第五讲仪表防腐.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五讲 仪表防腐,仪表车间技术组,主讲,:,李永良,1,一、前言,随着公司的迅猛发展，对装置自动化技术的要求越来越高。工业自动化仪表是实现公司生产过程自动化的一种重要装置。在公司生产自动化技术中广泛应用一系列的仪器仪表来管理、监视、调节和控制生产过程，达到生产过程的自动化。为了确保生产的优质、高效和安全，仪表的寿命和可靠性就是一个十分关键的问题。往往由于仪表的过早损坏或失灵，而造成各种事故。仪表的寿命和可靠性，除了与它木身的设计技术水平和生产质量有直接关系外，外界因素对它的影响也不可忽视，工业腐蚀性介质对仪表的侵蚀就是对仪表寿命和可靠性的一个极大的威胁。,2,（一）公司生产中的腐蚀性介质,当前由于公司生产装置的不断增多，在这些装置中使用和生产着各种各样的腐蚀性介质。这些腐蚀性介质主要有,:,天然气，天然气中含有,CO2,、,CO,、甲烷、硫化氢等，其中危害最大的是硫化氢。,氨及氨水，尿素生产中的甲铵溶液,酸类：硫酸、硝酸、盐酸、甲酸等。,盐类：如碳酸钾、氯化钠、硫酸钠。,碱及碱溶液：熔融碱及碱溶液。,有机物：甲醇、乙醇、甲醛、乙醛等。,3,生产区域内大气腐蚀介质主要是硫、氮与氧的化合物，氯离子，以及由它们形成的大气尘埃中的水溶性盐类。,需要说明的是，有些介质当它单独存在时，腐蚀性往往很小，但当它一旦含有某种其它物质或几种介质混合时，其腐蚀性就大大加剧。如纯净的尿素腐蚀能力不强，而在生产过程中的含有氨基甲酸铵的尿素，其腐蚀性显著增加。由于这种现象的存在，使在上述生产中使用的自动化仪表受到更苛刻的腐蚀侵袭，并且使对这些介质腐蚀机理的研究复杂而困难、从而使仪表的防腐工作更艰巨。,4,当然，对于工业仪表来说，除上述工业腐蚀性介质的腐蚀之外，环境腐蚀也是一个不可忽略的因素，特别是那些安装在现场的一些仪表，它们经受着风吹雨淋日晒，这就使毒菌侵袭、大气腐蚀、光照侵损等等腐蚀破坏现象应运而生，造成了工业仪表的变质和损坏。,5,（二）仪表防腐的重要意义,仪表在使用中，直接或间接地要与上述的腐蚀性介质接触，有时是仪表的大部分件，有时是个别的关键元件，接触介质的结果是造成这些零部件的腐蚀损坏，严重时，导致整个仪表的失灵或报废，因而阻碍了生产的自动化，有时还造成停产、质量、安全等重大事故。,6,大体上说，仪表腐蚀所引起的后果有以下几个方面,:,1.,仪表的腐蚀损坏首先将导致自动化生产过程无法正常进行。其中如果是检测仪表遭受了侵蚀损坏，就不能正确地反映生产过程中各种参数的真实情况。如果执行器被腐蚀损坏，就会象瘫痪了的手脚一样无法动作。,7,2.,我们知道，在现代化的先进工艺流程中，必须配置有完整可靠的自动化仪表系统，如果这些仪表经受不住这些工艺流程中产生的各种质的侵蚀，那么自动化生产水平就不可能提高。,3.,腐蚀使仪表使用的寿命大为缩短，既使公司遭受到资金和物资的浪费，又给仪表的检修和维修造成很大的压力。,8,4.,还有一点值得提出的是，仪表的腐蚀可能导致生产事故的发生，如腐蚀使防爆仪表失灵时，会发生爆炸，腐蚀使调节阀密封失效时，有毒物质会渗漏外逸，造成中毒事故，液位凋节器失灵时，会引起介质外溢，造成环境污染,;,等等。这类事故直接关系到操作人员的人身安全。