料也有好(hao)幾⚽種,能滿足絕(jué)大✔️多數腐蝕性(xing)介質的需要。在(zai)選擇電極材料(liao)時,應以滿足需(xū)要爲原則,不要(yào)迷信貴金屬,因(yīn)爲貴金屬也不(bu)是萬能的。表3.17所(suǒ)列就是鉑銥合(he)金和钽不耐腐(fǔ)蝕的化學介質(zhi)。當然表中列入(ru)的也僅僅是示(shi)例,而非全部。
其(qí)他像鉑電極的(de)觸媒作用也引(yin)起人們的關注(zhù)。在化工生産中(zhong),鉑是一種性能(neng)很好的催化劑(jì),某些介質在一(yi)定條件🆚下與✌️鉑(bó)接🛀🏻觸後就發生(sheng)化學反應,已被(bei)證明的有雙氧(yang)水。鉑電極電磁(ci)流量計在測量(liang)雙氧水時,會在(zài)電極表♻️面生成(cheng)氣霧,流量爲零(ling)時,輸出🚶也會波(bo)動。
選擇合适的(de)電極材料和内(nei)襯材料測量腐(fǔ)蝕性介質流量(liàng),如果流體溫度(dù)也在允許範圍(wei)之内,那是理想(xiang)的選擇,其測📧量(liàng)精⭐度可以達到(dao)(0. 3~1) %R。其口徑從幾毫(háo)米到3m,各種♈規格(gé)齊全,能滿足各(ge)種測量範圍的(de)需要,但若流體(ti)不導電,電磁流(liu)量計就⭐無能爲(wei)力了。
③不導電液(yè)體的儀表選型(xing)。
夾裝式超聲流(liu)量計工作時流(liu)體不與儀表直(zhí)接接觸,所以适(shi)用⛹🏻♀️于各種腐蝕(shi)性流體。
夾裝式(shì)超聲流量計按(àn)其原理分類有(you)兩種,其中時差(cha)法适用于🧡潔淨(jing)單相流體,精度(du)與管徑和流速(su)有關,例如:
a.管徑(jing)>150mm時, v>0.3m/s,不确定度爲(wèi)±2%R(經标定可達±1% R); v ≤0.3m/s,不(bu)确定度爲±O.Olm/s。
b.管徑(jing)≤150mm時, v>0.3m/s,不确定度爲(wei)±5%; v≤ 0.3m/s,不确定度爲±0.05m/s。
而(ér)多普勒法流量(liang)計适用于固相(xiang)含量較多或含(hán)有氣👅泡的液體(ti),不确定度隻能(néng)達到±1%~±10%,顯然比電(dian)磁流量計低得(de)多,因此隻在無(wú)其他更好的辦(bàn)法時才采用。其(qi)價格與管道直(zhí)徑無關,在DN≤200時,超(chāo)聲波儀表比電(dian)磁流量計貴❓,而(ér)在DN≥250時,超聲流量(liang)計比電磁流量(liang)計便宜。
④腐蝕性(xìng)氣體儀表選型(xíng)
a.超聲流量計。近(jin)年來,國内外天(tian)然氣工業獲得(de)了迅速發展,這(zhè)大大推動了天(tian)然氣計量儀表(biǎo)的發展,這一技(jì)術如果經移植(zhi)用于腐蝕性氣(qi)體流量測量,應(ying)當是可行的,因(yin)爲隻要對測量(liang)管内壁作防腐(fǔ)蝕處理即可。但(dan)具體應用實例(li)現在還未見報(bao)道。另外這🥰種流(liú)量計價格太高(gao)。
近年開發的配(pei)有夾裝式換能(neng)器的超聲流量(liàng)計,若管道本身(shen)耐腐蝕,就不必(bi)考慮儀表的耐(nai)腐蝕問題。例如(ru),管道使用耐腐(fu)蝕内✔️襯,但此内(nei)襯與金屬管之(zhī)🥵間如果📧存在氣(qì)隙,也會爲夾裝(zhuang)式超聲🏃🏻♂️流量計(jì)帶來✂️麻煩。
對于(yu)無耐腐蝕内襯(chen)的金屬管道,其(qi)内壁經長時間(jiān)腐蝕往往🈲變㊙️得(de)高低不平,常會(hui)造成”V”形和”W”形安(an)裝的換能器聲(sheng)波反射不一緻(zhì),所以信号強度(dù)變弱,嚴重時甚(shen)至無法正常測(ce)量。這些都🔆是使(shi)用❗超聲流量計(ji)時應當注意的(de)。
b.節流式差壓流(liu)量計。現在還未(wei)見報道适用于(yú)腐蝕性介質的(de)定型商品化節(jie)流式差壓流量(liang)計,但是用🏒戶自(zì)行開發的此類(lei)儀表,在幾十年(nián)前就有報道,其(qi)中有很成功的(de)氯氣流量測量(liàng)🏃♀️。
工藝設備專業(yè)對付腐蝕性氣(qì)體的技術幾十(shí)年前就已✂️很成(cheng)♍熟,例如,各種不(bu)同直徑管道襯(chen)橡膠、襯玻璃、襯(chen)聚四氟乙烯等(děng)。儀表🧑🏾🤝🧑🏼專業借用(yòng)此優勢,由工藝(yì)專業将耐腐蝕(shí)性能極佳的微(wei)晶玻璃孔闆,交(jiao)工藝專業夾裝(zhuang)在工藝管道上(shàng),然後在孔闆前(qian)後由工藝專業(yè)各留一個管口(kǒu),儀表專業将法(fa)蘭式差壓變送(song)器安裝在管口(kou)上。變送器的隔(ge)離膜片最初用(yong)💋含钼不鏽鋼,爲(wèi)了解決⭕其耐腐(fu)蝕問題,在此膜(mo)片上再貼一層(céng)聚四氟乙烯隔(ge)離膜片。
這樣的(de)防腐蝕方法有(yǒu)時仍不夠理想(xiǎng),差壓變送器⛱️的(de)不鏽💋鋼🎯膜片使(shǐ)用一段時間後(hòu),仍發現有針孔(kǒng)狀腐蝕,即不鏽(xiu)鋼膜片💔上出現(xiàn)數個直徑極小(xiao)的亂洞,經研究(jiū)确認是流體中(zhōng)的離子穿透聚(ju)📧四氟乙烯膜片(piàn),與不鏽鋼膜片(piàn)接觸,将其腐蝕(shi)。于是儀表制造(zao)廠💁在膜片材質(zhì)上進一步作了(le)改進。
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