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双法兰液位变送器在测量尿素液位时的膜片腐蚀分析

发表时间:2021-01-14 10:08:00   点击次数:2882  技术支持:150-5269-2011
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。
 

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