在工業生産(chan)過程中,很多(duo)介質都是有(you)微小或極強(qiang)❗的腐㊙️蝕性♋。但(dan)由于生産需(xū)要我們還需(xu)要對這些介(jiè)質進行計量(liàng),如何選擇合(hé)🔴适的流量計(ji)
進行測量?如(rú)何選用測量(liàng)腐蝕性介質(zhì)的流量計?首(shou)先我們需要(yào)了解什麽是(shì)腐蝕現象?腐(fǔ)蝕現象有哪(na)些表🏃🏻現形式(shi)?
1、腐蝕現象 是(shì)金屬在其環(huán)境中由于化(huà)學作用而遭(zāo)受破壞的現(xiàn)象。一切金屬(shu)與合金對于(yu)某些特定環(huán)🐪境可以是耐(nài)腐蝕的,但是(shi)在另一些環(huan)境中卻對腐(fǔ)蝕又很敏感(gǎn)。一般來說🧑🏽🤝🧑🏻,對(dui)于所有環境(jìng)都耐腐蝕的(de)工業用金屬(shu)材料是不存(cún)在的。
腐蝕可(kě)以分爲均勻(yun)腐蝕(uniform corrosion)或全面(miàn)腐蝕(general corrosion)與局部(bù)腐蝕(localized corrosion)。全面腐(fu)蝕的腐蝕速(sù)度可用mm/a等單(dān)位來表示。通(tong)常将腐蝕速(sù)度在O.lmm/a以💜下的(de)材料🤟作爲耐(nài)腐蝕材料。對(dui)于腐蝕速度(du)較此再大一(yi)個數量級🏃🏻,也(ye)即腐蝕速度(du)爲1mm/a的材料,對(duì)于一般設備(bèi)有時可酌情(qíng)定爲可以使(shǐ)用的材料,對(dui)于流量儀表(biao)的測量元件(jian)則是不容許(xu)的。根據腐蝕(shí)速度的大小(xiǎo),可以預測金(jin)屬的使用壽(shou)命。
2、腐蝕性介(jiè)質對流量計(ji)的損害
介質(zhi)的腐蝕性對(dui)流量測量儀(yí)表是個嚴重(zhòng)威脅,隻有像(xiang)
夾裝式超聲(shēng)波流量計
等(děng)個别種類的(de)流量計受腐(fu)蝕影響較小(xiǎo)。
a.腐蝕性介質(zhì)将流量測量(liàng)儀表與介質(zhì)直接接觸的(de)關鍵零部件(jian)🛀腐蝕,使之損(sun)壞,喪失功能(néng)。例如,腐蝕造(zao)成
差壓變送(sòng)器
膜片損壞(huai),矽油外漏而(ér)完全失效。
電(dian)磁流量計
電(dian)極因腐蝕引(yin)起介質外世(shì),導緻勵磁線(xian)圈燒毀等。
b.流(liu)量測量儀表(biǎo)的關鍵零部(bu)件長時間受(shou)腐蝕性介質(zhi)的腐蝕而改(gǎi)變幾何尺寸(cùn),導緻儀表準(zhǔn)确度降低。例(li)如,
轉子流量(liang)計
中的轉子(zǐ)被流體腐蝕(shi)後,外形尺寸(cùn)減小,導緻流(liú)量☀️示🐆值偏📐低(di)‼️。又如渦街流(liu)量計中的旋(xuán)渦發生體被(bèi)流體腐蝕而(er)寬度🚩尺寸減(jiǎn)小,迎流面表(biǎo)面變得粗糙(cao),從而引起流(liu)量系數改變(bian)。就連受腐蝕(shi)介質影響較(jiào)小的夾裝式(shi)超聲波流量(liang)計,也常👨❤️👨因金(jin)屬管❌内壁被(bei)介💞質腐蝕得(dé)坑坑窪窪,使(shǐ)發射和接收(shōu)信号變弱,嚴(yán)重時喪失靈(ling)敏度。
