氢气渗入差压变送器封液故障原因和防治.pdf

仪器仪表与应用 石 油 化 工 自 动 化 ，2009，1：60 AUToMATIoN IN PETRO CHEM ICAL INDUSTRY 氢气渗入差压变送器封液的 故障原因和防治 蔡武昌 (中国仪器仪表行业协会流量仪表专业委员会 ，上海 201101) 摘要 ：分析差压变送器氢气渗入封液故障的机理和来源，列举若干应用故障案例后，针对性地提出在仪表结构设计方面 和应用工程设计安装布置方面的膜片渗透防治措施 。 关键词 ：差压变送器；氢气渗透；蒸汽腐蚀 ；异金属电池；膜片镀金 中图分类号 ：TH814 文献标志码 ：B 文章编号 ：1007—7324(2009)01—0060—02 1 引 言 硅油不会热分解”。因此 只要选用合适材料，就可 差压变送器金属膜片常见由流体引起 的故障 排除出 自内部源氢气 ，在采用新构件材料和封液前 有 ：膜片腐蚀 ；氢气渗透膜片 ；氢脆破裂 。文 中讨 必须作气体逸出实验 。 论氢气渗透膜片进入封液的故障。 2O世纪 90年代 曾有报告称加拿大某炼油厂 测量高压氢气的差压变送器出现膜 片鼓起的故 障 现象，且故障率很高 ；80年代也 出现过带远传密 封隔离膜组的变送器测量 与隔离膜接触 的 150℃ 蒸汽 ，使用一年后检查呈零点大幅漂移 ，指击膜 片 发出 “亢亢”声 的故障现象 ；还有出现量程变化 、 线性劣化的事例 ，以及使用时工作还正常，一旦从 现场卸下检查，即呈现膜片鼓起或破裂 (气体透过 膜片溶解于封液 ，内压升高 ，一旦静压消失溶解气 体逸出，使体积增加所致) 。 2 氢气渗透机理和来源 图1 差压变送器封液内渗氢现象 研究表明即使是测量蒸汽 ，溶解于封液的气体 若硅油超过使用温度范围，在分解出氢气的同 也是氢气。氢气在金属储罐常温条件下没有足够能 时伴随析出甲烷气 ，因此可通过气体色谱分析仪判 量是不会渗透逸出的。但氢原子或氢离子获得足够 断出是内部封液产生的气体，还是外部源气体。 能量，如在高温高压氢分子分解成氢原子 ，在静压推 b)外部源。因变送器内部的氢气源在制造设 动下于膜片金属原子问来 回渗透，一旦进入膜片 内 计已予排除，一般不会产生氢气 ，因此在流程使用 表面，和未离子化封液混合 ，结合成较大氢分子 ，缓 中氢气的来源应重视外部 因素。前文提到氢气必 慢地积聚成氢气 ，直至内压增加到与静压平衡。这 须获得足够能量，才能透过膜片。能量的获得通常 样氢气就透过了无缺陷的膜片，原理如图 1所示。 由热力学能所赋予，如 图2所示的高温高压氢气 ； 分析氢气来源有内部和外部两种途径 ： 电化学能所赋予，如异金属接触偶合 电解 电流，腐 a)内部源 。内部氢气源有可能是从膜合组金 蚀反应过程 ，其他杂散电流，当电子流入膜片，在其 属构件和封液两种材料中逸 出。横河 电机 曾对此 表面被测液 电气分解产生 H ，以其反应能量推动 作逸出实验 ，将不 同金属试 片在 80℃硅油 中加温 氢气渗透 ，进入封液。 采集 ，证 明 SUS316(0Crl7Nil2Mo2)，SU$304 (0Crl8Nig)，哈氐合金 C一276，铝均无氢气逸 出， 收稿 日期 ：2008-08—14。 却发现从 SUS430(1Crl7)和镍中逸出。硅油封液 作者简介 ：蔡武 昌(1929一)，男 ，原上海光华仪表厂总工程师 ，