化工仪表腐蚀失效研究

王钰博（广东石油化工学院，广东 茂名 525000）

随着社会的发展以及科学的进步，化工自动化制造技术不断提升，化工仪表作为化工自动装置的一部分也在飞速的发展，其以及挣脱了模拟仪表技术转化为数字与智能技术进入一个新时代。按其工作用途来分，通常分四大类型，有检测仪表、显示仪表以及调节控制仪表和执行器。检测仪表较其他三个腐蚀较为严重，因其测试设备是由的是接触式或非接触式来测量监视和控制数据，将得到的信息转化为适当的信号，然后将其发送到显示设备或设备系统上，如果需要调节，则调节系统输出信号反馈到驱动器执行，所以检测仪表和驱动器易受到腐蚀[1-7]。

1 化工仪表防腐蚀研究现状

针对化工仪表的腐蚀研究应该着重于检测变送器与执行机构上。当前，采用的仪表腐蚀防护措施有：仪器的取材，工程结构的设计、设置稳定的工艺参数，以及表面涂层等。首先，因为测试设备通常直接与侵蚀性介质接触，所以，对设备相应的单元材料的选择尤为重要。从1970 年到1990 年，国内各研究机构在节约资源的情况下为了使仪表在各种环境中能够展现出较好的耐腐蚀性，持续不断地开发出30多种类型的仪表耐腐蚀合金，并对其进行工作特性的分析也为设备长期运行期间防止腐蚀提供了基础。其次，所谓近朱者赤近墨者黑，仪表的工作环境受温度和压力的影响，因此，仪表的结构形式也应该根据其工作环境进行调节，以提高其耐腐蚀性。近几年，社会针对控制阀的设计方面取得了很大的进步，在大多数化工生产中，根据控制阀的工作环境进行对其结构以及材料进行相应的调整，使得仪表受到的气蚀和内蒸的现象减少。由于工业自动中是利用仪表进行监控生产过程的过程参数，所以数据的准确性、可靠性是非常重要的，而一般在实际生产过程中对仪表的防腐措施多采用涂覆和隔离液的形式，这虽起到防腐的作用但也影响了数据的准确性以及器材的灵敏性，故根据仪表的工作要求和使用环境，针对仪表的防腐措施应该从结构调整，材料的选取以及工艺设计入手，以达到防腐效果。当今社会针对化工仪表防腐措施的研究还达不到一定的深度。自控仪表工程师关于选择合适的仪表材料往往只是通过一些说明和教程进行选择，对于较为重要部分的执行机构只能依据说明书进行工艺条件的设计，而选择这样的仪表在此工艺工程中能够使用多称时间以及如何计算使用寿命，另外，缺少针对解决调节阀的气蚀和内蒸问题的理论依据。对于仪表整个专业来说，缺乏对实际工作的全面分析数据。

2 化工仪表腐蚀失效分析

2.1 电化学腐蚀

在腐蚀环境中，电化学腐蚀是化学仪表出现故障的最重要原因。电化学腐蚀造成的原因是，因为化工仪表中含有的金属材料在工作过程中与检测的物质或者是大气发生了电化学反应，从而导致材料发生腐蚀，其特点是带电流现象，实验数据表明，大多金属发生的腐蚀多与电化学腐蚀相关。电化学腐蚀中较为常见的是介质腐蚀，其次是大气腐蚀。化工厂中含有较多的酸、碱以及盐等液体作为介质均会对仪表产生腐蚀，而大气腐蚀的性质就是电化学腐蚀，其主要表现在金属表层的冷凝膜溶于大气中氯化物盐等中并腐蚀设备的电子组件。

2.2 化学腐蚀

所谓化学腐蚀就是发生化学反应使材料性质发生改变的现象，仪表材料与干燥的高温气体或者是非电解质溶液（如苯和乙醇）之间相互作用而发生腐蚀。石油化工裂解炉和黄铁矿沸腾炉中仪表材料的腐蚀是具有代表性的化学腐蚀现象。

