摘 要: 石油化工行業(yè)生產(chǎn)中，有大量的儀表設(shè)備，它們長(zhǎng)期暴露在外或者直接和腐蝕性被測(cè)介質(zhì)接觸，隨著生產(chǎn)的大型化及長(zhǎng)周期運(yùn)行，因?yàn)閮x表設(shè)備腐蝕問(wèn)題造成的事故給生產(chǎn)和安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅，通過(guò)分析化工儀表的腐蝕機(jī)理和給生產(chǎn)可能帶來(lái)的嚴(yán)重?fù)p害，提出在設(shè)計(jì)、選型以及日常維護(hù)等方面對(duì)儀表進(jìn)行預(yù)防腐蝕的各種措施，為化工儀表維護(hù)管理等技術(shù)人員提供借鑒。
隨著石油化工生產(chǎn)的大型化及長(zhǎng)周期運(yùn)行，因儀表設(shè)備腐蝕問(wèn)題導(dǎo)致的火災(zāi)性爆炸事故及非計(jì)劃停工增多，給石化企業(yè)的生產(chǎn)及安全造成了嚴(yán)重威脅。雖然生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化促進(jìn)了石化行業(yè)的發(fā)展，但依賴(lài)的大量?jī)x表設(shè)備，包括在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的各種變送器、進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)的各種調(diào)節(jié)閥以及相關(guān)的導(dǎo)壓管和電纜等，直接或間接與被測(cè)介質(zhì)接觸，或者長(zhǎng)時(shí)間暴露在外日曬雨淋，受到不同程度的腐蝕，且隨著日積月累，腐蝕問(wèn)題也越來(lái)越突出，進(jìn)而出現(xiàn)泄漏，起火，爆炸問(wèn)題，不僅影響生產(chǎn)甚至造成人員傷亡事件。因此來(lái)講，搞懂儀表設(shè)備的腐蝕機(jī)理，提高儀表自動(dòng)化設(shè)備的防腐措施成為儀表行業(yè)迫切需要解決的重要問(wèn)題。
1 化工儀表的腐蝕機(jī)理
化工儀表的腐蝕主要指對(duì)于構(gòu)成測(cè)量和控制儀表零部件的材料，由于化學(xué)、電化學(xué)作用、物理或機(jī)械作用引起的侵蝕。石化企業(yè)中腐蝕性介質(zhì)對(duì)儀表設(shè)備的損害#嚴(yán)重，雖然新的耐腐蝕材料和防腐手段不斷出現(xiàn)，仍然不能完全避免對(duì)儀表關(guān)鍵零部件的腐蝕。
1. 1 儀表的電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕是指儀表設(shè)備中的金屬材料與測(cè)量介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而引起的腐蝕［1］。它的特點(diǎn)是引起腐蝕的是電解質(zhì)，腐蝕過(guò)程中伴隨有電流產(chǎn)生，金屬的破壞大多由電化學(xué)腐蝕所致。其中介質(zhì)腐蝕是一種#廣泛的電化學(xué)腐蝕，常見(jiàn)的是生產(chǎn)介質(zhì)中酸、堿、鹽 溶液及氯氣等腐蝕性氣體對(duì)儀表材料的腐蝕。
1. 2 儀表的化學(xué)腐蝕
化學(xué)腐蝕主要是儀表中的材料與高溫氣體接觸，或者是材料與非電解質(zhì)溶液相接觸，從而使材料產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，材料由此受到損壞［2］。
1. 3 儀表的物理腐蝕
物理腐蝕主要是儀表材料受到外界物理或機(jī)械作用，使原有金屬材料受到破壞。比如液態(tài)鋅不能利用鐵器來(lái)放置，否則鐵器受到腐蝕，高壓閥芯會(huì)在氨氣高壓下受到侵蝕。
2 化工儀表腐蝕的損害
( 1) 腐蝕性介質(zhì)將儀表與介質(zhì)直接接觸的關(guān)鍵零部件腐蝕，使之損壞，喪失功能［3］。例如壓力或差壓變送器的測(cè)量膜盒被腐蝕損壞，內(nèi)部硅油外漏導(dǎo)致變送器完全損壞，不可修復(fù)。
( 2) 儀表的關(guān)鍵零部件受介質(zhì)的腐蝕而改變幾何尺寸，導(dǎo)致儀表測(cè)量準(zhǔn)確度降低。例如渦街流量計(jì)中的漩渦發(fā)生體被流體腐蝕而寬度尺寸減小，迎流面的表明變得粗糙，從而引起流量系數(shù)改變。差壓式流量計(jì)中的節(jié)流元件表面被介質(zhì)腐蝕得坑坑洼洼，導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)較大偏差。
( 3) 縮短儀表壽命，增加成本，造成安全和人身事故等。儀表腐蝕嚴(yán)重，儀表使用壽命就會(huì)大幅度降低，更換儀表頻繁，從而導(dǎo)致成本投入增加; 影響測(cè)量的精度甚至造成指示失真，造成生產(chǎn)事故，對(duì)設(shè)備和人身造成傷害。
3 化工儀表的防腐措施
