雙法蘭液位變送器在測量尿素高壓液位時的膜片腐蝕原因分析

某廠CO2汽提法尿素高壓液位測量用雙法蘭液位變送器故障處理為例，深入分析尿素合成塔液位測量所用雙法蘭液位變送器膜片腐蝕原因，并將雙法蘭液位變送器應用中的一些經驗分享給大家。
 
使用工況介紹
合成塔和汽提塔液位測量雙法蘭液位變送器**投入運行是在2013年11月份，介質為高壓尿素溶液，溫度170℃，壓力14.5MPa，對金屬腐蝕性極強。**使用的是插入式雙法蘭毛細管差壓液位計，為防止取壓口結晶，配有對應的沖洗環和高壓沖洗水管線，雙法蘭液位變送器選用3051系列差壓變送器，法蘭膜片材質為奧氏體雙相不銹鋼材質2507。

 
故障現象
運行3個多月后，兩套尿素8臺雙法蘭液位變送器有6臺指示***大值。利用系統停車檢修機會進行拆檢，發現故障的雙法蘭液位變送器均為氣相膜片焊接處有破損現象，而液相膜片無明顯破損且膜片彈性正常，膜片表面均形成了氧化膜無明顯的腐蝕。
 
故障原因分析及判斷思路
針對插入式膜片邊緣破損問題，進行如下分析：
1、系統的頻繁開停車導致膜片所受應力頻繁發生變化，機械撕裂，但由于頻繁開停車同樣作用于液相膜片，而液相膜片未出現損壞，此原因排除；
2、膜片和筒體焊接處材質薄弱，昌暉儀表技術人員同羅斯蒙特廠家人員進行了交流和分析，膜片的焊接工藝為電阻焊＋TIG焊接(鎢極惰性氣體保護焊)雙層焊接自動融化，因此焊縫材質沒有問題，但是膜盒的焊縫處確實為***薄弱的環節，建議改平膜片和RF面法蘭結構。
 
2014年11月份對所有的尿素合成塔液位計改造完成，改造后運行穩定，在2015年10月至2015年11月合成塔液位計先后出現指示波動，隨后指示***大，判斷為雙法蘭液位變送器損壞，利用停車檢修機會進行了更換，在拆檢過程中發現，平膜片同樣存在氣相膜片破損現象，而液相膜片完好。雖然此次基本達到了尿素行業雙法蘭液位變送器運行一年的標準，但通過氣相和液相法蘭膜片對比，液位計的運行周期還可以進一步提升。
 
雙法蘭液位變送器膜片的腐蝕原因分析：因擔心高壓液位計取壓管的結晶問題，自2013年11月系統開車以來，高壓液位計沖洗水一直投運至今，然而液位計沖洗水長期投運是會加速膜片的腐蝕和沖刷。
 
從理論角度來說，沖洗水(蒸汽凝液95℃左右)的加入，不會造成合成塔液位計膜片處局部濕度的升高，但是會改變液位計膜片處的介質組成，使膜片處局部溶液變稀，腐蝕性增加，從而破壞氧化膜對膜片腐蝕加劇。
 
同時從拆檢的雙法蘭液位變送器膜片腐蝕程度來看，在沖洗水經過膜片的地方，氧化膜明顯被破壞了，且在膜片破損處也大都是在沖洗水經過的地方，同時在2014年4月有一次更換雙法蘭液位變送器過程，其中一臺液位計由于缺少沖洗環未投運液位計沖洗水，然而同批的雙法蘭液位變送器只有這臺運行時間***長，于是判斷，沖洗水的投運與否對雙法蘭液位變送器膜片運行時間也存在極大的影響。
 
故障有效處理辦法
***終通過相關技術人員分析討論，在2015年11月更換雙法蘭液位變送器時對液相沖洗水停止投運，而氣相沖洗水與操作人員結合定期投運一次。經過測試，此次液位計運行至2017年7月出現指示異常損壞，較上次使用時間多運行了8個月，可見該措施有效。
 
相關知識拓展
從理論上分析，影響尿素對變送器膜片金屬腐蝕性主要與以下幾個方面有關：
1、 金屬膜片材質：合金元素鉻使鋼基體表面生成組織致密的氧化膜，可以減少腐蝕。
2、氧含量：為保證不銹鋼表面維持氧化膜使之呈鈍態，必須保持溶液有一定的含氧量。
3、溫度：升高溫度會強化電化腐蝕的電極過程，尿素水解和甲銨的離解程度也增加，而氧在溶液中的溶解度降低，故升高溫度會加強尿素對變送器膜片金屬材質的腐蝕。
4、介質組成：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減輕腐蝕速度，而提高水碳比則溶液變稀，增加銨鹽(NH4COONH2或NH4CNO-)的解離，強還原性離子(COONH2-，CNO-)增多，從而加劇變送器膜片腐蝕。
 
故障處理經驗談
目前在CO2汽提法尿素高壓液位計中的選擇，國內同行業大致分為三種：使用***為**的是放射性液位計，較少使用雷達液位計和差壓液位計。考慮到安全和性價比，該廠選擇了通用性更強的高靜壓雙法蘭液位變送器。日常維護過程中應積極與廠家及類似工況的同行業人員進行交流，了解雙法蘭液位變送器的使用周期，通過發現的問題逐步積累經驗，尋找更為可靠適用于現場環境的液位測量儀表。


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