魏相章

(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

【儀表與自動化】

氯堿生產(chǎn)中儀表材質(zhì)的選擇

魏相章*

(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

氯堿；儀表；材質(zhì)

介紹了氯堿生產(chǎn)中針對不同介質(zhì)選用相應(yīng)儀表材質(zhì)的經(jīng)驗。

隨著氯堿生產(chǎn)工藝的不斷進步和發(fā)展，自動化程度日趨提高，各類儀器儀表在裝置中的應(yīng)用也越來越廣泛。氯堿生產(chǎn)過程中介質(zhì)的種類復(fù)雜，腐蝕性強，了解介質(zhì)的腐蝕性能，根據(jù)不同介質(zhì)選擇合適的儀表材質(zhì)顯得尤為重要。

1 不同介質(zhì)對儀表材質(zhì)選型的影響

1.1 鹽溶液

鹽溶液對金屬的腐蝕主要有以下幾點：①使水溶液pH值發(fā)生變化,②使水溶液呈現(xiàn)氧化或還原性,③使導電率增大，④某些鹽類的陰陽離子對腐蝕過程起特殊的作用。在實際運行中，多數(shù)鹽類發(fā)生的腐蝕不是單一的，往往是幾種因素交錯在一起。鹽溶液中強酸弱堿鹽腐蝕性能接近于酸；弱酸強堿溶于水呈現(xiàn)堿性，可抑制鐵等金屬的腐蝕；強酸強堿鹽溶液呈現(xiàn)中性，只要陰陽離子不具備氧化性就只有導電率和溶解度方面的影響。在此特別強調(diào)鹵素離子，鹵素離子半徑小，對鈍化膜的穿透能力大或由于易被金屬表面吸附而妨礙了氧的吸附，因而特別顯示出對鈍化膜的破壞作用。當介質(zhì)中含有鹵素鹽時，對金屬腐蝕帶來明顯的壞影響，易產(chǎn)生局部腐蝕。氧化性的鹵素鹽破壞作用最大。Cl-對金屬的點蝕在鹵素鹽中排列首位[1]。

1.2 堿性介質(zhì)

堿溶液對金屬腐蝕性一般比酸小，主要因為在堿中金屬表面生成難溶的氫氧化物或氧化物而起保護作用，其次在堿溶液中氧電極電位與氫電極電位下降，使與金屬溶解反應(yīng)的平衡電位之間的電位差變小，腐蝕電池的“推動力”相應(yīng)小一些，因此腐蝕速度慢[1]。

1.3 酸性及氧化性介質(zhì)

在酸性介質(zhì)中金屬的腐蝕及其電位很大程度上取決于氫離子的放電。增加溶液的酸度，相應(yīng)地增加陰極反應(yīng)速率并使金屬表面膜溶解，因而加快金屬的腐蝕速率。所以含有大量氫離子的酸性溶液是腐蝕性強的介質(zhì)[1]。

溶液的氧化性也影響金屬的腐蝕電位，特別是對于氧化劑來講，一方面由于它被還原所產(chǎn)生的陰極去極化反應(yīng)會促進腐蝕，另一方面，當氧化性酸的濃度及氧化劑濃度超過某一臨界值時可使金屬發(fā)生鈍化從而抑制腐蝕。由此可見：酸性溶液的腐蝕性能既與氫離子的濃度有關(guān)，又與酸性溶液中陰離子的氧化性能有關(guān)[1]。

2 儀表材質(zhì)的選擇

2.1 鹽水介質(zhì)儀表選擇

在氯堿生產(chǎn)工藝中，儀表均與測量介質(zhì)接觸。在鹽水系統(tǒng)中，變送器和壓力表一般選擇法蘭式的，隔離膜片均選擇鉭材。當鹽水溫度低于150 ℃且不含固體顆粒時，熱電阻保護套管材質(zhì)通常選擇304+PTFE；當鹽水溫度高于150 ℃或含有固體顆粒時，通常選擇TA2。當鹽水溫度低于150 ℃，同時介質(zhì)中不含固體顆粒物時，調(diào)節(jié)閥閥體材質(zhì)通常選擇WCB+PTFE，閥芯材質(zhì)通常選擇304+PTFE，采用PTFE波紋管密封；當鹽水系統(tǒng)中含有固體顆粒，閥門通常選擇旋塞閥結(jié)構(gòu)，閥體、旋塞通常選擇TA2材質(zhì)，密封膜片及填料均選擇PTFE材料，閥門要求進行熱等靜壓處理。電磁流量計電極、接地環(huán)材質(zhì)通常選擇鉭材，質(zhì)量流量計及密度計測量管材質(zhì)均選擇Alloy C22[2]。

2.2 堿性介質(zhì)儀表材質(zhì)選擇

堿液系統(tǒng)變送器和壓力表一般選擇法蘭式的，隔離膜片均選擇Ni材。在介質(zhì)溫度低于150 ℃且不易結(jié)晶時，熱電阻保護套管通常選擇304+PFA材質(zhì)；當堿液溫度高于150 ℃或堿液濃度高易于結(jié)晶時，通常選擇Ni。當堿液溫度低于150 ℃且不易結(jié)晶時，調(diào)節(jié)閥閥體材質(zhì)通常選擇WCB+PFA，閥芯材質(zhì)通常選擇304+PFA，采用V形PTFE填料密封；當堿液濃度高易于結(jié)晶時，閥門形式通常選擇旋塞閥結(jié)構(gòu)，閥體、旋塞通常選擇Ni材質(zhì)，密封膜片及填料均選擇PFA材料。電磁流量計電極、接地環(huán)材質(zhì)通常選擇鉑銥合金，襯里材質(zhì)通常選擇PFA。質(zhì)量流量計及密度計測量管材質(zhì)均選擇Alloy C22[2]。

