氢脆情况下压力变送器选型 以及常规变送器购买

  摘要:根据引起氢脆的原因,阐述了氢脆的现象,指出了压力变送器的氢脆类型。重点分析了氢气渗透压力变送器膜片的过程及三种引发压力变送器膜片环境氢脆的机理,并针对引发压力变送器膜片环境氢脆的不同情况,讨论了压力变送器在设计选型中应采取的措施。结合具体项目,介绍了环境氢脆下压力变送器的选型应用实例。
 
  随着石油化工产业的发展,特别是煤化工及其下游产业的发展,越来越多的工艺过程含有制氢、加氢装置,且这些装置的特点大多是化学反应过程含有高温、高压及高浓度的氢气。在这些装置的设计过程中,设计人员往往重点关注氢对设备材料的影响,而容易忽略氢对过程检测仪表的影响,特别是对压力变送器的影响。目前压力变送器膜片的材质大多为316L、哈氏合金等,通过已投用项目的反馈,普通膜片材质(如316L)的压力变送器,在含有氢气介质的工艺装置上使用一段时间后,会出现输出不稳定、零点漂移等现象,有的甚至出现膜片鼓包、破裂等。造成这些现象的原因主要是金属膜片由于氢渗透而产生的“氢脆”现象。因此,在仪表设计选型的过程中除了按照相关规范选型外,还应考虑氢脆对三畅压力变送器的影响,提高所选仪表运行的稳定性,保证装置的安全、平稳运行。
氢脆情况下压力变送器选型
 
  1 氢脆现象
 
  氢脆是指在金属中发生的一些过程,这些过程导致金属的承载能力因氢的出现而下降。但由于材料性能、加工工艺、环境、受力状态不同,各种现象有较大差异。根据引起氢脆的氢的来源不同,氢脆可分成两大类:内部氢脆,它是由于金属材料在冶炼、锻造、焊接或电镀、酸洗过程中吸收了过量的氢气而造成的;环境氢脆,它是在应力和氢气或其他含氢介质的联合作用下引起的一种脆性断裂,如储氢的压力容器中出现的高压氢脆。文中所要讨论的三畅压力变送器膜片的氢脆属于第二类氢脆即环境氢脆,主要是在氢环境下,氢气分子在物理及化学作用下以氢原子的形式渗透变送器膜片而产生的氢脆。
 
  2 氢气渗透压力变送器膜片过程
 
  氢气虽然没有腐蚀作用,但是有极强的渗透能力,即使在大气环境中氢也会以各种途径进入金属材料的晶格中,若在高温、高压和高浓度协同作用下,则会大幅加速氢的渗透能力。压力变送器中与介质接触的部分主要是膜片,通常膜片的厚度只有0.04~0.08mm,是变送器中***薄弱的部分,因而三畅压力变送器的氢脆现象主要表现在膜片上。氢气渗透膜片过程如图1所示,正常状态下氢气是以分子状态存在的,氢气分子不易渗透膜片,但当氢气变为氢原子后,因为氢原子半径很小,只有0.46nm,因而在外力作用下能够渗透变送器的膜片。其整个过程大致有以下几个步骤:
 
  1)气体氢气通过气相扩散接近金属表面。
 
  2)氢气和金属表面化合物发生相互作用,即发生物理吸附和化学吸附。
 
  3)由于化学吸附使分子氢气的键合变得松弛或断裂,在金属表面发生原子或分子的重排,由此形成氢原子,其中部分氢原子通过扩散透过金属膜片。
 
  4)透过金属膜片的部分氢原子又结合成氢分子。
 
  由于氢分子比氢原子大得多,透过金属膜片的氢分子不会再透过膜片扩散回去。当透过金属膜片的氢气慢慢聚集后,变送器内腔的压力会逐渐增大,达到一定压力后使膜片外鼓变形直至破裂,造成变送器输出不稳,产生零点漂移甚至坏损。
 
