在工業生(shēng)産過程中,很多(duō)介質都是有微(wēi)小或(huò)極強(qiáng)的腐(fǔ)蝕性(xìng)。但(dàn)由于生(shēng)産需要我(wǒ)們還(hái)需要(yào)對這些介(jiè)質進(jìn)行計(jì)量,如(rú)何選擇(zé)合(hé)适的(de)流量計
進(jìn)行測(cè)量?如何選用(yòng)測(cè)量腐蝕性(xìng)介質(zhì)的流(liú)量計?首先我們需要了解什麽是腐蝕現(xiàn)象?腐蝕(shí)現象有(yǒu)哪些(xiē)表(biǎo)現形式(shì)?
1、腐蝕現(xiàn)象 是金屬在(zài)其環境中(zhōng)由于(yú)化學(xué)作用(yòng)而遭受破壞的(de)現象(xiàng)。一切(qiē)金屬(shǔ)與合金對于某(mǒu)些特定(dìng)環(huán)境可以是耐腐蝕的(de),但是在(zài)另(lìng)一些(xiē)環境中卻對腐(fǔ)蝕又很(hěn)敏感。一(yī)般來(lái)說,對于所有環境都耐腐(fǔ)蝕的(de)工業用金(jīn)屬材料是(shì)不存(cún)在的(de)。
腐(fǔ)蝕(shí)可以分爲均勻腐蝕(uniform corrosion)或全(quán)面腐蝕(general corrosion)與(yǔ)局部腐(fǔ)蝕(localized corrosion)。全面(miàn)腐蝕(shí)的(de)腐蝕速(sù)度可用(yòng)mm/a等(děng)單位(wèi)來表示。通常将(jiāng)腐蝕(shí)速度在o.lmm/a以(yǐ)下的材(cái)料作(zuò)爲(wèi)耐腐(fǔ)蝕材(cái)料。對(duì)于腐(fǔ)蝕(shí)速度較此再大一個數(shù)量級(jí),也(yě)即腐蝕(shí)速度(dù)爲1mm/a的(de)材料,對于一般(bān)設備有時可酌情定爲可(kě)以使用的(de)材料,對于(yú)流量(liàng)儀表(biǎo)的測(cè)量元(yuán)件則是不(bú)容許的。根(gēn)據腐蝕速(sù)度的(de)大(dà)小,可以(yǐ)預測金屬的使(shǐ)用壽命。
2、腐蝕性介質(zhì)對(duì)流量計(jì)的損(sǔn)害(hài)
介(jiè)質的腐蝕(shí)性對(duì)流量(liàng)測量儀表(biǎo)是個(gè)嚴重威脅,隻有(yǒu)像
夾裝式(shì)超聲(shēng)波流量計
等個(gè)别種(zhǒng)類的(de)流量計(jì)受腐(fǔ)蝕影響(xiǎng)較小。
a.腐蝕性(xìng)介(jiè)質将流(liú)量(liàng)測量(liàng)儀表與(yǔ)介質直(zhí)接接觸的關鍵(jiàn)零部件(jiàn)腐(fǔ)蝕,使(shǐ)之損壞,喪(sàng)失(shī)功(gōng)能。例如,腐蝕造(zào)成
差壓變送器(qì)
膜片損壞(huài),矽油(yóu)外漏(lòu)而完全失(shī)效。
電磁流量計(jì)
電極因腐蝕引(yǐn)起介質外世,導(dǎo)緻勵(lì)磁(cí)線(xiàn)圈燒(shāo)毀等(děng)。
b.流量(liàng)測量(liàng)儀表的(de)關(guān)鍵零(líng)部件長時(shí)間受(shòu)腐蝕性介質的(de)腐蝕而改變幾何尺寸,導緻儀(yí)表準确度降低(dī)。例如,
轉(zhuǎn)子流量(liàng)計
中的(de)轉子被流體腐蝕後,外(wài)形尺寸減(jiǎn)小,導緻流量示值(zhí)偏(piān)低。又如(rú)渦街流(liú)量計中(zhōng)的(de)旋渦(wō)發生(shēng)體被(bèi)流體(tǐ)腐蝕而寬度尺(chǐ)寸減小,迎流面(miàn)表面變得粗糙,從而(ér)引起(qǐ)流量(liàng)系數(shù)改變。就連受腐蝕介質影(yǐng)響較小的(de)夾裝(zhuāng)式超聲(shēng)波(bō)流量(liàng)計,也(yě)常(cháng)因金屬(shǔ)管内(nèi)壁被介質腐蝕(shí)得坑(kēng)坑窪(wā)窪,使發射和接收信(xìn)号變弱,嚴(yán)重時喪失靈敏度。
