淺析過程檢測(cè)儀表的防腐技術(shù)

薛 飛

（貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

依托“中國制造2025”的戰(zhàn)略指引，高度的智能化、自動(dòng)化是現(xiàn)代有色冶金工業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向，也是實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，安全生產(chǎn)，穩(wěn)定生產(chǎn)的必要基礎(chǔ)和保證。隨著提高自動(dòng)化水平不斷的提高，在惡劣工況條件下過程檢測(cè)儀表因腐蝕而損壞的情況頻頻發(fā)生，因此，如何選擇合適的過程檢測(cè)儀表，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)姆栏夹g(shù)，是當(dāng)下自動(dòng)化行業(yè)的重要課題。根據(jù)冶金行業(yè)過程工況的特點(diǎn)，過程檢測(cè)儀表需要面對(duì)多種強(qiáng)腐蝕性的工作環(huán)境，例如硫酸、鹽酸、強(qiáng)堿等，如果不能正確合理的配置過程檢測(cè)儀表，這些強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)會(huì)迅速的損害儀表元件；如果過程檢測(cè)儀表的工作環(huán)境出現(xiàn)腐蝕性氣體泄漏，其外殼也會(huì)遭受破壞[1]。不論是過程檢測(cè)儀表的元件還是其外殼受到腐蝕，都會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，降低生產(chǎn)效率，甚至可能出現(xiàn)安全事故。因此，為了實(shí)現(xiàn)安全高效的生產(chǎn)，應(yīng)正確合理地選用具備防腐蝕性能的過程檢測(cè)儀表。

1 儀表腐蝕的主要原理

不同的金屬、合金或其它材料都具有自己的特性，某一種材料在某些特定的環(huán)境下是耐腐蝕的，但當(dāng)其處于另一種腐蝕性的環(huán)境中時(shí)，可能又很容易遭到破壞。沒有任何一種材料是可以在所有的工業(yè)過程條件下都適合的[2]。

電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕是大多數(shù)情況下最容易出現(xiàn)腐蝕形式，兩種腐蝕形式都很容易發(fā)生在過程檢測(cè)儀表不同的零部件上，對(duì)過程檢測(cè)儀表的內(nèi)部或外部進(jìn)行侵蝕。

1.1 化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕是指由于金屬表面與工藝生產(chǎn)過程中的介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而逐漸遭受破壞。它通常的特征是金屬被氧化形成氧化物。例如溫度檢測(cè)儀表的鋼制保護(hù)管在一定工藝條件下容易因化學(xué)腐蝕而被氧化。

1.2 電化學(xué)腐蝕

當(dāng)金屬放置在電解質(zhì)環(huán)境中時(shí)，不同的金屬或合金會(huì)以不同的腐蝕速率發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。金屬是否被腐蝕及其腐蝕的速率取決于金屬的電位，電位較低的金屬較活潑會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)并不斷被腐蝕，電位較高的金屬會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)發(fā)生的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生電流。通常過程檢測(cè)儀表使用的金屬材料都是由不同金屬組成的合金，或者存在一定雜質(zhì)的金屬，當(dāng)這些金屬材料與腐蝕性介質(zhì)接觸時(shí)，腐蝕性介質(zhì)就會(huì)作為電解質(zhì)促使金屬材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即發(fā)生電腐蝕。

2 過程檢測(cè)儀表的防腐措施

過程檢測(cè)儀表的防腐需要依據(jù)其組成元件自身特點(diǎn)及其所處的工作環(huán)境綜合考慮，通常需要考慮如下兩個(gè)方面的防腐需求。

2.1 環(huán)境中存在腐蝕性氣體時(shí)的防護(hù)

將過程檢測(cè)儀表或變送器安裝在無腐蝕性氣體的獨(dú)立空間，如專門的儀表間，監(jiān)控室等，必要時(shí)還可以采用正壓通風(fēng)的方式保護(hù)儀表。必須設(shè)置在腐蝕性氣體環(huán)境中的部件應(yīng)采取刷防腐漆等措施。