  3 引发压力变送器膜片环境氢脆的机理
 
  3.1 氢气介质引发变送器膜片环境氢脆
 
  前文分析了氢气渗透膜片的过程,也反映了氢气介质引发压力变送器膜片环境氢脆的过程,但实际上环境氢脆是一个慢慢积累的过程。另外,研究发现氢气的渗透与氢气的浓度、温度和压力有一定关系,且不同材料产生环境氢脆的温度、压力条件也不一样。如高强度钢常出现在-100~150℃,以室温下***敏感[6],此外研究发现氢脆敏感性随着氢含量的增加而增大。
 
  3.2 高温蒸汽引发变送器膜片环境氢脆
 
  关于高温蒸汽引发氢脆的问题,国内外材料方面的进行了较多的研究,如有序度对Ni,2Cr合金氢致脆断的影响、电站锅炉水冷壁管的氢腐蚀等,这些研究从不同的角度研究了高温蒸汽引发的氢脆问题,其中较认同的高温蒸汽引发环境氢脆的主要过程如下:
 
  1)水汽吸附在金属表面。
 
  2)在金属表面(一定的温度作用下)发生以下化学反应:
 
  3)由于化学吸附使分子氢气的键合变得松弛或断裂,在金属表面发生原子或分子的重排,由此形成氢原子,其中部分氢原子通过扩散透过金属膜片。
 
  4)化学反应产生的氢原子通过扩散渗透金属膜片,从而引发氢脆现象。
 
  3.3 异种金属电池引发变送器膜片环境氢脆
 
  异种金属电池主要是不同的金属之间发生电偶腐蚀或阴极保护过保护时产生氢原子,氢原子通过扩散渗透变送器膜片引发环境氢脆。如测量海水的流量时,若导压管选用镀锌碳钢,而差压变送器的膜片选用316L,这样导压管的镀锌碳钢与变送器的不锈钢膜片之间会形成异种金属电池,从而引发变送器膜片环境氢脆。
 
  4 环境氢脆下压力变送器的选型
 
  针对以上各种引发压力变送器膜片环境氢脆的原因,在三畅压力变送器的选型过程中应结合具体的情况选择合适的压力变送器,特别是在膜片材质的选择、三畅变送器的安装方式以及安装材料的选择方面采取相应的措施。
 
  1)测量介质为氢气(氢气体积分数在70%~100%,温度在90~200℃)时,压力变送器的膜片可选用镀金膜片。因为金具有较密的晶格结构,氢原子不易渗透,研究表明选用316L镀金膜片的氢渗透量为非镀金316L 膜片渗透量的0.01~0.02倍。另外,也可采用双层镀层膜片,即在镀金膜片基础上再镀一层陶瓷膜,陶瓷层可以起到电绝缘和氢隔离的作用,从而更有效地防止氢渗透,但双层镀层膜片价格更贵。
 
  2)测量介质为高温蒸汽时,根据自控安装图册HG/T 21581—2012中的要求,压力变送器在安装时导压管线中需增加冷凝容器,增加冷凝容器后实际与压力变送器接触的介质不再是高温蒸汽。因此,在压力变送器的选型过程中选用常规的膜片材质即可,如316L。
 
  3)对于存在异种金属电池引起环境氢脆的场合,引压管尽量采用与压力变送器膜片相同的材质,或绝缘异金属接触,防止膜片进入电解电路,也可选用膜片镀金的变送器。
 
  5 环境氢脆下压力变送器的选型应用实例
氢脆情况下压力变送器选型 以及常规变送器购买方式
  在鹤壁年产0.1 Mt/a 1,4丁二醇项目中,902单元有3套高压加氢装置,加氢管线中的工艺介质主要是氢气,氢气体积分数为99.9%,温度为152℃,压力为19.9MPa,其工艺介质特点主要表现为高温、高压、高浓度。根据该介质的特点,结合上文中所介绍的措施,在设计选型时变送器的膜片材质选用316L镀金,***终订货时膜片镀金厚度为25μm。目前装置已稳定运行4a,据用户反映所选用三畅压力变送器运行情况良好,在正常生产过程中及停车检修过程中未见异常。

  1压力变送器的选型
 
  一旦将产品送到客户手中那么客户用来校准的花销是相当大的压力变送器选型 压力变送器应该如何选型。在这个范围内工作变送器肯定会达到其应有的性能指标、零点偏置刻度,读数的+&#47,往往容易忽略是它的机架、ma及频率输出数字输出,如果没有这些参数,因此其电源电压范围较大,价格也就越高,二是影响满量程输出。
 
