什么是金属腐蚀?仪表防腐有哪些主要措施?
答腐蚀是环境作用下引起的破坏和变质。金属或合金的腐蚀,主要是化学作用或电化学作用引起的破坏,有时还同时包含机械、物理或冲刷的破坏作用。仪表的防腐有以下4种主要措施:
①直接接触介质的部分采用相应的耐腐材料,如节流装置,测温元件的保护套管,压力、差压表(变送器)的测量机构,调节阀的流能部分;
②在接触腐蚀介质的仪表零部件表面、内壁涂覆(包括喷涂、电镀、堆焊、衬里)耐腐材料,如调节阀体、阀芯、测温元件的保护套管、分析器的采样器室、孔板、喷嘴等;
③用耐腐蚀的隔离液进行隔离防腐,要求连续使用半年以上不变质为好,主要用于压力变送器、差压变送器和压力表的防腐;
④用中性液体或气体进行吹扫隔离,主要用于导压管距离长的压力、差压液位变送器的隔离防腐。
仪表用防腐蚀金属和合金材料主要有哪几种?它们耐腐蚀性如何?各用于哪些仪表?
答目前常用的金属和合金材料的防腐性能和用途大致如下:
①Cr18Ni9Ti不锈钢(或称镍铬不锈钢),能耐大气、水、强氧化性酸、有机酸、30%以下的碱液及氯氧化物,不耐非氧化性酸(硫酸、盐酸),大量用于仪表作一般防腐材料;
②Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢(或称钼2钛不锈钢),耐硫酸和氯化物的腐蚀,它比Cr18Ni9Ti不锈钢好,但不耐盐酸,可作镍的代用品,可耐高浓度碱及氯氧化物的腐蚀,可作为调节阀的阀座、阀芯,涡轮流量变送器、差压及压力变送器的测量机构和膜片材料;
③Ni70Cu30合金(或称蒙乃尔合金),因含镍量高,除了有良好的耐碱性外,耐非氧化性酸,特别对氯氟酸具有良好的耐腐性,但不耐强氧化性酸和溶液,可作为调节阀、变送器的测量机构、膜片等耐腐材料;
④镍铬铁钼合金(哈氏合金),哈氏B含有钼26%—30%R,哈氏C含有铬14%—16%,能耐盐酸、硫酸、硝酸以及其他各种酸类,也耐碱和氢氧化物的腐蚀,可作为调节阀和仪表测量机构及膜片材料;
⑤Ni76Cr16Fe7合金(因考耐尔合金),因含镍量高,主要用于高温耐碱和硫化物的材料,可用作调节阀的防腐材料;
⑥钛(titanium)及钛合金,能耐氯化物和次氯酸、温氯、氧化性酸、有机酸和碱等的腐蚀,但因价格较贵,一般作为仪表防腐镀层和薄层衬里;
⑦钽(tantalum (Ta)),其耐腐性能和下班相似,除了氢氟酸、氟、发烟硫酸、碱外,几乎能耐一切化学介质(包括沸点的盐酸、硝酸和175℃以下的硫酸)的腐蚀,由于价格昂贵,用作仪表防腐膜片。
普通不锈钢的耐腐性如何?在哪些场合可作为仪表防腐材料?
答不锈钢是含铬11%以上,同时含镍的钢种通称,它在常温氧化环境中(如大气、水、强氧化性酸等)容易纯化,使表面产生一层以氧化铬(Cr2O3)为主,保护性很强的薄膜,其腐蚀率极低,因此得“不锈钢”之名。但当温度增高或环境氧化能力减少时,将由钝态变为活态,腐蚀显著增大。各类不锈钢对有机酸、有机化合物、碱、中性溶液和多种气体都有良好的耐腐性。在非氧化性酸中(硫酸、盐酸等)腐蚀严重。常为局部腐蚀,当处于纯态和活态边缘,在含有卤素离子的盐溶液中会产生蚀孔。
用于仪表防腐,以Cr18Ni9Ti不锈钢为主,大量用于仪表的测量机构,调节阀的阀座、阀芯,节流装置的孔板、喷嘴,测温元件的保护套管及分析仪器的采样器等。
仪表防腐蚀常用的非金属材料有哪几种?它们的耐腐蚀性能如何?各用于哪些仪表?