2.3 氯氣介質(zhì)儀表材質(zhì)選擇

氯堿生產(chǎn)工藝過程中一般控制氯氣溫度高于9.6 ℃、低于120 ℃。在氯氣(干/濕)介質(zhì)中熱電阻保護套管通常選擇304+PTFE材質(zhì)。在設(shè)計公稱壓力低于1.6 MPa時，調(diào)節(jié)閥閥體材質(zhì)通常選用WCB+PTFE/F46，閥芯材質(zhì)選用304+PTFE/F46，采用PTFE波紋管密封；當設(shè)計公稱壓力高于1.6 MPa時，調(diào)節(jié)閥閥體材質(zhì)通常選用LCB/WCB(介質(zhì)極限溫度低于-30 ℃選LCB，高于-30 ℃低于425 ℃選WCB)，閥芯/閥桿材質(zhì)選用Hastory c-276，采用Hastory c-276金屬波紋管+V形PTFE填料密封。氯氣(干)流量測量通常選擇差壓式流量計或質(zhì)量流量計，差壓式流量計節(jié)流元件通常采用硬質(zhì)PVC或PTFE材質(zhì)，質(zhì)量流量計測量管材質(zhì)通常選用Alloy C22[2]。變送器和壓力表一般選擇法蘭式的，隔離膜片均選擇Ta材(須脫脂處理)，容式法蘭采用Hastory c-276。

2.4 鹽酸介質(zhì)材質(zhì)選擇

在鹽酸系統(tǒng)中，一般選擇法蘭式的變送器和壓力表，隔離膜片均選擇Ta材。鹽酸介質(zhì)中熱電阻保護套管材質(zhì)通常選擇304+PTFE，調(diào)節(jié)閥設(shè)計公稱壓力一般低于1.6 MPa時，閥體材質(zhì)通常選用WCB+PTFE/F46，閥芯材質(zhì)選用304+PTFE/F46，采用PTFE波紋管密封。鹽酸介質(zhì)中流量測量通常選擇電磁、質(zhì)量流量計，電磁流量計電極及接地環(huán)材質(zhì)通常采用Ta，質(zhì)量流量計測量管材質(zhì)通常采用Ta[3]。

2.5 氫氣介質(zhì)儀表材質(zhì)選擇

在氫氣系統(tǒng)中，壓力表彈簧管選擇304即可，熱電阻保護套管選用316材質(zhì)，調(diào)節(jié)閥閥體材質(zhì)選擇WCB，閥內(nèi)件材質(zhì)選擇304/316，采用V形PTFE填料密封。流量測量通常采用差壓式流量計或質(zhì)量流量計，差壓流量計節(jié)流元件通常采用316L，質(zhì)量流量計測量管材質(zhì)通常選用316L[3]。變送器通常選用螺紋鏈接的方式，膜片材質(zhì)通常選用316L(由于變送器膜片很薄，在氫氣純度高于99%時，建議選擇膜片鍍金，防止氫滲透)，容室法蘭采用304。

2.6 儀表外殼材質(zhì)選擇

儀表外殼材質(zhì)及防護等級同等重要，在傳統(tǒng)的儀表制造過程中，儀表外殼材質(zhì)通常采用鑄鋁合金或304。在氯堿生產(chǎn)環(huán)境中腐蝕速率很快，目前很多廠家也在不斷改進和提高，在傳統(tǒng)外殼上增加了環(huán)氧樹脂涂層，也有部分廠家將鑄鋁合金中銅的含量降低，減少鹵素離子對外殼腐蝕，在氯堿裝置中均起到了較好的防腐作用。外殼防腐材質(zhì)的更新很重要，現(xiàn)場環(huán)境腐蝕的改善也不可忽視。

3 結(jié)語

儀表材質(zhì)選擇接液材質(zhì)是關(guān)鍵，對儀表的使用壽命產(chǎn)生直接的影響。只有同時選擇好接液材質(zhì)和儀表外殼材質(zhì)，才能有效保障現(xiàn)場檢測儀表的正常運行。

[1] 中國腐蝕與防護學會.金屬腐蝕手冊[M].上海:上?？萍汲霭嫔?1987:122.

[2] 王樹青,樂嘉謙.自動化與儀表工程師手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2010:147.

[3] 北京石油化工工程公司.氯堿工業(yè)理化數(shù)據(jù)手冊[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,1988:790.

[編輯：董紅果]

Selection of materials of instruments used in chlor-alkali production

WEIXiangzhang

(Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd., Chongqing 401221, China)

chlor-alkali; apparatus; material

The experience in selection of materials of instruments exposed to different media in chlor-alkali production was introduced.

2017-02-07

TQ056

B

1008-133X(2017)03-0038-02

*[作者簡介] 魏相章(1979—)，男，2003年畢業(yè)于四川輕化工學院，現(xiàn)任重慶市映天輝氯堿化工有限公司技術(shù)部副部長。