返回首页 | 收藏本站 | 联系我们
临氢工况差压变送器隔离膜片防氢渗透工程设计
现在位置: 压力变送器 > 新闻中心 > 经验与文献 > 正文

临氢工况差压变送器隔离膜片防氢渗透工程设计

时间:2021-11-29 10:42:38
摘要:在高温高压的临氢工况下,会加剧加氢装置中氢气渗透压力或差压变送器隔离膜片,进入隔离液中,轻则影响变送器测量精度,重则造成变送器故障而失效。通过分析变送器故障原因,提出了提升膜片基材和膜片表面镀金的两种防氢渗透方法,结合国内外标准和制造商标准要求,对变送器膜片选材给出了相应的建议。该方法的实施为实现变送器测量准确,长周期稳定运行提供了参考。
 
    加氢工艺是近年来大量采用的重要的石油化工加工工艺。加氢装置处于临氢工况,温度和压力高。在该工况下,经常发生压力或差压变送器投用时运行正常,但一段时间后出现不明原因的故障,具体表现为精度逐渐下降,以至不能使用。将变送器拆卸校验,表现为性能严重变差,不能使用。检查变送器外观,发现故障严重的膜片发生外凸。根据经验得知,上述故障是由于变送器发生了氢渗透现象。下面重点分析发生氢渗透的原因和场合。
 
1问题及分析
1.1发生氢渗透的原因
变送器的隔离膜片为不锈钢材质。氢通常以氢分子形式存在,正常情况下,氢分子因尺寸大不能穿透隔离膜片的晶格结构,而当氢分子分裂成2个氢离子时,则氢离子因尺寸小则能够穿透隔离膜片的晶格结构。当到达隔离膜片的另一侧时,氢离子重组为氢分子。同样,由于氢分子尺寸大无法穿透隔离膜片返回,会被困在变送器的填充液中,氢分子将逐渐溶解于填充液中,随着时间的推移,填充液饱和并会形成氢气泡。氢气泡会破坏压力输入和输出之间的对应关系,降低变送器的性能。在严重情况下,氢气泡可以积聚足够的体积迫使隔离膜片向外膨胀;在极端情况下,隔离膜片开裂,填充液通过裂纹,泄漏到工艺介质中,导致变送器完全失效。氢渗透示意如图1所示。
氢渗透示意
1.2发生氢渗透的场合
在加氢装置临氢工况下,高温或高压时氢分子互相碰撞和变形破裂,氢分子分裂为氢离子,会出现氢渗透现象。
 
2防氢渗透方法
防氢渗透有以下几种方法:
1)提升膜片基材。
奥氏体不锈钢是受氢渗透影响非常小的材料,316不锈钢是首选的基材。镍基材质,例如哈氏合金C276和蒙乃尔合金,虽然抗腐蚀性比316不锈钢更好,但是其晶格结构松散,应避免使用。钽材质抗腐蚀性比316不锈钢更好,但容易发生氢脆,因此也应避免使用。
2)膜片表面镀金。
膜片镀金应首选在面向工艺介质侧镀金,更有利于防氢渗透。但远传密封系统隔离膜片在填充液侧镀金,这样可以防止镀金层在运输或安装过程中受损。标准变送器膜片在工艺介质侧镀金,膜片在变送器容室内,在运输或安装过程中镀金层不会受损。标准变送器膜片或远传密封系统隔离膜片镀金层厚度通常为3μm。膜片镀金如图2所示。
膜片镀金示意
3、防氢渗透方案选择
目前国内还没有防止氢渗透的相关标准。美国标准APIRP551《工艺测量》中要求首选不锈钢作为膜片基材,在下列情况下考虑膜片镀金:湿硫化氢环境;腐蚀环境中的氢气;氢分压不小于621kPa;当氢气存在时温度不小于43℃。
1)防止氢渗透有以下建议:不使用电镀材质(例如铬)或镀锌元件;变送器本体法兰、阀组和管件应为不锈钢;变送器过程连接接口朝下,以避免湿气体积聚在膜片上;延长引压管线长度,使介质温度下降至环境温度;使用遮阳罩以降低变送器周围的环境温度。
2)石化行业主流变送器制造商对膜片镀金的工况有以下两种推荐做法:
a)根据工艺介质的氢气纯度、温度、压力综合判断,某制造商膜片镀金温压曲线如图3所示。
推荐的膜片镀金温压曲线
b)氢气工况下温度大于180℃或压力大于2MPa。
3)笔者建议选择316不锈钢作为变送器膜片基材,在下列情况下,在基材表面镀金:临氢工况且氢分压不小于621kPa;临氢工况且介质温度不小于43℃。
 
4)其他注意事项:变送器本体法兰、阀组和管件材质选择316不锈钢;不使用电镀材质(例如铬)或镀锌元件;变送器过程连接接口朝下,避免湿气体积聚在膜片上;降低变送器周围的环境温度,例如使用遮阳罩。
 
4结束语
在加氢装置工程设计中,应把工况进行分类分析,根据工况决定变送器隔离膜片是否需要镀金,既保证变送器准确测量,长周期有效工作,满足工艺装置长周期安全稳定运行的目标,也能防止隔离膜片全部镀金,造成浪费。
版权所有:http://www.tx7878.cn/ 转载请注明出处

看过本文的人还看过的文章

你可能感兴趣的文章

相关产品