某廠CO2汽提法尿素高壓液位測量用雙法蘭液位變送器故障處理為例，深入分析尿素合成塔液位測量所用雙法蘭液位變送器膜片腐蝕原因，并將雙法蘭液位變送器應(yīng)用中的一些經(jīng)驗(yàn)分享給大家。

 

　　使用工況介紹

 

　　合成塔和汽提塔液位測量雙法蘭液位變送器首次投入運(yùn)行是在2013年11月份，介質(zhì)為高壓尿素溶液，溫度170℃，壓力14.5MPa，對金屬腐蝕性極強(qiáng)。首次使用的是插入式雙法蘭毛細(xì)管差壓液位計，為防止取壓口結(jié)晶，配有對應(yīng)的沖洗環(huán)和高壓沖洗水管線，雙法蘭液位變送器選用3051系列差壓變送器，法蘭膜片材質(zhì)為奧氏體雙相不銹鋼材質(zhì)2507。

 

　　故障現(xiàn)象

 

　　運(yùn)行3個多月后，兩套尿素8臺雙法蘭液位變送器有6臺指示大值。利用系統(tǒng)停車檢修機(jī)會進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)故障的雙法蘭液位變送器均為氣相膜片焊接處有破損現(xiàn)象，而液相膜片無明顯破損且膜片彈性正常，膜片表面均形成了氧化膜無明顯的腐蝕。

 

　　故障原因分析及判斷思路

 

　　針對插入式膜片邊緣破損問題，進(jìn)行如下分析：

 

　　1、系統(tǒng)的頻繁開停車導(dǎo)致膜片所受應(yīng)力頻繁發(fā)生變化，機(jī)械撕裂，但由于頻繁開停車同樣作用于液相膜片，而液相膜片未出現(xiàn)損壞，此原因排除；

 

　　2、膜片和筒體焊接處材質(zhì)薄弱，昌暉儀表技術(shù)人員同羅斯蒙特廠家人員進(jìn)行了交流和分析，膜片的焊接工藝為電阻焊＋TIG焊接(鎢極惰性氣體保護(hù)焊)雙層焊接自動融化，因此焊縫材質(zhì)沒有問題，但是膜盒的焊縫處確實(shí)為薄弱的環(huán)節(jié)，建議改平膜片和RF面法蘭結(jié)構(gòu)。

 

　　2014年11月份對所有的尿素合成塔液位計改造完成，改造后運(yùn)行穩(wěn)定，在2015年10月至2015年11月合成塔液位計先后出現(xiàn)指示波動，隨后指示大，判斷為雙法蘭液位變送器損壞，利用停車檢修機(jī)會進(jìn)行了更換，在拆檢過程中發(fā)現(xiàn)，平膜片同樣存在氣相膜片破損現(xiàn)象，而液相膜片完好。雖然此次基本達(dá)到了尿素行業(yè)雙法蘭液位變送器運(yùn)行一年的標(biāo)準(zhǔn)，但通過氣相和液相法蘭膜片對比，液位計的運(yùn)行周期還可以進(jìn)一步提升。

 

　　雙法蘭液位變送器膜片的腐蝕原因分析：因擔(dān)心高壓液位計取壓管的結(jié)晶問題，自2013年11月系統(tǒng)開車以來，高壓液位計沖洗水一直投運(yùn)至今，然而液位計沖洗水長期投運(yùn)是會加速膜片的腐蝕和沖刷。

 

　　從理論角度來說，沖洗水(蒸汽凝液95℃左右)的加入，不會造成合成塔液位計膜片處局部濕度的升高，但是會改變液位計膜片處的介質(zhì)組成，使膜片處局部溶液變稀，腐蝕性增加，從而破壞氧化膜對膜片腐蝕加劇。

 

　　同時從拆檢的雙法蘭液位變送器膜片腐蝕程度來看，在沖洗水經(jīng)過膜片的地方，氧化膜明顯被破壞了，且在膜片破損處也大都是在沖洗水經(jīng)過的地方，同時在2014年4月有一次更換雙法蘭液位變送器過程，其中一臺液位計由于缺少沖洗環(huán)未投運(yùn)液位計沖洗水，然而同批的雙法蘭液位變送器只有這臺運(yùn)行時間長，于是判斷，沖洗水的投運(yùn)與否對雙法蘭液位變送器膜片運(yùn)行時間也存在極大的影響。

 

　　故障有效處理辦法

 

　　通過相關(guān)技術(shù)人員分析討論，在2015年11月更換雙法蘭液位變送器時對液相沖洗水停止投運(yùn)，而氣相沖洗水與操作人員結(jié)合定期投運(yùn)一次。經(jīng)過測試，此次液位計運(yùn)行至2017年7月出現(xiàn)指示異常損壞，較上次使用時間多運(yùn)行了8個月，可見該措施有效。

 

　　相關(guān)知識拓展

 

　　從理論上分析，影響尿素對變送器膜片金屬腐蝕性主要與以下幾個方面有關(guān)：

 

　　1、金屬膜片材質(zhì)：合金元素鉻使鋼基體表面生成組織致密的氧化膜，可以減少腐蝕。

 

　　2、氧含量：為保證不銹鋼表面維持氧化膜使之呈鈍態(tài)，必須保持溶液有一定的含氧量。

 

　　3、溫度：升高溫度會強(qiáng)化電化腐蝕的電極過程，尿素水解和甲銨的離解程度也增加，而氧在溶液中的溶解度降低，故升高溫度會加強(qiáng)尿素對變送器膜片金屬材質(zhì)的腐蝕。

 

　　4、介質(zhì)組成：溶液中的氨能中和溶液的酸性，抑制氨基甲酸或氰酸的形成，所以，提高溶液的氨碳比能減輕腐蝕速度，而提高水碳比則溶液變稀，增加銨鹽(NH4COONH2或NH4CNO-)的解離，強(qiáng)還原性離子(COONH2-，CNO-)增多，從而加劇變送器膜片腐蝕。

 

　　故障處理經(jīng)驗(yàn)談

 

　　目前在CO2汽提法尿素高壓液位計中的選擇，國內(nèi)同行業(yè)大致分為三種：使用廣泛的是放射性液位計，較少使用雷達(dá)液位計和差壓液位計?？紤]到安全和性價比，該廠選擇了通用性更強(qiáng)的高靜壓雙法蘭液位變送器。日常維護(hù)過程中應(yīng)積極與廠家及類似工況的同行業(yè)人員進(jìn)行交流，了解雙法蘭液位變送器的使用周期，通過發(fā)現(xiàn)的問題逐步積累經(jīng)驗(yàn)，尋找更為可靠適用于現(xiàn)場環(huán)境的液位測量儀表。


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