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[摘 要]在石油化工生产中,所用原材料及中间产品、产品有些具有腐蚀性,这些腐蚀性物料对测量仪表会造成腐蚀性破坏,影响生产安全,危害人生安全,所以必须重视腐蚀与防护问题。
[关键词]腐蚀机理;腐蚀类型;腐蚀防护
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)28-0307-01
前言:目前,许多高职院校在《化工測量仪表》这门专业课教学整体效果并不理想,单纯的仅对热工量(压力、流量、液位、温度等)的测量做详细介绍,对于测量仪表碰到的腐蚀问题:腐蚀的机理、腐蚀的类型、腐蚀防护等没有系统的介绍。学生对此知识比较陌生。
化工测量仪表的主要作用是测量工艺参数,如:压力、流量、物位、温度等,并將其转换成电信号。
腐蚀是指材料在周围介质的作用下所受到的破坏。
在石油化工生产中,所用原材料及中间产品、产品有些具有腐蚀性,这些腐蚀性物料对测量仪表会造成腐蚀性破坏,影响生产安全,危害人生安全,所以必须重视腐蚀与防护问题。
一、腐蚀性介质对测量仪表的损害如下:
1.腐蚀性介质将测量仪表与介质直接接触的关键零部件腐蚀,使之损坏,丧失功能。例如,腐蚀造成差压变送器膜片损坏,外漏而完全失效。电磁流量计电极因腐蚀引起介质外泄,导致励磁线圈烧毁等。
2.测量仪表的关键零部件长时间受腐蚀性介质的腐蚀而改变几何尺寸,导致仪表准确率降低。例如,转子流量计中的转子被流体腐蚀后,外形尺寸减小,导致流量示值偏低。又如涡街流量计中的漩涡发生体被流体腐蚀而宽度尺寸减小,迎流面的表明变得粗糙,从而引起流量系数改变。就连受腐蚀介质影响较小的夹式超声波流量计,也常因金属内壁被介质腐蚀得坑坑洼洼,使发射和接受信号变弱,严重时丧失灵敏度。
3.缩短仪表寿命,介质外漏造成安全和人身事故等。
二、腐蚀机理
腐蚀机理分为:化学腐蚀和电化学腐蚀。
1.化学腐蚀 指金属与周围介质发生化学反应而引起的破坏。
常见的化学腐蚀有:金属氧化、高温硫化、渗碳、脱碳、氢腐蚀。
2.电化学腐蚀 指金属与电解质溶液接触时,由于金属材料的不同组织及组成之间形成原电池,其阴、阳极之间所产生的氧化还原反应使金属材料的某一组织或组分发生溶解,最终导致材料失效的过程。
三、腐蚀类型
常见的腐蚀类型有:
1.整体腐蚀与局部腐蚀
整体腐蚀又称均匀腐蚀。电化学腐蚀的一种。金属整个表面均匀地受腐蚀。因构成微电池反应的阴、阳极反应在金属表面上相同位置发生,故引起的腐蚀是均匀的。例如,用不含氧气的盐酸来清洗锅炉,酸液对炉体金属铁产生的腐蚀反应为:Fe+2H+→Fe2++H2↑,由于该反应在金属表面相同位置发生,故为均匀腐蚀。
局部腐蚀是局限于金属结构某些特定区域或部件上的腐蚀。
2.点腐蚀
点腐蚀 又称孔蚀,指集中于金属表面个别小点上深度较大的腐蚀现象。
3.缝隙腐蚀
指在电解液中,金属与金属、金属与非金属之间的窄缝内发生的腐蚀。在石油化工生产中,管道连接处,衬板及垫片处、设备污泥沉积处、腐蚀物附着处等,均容易发生缝隙腐蚀。当测量仪表金属保护层破损时,金属与保护层之间的破损缝隙也会发生腐蚀。
四、对测量仪表的防腐措施如下:
1.正确选材
在选择材料时,除考虑一般技术经济指标外,还应考虑工艺条件及其在生产过程中的变化。要根据介质的性质、浓度、杂质、腐蚀产物、化学反应、温度、压力、流速等工艺条件,以及材料的耐腐蚀性能等,综合选择材料。
2.合理设计
在结构设计、连接形式上,应注意避免出现缝隙,还应尽量减少设备的死角,消除积存液体对设备的腐蚀。
3.电化学保护法
使用该方法的前提是被测介质要有一定的电导率,电导率下限值一般不得小于2×10-3~5×10-3S/m(西门子/米)。如果采用特殊的电子线路,有可能将电导率下限扩大至1×10-3S/m。
