浅析过程检测仪表的防腐技术

2020-04-20薛飞

世界有色金属 2020年3期

薛飞

（贵阳铝镁设计研究院有限公司，贵州贵阳 550081）

依托“中国制造2025”的战略指引，高度的智能化、自动化是现代有色冶金工业的一个重要发展方向，也是实现高效生产，安全生产，稳定生产的必要基础和保证。随着提高自动化水平不断的提高，在恶劣工况条件下过程检测仪表因腐蚀而损坏的情况频频发生，因此，如何选择合适的过程检测仪表，应用恰当的防腐技术，是当下自动化行业的重要课题。根据冶金行业过程工况的特点，过程检测仪表需要面对多种强腐蚀性的工作环境，例如硫酸、盐酸、强碱等，如果不能正确合理的配置过程检测仪表，这些强腐蚀性的介质会迅速的损害仪表元件；如果过程检测仪表的工作环境出现腐蚀性气体泄漏，其外壳也会遭受破坏[1]。不论是过程检测仪表的元件还是其外壳受到腐蚀，都会造成严重的经济损失，降低生产效率，甚至可能出现安全事故。因此，为了实现安全高效的生产，应正确合理地选用具备防腐蚀性能的过程检测仪表。

1 仪表腐蚀的主要原理

不同的金属、合金或其它材料都具有自己的特性，某一种材料在某些特定的环境下是耐腐蚀的，但当其处于另一种腐蚀性的环境中时，可能又很容易遭到破坏。没有任何一种材料是可以在所有的工业过程条件下都适合的[2]。

电化学腐蚀和化学腐蚀是大多数情况下最容易出现腐蚀形式，两种腐蚀形式都很容易发生在过程检测仪表不同的零部件上，对过程检测仪表的内部或外部进行侵蚀。

1.1 化学腐蚀

化学腐蚀是指由于金属表面与工艺生产过程中的介质发生反应而逐渐遭受破坏。它通常的特征是金属被氧化形成氧化物。例如温度检测仪表的钢制保护管在一定工艺条件下容易因化学腐蚀而被氧化。

1.2 电化学腐蚀

当金属放置在电解质环境中时，不同的金属或合金会以不同的腐蚀速率发生化学反应。金属是否被腐蚀及其腐蚀的速率取决于金属的电位，电位较低的金属较活泼会发生氧化反应并不断被腐蚀，电位较高的金属会发生还原反应。氧化还原反应发生的同时还会产生电流。通常过程检测仪表使用的金属材料都是由不同金属组成的合金，或者存在一定杂质的金属，当这些金属材料与腐蚀性介质接触时，腐蚀性介质就会作为电解质促使金属材料发生氧化还原反应，即发生电腐蚀。

2 过程检测仪表的防腐措施

过程检测仪表的防腐需要依据其组成元件自身特点及其所处的工作环境综合考虑，通常需要考虑如下两个方面的防腐需求。

2.1 环境中存在腐蚀性气体时的防护

将过程检测仪表或变送器安装在无腐蚀性气体的独立空间，如专门的仪表间，监控室等，必要时还可以采用正压通风的方式保护仪表。必须设置在腐蚀性气体环境中的部件应采取刷防腐漆等措施。

2.2 测量腐蚀性工艺过程介质时的防护

（1）正确的选择耐腐蚀材料是过程检测仪表防腐蚀的基本要求。在考虑合适的耐腐蚀材料时，应主要考虑耐腐蚀材料接触不同腐蚀性介质时的性能，耐腐蚀材料的使用成本及对其工作年限的要求等。

（2）选择合理安全的检测位置也是提高过程检测仪表寿命的有效方法。比如较干燥氯气的腐蚀性会弱于湿度较大的氯气，因此，选取检测位置时应选择不易有冷凝水集聚或湿度较低的位置。

（3）采用刷防腐漆，喷涂、电镀或衬各种防腐蚀材料，都可以有效提高过程检测仪表的耐腐蚀能力。例如可以给温度仪表的保护管外壁衬聚四氟乙烯来提高其在强腐蚀性环境中的工作寿命。

（4）非接触式或隔离式测量也是保护过程检测仪表的有效手段。比如在压力检测时采用隔离器或者隔离弯管，避免腐蚀性的介质直接与仪表元件接触，也可以有效的防止过程检测仪表受到腐蚀。

表2 在盐酸溶液中的仪表用材料耐腐蚀性能表

3 氧化铝行业仪表防腐措施应用的探讨

（1）在利用拜耳法生产氧化铝的流程中有大量的强碱性溶液。因此，对于相关的检测仪表，碱性腐蚀的问题是需要重点考虑的。根据金属材料耐腐蚀性能表，氢氧化钠溶液中的金属耐腐蚀性能见表1。

以拜耳法氧化铝生产中的蒸发工段为例。需要检测温度在90℃的蒸发原液，蒸发原液中的主要成分为氢氧化钠且具有较高的电导率，因此精度高，压损小的电磁流量计是该工况下的理想选择。但为了防止电磁流量计受到强碱性溶液的腐蚀，其电极需要选择耐碱腐蚀性能好且常用的金属。根据表1，不锈钢及镍铁合金是合适的选择，但因其工作温度较高，稳定性更好的镍铁合金是比较理想的选择。此外，电磁流量计还需考虑性能优异的耐腐蚀衬里材料，特氟龙（PFA）和聚四氟乙烯（PTFE）均是常用且合适的选择。

（2）在酸法制氧化铝的生产流程中，料浆中常常含有高温盐酸。根据金属材料耐腐蚀性能表，盐酸溶液中金属耐腐蚀性能见表2。

对此类料浆进行压力检测时，压力变送器的膜片材料是稳定检测的关键，根据表2可见，仅有钽一种金属在盐酸溶液有良好的耐腐蚀性，同时其具有良好的弹性性能，因此钽是该工况下压力变送器膜片材料的理想选择。