,9,所以，解决仪表的防腐向题是摆在我们面前的一个紧迫而繁重的任务。可以说，在今天的工业生产中，解决仪表防腐问题的能力和程度，直接反映着生产自动化水平，反映着生产过程的经济性和先进性。搞好仪表防腐工作，将有利于公司的长、稳、优、安全运行。国际上各先进的工业国家都曾经花了很大力气来研究生产流程的腐蚀性介质及自动化仪表的防腐方法，因此仪表的防腐必须予以高度重视。,10,二、仪表腐蚀的种类,要给仪表腐蚀进行分类是一件很困难的事，因为仪表是由各种元件组成的，各种元件的使用状态和功能是不同的，在各种使用状态下会产生相应的腐蚀形式。又因为各种工业仪表所遭受的腐蚀介质千差万别，而这些腐蚀介质也会产生各种形式的腐蚀，所以想用一种分类法来全面区分仪表腐蚀的种类似乎是困难的。为此必须从几种不同的角度来对仪表的腐蚀进行分类。在这里我们主要对仪表中的金属材料的腐蚀试行分类，暂且不谈非金属材料的腐蚀。,11,(,一,),按仪表元件的工作状态分,(1),应力腐蚀：仪表元件受应力和腐蚀介质同时作用而产生应力腐蚀。如仪的荷重支架、吊杆、吊钩、张紧机构、仪轴承等等容易产生这类腐蚀。,1.,受力形式的腐蚀,(2),腐蚀疲劳：仪表元件受交变应力,和腐蚀介质同时作用而产生的腐蚀。如仪表中的弹性膜片、波纹管、弹簧、簧片等在工作时容易产生这类腐蚀。,12,（,3,）磨损腐蚀：仪表元件受机械摩擦力或者受气、固、液体粒子的冲击和腐蚀介质同时作用而产生的腐蚀。如仪表轴承、调节阀阀芯阀座与另一种物体相接触的游码、滑臂等容易产生这类腐蚀。,（,4,）微动腐蚀：在荷重下的仪表元件相互接触部分以小的振幅来回移动时，因机械化学反应而促进空气氧化及电化学腐蚀。这种现象即称为微动腐蚀。,13,这是指那些不受各种力而仅受腐蚀介质作用和其它原因产生的腐蚀。如仪表外壳、支架、导通管线、紧固件等，这类腐蚀按引起腐蚀的主要因素来说，主要有电化学腐蚀、选择腐蚀、化学腐蚀、异种金属接触腐蚀及生物腐蚀等。,2.,非受力形式的腐蚀,14,(,二,),按腐蚀介质分,1.,酸腐蚀：仪表元件接触酸而引起的腐蚀，公司生产中很常见。腐蚀形态一般是均匀腐蚀。,2.,碱腐蚀：由熔融碱、碱溶液引起的腐蚀。常见于脱盐水处理装置及有机生产装置中。腐蚀形态一般为均匀腐蚀。,15,4.,有机化合物腐蚀：这种腐蚀介质以有机卤族元素化合物为主。如甲醇、乙醇、甲醛、乙醛等。这种腐蚀形态为均匀腐蚀或点蚀。,3.,盐腐蚀：,NaCl,、,FeCl,5,。、,CuCl,2,、,CuSO,4,等对仪表元件的腐蚀都属此列。其腐蚀形态有均匀腐蚀，也有点蚀。,5.,硫化氢腐蚀：这是一种危害性大，腐蚀机理复杂，形式多种化的腐蚀，所以把它单独列为一类。它是含硫天然气引起仪表腐蚀的主要介质。,16,6.,水腐蚀：纯净的水对仪表腐蚀性不大，但当它溶解有工业大气中的氧，氨、氯、二氧化硫、一氧化氮等元素和物质后，就变成具有腐蚀性的溶液了。,7.,微生物腐蚀：因微生物在某些仪表元件上的繁殖而引起的腐蚀。这是由于在微生物繁殖中，因代谢过程的生成物（如,H,2,S,、,H,2,SO,4,、,NH,3,、,H,2,CO,3,等）或繁殖的同时产生的沉积物所造成的腐蚀。常见的母菌腐蚀即为此例。这类仪表腐蚀在湿热中很常见。