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雙法蘭液位變送器在測量尿素液位時的膜片腐蝕分析

發表時間:2021-01-14 10:08:00 ??點擊次數:3626? 技術支持:150-5269-2011
某廠CO2汽提法尿素高壓液位測量用雙法蘭液位變送器故障處理為例,深入分析尿素合成塔液位測量所用雙法蘭液位變送器膜片腐蝕原因,并將雙法蘭液位變送器應用中的一些經驗分享給大家。
 
使用工況介紹
合成塔和汽提塔液位測量雙法蘭液位變送器*次投入運行是在2013年11月份,介質為高壓尿素溶液,溫度170℃,壓力14.5MPa,對金屬腐蝕性強。*次使用的是插入式雙法蘭毛細管差壓液位計,為防止取壓口結晶,配有對應的沖洗環和高壓沖洗水管線,雙法蘭液位變送器選用3051系列差壓變送器,法蘭膜片材質為奧氏體雙相不銹鋼材質2507。
 
 
故障現象
運行3個多月后,兩套尿素8臺雙法蘭液位變送器有6臺指示***大值。利用系統停車檢修機會進行拆檢,發現故障的雙法蘭液位變送器均為氣相膜片焊接處有破損現象,而液相膜片無明顯破損且膜片彈性正常,膜片表面均形成了氧化膜無明顯的腐蝕。
 
故障原因分析及判斷思路
針對插入式膜片邊緣破損問題,進行如下分析:
1、系統的頻繁開停車導致膜片所受應力頻繁發生變化,機械撕裂,但由于頻繁開停車同樣作用于液相膜片,而液相膜片未出現損壞,此原因排除;
2、膜片和筒體焊接處材質薄弱,昌暉儀表技術人員同羅斯蒙特廠家人員進行了交流和分析,膜片的焊接工藝為電阻焊+TIG焊接(鎢極惰性氣體保護焊)雙層焊接自動融化,因此焊縫材質沒有問題,但是膜盒的焊縫處確實為***薄弱的環節,建議改平膜片和RF面法蘭結構。
 
2014年11月份對所有的尿素合成塔液位計改造完成,改造后運行穩定,在2015年10月至2015年11月合成塔液位計先后出現指示波動,隨后指示***大,判斷為雙法蘭液位變送器損壞,利用停車檢修機會進行了更換,在拆檢過程中發現,平膜片同樣存在氣相膜片破損現象,而液相膜片完好。雖然此次基本達到了尿素行業雙法蘭液位變送器運行一年的標準,但通過氣相和液相法蘭膜片對比,液位計的運行周期還可以進一步提升。
 
雙法蘭液位變送器膜片的腐蝕原因分析:因擔心高壓液位計取壓管的結晶問題,自2013年11月系統開車以來,高壓液位計沖洗水一直投運至今,然而液位計沖洗水長期投運是會加速膜片的腐蝕和沖刷。
 
從理論角度來說,沖洗水(蒸汽凝液95℃左右)的加入,不會造成合成塔液位計膜片處局部濕度的升高,但是會改變液位計膜片處的介質組成,使膜片處局部溶液變稀,腐蝕性增加,從而破壞氧化膜對膜片腐蝕加劇。
 
同時從拆檢的雙法蘭液位變送器膜片腐蝕程度來看,在沖洗水經過膜片的地方,氧化膜明顯被破壞了,且在膜片破損處也大都是在沖洗水經過的地方,同時在2014年4月有一次更換雙法蘭液位變送器過程,其中一臺液位計由于缺少沖洗環未投運液位計沖洗水,然而同批的雙法蘭液位變送器只有這臺運行時間***長,于是判斷,沖洗水的投運與否對雙法蘭液位變送器膜片運行時間也存在的影響。
 
故障有效處理辦法
***終通過相關技術人員分析討論,在2015年11月更換雙法蘭液位變送器時對液相沖洗水停止投運,而氣相沖洗水與操作人員結合定期投運一次。經過測試,此次液位計運行至2017年7月出現指示異常損壞,較上次使用時間多運行了8個月,可見該措施有效。
 
相關知識拓展
從理論上分析,影響尿素對變送器膜片金屬腐蝕性主要與以下幾個方面有關:
1、 金屬膜片材質:合金元素鉻使鋼基體表面生成組織致密的氧化膜,可以減少腐蝕。
2、氧含量:為保證不銹鋼表面維持氧化膜使之呈鈍態,須保持溶液有一定的含氧量。
3、溫度:升高溫度會強化電化腐蝕的電極過程,尿素水解和甲銨的離解程度也增加,而氧在溶液中的溶解度降低,故升高溫度會加強尿素對變送器膜片金屬材質的腐蝕。
4、介質組成:溶液中的氨能中和溶液的酸性,抑制氨基甲酸或氰酸的形成,所以,提高溶液的氨碳比能減輕腐蝕速度,而提高水碳比則溶液變稀,增加銨鹽(NH4COONH2或NH4CNO-)的解離,強還原性離子(COONH2-,CNO-)增多,從而加劇變送器膜片腐蝕。
 
故障處理經驗談
目前在CO2汽提法尿素高壓液位計中的選擇,國內同行業大致分為三種:使用***為廣泛的是放射性液位計,較少使用雷達液位計和差壓液位計。考慮到安全和性價比,該廠選擇了通用性更強的高靜壓雙法蘭液位變送器。日常維護過程中應積極與廠家及類似工況的同行業人員進行交流,了解雙法蘭液位變送器的使用周期,通過發現的問題逐步積累經驗,尋找更為可靠適用于現場環境的液位測量儀表。
 

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