c.縮(suō)短儀表壽(shòu)命。例(lì)如金(jīn)屬管浮子(zǐ)流(liú)量計中(zhōng)的錐形管(guǎn)等零部件,使(shǐ)用幾年(nián)後,其(qí)焊接處被爛穿。
d.腐蝕性介(jiè)質滲漏,如不及時發現、及(jí)時處(chù)理,還容易(yì)釀成安全(quán)和人身事(shì)故。
實際生(shēng)産過(guò)程中根據長期(qī)總結(jié)的檢驗,一般的(de)腐蝕性液(yè)體測量選取電(diàn)磁流(liú)量計和
超(chāo)聲波流量(liàng)計
,如(rú)果是腐(fǔ)蝕性氣(qì)體可以選擇耐酸不鏽鋼材質(zhì)的
渦街流量計(jì)
或者其他氣體流量計(jì)。測(cè)量液(yè)體介質(zhì)的電磁(cí)流量計,由于其(qí)獨特的測量原(yuán)理,可以測量各(gè)種有腐(fǔ)蝕性的含微小顆粒的介質,當然前提(tí)是所測量介質(zhì)導電(diàn),隻(zhī)需根據介質腐蝕(shí)性用(yòng)不同的襯裏材(cái)料和電極(jí)材料就可(kě)很(hěn)好的解(jiě)決介質帶(dài)腐蝕(shí)問題(tí)。而超(chāo)聲波就更簡單了,如(rú)果選擇外(wài)夾式超(chāo)聲波流量計(jì),基本(běn)不用(yòng)考慮介質的(de)腐蝕性,隻是(shì)在測量精(jīng)度上(shàng)沒有(yǒu)電磁(cí)流量(liàng)計高而已(yǐ)。
3、對流量測量中(zhōng)流體腐蝕的措(cuò)施
(1)定期更換儀表
腐(fǔ)蝕(shí)性(xìng)介質(zhì)對金屬的腐蝕(shí),情況(kuàng)是多種多(duō)樣的。有的腐蝕速度(dù)很(hěn)快(kuài),即全(quán)面腐蝕(shí),有的腐(fǔ)蝕是輕微的,速(sù)度很慢,即局部(bù)腐蝕。在作儀表選型(xíng)時(shí)應針對具體(tǐ)情況具體分析,然後作出(chū)決策(cè)。
例如:壓縮(suō)空氣和水(shuǐ),一般(bān)認爲(wèi)是(shì)無腐蝕,其實不然。由于城區大氣中氮(dàn)氧化(huà)合物(wù)濃度(dù)一般均較(jiào)高,當(dāng)它被壓縮空氣中的冷凝液吸(xī)收後,冷凝液即(jí)呈酸性,從而對(duì)碳鋼材料(liào)具有輕度(dù)腐蝕。這種(zhǒng)情況在硫(liú)酸廠、硝酸廠(chǎng)、氯(lǜ)堿廠(chǎng)等廠區,問(wèn)題(tí)更(gèng)嚴重些。當(dāng)然,這(zhè)時壓縮(suō)空氣中所含(hán)的除了稀(xī)硝酸外,可(kě)能還有硫酸、鹽酸等(děng)。水的情況也相(xiàng)似,尤其是河水,由于其中(zhōng)含有多(duō)種離子,也對(duì)碳鋼産生腐(fǔ)蝕(shí)。在這種條件下(xià)使用的儀(yí)表,若幹年(nián)後也會出(chū)現被腐(fǔ)蝕的痕(hén)迹。例如,停車檢(jiǎn)修發現流(liú)量節(jiē)流裝(zhuāng)置(zhì)中(zhōng)的碳(tàn)鋼環(huán)室與流體接(jiē)觸的表面被(bèi)蝕,變得坑(kēng)坑窪窪,嚴重時幾何(hé)尺寸(cùn)和形(xíng)狀都發生(shēng)很大變化(huà)。而前後直管段(duàn)内壁(bì)也變(biàn)得高(gāo)低不平。這(zhè)種狀況都(dōu)不符合檢定規程(chéng)要求,難(nán)以保(bǎo)證原有的(de)儀表精度(dù)。
