双法兰液位变送器在测量尿素液位时的膜片腐蚀分析

某厂CO2汽提法尿素高压液位测量用双法兰液位变送器故障处理为例，深入分析尿素合成塔液位测量所用双法兰液位变送器膜片腐蚀原因，并将双法兰液位变送器应用中的一些经验分享给大家。

 

使用工况介绍

合成塔和汽提塔液位测量双法兰液位变送器*次投入运行是在2013年11月份，介质为高压尿素溶液，温度170℃，压力14.5MPa，对金属腐蚀性强。*次使用的是插入式双法兰毛细管差压液位计，为防止取压口结晶，配有对应的冲洗环和高压冲洗水管线，双法兰液位变送器选用3051系列差压变送器，法兰膜片材质为奥氏体双相不锈钢材质2507。

 

 

故障现象

运行3个多月后，两套尿素8台双法兰液位变送器有6台指示***大值。利用系统停车检修机会进行拆检，发现故障的双法兰液位变送器均为气相膜片焊接处有破损现象，而液相膜片无明显破损且膜片弹性正常，膜片表面均形成了氧化膜无明显的腐蚀。

 

故障原因分析及判断思路

针对插入式膜片边缘破损问题，进行如下分析：

1、系统的频繁开停车导致膜片所受应力频繁发生变化，机械撕裂，但由于频繁开停车同样作用于液相膜片，而液相膜片未出现损坏，此原因排除；

2、膜片和筒体焊接处材质薄弱，昌晖仪表技术人员同罗斯蒙特厂家人员进行了交流和分析，膜片的焊接工艺为电阻焊＋TIG焊接(钨极惰性气体保护焊)双层焊接自动融化，因此焊缝材质没有问题，但是膜盒的焊缝处确实为***薄弱的环节，建议改平膜片和RF面法兰结构。

 

2014年11月份对所有的尿素合成塔液位计改造完成，改造后运行稳定，在2015年10月至2015年11月合成塔液位计先后出现指示波动，随后指示***大，判断为双法兰液位变送器损坏，利用停车检修机会进行了更换，在拆检过程中发现，平膜片同样存在气相膜片破损现象，而液相膜片完好。虽然此次基本达到了尿素行业双法兰液位变送器运行一年的标准，但通过气相和液相法兰膜片对比，液位计的运行周期还可以进一步提升。

 

双法兰液位变送器膜片的腐蚀原因分析：因担心高压液位计取压管的结晶问题，自2013年11月系统开车以来，高压液位计冲洗水一直投运至今，然而液位计冲洗水长期投运是会加速膜片的腐蚀和冲刷。

 

从理论角度来说，冲洗水(蒸汽凝液95℃左右)的加入，不会造成合成塔液位计膜片处局部湿度的升高，但是会改变液位计膜片处的介质组成，使膜片处局部溶液变稀，腐蚀性增加，从而破坏氧化膜对膜片腐蚀加剧。

 

同时从拆检的双法兰液位变送器膜片腐蚀程度来看，在冲洗水经过膜片的地方，氧化膜明显被破坏了，且在膜片破损处也大都是在冲洗水经过的地方，同时在2014年4月有一次更换双法兰液位变送器过程，其中一台液位计由于缺少冲洗环未投运液位计冲洗水，然而同批的双法兰液位变送器只有这台运行时间***长，于是判断，冲洗水的投运与否对双法兰液位变送器膜片运行时间也存在的影响。

 

故障有效处理办法

***终通过相关技术人员分析讨论，在2015年11月更换双法兰液位变送器时对液相冲洗水停止投运，而气相冲洗水与操作人员结合定期投运一次。经过测试，此次液位计运行至2017年7月出现指示异常损坏，较上次使用时间多运行了8个月，可见该措施有效。

 

相关知识拓展

从理论上分析，影响尿素对变送器膜片金属腐蚀性主要与以下几个方面有关：

1、 金属膜片材质：合金元素铬使钢基体表面生成组织致密的氧化膜，可以减少腐蚀。

2、氧含量：为保证不锈钢表面维持氧化膜使之呈钝态，须保持溶液有一定的含氧量。

3、温度：升高温度会强化电化腐蚀的电极过程，尿素水解和甲铵的离解程度也增加，而氧在溶液中的溶解度降低，故升高温度会加强尿素对变送器膜片金属材质的腐蚀。

4、介质组成：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减轻腐蚀速度，而提高水碳比则溶液变稀，增加铵盐(NH4COONH2或NH4CNO-)的解离，强还原性离子(COONH2-，CNO-)增多，从而加剧变送器膜片腐蚀。

 

故障处理经验谈

目前在CO2汽提法尿素高压液位计中的选择，国内同行业大致分为三种：使用***为广泛的是放射性液位计，较少使用雷达液位计和差压液位计。考虑到安全和性价比，该厂选择了通用性更强的高静压双法兰液位变送器。日常维护过程中应积极与厂家及类似工况的同行业人员进行交流，了解双法兰液位变送器的使用周期，通过发现的问题逐步积累经验，寻找更为可靠适用于现场环境的液位测量仪表。