,17,8.,熔融金属腐蚀：如熔融,Na,、,K,、,Hg,、,Pb,、,Sn,、,Al,等对所接触的仪表元件的腐蚀，这类腐蚀见于冶金和原子能工业中。,9.,高温气体腐蚀：高温下化学反应扩散、蒸发等的速度快，从而使腐蚀速度增快，它所产生的腐蚀产物一般都是较厚的表面膜，这是与一般气体腐蚀有所不同的。,18,以上是就仪表元件工作状态和所接触的介质来对仪表腐蚀作一概略的分类。当然也可以按引起腐蚀的主要因素或其它方法来进行分类，但那样就很难休现仪表腐蚀的某些特殊性了。,19,三、仪表防腐的特殊要求,从上面对仪表腐蚀的分类来看，所列的那些腐蚀种类和形式差不多也就是各种工程结构所经受的腐蚀。但是对这些腐蚀所采取的防腐措施，较之一般机械工程结构的防腐有所不同。这是由子仪表的防腐要求更为严格，因为：,20,（一）仪表中使用的元件相对于大型工程结构和机械设备来说，是非常精、细、小的。制造这些零件所使用的材料也必定是精、细、薄的。例如制造弹性元件,膜片的材料一般厚度为,0.10,0.25,毫米，而一般化工机械和容器结构材料的厚度常在,5,25,毫米之间。制造仪表张丝、轴承用的合金丝直径常在,0.5,毫米以下，而一般工程结构所用的丝、棒、线材直径要比它大几倍至几十倍。,21,（二）仪表元件由于其作用不同，而需要各种特殊的性能，如弹性元件需要优良的弹性，磁性元件需要良好的磁性能，而电阻材料又需要适当的电阻率。要使制造这些元件的材料既具有这些特殊的性能，又要同时非备良好的耐蚀性，这是不容易办到的，然而这也就是仪表防腐的特点之一。,22,(,三,),许多仪表结构复杂，各元件之间又互相关联，一个部件受腐蚀损坏时往往使整台仪表都失灵甚至报废，鉴于仪表的一工作特点，就使仪表的防腐要求更为严格。,23,(,四,),与许多特定场合下使用的工程结构相比，仪表可能受到的腐蚀介质种类、压力、温度、流速等因素要复杂得多，所以一方面就现在的科学技术水平来说，还找不到一种“万能”的耐蚀材料，但另一方面却不得不去尽力探索和研制能抗尽可能多的介质腐蚀的仪表材料，以便能使用这类材料制造的仪表具有更大的应用范困，也即具有更好的“通用性”。,24,四、仪表防腐的方法,1.,罩壳密封：即把整台仪表封闭在另行准备的罩壳内。对于安装在现场的露天仪表来说，这是一个简单易行、颇有效果的办法，这种办法对防止环境腐蚀很有效。如公司装置中的分析仪表，过去不加密封罩时，仪表腐蚀损坏严重，后来加了密封罩，腐蚀大为减轻，使用寿命显著增加。,提高仪表抗腐蚀性能的方法有以下几种方法：,25,2.,仪表密封：这是指在设计仪表时，对仪表本身的密封，即用垫圈或凹槽垫把仪表的全部内部结钩（或大部分）密封在仪表壳内（有时还在仪表壳内鼓入纯净空气，保持正压），这也是防止环境腐蚀的一个有效办法。如仪表调节阀中的阀门定位器，不管是国产的还是进口的，几乎都是密封式的仪表。,26,3.,隔离器：采用隔离液或隔离膜，避交检测元件和部分连接管道直接接触侵蚀介质。这种隔离器的设计和装置必须当否则会严重影响仪表精度。,27,4.,改进仪表的结构设计,:,在仪表结构设计时，应注意以下几点,:,设计的仪表结构应尽可能地与侵蚀性介质隔绝，尽可能高的零部件表面光洁度，零部件的形状应避免造成介质结垢和停滞，并要便于仪表的清洗净化，避免由于设计不慎而造成介质渗漏现象，,.,对易于遭受腐蚀的零件应考虑便子拆换，尽量避免不同电极电位的金属零件的接触，少用或不用焊接结构,;,尽量避免应力集中，避免零部件的局部受热等等。