這時(shí)就産(chǎn)生一(yī)個命(mìng)題,即是(shì)否設計(jì)選型要(yào)将(jiāng)節流(liú)裝置中的環室(shì)以及前(qián)後直管(guǎn)段也改爲不鏽鋼材(cái)質?當然,如果改爲不鏽鋼(gāng)材(cái)質,環室(shì)和直(zhí)管段的腐(fǔ)蝕問(wèn)題肯(kěn)定迎刃而解,但同(tóng)時投資(zī)增加了。而且投(tóu)資增加(jiā)數(shù)同管(guǎn)徑有關,如果公稱通徑(jìng)較(jiào)大,則技資增(zēng)加(jiā)就是個不(bú)小的(de)數字。所以決策時應(yīng)根據具體(tǐ)測量點的測量精度(dù)要求、腐(fǔ)蝕(shí)嚴重程度(dù)、預期(qī)壽命(mìng)、預(yù)算承受(shòu)能力(lì)等,權衡利弊(bì)得失,靈活掌(zhǎng)握。如果測(cè)量精(jīng)度要(yào)求不(bú)高(如(rú)用于(yú)過程監視(shì)、控制(zhì)),輕度腐蝕(shí),碳鋼(gāng)材料(liào)預(yù)期壽命(mìng)10年以上,改爲不(bú)鏽鋼(gāng)後投(tóu)資增(zēng)加較多(duō),那麽,甯(níng)可待(dài)環室等被(bèi)腐蝕得無(wú)法繼(jì)續使(shǐ)用時(shí),再将(jiāng)節流裝置(zhì)整體(tǐ)或損(sǔn)壞部分予(yǔ)以更新。
(2)避(bì)重就(jiù)輕
避(bì)重就(jiù)輕就(jiù)是在對工藝流程和(hé)有(yǒu)關介質(zhì)特(tè)性深(shēn)入(rù)了解(jiě)的基礎上(shàng),合理(lǐ)選擇測量(liàng)方案(àn),同樣可(kě)達(dá)到計(jì)量或(huò)對生産過程進(jìn)行控(kòng)制的(de)目的,避開腐蝕性強(qiáng)的部(bù)位,而選在腐(fǔ)蝕(shí)性較(jiào)輕的(de)部(bù)位,甚至(zhì)更改被調(diào)參數(shù)種類。例如(如果(guǒ)可行的話(huà))将流(liú)量定值(zhí)調節系(xì)統用(yòng)液位(wèi)均勻(yún)調節或(huò)其(qí)他合(hé)适的變(biàn)量調節(jiē)代替,從而避開流量測量儀表(biǎo)耐腐(fǔ)蝕的難題(tí)。
例如,進污水處(chù)理廠(chǎng)的(de)污水流(liú)量一般都(dōu)要測(cè)量,以(yǐ)便控制污(wū)染物(wù)排放總量。而污水一般或(huò)偏酸性或(huò)偏堿(jiǎn)性,而且相(xiàng)應地(dì)要加入适量的堿或(huò)酸予以中(zhōng)和。那麽,考(kǎo)慮污(wū)水對(duì)流量儀表(biǎo)的腐蝕,當(dāng)然流(liú)量檢(jiǎn)測(cè)點選在(zài)中和之後更好一些。
鋼(gāng)廠荒煤(méi)氣的流(liú)量測量(liàng)也有類似情況。荒煤氣(qì)中(zhōng)常常(cháng)含有(yǒu)一定數量(liàng)的二氧化硫,這(zhè)種氣(qì)體在幹(gàn)燥(zào)的時候腐蝕性(xìng)并不大,但荒煤(méi)氣離(lí)開爐窯後(hòu),随(suí)着(zhe)輸送距離(lí)的增長,氣體溫(wēn)度逐(zhú)漸降(jiàng)低,溫(wēn)度相應升高,并很快出現凝液(yè)而具有(yǒu)較強的(de)腐蝕性。考慮(lǜ)煤(méi)氣流量測(cè)量儀(yí)表安(ān)裝位置時(shí),當然應當選在氣體出現凝液(yè)之前。
(3)選擇(zé)具有耐腐(fǔ)蝕特(tè)性的(de)儀表
①一(yī)般酸性(xìng)介質的(de)儀(yí)表選型。
渦街流量傳(chuán)感器和渦輪流(liú)量傳感器(qì),與流體接觸(chù)的(de)部分(fèn)爲耐酸鋼(gāng),一般(bān)酸性(xìng)液體和氣(qì)體都能使用o
