化工儀表腐蝕失效研究

王鈺博（廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000）

隨著社會(huì)的發(fā)展以及科學(xué)的進(jìn)步，化工自動(dòng)化制造技術(shù)不斷提升，化工儀表作為化工自動(dòng)裝置的一部分也在飛速的發(fā)展，其以及掙脫了模擬儀表技術(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字與智能技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。按其工作用途來分，通常分四大類型，有檢測(cè)儀表、顯示儀表以及調(diào)節(jié)控制儀表和執(zhí)行器。檢測(cè)儀表較其他三個(gè)腐蝕較為嚴(yán)重，因其測(cè)試設(shè)備是由的是接觸式或非接觸式來測(cè)量監(jiān)視和控制數(shù)據(jù)，將得到的信息轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)男盘?hào)，然后將其發(fā)送到顯示設(shè)備或設(shè)備系統(tǒng)上，如果需要調(diào)節(jié)，則調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出信號(hào)反饋到驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行，所以檢測(cè)儀表和驅(qū)動(dòng)器易受到腐蝕[1-7]。

1 化工儀表防腐蝕研究現(xiàn)狀

針對(duì)化工儀表的腐蝕研究應(yīng)該著重于檢測(cè)變送器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。當(dāng)前，采用的儀表腐蝕防護(hù)措施有：儀器的取材，工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、設(shè)置穩(wěn)定的工藝參數(shù)，以及表面涂層等。首先，因?yàn)闇y(cè)試設(shè)備通常直接與侵蝕性介質(zhì)接觸，所以，對(duì)設(shè)備相應(yīng)的單元材料的選擇尤為重要。從1970 年到1990 年，國內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)在節(jié)約資源的情況下為了使儀表在各種環(huán)境中能夠展現(xiàn)出較好的耐腐蝕性，持續(xù)不斷地開發(fā)出30多種類型的儀表耐腐蝕合金，并對(duì)其進(jìn)行工作特性的分析也為設(shè)備長期運(yùn)行期間防止腐蝕提供了基礎(chǔ)。其次，所謂近朱者赤近墨者黑，儀表的工作環(huán)境受溫度和壓力的影響，因此，儀表的結(jié)構(gòu)形式也應(yīng)該根據(jù)其工作環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提高其耐腐蝕性。近幾年，社會(huì)針對(duì)控制閥的設(shè)計(jì)方面取得了很大的進(jìn)步，在大多數(shù)化工生產(chǎn)中，根據(jù)控制閥的工作環(huán)境進(jìn)行對(duì)其結(jié)構(gòu)以及材料進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使得儀表受到的氣蝕和內(nèi)蒸的現(xiàn)象減少。由于工業(yè)自動(dòng)中是利用儀表進(jìn)行監(jiān)控生產(chǎn)過程的過程參數(shù)，所以數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性是非常重要的，而一般在實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)儀表的防腐措施多采用涂覆和隔離液的形式，這雖起到防腐的作用但也影響了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及器材的靈敏性，故根據(jù)儀表的工作要求和使用環(huán)境，針對(duì)儀表的防腐措施應(yīng)該從結(jié)構(gòu)調(diào)整，材料的選取以及工藝設(shè)計(jì)入手，以達(dá)到防腐效果。當(dāng)今社會(huì)針對(duì)化工儀表防腐措施的研究還達(dá)不到一定的深度。自控儀表工程師關(guān)于選擇合適的儀表材料往往只是通過一些說明和教程進(jìn)行選擇，對(duì)于較為重要部分的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只能依據(jù)說明書進(jìn)行工藝條件的設(shè)計(jì)，而選擇這樣的儀表在此工藝工程中能夠使用多稱時(shí)間以及如何計(jì)算使用壽命，另外，缺少針對(duì)解決調(diào)節(jié)閥的氣蝕和內(nèi)蒸問題的理論依據(jù)。對(duì)于儀表整個(gè)專業(yè)來說，缺乏對(duì)實(shí)際工作的全面分析數(shù)據(jù)。

2 化工儀表腐蝕失效分析

2.1 電化學(xué)腐蝕

在腐蝕環(huán)境中，電化學(xué)腐蝕是化學(xué)儀表出現(xiàn)故障的最重要原因。電化學(xué)腐蝕造成的原因是，因?yàn)榛x表中含有的金屬材料在工作過程中與檢測(cè)的物質(zhì)或者是大氣發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致材料發(fā)生腐蝕，其特點(diǎn)是帶電流現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，大多金屬發(fā)生的腐蝕多與電化學(xué)腐蝕相關(guān)。電化學(xué)腐蝕中較為常見的是介質(zhì)腐蝕，其次是大氣腐蝕。化工廠中含有較多的酸、堿以及鹽等液體作為介質(zhì)均會(huì)對(duì)儀表產(chǎn)生腐蝕，而大氣腐蝕的性質(zhì)就是電化學(xué)腐蝕，其主要表現(xiàn)在金屬表層的冷凝膜溶于大氣中氯化物鹽等中并腐蝕設(shè)備的電子組件。

2.2 化學(xué)腐蝕

所謂化學(xué)腐蝕就是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使材料性質(zhì)發(fā)生改變的現(xiàn)象，儀表材料與干燥的高溫氣體或者是非電解質(zhì)溶液（如苯和乙醇）之間相互作用而發(fā)生腐蝕。石油化工裂解爐和黃鐵礦沸騰爐中儀表材料的腐蝕是具有代表性的化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。