儀表的防腐問(wèn)題是個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題，單單片面考慮是無(wú)法做好的。因此必須從以下四個(gè)方面統(tǒng)籌把握，做好防腐措施的整體完善，方能減少甚至杜絕由此來(lái)引發(fā)的影響。
3. 1 設(shè)計(jì)和選型中選用防腐蝕儀表
化工儀表在設(shè)計(jì)和選型的時(shí)候，就要根據(jù)工藝介質(zhì)和參數(shù)采用相應(yīng)防腐蝕材料，就是針對(duì)不同的腐蝕介質(zhì)，采用對(duì)應(yīng)的特種合金材料或非金屬材料制作檢測(cè)元器件，如變送器的膜盒、壓力表的彈簧管，溫度計(jì)的套管，電磁流量計(jì)的檢測(cè)電極等等就要考慮工藝介質(zhì)的腐蝕性及使用溫度、壓力等環(huán)境條件。例如對(duì)于鹽分很高的溶液采用鈦材，耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿的可以用鉭材或者哈氏合金，但如果有較高濃度的氫氟酸，則選用鉑金等等。導(dǎo)壓管的防腐措施，直接的方法是采用耐腐材料做導(dǎo)壓管。
3. 2 采用隔離方法實(shí)現(xiàn)防腐
隔離方法 就 是 采 用 隔 離 膜 片、隔 離 液、注 氣 保 護(hù) 等 方法［4］，使儀表的測(cè)量部分不與腐蝕介質(zhì)接觸，從而避免腐蝕。帶毛細(xì)管的變送器可以取消導(dǎo)壓管采用隔離液進(jìn)行測(cè)量，或者采用防腐隔離膜片通過(guò)隔離液傳壓測(cè)量［5］。有些吹氣式或者吹液式儀表用來(lái)測(cè)量介質(zhì)的流量或者壓力。調(diào)節(jié)閥采用耐腐蝕材料或者在表面涂耐腐材料，例如不銹鋼、聚四氟乙烯、鈦等。噴涂、電鍍或者襯里等方法。壓力儀表如果介質(zhì)對(duì)不銹鋼及銅有腐蝕，可將緩沖罐改用隔離罐，加入耐腐蝕的隔離液。溫度儀表的防腐措施可以測(cè)量將元件可以裝在防腐的保護(hù)套管內(nèi)，套管選用材料如鈦、鉭、鎳基合金等; 測(cè)量高溫可選用剛玉或者陶瓷作保護(hù)套管。
3. 3 加強(qiáng)儀表日常維護(hù)減少腐蝕
現(xiàn)場(chǎng)儀表暴露在惡劣環(huán)境中，受到腐蝕氣體作用容易損壞。除了選用合適的防腐儀表外，做好儀表的現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)工作也很重要。例如要做好密封工作，減少儀表接線端子的防腐工作; 及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理現(xiàn)場(chǎng)跑冒滴漏現(xiàn)象，避免意外的腐蝕情況; 儀表出現(xiàn)腐蝕后要及時(shí)更換，以免發(fā)生更大事故等等。
3. 4 建立一體化防腐蝕策略
在常規(guī)儀表防腐蝕管理的基礎(chǔ)上，引進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)管理的理念與方法，分析化工儀表自動(dòng)化設(shè)備腐蝕機(jī)理，結(jié)合防腐蝕經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中固有或潛在危險(xiǎn)發(fā)生的可能性與后果進(jìn)行科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，給出風(fēng)險(xiǎn)排序，找出腐蝕薄弱環(huán)節(jié)，形成一套儀表設(shè)備的基于風(fēng)險(xiǎn)的腐蝕一體化防腐蝕策略，以確保儀表自動(dòng)化設(shè)備本質(zhì)安全。
( 1) 石化裝置中很多生產(chǎn)介質(zhì)有高硫、高酸、高氯、高氮燈特點(diǎn)，采取檢測(cè)的方法分析腐蝕狀況以及腐蝕趨勢(shì)，科學(xué)預(yù)測(cè)腐蝕狀況。包括對(duì)于主要設(shè)備及管道，要注意生產(chǎn)過(guò)程中介質(zhì)的 H2 S 含量、pH 值、Cl 離子含量的監(jiān)測(cè); 對(duì)設(shè)備采用管道壁厚度監(jiān)測(cè)，按照固定的周期進(jìn)行測(cè)定，以保證儀表自動(dòng)化設(shè)備測(cè)量厚度數(shù)據(jù)的可靠性和連續(xù)性;
( 2) 不斷完善工藝操作規(guī)程，提高操作工操作水平，盡量避免工藝溫度的驟然升降或超壓運(yùn)行，造成儀表自動(dòng)化設(shè)備的損傷。
通過(guò)以上所述，我們從儀表的選用，正常使用，日常維護(hù)和輔助策略四點(diǎn)作為儀表防腐工作的重點(diǎn)，把儀表的防腐工作做好，減少不必要的停車(chē)和搶修，為化工裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行提供強(qiáng)力保障。
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