答非金属耐腐材料种类很多,适用于仪表防腐的大致有以下3类。
①塑料类:有酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树指、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、采购玻璃、氯化聚醚、聚苯硫醚、ABS塑料、聚三氟氯乙烯和聚四氟乙烯等。可作仪表和调节阀壳体材料,其中以三氟氯乙烯和聚四氟乙烯在仪表防腐上应用最广,适用于200℃以下,耐酸、碱、硫化物的腐蚀,由于价贵,一般作为涂层和衬里。
②橡胶类:分天然橡胶和合成橡胶两种,其中合成橡胶品种很多,耐腐与耐温性能以氟橡胶为最优,因价贵,常用作密封垫圈,其余橡胶都作为变送器及调节阀的内衬。
③玻璃和陶瓷类:都是以二氧化硅为主的熔化或煅烧制品,具有很好的耐腐性。品种很多,用于强腐蚀环境的品种有高铝玻璃、硼玻璃(后者耐酸性和耐热性更好),耐酸陶瓷除了氢氟酸和含氟的一些其他物质及浓热碱液外,几乎能耐所有腐蚀介质,包括浓热硝酸、盐酸、王水、盐溶液、有机溶液等。但其主要缺点是:强度低、热导率低、热膨胀系数较大、易碎裂,适用于300℃以下作调节阀、测量变送器衬里,或喷涂于仪表内壁作防腐层,如分析仪器的采样器,也可作在0.6Mpa以下低压情况下的测温保护套管(管壁不超过3mm)。
试述聚四氟乙烯塑料的耐蚀性能。
答取四氟乙烯塑料英文简写PTFE,有时也叫Teflon(美国杜邦公司的商标)。它是塑料中化学性奶最稳定的一种材料,能耐沸腾的盐酸、硫酸(浓度98%及发烟硫酸稍差)、硝酸和王水,也能耐浓碱和各种有机溶剂,所以有塑料王之称。适用温度-200~260℃,分解温度为415℃。
测温仪表的保护套管可采用哪些防腐措施?需要注意哪些问题?
答测温仪表的测量元件一般都是装在保护套管内,再插入工艺管道或设备内,其防腐措施主要是选用相应耐腐材料,根据介质的腐蚀性质作如下选择:
①选用耐腐性能好的金属或合金材料做保护套管,例如钛、钽、铝2钛耐酸钢、镍基合金等;
②如果测温元件是热电偶或热电阻,采用贵金属作防腐材料,则可做成铠装式,以节约材料;
③当金属或合金不耐高温腐蚀介质时,可选用石英玻璃作保护套管,可耐温1000℃以上。
④也可在普通金属保护套管外面电镀、喷涂、衬胶等,温度在200℃以下可采用涂三氟氯乙烯或聚四氟乙烯,当补涂非金属材料时,涂层不宜太厚,以免影响传热。
在采用防腐措施时,应注意如下几点:
①测温保护管与设备或管道要采用法兰连接,便于防腐和拆装;
②尽量不用传热差的非金属材料保护套管,以免增加测温元件的惰性时间;
③在管道上测量带有颗粒杂质介质时,为了防止保护套管长期受冲刷而损坏,可在温度计前加一挡板,这对采用喷涂法防腐的保护套管更有意义。
压力表有哪些防腐措施?
答
①对一般腐蚀介质,如果不锈钢弹簧管能耐1~2年的腐蚀,则可选作氨用压力表,安装时,导压管要短,缓冲盘管改用缓冲罐,以防杂质堵塞。
②如果介质对不锈钢及铜有旨腐蚀,可将缓冲罐改用隔离罐,加入耐腐蚀的隔离液。隔防液的种类可根据被测介质的性质选用,但要求使用半年以上不变质为好。若普通隔离液都不能适用时,可用氟氯油作隔离液,但价格很贵,因此隔离罐要做得小,拆装时要回收氟油重复使用。
③可采用隔膜式压力表,目前有钼2钛和钽片,膜片与弹道管之间用甲基硅油传送压力,最小量程可做到0~100kPa,如果膜片材料还不耐腐,则可加一层F46(聚全氟乙丙烯)膜片,但仪表灵敏底有所降低。也可直接用F46作隔离膜片,但要注意介质的渗透性,传递液可选用氟油,则可起双重隔离作用。
氢气是不是腐蚀性介质?
答氢气不是腐蚀性介质,但它有渗透能力,因为氢分子很小,它会进入金属的晶格里面,使金属鼓泡(称为“氢脆”)。这种现象对于较厚的金属来说,也许问题不大,但对于只有0.1mm厚的变送器膜盒中的隔离膜片来说,氢的渗透就显得十分重要。因为有的氢分子甚至会透壶金属膜片,进入填充液内部,从而使填充液中含有气体,影响仪表性能。
解决氢渗透的办法是在金属膜片表面镀层。日本xx公司新推出的FCX-AX变送器,就是在膜盒的SUS316L隔离膜片上镀了两层镀层,先镀了一层陶瓷,然后再在陶瓷上镀黄金,目的就是抑制氢的渗透。