压力密封器是如何抵抗各种腐蚀的?

作者:Jennifer Breunig,Tobias Hench 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:36 发布时间:2017-04-14
压力密封器是如何保障尿素生产的。
压力密封器是如何抵抗各种腐蚀的?

作为氨的后续产品,尿素生产过程是一个特殊的流程工艺过程,这一流程工艺过程中使用的压力检测技术也面临着一些挑战。化学反应,例如需要不断地承受高温高压的作用。易燃易爆的工艺介质同样也是这一工艺流程中的特色,其中的一些工艺介质有着相当高的腐蚀性或易于结晶的特性。因此,在尿素生产过程中所使用的检测技术仪器仪表不仅要有很高的精度要求而且也要有很高的承载能力。较长的使用寿命是尿素生产企业最迫切需要的东西。尿素生产设备过多的停车,对检测、调节仪器仪表进行检修或者由于检测仪表突然的损坏而计划外停产都会明显地影响尿素化肥的生产,从而带来巨额的经济损失。

这种压力密封器(990.29型)带有拉延成型的前端隔膜,最适合于在后壁或者有隔热材料的管道中使用。其与流程介质相互接触的部分使用的是金属钽材料

在这样的工况下,法兰式压力密封器所承担的任务是可靠的保护压力检测仪表与被测流程介质相互隔离,并保护压力检测仪表能够适应这样艰难的工作条件并完成压力检测任务。一个压力密封隔离系统是由压力检测仪表和它所安装的压力密封器组成的。这两种元器件可以用毛细管或者冷却液管直接连接在一起。整个检测系统充满了液体(例如硅油),流程工艺过程中的压力经压力密封器的隔膜传递到(硅油)液体中去,最终传递给压力检测仪表。

带有法兰式压力密封器的差压变送器(990.27型)。其前端隔膜的材料为316L号钢材

在尿素生产过程中常常要使用机械式压力检测仪、压力开关和压力传送器来监控过程压力。除此以外,在尿素蒸发器、萃取塔或者提纯塔的充填量检测时也常常要使用差压变送器。

整套检测仪表最大程度地受到了端面有隔膜的压力密封器的有效保护,避免了受到腐蚀性流程工艺介质的侵蚀。在这样的工作情况下,压力密封器中的隔膜与流程工艺介质接触得最多。弹性体隔膜的标准材料是由耐腐蚀的铬镍钢316 L(1.4404号/1.4435号)制成。在尿素生产过程中使用的压力检测仪表,例如Wika公司生产的压力检测仪表使用的是1.4466号合金钢Urea Grade,它是一种专门为尿素合成设备而研发的钢材。

钽和锆的强强联合

在尿素生产过程中流程介质的腐蚀作用是随着流程工艺过程地变化而变化的。例如,尿素浓度越高,则介质的腐蚀作用也就越强。在这样的腐蚀作用下,即便是Urea-Grade质量等级的优质钢隔膜也只能使用较短的一段时间。在这样严酷环境中工作的隔膜要使用特殊材料制造,如由钽和锆合金制成的隔膜。这两种材料都有着超强的耐腐蚀性能。钽的耐腐蚀性能可以与玻璃或者白金相提并论,它的表面牢固地附着了一层五氧化二钽。由于尿素生产过程中的温度较高,因此不适合使用镍合金,例如哈司特镍合金C。钽和锆材料制造的隔膜不仅能够抵抗高温而且还能承受很高的压力。

关于压力密封器的耐用性能,就连有着钽隔膜的压力密封器也存在一些薄如环节,如隔膜与密封器基体结合面之间的连接。若把弹性体的钢质隔膜与316L合金钢的密封器基体焊接在一起,则会导致检测系统出现两种不可靠的因素:

在真空应用中常常会在密封面处出现折痕。这就可能导致隔膜破裂。

在利用激光焊接隔膜时会在两种不同材料之间产生混合型的晶格。这条混合型晶格焊缝极易受到腐蚀。

解决这一问题的办法就是用粘结剂均匀地全面地将隔膜粘贴到密封器基体上。但这种连接方式能够承受的最高温度只有150℃。在尿素生产过程中的温度远远超过了这一温度。解决上述缺点的替代解决方案,也是Wika公司开发的并申请了专利保护的金属接触技术方案。在这一解决方案中,用密封压圈把隔膜无缝隙地压在整个结合面上,形成可靠地连接。从而也保证了金属材料成分不发生变化。

在毛细管式压力变送器中也可以使用这种金属接触的连接方式。在毛细管式的压力变送器中,凡是与流程工艺介质相互接触的部件,如隔膜、插入流程工艺设备中的探针管和密封压圈等都是利用钽或者锆制成的,以保证足够的耐腐蚀保护。

根据具体应用的不同,传感器的材料都是通过无损检验的方式进行确定的。例如,Wika公司可以根据用户的使用要求进行密封性检验(氦气泄露检验)、识别裂纹的渗透性检验(煤油裂纹检验)、PMI测试(材料可靠性测试)和材料硬度试验。这些检测、测试都有符合欧盟标准EN10204-3.1的认证证书。

在尿素生产过程中,如果没有压力密封系统,则几乎不可能有稳定的流程工艺压力监控。在流程工艺介质不同的腐蚀性能影响下,使用标准型的压力密封器不太适用,因为在整个尿素生产过程中有着不同的耐腐蚀性能。因此就要对各个压力检测点进行单独的腐蚀性检测,配备不同材质的压力密封器和压力变送器。这一措施从长期经济效益来看,也能收回较高的压力检测仪表的投资费用。

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