c.縮短儀(yí)表壽命。例如(ru)金屬管浮子(zi)流量計中的(de)錐形管♻️等零(líng)部件,使用幾(jǐ)年後,其焊接(jie)處被爛穿。
d.腐(fu)蝕性介質滲(shen)漏,如不及時(shi)發現、及時處(chu)理,還容易釀(niang)成安全和人(rén)身事故。
實際(jì)生産過程中(zhōng)根據長期總(zong)結的檢驗,一(yī)般的腐🌈蝕性(xing)✌️液體⛹🏻♀️測量選(xuan)取電磁流量(liàng)計和
超聲波(bō)流量計
,如果(guo)是腐蝕性氣(qì)體可以選擇(ze)耐酸不鏽鋼(gang)材質的
渦街(jie)流量計
或者(zhe)其他氣體流(liu)量計。測量液(ye)體介質的電(diàn)磁流量計,由(you)于其獨✍️特的(de)測量原理,可(ke)以測量各種(zhong)有腐蝕⭐性的(de)含微小顆粒(lì)的介質,當然(rán)前提是所測(ce)量介質導電(diàn),隻需根據介(jiè)質腐蝕性用(yong)不同的襯裏(lǐ)材料和電極(ji)材料就可很(hěn)好的解決介(jie)質帶腐蝕問(wèn)題。而超🧡聲波(bo)就更簡單了(le),如果選擇外(wai)夾式超🙇♀️聲波(bō)流量計,基本(běn)不用考慮介(jie)質的腐蝕性(xìng),隻是在測量(liàng)精🔴度上沒有(yǒu)電磁流量計(jì)高而已。
3、對流(liú)量測量中流(liú)體腐蝕的措(cuo)施
(1)定期更換(huàn)儀表
腐蝕性(xing)介質對金屬(shǔ)的腐蝕,情況(kuàng)是多種多樣(yang)的。有的腐蝕(shí)速📐度㊙️很快,即(ji)全面腐蝕,有(you)的腐蝕是輕(qing)微的,速度很(hen)慢,即局部腐(fǔ)蝕。在👣作儀表(biǎo)選型時應針(zhen)對具體情況(kuang)具體分析,然(ran)後作出決💔策(cè)。
例如:壓縮空(kōng)氣和水,一般(bān)認爲是無腐(fǔ)蝕,其實不然(rán)🔞。由♍于🚶♀️城區大(dà)氣中氮氧化(hua)合物濃度一(yi)般均較高,當(dang)它被🍉壓縮空(kōng)氣中的冷凝(ning)液吸收後,冷(lěng)凝液即呈酸(suān)性,從而對碳(tàn)鋼材料具有(yǒu)輕度💋腐蝕。這(zhè)種情況在硫(liu)💞酸廠、硝酸廠(chǎng)、氯堿廠等廠(chǎng)區,問題更嚴(yán)重些。當然,這(zhe)時壓縮空氣(qi)中所含的除(chu)了稀硝酸外(wai),可能還有硫(liú)㊙️酸、鹽酸等。水(shuǐ)的♌情況也相(xiàng)似,尤其是河(hé)水,由于其中(zhōng)含有多種離(li)子,也對碳鋼(gāng)産生腐蝕。在(zài)這種條件下(xia)使用的儀表(biao),若幹年後也(ye)會出現被腐(fǔ)🔞蝕的痕迹。例(li)如,停車檢🏒修(xiū)發現流量節(jie)流裝置中的(de)碳鋼環室與(yǔ)🏃♂️流體接觸的(de)表面被蝕,變(bian)得坑坑窪窪(wā),嚴重時幾何(hé)尺寸和形狀(zhuàng)🌏都發生很大(dà)變化。而前後(hou)直管段内壁(bi)也變得高低(dī)不平。這種狀(zhuang)況都不符合(he)檢定規程要(yào)🚶求,難以保證(zheng)原有的儀表(biǎo)精度。