用(yòng)耐酸(suān)鋼制(zhì)成的(de)橢圓齒(chǐ)輪(lún)流量計,可以滿足一(yī)般酸性(xìng)液體準(zhǔn)确計量的需要(yào)。
②導電液(yè)體(tǐ)的儀(yí)表選型。
電磁流(liú)量計的測量管(guǎn)内襯(chèn)材料(liào)有多(duō)種,其中耐(nài)腐蝕性能(néng)最好的是(shì)聚四(sì)氟乙烯。電(diàn)極材料也(yě)有好(hǎo)幾種,能(néng)滿(mǎn)足絕(jué)大多數腐蝕性(xìng)介質(zhì)的需(xū)要。在(zài)選擇電極材料(liào)時,應以滿足需(xū)要爲原則,不要(yào)迷信(xìn)貴(guì)金(jīn)屬,因(yīn)爲貴(guì)金屬也不(bú)是萬能的(de)。表3.17所(suǒ)列就(jiù)是鉑銥合(hé)金和钽不耐腐蝕的化學介(jiè)質(zhì)。當然表中(zhōng)列入的也僅僅是示(shì)例,而非全(quán)部。
其(qí)他像鉑(bó)電極的(de)觸媒作(zuò)用(yòng)也引(yǐn)起人們的關注(zhù)。在化工生産中(zhōng),鉑是(shì)一(yī)種性能(néng)很好的催化劑(jì),某些(xiē)介質(zhì)在一(yī)定條件下(xià)與鉑接觸後就發生(shēng)化學反(fǎn)應(yīng),已被(bèi)證明的有雙氧(yǎng)水。鉑電極電磁流量(liàng)計在(zài)測量(liàng)雙氧水(shuǐ)時,會在電極(jí)表面生成氣(qì)霧,流量(liàng)爲零(líng)時,輸出也會波(bō)動。
選(xuǎn)擇合(hé)适的(de)電極(jí)材料和内(nèi)襯材料測(cè)量腐蝕(shí)性介質流量(liàng),如果流體溫度也在(zài)允許範圍(wéi)之内,那是理想的選(xuǎn)擇(zé),其測量精度可以(yǐ)達到(dào)(0. 3~1) %r。其口徑從幾毫(háo)米到3m,各種(zhǒng)規格(gé)齊全,能(néng)滿(mǎn)足各(gè)種測(cè)量(liàng)範(fàn)圍的(de)需要(yào),但若流體(tǐ)不導電,電(diàn)磁流(liú)量計(jì)就無(wú)能爲(wèi)力了。
③不導電液體的(de)儀表選型(xíng)。
夾裝式超(chāo)聲流(liú)量計(jì)工(gōng)作(zuò)時流(liú)體不與(yǔ)儀表直(zhí)接接觸,所以适(shì)用于各種腐蝕(shí)性(xìng)流(liú)體。
夾(jiá)裝式(shì)超聲流量計按(àn)其原理分類有兩種,其(qí)中時差法适(shì)用(yòng)于潔淨(jìng)單相流體,精度(dù)與管徑和流速有關,例如:
a.管徑(jìng)>150mm時, v>0.3m/s,不(bú)确定度爲(wèi)±2%r(經标定(dìng)可(kě)達±1% r); v ≤0.3m/s,不确定(dìng)度爲±o.olm/s。
b.管徑(jìng)≤150mm時, v>0.3m/s,不确定(dìng)度爲(wèi)±5%; v≤ 0.3m/s,不确(què)定度(dù)爲±0.05m/s。
而(ér)多普勒(lè)法流量計适(shì)用(yòng)于(yú)固相(xiàng)含量(liàng)較多(duō)或含(hán)有氣(qì)泡(pào)的液體,不确(què)定度隻能(néng)達到±1%~±10%,顯然比電磁流量(liàng)計低得(dé)多(duō),因此隻在無(wú)其他更(gèng)好的(de)辦法時(shí)才采用。其(qí)價格(gé)與管道直徑無(wú)關,在dn≤200時,超(chāo)聲波儀表(biǎo)比電磁流(liú)量計貴(guì),而(ér)在dn≥250時,超聲流量計比(bǐ)電磁(cí)流量(liàng)計便宜(yí)。
④腐蝕性(xìng)氣體儀表選型(xíng)
