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(dòng)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(duì)不同介質(zhì)選用相應(yīng)儀表材質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)。

隨著氯堿生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步和發(fā)展，自動(dòng)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(qiáng)，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(duì)儀表材質(zhì)選型的影響

1.1 鹽溶液

鹽溶液對(duì)金屬的腐蝕主要有以下幾點(diǎn)：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(dǎo)電率增大，④某些鹽類的陰陽離子對(duì)腐蝕過程起特殊的作用。在實(shí)際運(yùn)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(cuò)在一起。鹽溶液中強(qiáng)酸弱堿鹽腐蝕性能接近于酸；弱酸強(qiáng)堿溶于水呈現(xiàn)堿性，可抑制鐵等金屬的腐蝕；強(qiáng)酸強(qiáng)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(dǎo)電率和溶解度方面的影響。在此特別強(qiáng)調(diào)鹵素離子，鹵素離子半徑小，對(duì)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(duì)鈍化膜的破壞作用。當(dāng)介質(zhì)中含有鹵素鹽時(shí)，對(duì)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(duì)金屬的點(diǎn)蝕在鹵素鹽中排列首位[1]。

1.2 堿性介質(zhì)

堿溶液對(duì)金屬腐蝕性一般比酸小，主要因?yàn)樵趬A中金屬表面生成難溶的氫氧化物或氧化物而起保護(hù)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(dòng)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(qiáng)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(duì)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(huì)促進(jìn)腐蝕，另一方面，當(dāng)氧化性酸的濃度及氧化劑濃度超過某一臨界值時(shí)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(cè)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(dāng)鹽水溫度低于150 ℃且不含固體顆粒時(shí)，熱電阻保護(hù)套管材質(zhì)通常選擇304+PTFE；當(dāng)鹽水溫度高于150 ℃或含有固體顆粒時(shí)，通常選擇TA2。當(dāng)鹽水溫度低于150 ℃，同時(shí)介質(zhì)中不含固體顆粒物時(shí)，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(dāng)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(jìn)行熱等靜壓處理。電磁流量計(jì)電極、接地環(huán)材質(zhì)通常選擇鉭材，質(zhì)量流量計(jì)及密度計(jì)測(cè)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(shí)，熱電阻保護(hù)套管通常選擇304+PFA材質(zhì)；當(dāng)堿液溫度高于150 ℃或堿液濃度高易于結(jié)晶時(shí)，通常選擇Ni。當(dāng)堿液溫度低于150 ℃且不易結(jié)晶時(shí)，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(dāng)堿液濃度高易于結(jié)晶時(shí)，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(jì)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(jì)及密度計(jì)測(cè)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(hù)套管通常選擇304+PTFE材質(zhì)。在設(shè)計(jì)公稱壓力低于1.6 MPa時(shí)，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(dāng)設(shè)計(jì)公稱壓力高于1.6 MPa時(shí)，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(cè)量通常選擇差壓式流量計(jì)或質(zhì)量流量計(jì)，差壓式流量計(jì)節(jié)流元件通常采用硬質(zhì)PVC或PTFE材質(zhì)，質(zhì)量流量計(jì)測(cè)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(hù)套管材質(zhì)通常選擇304+PTFE，調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)公稱壓力一般低于1.6 MPa時(shí)，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(cè)量通常選擇電磁、質(zhì)量流量計(jì)，電磁流量計(jì)電極及接地環(huán)材質(zhì)通常采用Ta，質(zhì)量流量計(jì)測(cè)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(hù)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(cè)量通常采用差壓式流量計(jì)或質(zhì)量流量計(jì)，差壓流量計(jì)節(jié)流元件通常采用316L，質(zhì)量流量計(jì)測(cè)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(shí)，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(hù)等級(jí)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(jìn)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(duì)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(chǎng)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(duì)儀表的使用壽命產(chǎn)生直接的影響。只有同時(shí)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(chǎng)檢測(cè)儀表的正常運(yùn)行。

[1] 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì).金屬腐蝕手冊(cè)[M].上海:上?？萍汲霭嫔?1987:122.

[2] 王樹青,樂嘉謙.自動(dòng)化與儀表工程師手冊(cè)[M].北京:化學(xué)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(cè)[M]. 北京:化學(xué)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(jiǎn)介] 魏相章(1979—)，男，2003年畢業(yè)于四川輕化工學(xué)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(zhǎng)。