這時就(jiu)産生一個命(mìng)題,即是否設(she)計選型要将(jiang)節流裝置中(zhōng)的環👈室以及(ji)前後直管段(duàn)也改爲不鏽(xiu)鋼材質?當🥰然(rán),如果改爲不(bu)鏽鋼材質,環(huán)室和直管段(duan)的腐蝕問題(ti)肯定迎🌂刃而(er)解🧑🏾🤝🧑🏼,但同時💔投(tóu)資增加了。而(ér)且投資增加(jia)數☀️同管徑有(you)關,如果公稱(chēng)通徑較大,則(ze)技資增加就(jiù)是個不小的(de)數字。所以決(jué)策時⁉️應根據(ju)具體測量點(diǎn)的測量精度(du)要求、腐蝕嚴(yán)重程度、預期(qi)壽命💘、預算承(cheng)受能力等,權(quan)衡利弊得失(shi),靈活掌握。如(rú)果測量精度(dù)要求不高(如(rú)用于過程監(jiān)視、控制),輕度(dù)腐蝕😄,碳鋼材(cái)料🙇♀️預期壽命(ming)10年以上,改爲(wèi)不鏽鋼後投(tóu)資增加較多(duō),那麽,甯可待(dài)環室等被腐(fu)蝕得無法繼(jì)續使❓用時,再(zai)将節流裝置(zhì)整體或🤟損壞(huài)部分予以更(gèng)新。
(2)避重就輕(qing)
避重就輕就(jiu)是在對工藝(yi)流程和有關(guān)介質特性深(shen)入了解的😘基(ji)礎上,合理選(xuǎn)擇測量方案(an),同樣可達到(dào)計量或對💘生(shēng)産過程進行(háng)控制的目的(de),避開腐蝕性(xing)強的部位,而(ér)選在腐蝕性(xing)較輕的部位(wei)🏃🏻♂️,甚至更改被(bèi)調參數種♻️類(lèi)。例如(如果可(ke)行的話)将流(liu)量定值調節(jiē)🐇系統用液位(wèi)均勻調節或(huò)其他合适的(de)變量調節代(dài)替,從而避開(kai)流量測量儀(yí)表耐腐蝕的(de)難題。
例如,進(jin)污水處理廠(chǎng)的污水流量(liang)一般都要測(ce)量,以便控制(zhi)污染物排放(fàng)總量。而污水(shuǐ)一般或偏酸(suān)性或偏堿性(xing),而且相應地(di)要加入适量(liàng)的堿或酸予(yǔ)以中和。那麽(me),考慮污水對(duì)流量儀表的(de)腐蝕,當然流(liú)量檢🌐測點選(xuan)在中和之後(hòu)✏️更好一些。
鋼(gang)廠荒煤氣的(de)流量測量也(yě)有類似情況(kuàng)。荒煤氣中常(cháng)常含有一定(dìng)數量的二氧(yǎng)化硫,這種氣(qì)體在幹燥的(de)時🎯候腐蝕性(xing)🌈并不大,但👌荒(huāng)煤氣離開爐(lu)窯後,随着輸(shū)送距離的增(zeng)長,氣體📱溫度(du)逐🚶漸降低,溫(wen)度相應升👌高(gao),并很快出現(xiàn)凝液而具有(you)較強的腐蝕(shí)性。考慮煤氣(qi)流量測量儀(yí)表安裝位置(zhì)時,當然應當(dāng)選在氣體出(chū)現凝液之前(qian)💯。
(3)選擇具有耐(nài)腐蝕特性的(de)儀表
①一般酸(suan)性介質的儀(yi)表選型。
渦街(jie)流量傳感器(qi)和渦輪流量(liang)傳感器,與流(liu)體接觸的部(bu)分爲耐酸鋼(gāng),一般酸性液(ye)體和氣體都(dōu)能使用❤️o