①阴极保护 有外加电流和牺牲阳极两种方法。
外加电流时将被保护金属与直流电源负极连接,正极与外加辅助电极连接,通入电流,使腐蚀过程受到抑制。
牺牲阳极又称护屏保护,是将更活跃的金属同被保护金属连接构成原电池,使该活跃金属成为阳极,反应过程中,阳极流出的电流可以抑制对保护金属的腐蚀,而阳极受到腐蚀,成为牺牲品。
②阳极保护 在化学介质中,将被腐蚀的金属通以阳极电流,在其表面形成耐腐蚀性很强的钝化膜,保护金属不被腐蚀。
4.在测量仪表表面涂缓蚀剂
缓蚀剂它是加在腐蚀介质中,能够阻止金属腐蚀或降低金属复制速度的物质。缓蚀剂可以再金属表面形成一层连续的保护性吸附薄膜,或在金属表面生成一层难溶化合物金属膜,阻止腐蚀反应过程,降低腐蚀速度,达到缓蚀目的,保护了测量仪表的金属外壳或内壁。
常见的缓蚀剂有:乌洛托品、粗吡啶、负氨、甲醛与苯胺缩台物、亚硝酸钠、铬酸盐、重铬酸盐、低模硅酸钠、高模硅酸钠。
5.测量仪表表面使用金属保护层材料
金属保护层指用耐腐蚀性较强的金属或合金,覆盖于耐腐蚀性较差的金属表面产生保护作用的金属。
常用的金属保护层有:金属衬、喷镀、热浸度、表面合金化、电镀、化学镀以及离子镀等。
6.测量仪表表面使用非金属保护层材料
非金属保护层是指采用非金属材料覆盖于金属或非金属设备或设施表面,防止腐蚀的保护层。分衬里和涂层两类。测量仪表使用非金属衬里比较多。
7.多使用非金属设备
由于某些非金属材料具有优良的耐腐蚀性及相当好的物理机械性能,因此可以代替金属材料,加工成各种防腐蚀设备。常用的有聚氯乙烯、聚丙烯、不透性石墨、玻璃、玻璃钢、陶瓷、铸石、天然岩石等。可以制造测量仪表的主体、管道、零部件等达到防腐蚀的效果。
三、结束语
通过对防腐的深入了解,我们才能在不同的工况下,正确的选择合适的测量仪表进行测量。
参考文献:
[1]蔡夕忠.化工仪表.北京.化学工业出版社.2004
[2]周志成.石油化工仪表及自动化.北京:中国石化出版社,1994
[关键词]腐蚀机理;腐蚀类型;腐蚀防护
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)28-0307-01
前言:目前,许多高职院校在《化工測量仪表》这门专业课教学整体效果并不理想,单纯的仅对热工量(压力、流量、液位、温度等)的测量做详细介绍,对于测量仪表碰到的腐蚀问题:腐蚀的机理、腐蚀的类型、腐蚀防护等没有系统的介绍。学生对此知识比较陌生。
化工测量仪表的主要作用是测量工艺参数,如:压力、流量、物位、温度等,并將其转换成电信号。
腐蚀是指材料在周围介质的作用下所受到的破坏。
在石油化工生产中,所用原材料及中间产品、产品有些具有腐蚀性,这些腐蚀性物料对测量仪表会造成腐蚀性破坏,影响生产安全,危害人生安全,所以必须重视腐蚀与防护问题。
一、腐蚀性介质对测量仪表的损害如下:
1.腐蚀性介质将测量仪表与介质直接接触的关键零部件腐蚀,使之损坏,丧失功能。例如,腐蚀造成差压变送器膜片损坏,外漏而完全失效。电磁流量计电极因腐蚀引起介质外泄,导致励磁线圈烧毁等。
2.测量仪表的关键零部件长时间受腐蚀性介质的腐蚀而改变几何尺寸,导致仪表准确率降低。例如,转子流量计中的转子被流体腐蚀后,外形尺寸减小,导致流量示值偏低。又如涡街流量计中的漩涡发生体被流体腐蚀而宽度尺寸减小,迎流面的表明变得粗糙,从而引起流量系数改变。就连受腐蚀介质影响较小的夹式超声波流量计,也常因金属内壁被介质腐蚀得坑坑洼洼,使发射和接受信号变弱,严重时丧失灵敏度。
3.缩短仪表寿命,介质外漏造成安全和人身事故等。
二、腐蚀机理
腐蚀机理分为:化学腐蚀和电化学腐蚀。
1.化学腐蚀 指金属与周围介质发生化学反应而引起的破坏。