,28,5.,采用防护层：如喷涂、电镀、衬里、氧化、磷化和钝化处理、表面合金化等。,6.,合理选用耐腐蚀仪表材料,:,对于无法采用上述防腐方法或采用上述方法仍不足以满足防腐要求时，则必须使用抗蚀仪表材料，提高仪表材质本身的防腐能力。这也是提高仪表防腐能力根本性的途径。,29,五、耐蚀仪表材料,如上所述，在仪表防腐中，合理选用耐蚀仪表材料是提高仪表防腐能力根本性的途径。一般来说，仪表中使用的耐蚀金属材料有两类,:,一类是通用材料，即并非为仪表专用，而是在机械制造工业中通用的材料，如耐蚀铸铁、耐蚀铸钢、不锈钢和耐热钢、耐蚀结构钢、耐蚀有色金属和合金等，另一类是仪表专用合金材料，这类材料一般都具有某些特殊性能，如弹性、磁性、电阻、膨胀性能等，它们统称仪表材料，而兼各有耐蚀性能的仪表材料称为耐蚀仪表材料。,30,仪表常用的防腐材料,常用的防腐材料有不锈钢、哈氏合金、蒙乃尔合金、钛、钽等。,1.Crl8Ni9,类不锈钢,Crl8Ni9,类不锈钢,(,奥氏体,),属于,18-8,类不锈钢，是仪表最常用的一类不锈钢，具有较好的抗腐蚀性能，一般用于制作仪表管件、接头、热电偶保护套管等。,31,2.,Cr18Ni12MoTi,不锈钢,Cr18Ni12MaTi,（,316,）不锈钢常称含钼不锈钢，由于在其组分中加入,2%,4%,的钼，抗腐蚀性能比前述铬镍不锈钢更为优越，常常用于仪表本体。,32,3.,哈氏合金,哈氏合金是镍铬铁钼合金，有哈氏,A,、哈氏,B,、哈氏,C,、哈氏,D,、哈氏,F,、哈氏,N,等型号，在仪表中使用最多是哈氏,B,和哈氏,C,。,哈氏,B,含钼,(,15%),对沸点下一切浓度的盐酸都有良好的耐蚀性，绝大多数金属和合金都不能抵抗这种强腐蚀介质。同时它也耐硫酸、磷酸、氢氟酸、有机酸等非氧化性酸、碱、非氧化性盐液和多种气体的腐蚀。,哈氏合金,C,能耐氧化性酸，如硝酸、混酸、或铬酸与硫酸的混合物等腐蚀，也耐氧化性的盐类，如,Fe,离子、,Cu,离子或其他氧化剂的腐蚀。它对海水的抗力非常好，不会发生孔蚀，但在盐酸中则不及哈氏合金,B,耐腐蚀。,33,4.,蒙乃尔合金,蒙乃尔合金即为,Ni70Cu30,合金，它是应用最早、最广泛的镍合金。蒙乃尔合金的耐蚀性与镍和铜相似，但在一般情况下更优越，对非氧化性酸，特别对氢氟酸的耐蚀性能非常好。对热浓碱液有优良的耐蚀性，但不如纯镍的耐蚀性好。,34,5.,钛和钛合金,钛本质是活性金属，但在常温下能生成保护性很强的氧化膜，因而具有非常优良的耐蚀性能，能耐海水、各种氛化物和次氯酸盐、湿氯、氧化性酸（包括发烟硝酸）、有机酸、碱等的腐蚀，不耐硫酸、盐酸等还原性酸的腐蚀。,因为钛的耐蚀性是依靠氧化膜,.,所以焊接时需在惰性气体内进行。钛和钛合金不宜用于高温，一般情况下只在,530,以下使用。,35,6.,钽,金属钽的耐腐性能非常优良，和玻璃相似，除了氢氟酸、氟、发烟硫酸、碱外，几乎能耐一切化学介质的腐蚀。包括能耐在沸点的盐酸、硝酸和,175,以下的硫酸腐蚀。,仪表常用金属材料的防腐性能,可以查阅有关的材料表,36,Crl8Ni9,类不锈钢中外牌号对照表,37,Cr18Ni12MoTi,中、外牌号对照表,38,39,