用耐(nai)酸鋼制成的(de)橢圓齒輪流(liu)量計,可以滿(mǎn)足一般酸性(xing)液體準确計(jì)量的需要。
②導(dǎo)電液體的儀(yi)表選型。
電磁(ci)流量計的測(ce)量管内襯材(cai)料有多種,其(qí)中耐腐蝕性(xing)能最‼️好的是(shi)聚四氟乙烯(xi)。電極材料也(yě)有好幾種,能(neng)滿足絕大多(duō)數腐蝕性介(jiè)質的需要。在(zài)選擇電極材(cai)料💃🏻時,應以滿(man)足需要爲原(yuan)❓則,不要迷信(xin)貴金屬,因爲(wei)貴金🚶屬也不(bu)是萬能的。表(biao)3.17所列就是鉑(bó)銥合金🌈和钽(tǎn)不耐腐🏃蝕的(de)化學介質。當(dāng)然表中列入(ru)的也僅僅是(shì)示例,而非🈲全(quán)部。
其他像鉑(bo)電極的觸媒(mei)作用也引起(qi)人們的關注(zhù)。在💯化工生産(chǎn)中,鉑是一種(zhǒng)性能很好的(de)催化劑,某些(xiē)介質在💋一定(ding)條件下與鉑(bó)接觸後就發(fa)生化學反應(yīng),已被證明🌐的(de)有雙氧水。鉑(bó)電極電🚩磁流(liu)量計在測量(liàng)雙氧水時,會(hui)在電極表面(mian)生成氣霧,流(liú)量爲零時,輸(shū)出也會波動(dong)。
選擇合适的(de)電極材料和(he)内襯材料測(cè)量腐蝕性介(jie)質流🔞量,如果(guǒ)流體溫度也(yě)在允許範圍(wéi)之内,那是理(lǐ)想的選擇,其(qí)測💛量精度可(ke)✌️以達到(0. 3~1) %R。其口(kou)徑從幾毫米(mǐ)到3m,各種㊙️規格(ge)齊全,能滿足(zú)各種測量範(fan)圍的需要,但(dàn)若流體不導(dǎo)電,電磁流量(liang)計就無能爲(wèi)力了。
③不導電(dian)液體的儀表(biao)選型。
夾裝式(shì)超聲流量計(jì)工作時流體(tǐ)不與儀表直(zhi)接接觸,所以(yǐ)适用✉️于各種(zhong)腐蝕性流體(tǐ)。
夾裝式超聲(sheng)流量計按其(qi)原理分類有(yǒu)兩種,其中時(shi)差⁉️法🏃♂️适用于(yú)潔淨單相流(liu)體,精度與管(guan)徑和流速有(you)關,例如:
a.管徑(jing)>150mm時, v>0.3m/s,不确定度(dù)爲±2%R(經标定可(kě)達±1% R); v ≤0.3m/s,不确定度(dù)爲±O.Olm/s。
b.管徑≤150mm時, v>0.3m/s,不(bú)确定度爲±5%; v≤ 0.3m/s,不(bu)确定度爲±0.05m/s。
而(er)多普勒法流(liu)量計适用于(yú)固相含量較(jiao)多或含有氣(qi)泡的液體,不(bú)确定度隻能(neng)達到±1%~±10%,顯然比(bi)電磁流量計(ji)低♌得多,因此(ci)🔞隻在🐇無其📱他(tā)更好的辦法(fǎ)時才采用。其(qi)價格與管道(dao)直徑無關,在(zai)DN≤200時,超聲波儀(yi)表比電磁流(liú)量計貴,而在(zài)DN≥250時,超聲流量(liàng)計比電磁流(liu)量計便宜📞。
④腐(fu)蝕性氣體儀(yí)表選型
