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        疑慮解答

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        目前數顯壓力變送器膜片的材質大多是什么樣的

        發布日期:2020-12-01 14:53:40

               隨著石油化工產業的發展,特別是煤化工及其下游產業的發展,越來越多的工藝過程含有制氫、加氫裝置,且這些裝置的特點大多是化學反應過程含有高溫、高壓及高濃度的氫氣。在這些裝置的設計過程中,設計人員往往重點關注氫對設備材料的影響,而容易忽略氫對過程檢測儀表的影響,特別是對壓力變送器的影響。目前數顯壓力變送器膜片的材質大多為316L、哈氏合金等,通過已投用項目的反饋,普通膜片材質的壓力變送器,在含有氫氣介質的工藝裝置上使用一段時間后,會出現輸出不穩定、0點漂移等現象,有的甚至出現膜片鼓包、破裂等。造成這些現象的原因主要是金屬膜片由于氫滲透而產生的氫脆現象。因此,在儀表設計選型的過程中除了按照相關規范選型外,還應考慮氫脆對壓力變送器的影響,提高所選儀表運行的穩定性,保證裝置的安全、平穩運行。

               1 氫脆現象

               氫脆是指在金屬中發生的一些過程,這些過程導致金屬的承載能力因氫的出現而下降。但由于材料性能、加工工藝、環境、受力狀態不同,各種現象有較大差異。根據引起氫脆的氫的來源不同,氫脆可分成兩大類:內部氫脆,它是由于金屬材料在冶煉、鍛造、焊接或電鍍、酸洗過程中吸收了過量的氫氣而造成的;環境氫脆,它是在應力和氫氣或其他含氫介質的聯合作用下引起的一種脆性斷裂,如儲氫的壓力容器中出現的高壓氫脆。文中所要討論的壓力變送器膜片的氫脆屬于第二類氫脆即環境氫脆,主要是在氫環境下,氫氣分子在物理及化學作用下以氫原子的形式滲透變送器膜片而產生的氫脆。

               2 氫氣滲透壓力變送器膜片過程

               氫氣雖然沒有腐蝕作用,但是有極強的滲透能力,即使在大氣環境中氫也會以各種途徑進入金屬材料的晶格中,若在高溫、高壓和高濃度協同作用下,則會大幅加速氫的滲透能力。壓力變送器中與介質接觸的部分主要是膜片,通常膜片的厚度只有0.04~0.08mm,是變送器中薄弱的部分,因而壓力變送器的氫脆現象主要表現在膜片上。,正常狀態下氫氣是以分子狀態存在的,氫氣分子不易滲透膜片,但當氫氣變為氫原子后,因為氫原子半徑很小,只有0.46nm,因而在外力作用下能夠滲透變送器的膜片。其整個過程大致有以下幾個步驟:

               1)氣體氫氣通過氣相擴散接近金屬表面。

               2)氫氣和金屬表面化合物發生相互作用,即發生物理吸附和化學吸附。

               3)由于化學吸附使分子氫氣的鍵合變得松弛或斷裂,在金屬表面發生原子或分子的重排,由此形成氫原子,其中部分氫原子通過擴散透過金屬膜片。

               4)透過金屬膜片的部分氫原子又結合成氫分子。


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