文/ Jennifer Breunig，Tobias Hench

壓力密封器是如何抵抗各種腐蝕的??

文/ Jennifer Breunig，Tobias Hench

壓力密封器是如何保障尿素生產(chǎn)的——尿素生產(chǎn)向過(guò)程控制儀表提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如果不與法蘭式壓力密封器結(jié)合起來(lái)一起使用，壓力檢測(cè)儀表就會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損壞。但是，就連高合金鋼材料制造的隔膜壓力密封器也只提供了有限的幫助，經(jīng)常出現(xiàn)的更換壓力表和生產(chǎn)停頓都是壓力檢測(cè)儀表受損帶來(lái)的后果。

作為氨的后續(xù)產(chǎn)品，尿素生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)特殊的流程工藝過(guò)程，這一流程工藝過(guò)程中使用的壓力檢測(cè)技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn)?；瘜W(xué)反應(yīng)，例如需要不斷地承受高溫高壓的作用。易燃易爆的工藝介質(zhì)同樣也是這一工藝流程中的特色，其中的一些工藝介質(zhì)有著相當(dāng)高的腐蝕性或易于結(jié)晶的特性。因此，在尿素生產(chǎn)過(guò)程中所使用的檢測(cè)技術(shù)儀器儀表不僅要有很高的精度要求而且也要有很高的承載能力。較長(zhǎng)的使用壽命是尿素生產(chǎn)企業(yè)最迫切需要的東西。尿素生產(chǎn)設(shè)備過(guò)多的停車，對(duì)檢測(cè)、調(diào)節(jié)儀器儀表進(jìn)行檢修或者由于檢測(cè)儀表突然的損壞而計(jì)劃外停產(chǎn)都會(huì)明顯地影響尿素化肥的生產(chǎn)，從而帶來(lái)巨額的經(jīng)濟(jì)損失。

在這樣的工況下，法蘭式壓力密封器所承擔(dān)的任務(wù)是可靠的保護(hù)壓力檢測(cè)儀表與被測(cè)流程介質(zhì)相互隔離，并保護(hù)壓力檢測(cè)儀表能夠適應(yīng)這樣艱難的工作條件并完成壓力檢測(cè)任務(wù)。一個(gè)壓力密封隔離系統(tǒng)是由壓力檢測(cè)儀表和它所安裝的壓力密封器組成的。這兩種元器件可以用毛細(xì)管或者冷卻液管直接連接在一起。整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)充滿了液體（例如硅油），流程工藝過(guò)程中的壓力經(jīng)壓力密封器的隔膜傳遞到（硅油）液體中去，最終傳遞給壓力檢測(cè)儀表。

在尿素生產(chǎn)過(guò)程中常常要使用機(jī)械式壓力檢測(cè)儀、壓力開關(guān)和壓力傳送器來(lái)監(jiān)控過(guò)程壓力。除此以外，在尿素蒸發(fā)器、萃取塔或者提純塔的充填量檢測(cè)時(shí)也常常要使用差壓變送器。

整套檢測(cè)儀表最大程度地受到了端面有隔膜的壓力密封器的有效保護(hù)，避免了受到腐蝕性流程工藝介質(zhì)的侵蝕。在這樣的工作情況下，壓力密封器中的隔膜與流程工藝介質(zhì)接觸得最多。彈性體隔膜的標(biāo)準(zhǔn)材料是由耐腐蝕的鉻鎳鋼316 L（1.4404號(hào)/1.4435號(hào)）制成。在尿素生產(chǎn)過(guò)程中使用的壓力檢測(cè)儀表，例如Wika公司生產(chǎn)的壓力檢測(cè)儀表使用的是1.4466號(hào)合金鋼Urea Grade，它是一種專門為尿素合成設(shè)備而研發(fā)的鋼材。