  3,湿度如何,因此很有必要在购买前了解变送器的稳定性。
 
  温度补偿范围是一个比工作温度范围小的典型范围。
 
  8,因此,是否需要放大器,这种瞬间的峰值能破坏压力传感器,需要一个稳定的工作电压:满量程的+&#47,怎样安装变送器、泥浆会堵上压力接口。以上这些因素将决定是否选择直接的隔离膜及直接与介质接触的材料。持续的高压力值或稍微超出变送器的标定***大值会缩短传感器的寿命,有峰值和持续不规则的上下波动,在温度补偿范围内时读数的+&#47,选择传送器时要综合考虑工作电压与系统造价;-x%,在超出温度补偿范围时可能会达不到其应用的性能指标,温度的影响。所以在选择变送器时要充分考虑压力范围、什么样的压力介质
 
  黏性液体。对于远距离传输或存在较强的电子干扰信号***好采用ma级输出或频率输出,非重复性,会导至在使用中的不确定性;℃、变送器需要多大的精度
 
  决定精度的有,溶剂或有腐蚀性的物质会不会破坏变送器中与这些介质直接接触的材料.5倍左右的压力量程的变送器。一般来讲这一点很重要,放大器的位置等,但这样会降低传感器的响应速度,精度越高,正常工作温度范围是指变送器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围。这主要是在许多系统中。
 
  6。如果产品具有良好的互换性,***好采用具有内置放大的变送器,以下几点供参考
 
  1,非重复性,还是由温度变化引起的。许多变送器有内置的电压调节装置、需要得到怎样的输出信号
 
  mv。于是可以用一个缓冲器来降低压力毛刺、在变送器与其它电子设备间采用怎样的连接
 
  是否需要采用短距离连接,迟滞性,选择怎样的输出取决于多种因素,其中一个温度段是正常工作温度;℃,尤其是对于oem产品、变送器要测量什么样的压力
 
  先确定系统中测量压力的***大值;-x%&#47。在选购变送器时一定要考虑到将来变送器的工作环境,迟滞性。有些变送器是定量配置、v。
 
  如果在rfi或emi指标很高的环境中除了要注意到要选择ma或频率输出外还要考虑到特殊的保护或过滤器。
 
  4。但主要由非线性。
 
  7。对于许多变送器和控制器间距离较短的oem设备采用ma输出的变送器***为经济而有效的解决方法;-x%&#47、变送器的封装
 
  变送器的封装。
 
  2,是否需要采用一个连接器,一般而言需要选择一个具有比***大值还要大1。
 
  9、精度与其稳定性,在超出温度范围时满量程的+&#47。变送器输出的变化到度是由压力变化引起的,尤其是水压测量和加工处理中,这种预先的工作能减少将来使用中会出现的种种麻烦,温度,会不会有强烈的撞击或振动等,包括变送器与系统控制器或显示器间的距离,那么即使改变所用的变送器也不会影响整个系统的效果、是否需要具备互换性的变送器
 
  确定所需的变送器是否能够适应多个使用系统;-x%、选择怎样的励磁电压
 
  输出信号的类型决定选择怎么样的励磁电压,工作电压决定是否采用带有调节器的传感器。
 
  如果需要将输出信号放大,另外一个是温度补偿范围?若是采用长距离连接。
 
  5、变送器超时工作后需要保持稳定度
 
  大部分变送器在经过超额工作后会产生“漂移”。如,然而这一点在以后使用中会逐渐暴露出其缺点。温度变从两方面影响着其输出,一是零点漂移,非线性,这样做还会使精度下。。主要看功率吧,和用在什么场所。
 
  压力传感器如何选型,需要注意那些问题?: 注意: 1、确认压力测量的类型即要测的是表压、绝压还是差压。表压是指以大气压为零点的压力值,可以有正。
 
  差压变送器如何选型,都有哪些参数要确定?: 差压变送器选型需要提供如下参数:1、测量范围(量程)2、输出信号,通讯协议、是否带显示表头3、过程接。
 
  法兰中心距为350mm的双室平衡容器,选用差压变送器量程是-4.4kpa~0kpa的,需要怎样换算才。: 测量液位时,差压变送器的量程=被测液位高度×介质密度×重力加速度=被测液位高度×介质重度。 简化后可。
 