常见的化学腐蚀有:金属氧化、高温硫化、渗碳、脱碳、氢腐蚀。
2.电化学腐蚀 指金属与电解质溶液接触时,由于金属材料的不同组织及组成之间形成原电池,其阴、阳极之间所产生的氧化还原反应使金属材料的某一组织或组分发生溶解,最终导致材料失效的过程。
三、腐蚀类型
常见的腐蚀类型有:
1.整体腐蚀与局部腐蚀
整体腐蚀又称均匀腐蚀。电化学腐蚀的一种。金属整个表面均匀地受腐蚀。因构成微电池反应的阴、阳极反应在金属表面上相同位置发生,故引起的腐蚀是均匀的。例如,用不含氧气的盐酸来清洗锅炉,酸液对炉体金属铁产生的腐蚀反应为:Fe+2H+→Fe2++H2↑,由于该反应在金属表面相同位置发生,故为均匀腐蚀。
局部腐蚀是局限于金属结构某些特定区域或部件上的腐蚀。
2.点腐蚀
点腐蚀 又称孔蚀,指集中于金属表面个别小点上深度较大的腐蚀现象。
3.缝隙腐蚀
指在电解液中,金属与金属、金属与非金属之间的窄缝内发生的腐蚀。在石油化工生产中,管道连接处,衬板及垫片处、设备污泥沉积处、腐蚀物附着处等,均容易发生缝隙腐蚀。当测量仪表金属保护层破损时,金属与保护层之间的破损缝隙也会发生腐蚀。
四、对测量仪表的防腐措施如下:
1.正确选材
在选择材料时,除考虑一般技术经济指标外,还应考虑工艺条件及其在生产过程中的变化。要根据介质的性质、浓度、杂质、腐蚀产物、化学反应、温度、压力、流速等工艺条件,以及材料的耐腐蚀性能等,综合选择材料。
2.合理设计
在结构设计、连接形式上,应注意避免出现缝隙,还应尽量减少设备的死角,消除积存液体对设备的腐蚀。
3.电化学保护法
使用该方法的前提是被测介质要有一定的电导率,电导率下限值一般不得小于2×10-3~5×10-3S/m(西门子/米)。如果采用特殊的电子线路,有可能将电导率下限扩大至1×10-3S/m。
①阴极保护 有外加电流和牺牲阳极两种方法。
外加电流时将被保护金属与直流电源负极连接,正极与外加辅助电极连接,通入电流,使腐蚀过程受到抑制。
牺牲阳极又称护屏保护,是将更活跃的金属同被保护金属连接构成原电池,使该活跃金属成为阳极,反应过程中,阳极流出的电流可以抑制对保护金属的腐蚀,而阳极受到腐蚀,成为牺牲品。
②阳极保护 在化学介质中,将被腐蚀的金属通以阳极电流,在其表面形成耐腐蚀性很强的钝化膜,保护金属不被腐蚀。
4.在测量仪表表面涂缓蚀剂
缓蚀剂它是加在腐蚀介质中,能够阻止金属腐蚀或降低金属复制速度的物质。缓蚀剂可以再金属表面形成一层连续的保护性吸附薄膜,或在金属表面生成一层难溶化合物金属膜,阻止腐蚀反应过程,降低腐蚀速度,达到缓蚀目的,保护了测量仪表的金属外壳或内壁。
常见的缓蚀剂有:乌洛托品、粗吡啶、负氨、甲醛与苯胺缩台物、亚硝酸钠、铬酸盐、重铬酸盐、低模硅酸钠、高模硅酸钠。
5.测量仪表表面使用金属保护层材料
金属保护层指用耐腐蚀性较强的金属或合金,覆盖于耐腐蚀性较差的金属表面产生保护作用的金属。
常用的金属保护层有:金属衬、喷镀、热浸度、表面合金化、电镀、化学镀以及离子镀等。
6.测量仪表表面使用非金属保护层材料
非金属保护层是指采用非金属材料覆盖于金属或非金属设备或设施表面,防止腐蚀的保护层。分衬里和涂层两类。测量仪表使用非金属衬里比较多。
7.多使用非金属设备
由于某些非金属材料具有优良的耐腐蚀性及相当好的物理机械性能,因此可以代替金属材料,加工成各种防腐蚀设备。常用的有聚氯乙烯、聚丙烯、不透性石墨、玻璃、玻璃钢、陶瓷、铸石、天然岩石等。可以制造测量仪表的主体、管道、零部件等达到防腐蚀的效果。
三、结束语
通过对防腐的深入了解,我们才能在不同的工况下,正确的选择合适的测量仪表进行测量。
参考文献:
[1]蔡夕忠.化工仪表.北京.化学工业出版社.2004
[2]周志成.石油化工仪表及自动化.北京:中国石化出版社,1994