2.3 由于物理、机械作用造成对仪表材料的侵蚀。

例如，在合金氨的生产过程中，气蚀会损坏高压阀新。再比如以非金属作为结构材料的仪表受到大气或介质的影响易产生溶胀或溶解。

3 化工仪表防腐方法

在化工仪表实际工作过程中，导致仪表屡次出现故障的原因多由腐蚀导致的，仪表的故障则导致工艺过程出现问题，生产不能正常进行，影响企业效益，并且仪表的不停故障就需及时更换也导致企业的生产成本增加，因此，在实际运用过程中需对化工仪表进行及时防护也就是防腐。通过对国内外化工企业的仪表防腐技术进行研究，目前对仪表采用的防腐信息一般有下面几种：

（1）仪表材料的选取。在进行化工仪表材料制造是选择耐腐蚀较强的金属材料或者是非金属材料制造，这是较为直接的防腐方法。例如用于氯气的检测工程选用但膜片的变送器，其工作寿命在12月以上。

（2）合理的结构设计以及工艺设计。根据工作的环境与工作的性质选择合理的仪表结构或者改善加工工艺过程，以提高化工仪表的寿命。如：利用多级减压调节方式进行合成氨，其明显改善了气蚀，提高仪表的寿命。

（3）仪表零部件表面养护。通过涂覆的方法对仪表进行防护，虽然涂覆的方法需要的成本不高，而且应用便捷广泛，但是，涂覆要求技术较高，因为涂覆方法影响仪器的精度，工艺过程的稳定性，所以，在进行仪表防腐研究时，应该多方面考虑问题，在提高仪表寿命的同时不应该影响工艺过程的运行。

（4）稳定的工艺生产。在制造过程中选择合理的加工环境、检测方法以及检测位置，可以有效提高仪表的耐腐蚀性。如，检测氯气时，检测位置设置在积水较多的管道中，就会导致设备的腐蚀程度加深，从而降低设备的使用寿命。

（5）隔离防腐法，通过隔离仪表检测单元与腐蚀性物质之间的接触，来防止仪表发生腐蚀性变化。首先，从仪表的选择上进行操作，选择放射性，超声波以及光辐射等类型的检测仪表，从根本上避免了仪表与腐蚀物质的接触。再者，依靠外界物质进行隔离，一般有隔离膜片、隔离液以及其他隔离方式，避免仪表与腐蚀物质接触，从而提高仪表耐腐蚀性。隔离防腐是仪表防腐的有效方法，根据实际工况的不同和测量控制的需要，我们可采取加隔离液、吹气、加保护层等方法有效地防止或减缓仪表的腐蚀。

4 化工仪表防腐设计的发展

作为自动化系统检测和控制的关键组成部分，化工仪表的出现故障就会导致检测不能正常进行，而腐蚀是导致故障出现的主要因素，所以人们对仪表发生的腐蚀问题逐渐重视。针对这种腐蚀现象，具体问题具体分析，针对具体工作中情况，选择出适合的仪表材料来避免或者减轻仪表所受的腐蚀，在具体操作中采取适当的对策，以确保自动检测装置的功能稳定。我们总结出以下结论：

（1）选择适合的仪表材料进行检测，如：耐腐蚀性较高且经济实惠的材料作为仪表的功能元件，从而获得性价比较高的材料。

（2）寻找合适的检测方法进行检测，如：液柱的超声波测量。

（3）引进先进的工艺设计，对仪表结构进行改造。

综上所述，对化工仪表防腐设计是需要实践中完成，仪表材料选取依靠实际环境进行取材，仪表检测方法依靠检测物质选取，仪表结构形式依靠工艺过程进行设计。每一步都起着至关重要的作用，提高化工仪表的抗腐蚀性，节约工业成本，在企业生产过程中能够达到有效的应用。