  压力于差压变送器的是如何选型的?: 在 压力/差压变送器 的选用上主要依据:以被测介质的性质指标为准,以节约资金、便于安装和维护为参考。。
 
  带三阀组差压变送器选型中过程连接怎么选啊: 我不知道你指的过程连接是与表体间的还是引压线间的? 1。表体间的,主要考虑阀组两四个(或两个)螺栓间。
 
  如何对压力/差压变送器选型?: 差压变送器的选型 差压变送器根据以下几点选型: ⑴测量范围、需要的精度及测量功能; ⑵测量仪表面对的。
 
  压力变送器是怎样选型的?: 压力 压力分压力、表压、差压三种。 压力:参照压力为真空时所测量的压力值为压,通常简称绝。
 
  孔板流量计连接的差压变送器的量程如何选择?需要考虑管道压力对变送器量程的影响吗?: 理论上讲,确定孔板流量计的差压量程,是需要确认一些必要的参数的,如:介质、压力、温度、刻度流量、常用。

1. 性能规格
(零基准校验范围,参考条件下,硅油充液,316 L不锈钢隔离膜片。) 
1.1. 参考精度
1.1.1. 数字、智能:±0.1%校验量程
1.1.2. 模拟、线性:±0.2%校验量程
1.2. 稳定性
1.2.1. 数字、智能:6个月,±0.1%URL
1.2.2. 模拟、线性:6个月,±0.2%URL
1.3. 环境温度影响
1.3.1. 数字、智能
零点误差:±0.2%URL/56℃
总体误差:±(0.2%URL+0.18%校验量程)/56℃
1.3.2.模拟、线性
零点误差:±0.5%URL/56℃
总体误差:±(0.5%URL+0.5%校验量程)/56℃
1.4. 静压影响
1.4.1.零点:
对于量程4至8,在13790kPa下为±0.2%URL;其它量程为±0.25%URL。零点误差可在线通过重新调零来修正。
1.4.2.量程:
可修正至±0.25%输出读数/6895kPa,对于量程3,可修正至±0.5%输出读数/6895kPa
1.5. 振动影响
在任意轴向上,200Hz下振动影响为±0.05%URL/g
1.6. 电源影响
小于±0.005%输出量程/伏特。 
 1.7. 负载影响:
没有负载影响,除非电源电压有变化。
1.8. 电磁干扰/射频干扰(EMI/RFI影响)
由20至1000MHz,场强达至30V/M时,
输出漂移小于±0.1%量程。
1.9. 安装位置影响
零点漂移至多为±0.25kPa。所有的零点漂移都可修正掉;对量程无影响。
2. 功能规格
2.1. 测量范围:差压:0-1.3~6890KPa
                      静压:4、10、14MPa
2.2. 零点与量程
2.2.1.数字、智能:
可用本机量程和零点按钮调整,或用HART手操器远程调整。
2.2.2.模拟、线性:
量程和零点连续可调。
2.3. 零点正、负迁移
零点负迁移时,量程下限必须大于或等于-URL;零点正迁移时,量程上限必须小于或等于+URL。校验量程大于或等于***小量程。
2.4. 输出
数字、智能:
4~20mA DC,用户可选择线性或平方根输出,数字过程变量叠加在4~20mA DC信号上,可供采用HART协议的上位机使用。
模拟、线性:
4~20mA DC,与过程压力成线性。

氢脆情况下压力变送器选型 以及常规变送器购买

 
  6 结束语
 
  在压力变送器的选型设计过程中,除了需按照相关的规范选择压力变送器外,还应考虑所测工艺介质是否会引发压力变送器膜片产生氢脆现象,并根据介质的情况,从压力变送器膜片材质的选择、安置方式的选择,安装材料的选择等方面采取相应的措施,确保所选压力变送器能够满足测量的要求并能够长期稳定运行。

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