化工儀表防腐問題探究*

王 婕，梁國華

(廣州工程技術職業(yè)學院，廣東 廣州 510725)

隨著石油化工生產的大型化及長周期運行，因儀表設備腐蝕問題導致的火災性爆炸事故及非計劃停工增多，給石化企業(yè)的生產及安全造成了嚴重威脅。雖然生產過程自動化促進了石化行業(yè)的發(fā)展，但依賴的大量儀表設備，包括在現(xiàn)場進行檢測的各種變送器、進行參數(shù)調節(jié)的各種調節(jié)閥以及相關的導壓管和電纜等，直接或間接與被測介質接觸，或者長時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，腐蝕問題也越來越突出，進而出現(xiàn)泄漏，起火，爆炸問題，不僅影響生產甚至造成人員傷亡事件。因此來講，搞懂儀表設備的腐蝕機理，提高儀表自動化設備的防腐措施成為儀表行業(yè)迫切需要解決的重要問題。

1 化工儀表的腐蝕機理

化工儀表的腐蝕主要指對于構成測量和控制儀表零部件的材料，由于化學、電化學作用、物理或機械作用引起的侵蝕。石化企業(yè)中腐蝕性介質對儀表設備的損害最嚴重，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儀表關鍵零部件的腐蝕。

1.1 儀表的電化學腐蝕

電化學腐蝕是指儀表設備中的金屬材料與測量介質發(fā)生電化學作用而引起的腐蝕[1]。它的特點是引起腐蝕的是電解質，腐蝕過程中伴隨有電流產生，金屬的破壞大多由電化學腐蝕所致。其中介質腐蝕是一種最廣泛的電化學腐蝕，常見的是生產介質中酸、堿、鹽 溶液及氯氣等腐蝕性氣體對儀表材料的腐蝕。

1.2 儀表的化學腐蝕

化學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溶液相接觸，從而使材料產生氧化還原反應，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)鋅不能利用鐵器來放置，否則鐵器受到腐蝕，高壓閥芯會在氨氣高壓下受到侵蝕。

2 化工儀表腐蝕的損害

(1)腐蝕性介質將儀表與介質直接接觸的關鍵零部件腐蝕，使之損壞，喪失功能[3]。例如壓力或差壓變送器的測量膜盒被腐蝕損壞，內部硅油外漏導致變送器完全損壞，不可修復。

(2)儀表的關鍵零部件受介質的腐蝕而改變幾何尺寸，導致儀表測量準確度降低。例如渦街流量計中的漩渦發(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。差壓式流量計中的節(jié)流元件表面被介質腐蝕得坑坑洼洼，導致測量出現(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。儀表腐蝕嚴重，儀表使用壽命就會大幅度降低，更換儀表頻繁，從而導致成本投入增加；影響測量的精度甚至造成指示失真，造成生產事故，對設備和人身造成傷害。

3 化工儀表的防腐措施

儀表的防腐問題是個系統(tǒng)問題，單單片面考慮是無法做好的。因此必須從以下四個方面統(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引發(fā)的影響。

3.1 設計和選型中選用防腐蝕儀表

化工儀表在設計和選型的時候，就要根據工藝介質和參數(shù)采用相應防腐蝕材料，就是針對不同的腐蝕介質，采用對應的特種合金材料或非金屬材料制作檢測元器件，如變送器的膜盒、壓力表的彈簧管，溫度計的套管，電磁流量計的檢測電極等等就要考慮工藝介質的腐蝕性及使用溫度、壓力等環(huán)境條件。例如對于鹽分很高的溶液采用鈦材，耐強酸強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。導壓管的防腐措施，直接的方法是采用耐腐材料做導壓管。

3.2 采用隔離方法實現(xiàn)防腐

隔離方法就是采用隔離膜片、隔離液、注氣保護等方法[4]，使儀表的測量部分不與腐蝕介質接觸，從而避免腐蝕。帶毛細管的變送器可以取消導壓管采用隔離液進行測量，或者采用防腐隔離膜片通過隔離液傳壓測量[5]。有些吹氣式或者吹液式儀表用來測量介質的流量或者壓力。調節(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。壓力儀表如果介質對不銹鋼及銅有腐蝕，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量將元件可以裝在防腐的保護套管內，套管選用材料如鈦、鉭、鎳基合金等；測量高溫可選用剛玉或者陶瓷作保護套管。

3.3 加強儀表日常維護減少腐蝕

現(xiàn)場儀表暴露在惡劣環(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)場防護工作也很重要。例如要做好密封工作，減少儀表接線端子的防腐工作；及時發(fā)現(xiàn)并處理現(xiàn)場跑冒滴漏現(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上，引進風險管理的理念與方法，分析化工儀表自動化設備腐蝕機理，結合防腐蝕經驗和數(shù)據，對生產過程中固有或潛在危險發(fā)生的可能性與后果進行科學分析的基礎上，給出風險排序，找出腐蝕薄弱環(huán)節(jié)，形成一套儀表設備的基于風險的腐蝕一體化防腐蝕策略，以確保儀表自動化設備本質安全。

(1)石化裝置中很多生產介質有高硫、高酸、高氯、高氮燈特點，采取檢測的方法分析腐蝕狀況以及腐蝕趨勢，科學預測腐蝕狀況。包括對于主要設備及管道，要注意生產過程中介質的H2S 含量、pH 值、Cl 離子含量的監(jiān)測；對設備采用管道壁厚度監(jiān)測，按照固定的周期進行測定，以保證儀表自動化設備測量厚度數(shù)據的可靠性和連續(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行，造成儀表自動化設備的損傷。

通過以上所述，我們從儀表的選用，正常使用，日常維護和輔助策略四點作為儀表防腐工作的重點，把儀表的防腐工作做好，減少不必要的停車和搶修，為化工裝置的長周期運行提供強力保障。