2.2 測(cè)量腐蝕性工藝過程介質(zhì)時(shí)的防護(hù)

（1）正確的選擇耐腐蝕材料是過程檢測(cè)儀表防腐蝕的基本要求。在考慮合適的耐腐蝕材料時(shí)，應(yīng)主要考慮耐腐蝕材料接觸不同腐蝕性介質(zhì)時(shí)的性能，耐腐蝕材料的使用成本及對(duì)其工作年限的要求等。

（2）選擇合理安全的檢測(cè)位置也是提高過程檢測(cè)儀表壽命的有效方法。比如較干燥氯氣的腐蝕性會(huì)弱于濕度較大的氯氣，因此，選取檢測(cè)位置時(shí)應(yīng)選擇不易有冷凝水集聚或濕度較低的位置。

（3）采用刷防腐漆，噴涂、電鍍或襯各種防腐蝕材料，都可以有效提高過程檢測(cè)儀表的耐腐蝕能力。例如可以給溫度儀表的保護(hù)管外壁襯聚四氟乙烯來提高其在強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中的工作壽命。

（4）非接觸式或隔離式測(cè)量也是保護(hù)過程檢測(cè)儀表的有效手段。比如在壓力檢測(cè)時(shí)采用隔離器或者隔離彎管，避免腐蝕性的介質(zhì)直接與儀表元件接觸，也可以有效的防止過程檢測(cè)儀表受到腐蝕。

表2 在鹽酸溶液中的儀表用材料耐腐蝕性能表

3 氧化鋁行業(yè)儀表防腐措施應(yīng)用的探討

（1）在利用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的流程中有大量的強(qiáng)堿性溶液。因此，對(duì)于相關(guān)的檢測(cè)儀表，堿性腐蝕的問題是需要重點(diǎn)考慮的。根據(jù)金屬材料耐腐蝕性能表，氫氧化鈉溶液中的金屬耐腐蝕性能見表1。

以拜耳法氧化鋁生產(chǎn)中的蒸發(fā)工段為例。需要檢測(cè)溫度在90℃的蒸發(fā)原液，蒸發(fā)原液中的主要成分為氫氧化鈉且具有較高的電導(dǎo)率，因此精度高，壓損小的電磁流量計(jì)是該工況下的理想選擇。但為了防止電磁流量計(jì)受到強(qiáng)堿性溶液的腐蝕，其電極需要選擇耐堿腐蝕性能好且常用的金屬。根據(jù)表1，不銹鋼及鎳鐵合金是合適的選擇，但因其工作溫度較高，穩(wěn)定性更好的鎳鐵合金是比較理想的選擇。此外，電磁流量計(jì)還需考慮性能優(yōu)異的耐腐蝕襯里材料，特氟龍（PFA）和聚四氟乙烯（PTFE）均是常用且合適的選擇。

（2）在酸法制氧化鋁的生產(chǎn)流程中，料漿中常常含有高溫鹽酸。根據(jù)金屬材料耐腐蝕性能表，鹽酸溶液中金屬耐腐蝕性能見表2。

對(duì)此類料漿進(jìn)行壓力檢測(cè)時(shí)，壓力變送器的膜片材料是穩(wěn)定檢測(cè)的關(guān)鍵，根據(jù)表2可見，僅有鉭一種金屬在鹽酸溶液有良好的耐腐蝕性，同時(shí)其具有良好的彈性性能，因此鉭是該工況下壓力變送器膜片材料的理想選擇。

4 結(jié)論

分析造成過程檢測(cè)儀表腐蝕主要原因，采用合適的耐腐蝕材料，選取合適的檢測(cè)位置及采用科學(xué)的測(cè)量方式，是防止過程檢測(cè)儀表在不同工況中的受到腐蝕的有效途徑。