a.超聲(sheng)流量計。近年(nián)來,國内外天(tian)然氣工業獲(huò)得了迅速發(fa)🚶♀️展,這大大推(tui)動了天然氣(qì)計量儀表的(de)發展,這💔一技(jì)術如果經💋移(yí)植用于腐蝕(shí)性氣體流量(liàng)測量,應當是(shi)可行的,因爲(wèi)隻要對測量(liàng)🛀管内壁作防(fang)腐蝕處🔞理即(jí)可。但具體應(yīng)用實例現在(zài)還未見報道(dào)。另外這種流(liú)量計價格太(tai)高。
近年開發(fa)的配有夾裝(zhuang)式換能器的(de)超聲流量計(ji),若🤟管道🐅本身(shen)耐腐蝕,就不(bú)必考慮儀表(biao)的耐腐蝕問(wèn)題。例如,管道(dào)使用耐腐蝕(shí)内襯,但此内(nèi)襯與金屬管(guǎn)之㊙️間如果存(cun)在氣隙,也會(hui)爲夾裝式超(chāo)聲流量計帶(dai)來麻煩。
對于(yu)無耐腐蝕内(nèi)襯的金屬管(guǎn)道,其内壁經(jing)長時間腐蝕(shi)往往🈚變得高(gao)低不平,常會(huì)造成”V”形和”W”形(xíng)安裝的換能(néng)⛹🏻♀️器聲波反射(she)不一緻,所以(yǐ)信号強度變(bian)弱,嚴重時甚(shen)至🈲無法正常(chang)測量。這些都(dōu)是使用超聲(sheng)流量計時應(ying)當注意的。
b.節(jiē)流式差壓流(liú)量計。現在還(hai)未見報道适(shì)用于腐蝕性(xìng)介🎯質的🚶♀️定型(xing)商品化節流(liú)式差壓流量(liàng)計,但是用戶(hu)自行開🌈發的(de)此類⚽儀表,在(zài)幾十年前就(jiù)有報道,其中(zhong)有很🏃🏻♂️成功的(de)☀️氯氣流量測(ce)量✨。
工藝設備(bèi)專業對付腐(fu)蝕性氣體的(de)技術幾十年(nian)前🥰就🐉已🈲很成(chéng)熟,例如,各種(zhǒng)不同直徑管(guan)道襯橡膠、襯(chen)玻璃、襯✌️聚四(sì)氟乙🤞烯等。儀(yi)表㊙️專業借用(yòng)此優勢,由工(gong)藝專業将耐(nài)腐蝕💞性能極(ji)佳的微晶玻(bo)璃孔闆,交工(gong)藝🌈專業夾裝(zhuang)在工藝管👌道(dào)上,然後♈在孔(kǒng)闆前後由工(gōng)藝專業各留(liu)一個管口,儀(yi)表專業将法(fǎ)蘭式差壓變(bian)送⚽器安裝在(zai)管口上。變送(song)器的隔離膜(mo)片最初用含(hán)钼不鏽鋼,爲(wei)了解決📱其耐(nai)腐蝕問題,在(zài)此膜片上再(zài)貼一🚩層聚四(sì)氟乙烯隔🛀🏻離(li)膜片。
這樣的(de)防腐蝕方法(fa)有時仍不夠(gòu)理想,差壓變(biàn)送器的不鏽(xiu)鋼😍膜片使用(yong)一段時間後(hòu),仍發現有針(zhen)孔狀腐蝕,即(ji)不鏽鋼膜片(pian)上出✂️現數個(gè)直徑極小的(de)亂洞,經研究(jiu)👉确認是✨流體(tǐ)中的離子穿(chuān)透聚四氟乙(yi)烯膜片,與不(bu)鏽鋼膜片接(jiē)觸,将其腐蝕(shí)。于是儀表制(zhi)造廠在膜片(pian)材質上進一(yi)步作🌐了改進(jìn)。
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