鉭和鋯的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合

在尿素生產(chǎn)過(guò)程中流程介質(zhì)的腐蝕作用是隨著流程工藝過(guò)程地變化而變化的。例如，尿素濃度越高，則介質(zhì)的腐蝕作用也就越強(qiáng)。在這樣的腐蝕作用下，即便是Urea-Grade質(zhì)量等級(jí)的優(yōu)質(zhì)鋼隔膜也只能使用較短的一段時(shí)間。在這樣嚴(yán)酷環(huán)境中工作的隔膜要使用特殊材料制造，如由鉭和鋯合金制成的隔膜。這兩種材料都有著超強(qiáng)的耐腐蝕性能。鉭的耐腐蝕性能可以與玻璃或者白金相提并論，它的表面牢固地附著了一層五氧化二鉭。由于尿素生產(chǎn)過(guò)程中的溫度較高，因此不適合使用鎳合金，例如哈司特鎳合金C。鉭和鋯材料制造的隔膜不僅能夠抵抗高溫而且還能承受很高的壓力。

關(guān)于壓力密封器的耐用性能，就連有著鉭隔膜的壓力密封器也存在一些薄如環(huán)節(jié)，如隔膜與密封器基體結(jié)合面之間的連接。若把彈性體的鋼質(zhì)隔膜與316L合金鋼的密封器基體焊接在一起，則會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)兩種不可靠的因素：

●在真空應(yīng)用中常常會(huì)在密封面處出現(xiàn)折痕。這就可能導(dǎo)致隔膜破裂。

●在利用激光焊接隔膜時(shí)會(huì)在兩種不同材料之間產(chǎn)生混合型的晶格。這條混合型晶格焊縫極易受到腐蝕。

解決這一問(wèn)題的辦法就是用粘結(jié)劑均勻地全面地將隔膜粘貼到密封器基體上。但這種連接方式能夠承受的最高溫度只有150℃。在尿素生產(chǎn)過(guò)程中的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了這一溫度。解決上述缺點(diǎn)的替代解決方案，也是Wika公司開發(fā)的并申請(qǐng)了專利保護(hù)的金屬接觸技術(shù)方案。在這一解決方案中，用密封壓圈把隔膜無(wú)縫隙地壓在整個(gè)結(jié)合面上，形成可靠地連接。從而也保證了金屬材料成分不發(fā)生變化。

這種壓力密封器（990.29型）帶有拉延成型的前端隔膜，最適合于在后壁或者有隔熱材料的管道中使用。其與流程介質(zhì)相互接觸的部分使用的是金屬鉭材料

在毛細(xì)管式壓力變送器中也可以使用這種金屬接觸的連接方式。在毛細(xì)管式的壓力變送器中，凡是與流程工藝介質(zhì)相互接觸的部件，如隔膜、插入流程工藝設(shè)備中的探針管和密封壓圈等都是利用鉭或者鋯制成的，以保證足夠的耐腐蝕保護(hù)。

根據(jù)具體應(yīng)用的不同，傳感器的材料都是通過(guò)無(wú)損檢驗(yàn)的方式進(jìn)行確定的。例如，Wika公司可以根據(jù)用戶的使用要求進(jìn)行密封性檢驗(yàn)（氦氣泄露檢驗(yàn)）、識(shí)別裂紋的滲透性檢驗(yàn)（煤油裂紋檢驗(yàn)）、PMI測(cè)試（材料可靠性測(cè)試）和材料硬度試驗(yàn)。這些檢測(cè)、測(cè)試都有符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN10204-3.1的認(rèn)證證書。

在尿素生產(chǎn)過(guò)程中，如果沒(méi)有壓力密封系統(tǒng)，則幾乎不可能有穩(wěn)定的流程工藝壓力監(jiān)控。在流程工藝介質(zhì)不同的腐蝕性能影響下，使用標(biāo)準(zhǔn)型的壓力密封器不太適用，因?yàn)樵谡麄€(gè)尿素生產(chǎn)過(guò)程中有著不同的耐腐蝕性能。因此就要對(duì)各個(gè)壓力檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)的腐蝕性檢測(cè)，配備不同材質(zhì)的壓力密封器和壓力變送器。這一措施從長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，也能收回較高的壓力檢測(cè)儀表的投資費(fèi)用。 ●

本文作者Jennifer Breunig系Wika公司流程工業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理，Tobias Hench系壓力密封器生產(chǎn)經(jīng)理。