2.3 由于物理、機(jī)械作用造成對(duì)儀表材料的侵蝕。

例如，在合金氨的生產(chǎn)過程中，氣蝕會(huì)損壞高壓閥新。再比如以非金屬作為結(jié)構(gòu)材料的儀表受到大氣或介質(zhì)的影響易產(chǎn)生溶脹或溶解。

3 化工儀表防腐方法

在化工儀表實(shí)際工作過程中，導(dǎo)致儀表屢次出現(xiàn)故障的原因多由腐蝕導(dǎo)致的，儀表的故障則導(dǎo)致工藝過程出現(xiàn)問題，生產(chǎn)不能正常進(jìn)行，影響企業(yè)效益，并且儀表的不停故障就需及時(shí)更換也導(dǎo)致企業(yè)的生產(chǎn)成本增加，因此，在實(shí)際運(yùn)用過程中需對(duì)化工儀表進(jìn)行及時(shí)防護(hù)也就是防腐。通過對(duì)國內(nèi)外化工企業(yè)的儀表防腐技術(shù)進(jìn)行研究，目前對(duì)儀表采用的防腐信息一般有下面幾種：

（1）儀表材料的選取。在進(jìn)行化工儀表材料制造是選擇耐腐蝕較強(qiáng)的金屬材料或者是非金屬材料制造，這是較為直接的防腐方法。例如用于氯氣的檢測(cè)工程選用但膜片的變送器，其工作壽命在12月以上。

（2）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工藝設(shè)計(jì)。根據(jù)工作的環(huán)境與工作的性質(zhì)選擇合理的儀表結(jié)構(gòu)或者改善加工工藝過程，以提高化工儀表的壽命。如：利用多級(jí)減壓調(diào)節(jié)方式進(jìn)行合成氨，其明顯改善了氣蝕，提高儀表的壽命。

（3）儀表零部件表面養(yǎng)護(hù)。通過涂覆的方法對(duì)儀表進(jìn)行防護(hù)，雖然涂覆的方法需要的成本不高，而且應(yīng)用便捷廣泛，但是，涂覆要求技術(shù)較高，因?yàn)橥扛卜椒ㄓ绊憙x器的精度，工藝過程的穩(wěn)定性，所以，在進(jìn)行儀表防腐研究時(shí)，應(yīng)該多方面考慮問題，在提高儀表壽命的同時(shí)不應(yīng)該影響工藝過程的運(yùn)行。

（4）穩(wěn)定的工藝生產(chǎn)。在制造過程中選擇合理的加工環(huán)境、檢測(cè)方法以及檢測(cè)位置，可以有效提高儀表的耐腐蝕性。如，檢測(cè)氯氣時(shí)，檢測(cè)位置設(shè)置在積水較多的管道中，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕程度加深，從而降低設(shè)備的使用壽命。

（5）隔離防腐法，通過隔離儀表檢測(cè)單元與腐蝕性物質(zhì)之間的接觸，來防止儀表發(fā)生腐蝕性變化。首先，從儀表的選擇上進(jìn)行操作，選擇放射性，超聲波以及光輻射等類型的檢測(cè)儀表，從根本上避免了儀表與腐蝕物質(zhì)的接觸。再者，依靠外界物質(zhì)進(jìn)行隔離，一般有隔離膜片、隔離液以及其他隔離方式，避免儀表與腐蝕物質(zhì)接觸，從而提高儀表耐腐蝕性。隔離防腐是儀表防腐的有效方法，根據(jù)實(shí)際工況的不同和測(cè)量控制的需要，我們可采取加隔離液、吹氣、加保護(hù)層等方法有效地防止或減緩儀表的腐蝕。

4 化工儀表防腐設(shè)計(jì)的發(fā)展

作為自動(dòng)化系統(tǒng)檢測(cè)和控制的關(guān)鍵組成部分，化工儀表的出現(xiàn)故障就會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)不能正常進(jìn)行，而腐蝕是導(dǎo)致故障出現(xiàn)的主要因素，所以人們對(duì)儀表發(fā)生的腐蝕問題逐漸重視。針對(duì)這種腐蝕現(xiàn)象，具體問題具體分析，針對(duì)具體工作中情況，選擇出適合的儀表材料來避免或者減輕儀表所受的腐蝕，在具體操作中采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策，以確保自動(dòng)檢測(cè)裝置的功能穩(wěn)定。我們總結(jié)出以下結(jié)論：

（1）選擇適合的儀表材料進(jìn)行檢測(cè)，如：耐腐蝕性較高且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的材料作為儀表的功能元件，從而獲得性價(jià)比較高的材料。

（2）尋找合適的檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，如：液柱的超聲波測(cè)量。

（3）引進(jìn)先進(jìn)的工藝設(shè)計(jì)，對(duì)儀表結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

綜上所述，對(duì)化工儀表防腐設(shè)計(jì)是需要實(shí)踐中完成，儀表材料選取依靠實(shí)際環(huán)境進(jìn)行取材，儀表檢測(cè)方法依靠檢測(cè)物質(zhì)選取，儀表結(jié)構(gòu)形式依靠工藝過程進(jìn)行設(shè)計(jì)。每一步都起著至關(guān)重要的作用，提高化工儀表的抗腐蝕性，節(jié)約工業(yè)成本，在企業(yè)生產(chǎn)過程中能夠達(dá)到有效的應(yīng)用。