a.超聲流量計。近年來,國内外天(tiān)然氣(qì)工(gōng)業獲得(dé)了迅(xùn)速發展,這大(dà)大推(tuī)動了天(tiān)然氣計量(liàng)儀表(biǎo)的發(fā)展,這一技術如(rú)果經移植(zhí)用于(yú)腐(fǔ)蝕(shí)性氣(qì)體(tǐ)流量測(cè)量,應(yīng)當是可(kě)行的(de),因(yīn)爲隻要對測量(liàng)管内(nèi)壁(bì)作防腐蝕處(chù)理(lǐ)即可。但(dàn)具體應用實例(lì)現在(zài)還未見報(bào)道。另外這種流(liú)量計價(jià)格太高(gāo)。
近年開發的配(pèi)有夾(jiá)裝式換能(néng)器的超聲流量計,若管道本身(shēn)耐腐蝕,就不必考慮儀表的耐(nài)腐(fǔ)蝕(shí)問(wèn)題(tí)。例如(rú),管道(dào)使用耐腐(fǔ)蝕内襯,但(dàn)此内襯與金(jīn)屬管之(zhī)間如(rú)果存(cún)在氣(qì)隙,也會(huì)爲夾裝(zhuāng)式超聲(shēng)流量計帶來麻煩(fán)。
對于(yú)無耐(nài)腐(fǔ)蝕(shí)内襯(chèn)的金(jīn)屬管道,其(qí)内壁經長(zhǎng)時間(jiān)腐蝕(shí)往(wǎng)往變(biàn)得(dé)高低不平,常會(huì)造成”v”形(xíng)和”w”形安(ān)裝的換能(néng)器聲(shēng)波反射不一緻(zhì),所以信号強度變弱(ruò),嚴(yán)重時甚(shèn)至無法(fǎ)正常測(cè)量。這(zhè)些都是使用超聲流量計(jì)時應當注意(yì)的(de)。
b.節流(liú)式差壓流(liú)量計(jì)。現在還未見報道(dào)适用于腐蝕性介質的(de)定型(xíng)商品(pǐn)化節(jiē)流式差(chà)壓流量(liàng)計,但是(shì)用戶自行開(kāi)發(fā)的此類儀表,在幾十年(nián)前就(jiù)有報道,其(qí)中有很成功的(de)氯氣流(liú)量測量(liàng)。
工藝(yì)設備(bèi)專業對(duì)付腐蝕性氣(qì)體的技術(shù)幾十(shí)年前就已(yǐ)很成(chéng)熟,例如,各種不同直(zhí)徑管(guǎn)道襯橡(xiàng)膠、襯玻(bō)璃、襯(chèn)聚四(sì)氟乙烯(xī)等。儀表(biǎo)專業(yè)借用(yòng)此優(yōu)勢,由工藝(yì)專業将耐腐蝕(shí)性(xìng)能(néng)極佳的微(wēi)晶玻(bō)璃(lí)孔(kǒng)闆(pǎn),交(jiāo)工藝專業夾裝在工藝管(guǎn)道上(shàng),然後(hòu)在(zài)孔闆前(qián)後(hòu)由工藝專業(yè)各留一(yī)個管(guǎn)口(kǒu),儀表專業(yè)将法蘭式差壓變送(sòng)器安裝在管口上。變(biàn)送器的隔(gé)離膜片最初用(yòng)含钼不鏽鋼,爲(wèi)了解決(jué)其耐腐蝕問(wèn)題,在(zài)此膜(mó)片上再(zài)貼一層(céng)聚四氟乙(yǐ)烯隔(gé)離膜片(piàn)。
這(zhè)樣的(de)防腐蝕方法有(yǒu)時仍不夠(gòu)理想,差(chà)壓變(biàn)送(sòng)器的(de)不鏽鋼(gāng)膜片(piàn)使(shǐ)用一段(duàn)時間後(hòu),仍發現有(yǒu)針孔(kǒng)狀腐(fǔ)蝕,即不鏽(xiù)鋼膜片上出現(xiàn)數個直徑極小(xiǎo)的亂洞(dòng),經(jīng)研究(jiū)确認是流體中的離(lí)子穿(chuān)透聚(jù)四氟乙烯膜片(piàn),與不鏽鋼(gāng)膜片接觸,将其腐蝕(shí)。于是儀表制造廠在膜(mó)片材質(zhì)上進一步作了(le)改進(jìn)。
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