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仪表防水、防冻、防凝、防腐蚀管理要点
作者:于世恒  中石化上海石油化工股份有限公司教授级高工
 本文摘自:仪表圈组织编写《仪表问答360》(四)
一、仪表防水
石油化工仪表一般是按IP65防护级别来设计的,为什么仪表防水还会成为一个问题?
这一点北方地区企业的技术人员常常想不清楚、不太理解,但是南方多雨地区的仪表技术人员对此有深刻的体会,仪表防水绝对是一个绕不开的话题。
图1、图2所示为仪表及接线箱进水案例。

 
(一)仪表进(渗)水分析
现场使用的仪表都有很高的防护等级,为何还会进水?仪表能进水,一定是密封防护设施或部件没能有效地阻止水汽进入仪表内部。
下面从仪表壳体、仪表接线盒(箱)的防爆、防护基本结构,仪表线缆的引入等几个环节逐一分析。
1.关于隔爆仪表设备的结构
隔爆仪表设备常被误读,有人认为隔爆仪表壳体及接线盒一定有缝隙,因为这是由隔爆原理决定的,因此隔爆仪表设备免不了会进点水
GB/T3836.2-2021《爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》中规定:隔爆箱体必须通过有一定缝隙及宽度的隔爆面才能释放、消减箱体内的爆炸能量,确保内部渗入的爆炸气体被箱体内的带电器件点燃后不会传爆到外面。
GB/T3836.2—2021的相关条款原文如下。
5隔爆接合面
5.1通用要求
无论是长期关闭或是经常打开的外壳,在没有压力时应符合第5章的要求。
接合面的结构应适合于加在其上的机械紧固装置。
5.2~5.5中给出的尺寸规定了火焰通路基本参数。如果有下列任何情况(例如,为了符合内部点燃的不传爆试验):
——文件给出的隔爆接合面最小长度比相应的最小值大;
——文件给出的隔爆接合面最大间隙比相应的最大值小;
——文件给出的隔爆接合面最小螺纹啮合数比相应的最小值大。
5.2非螺纹接合面
5.2.1接合面宽度(L)
接合面宽度不应小于表2和表3中给出的最小值。

 
5.3螺纹接合面
螺纹接合面应符合表4或表5中给出的要求。
 
上述规范条款明确表明:隔爆仪表无论是盒盖接合面还是进线口螺纹接合面有缝隙是必须的。
因为隔爆结构有缝隙,所以容易进水,逻辑上没毛病。“仪表圈”《专家不建议使用防爆软管》的文章中也提出:防爆软管接口不密封易渗水,因此不建议使用防爆软管。
难道要隔爆就不能做到防护吗?隔爆和防护能不能兼顾呢?既然隔爆间隙是进水汽的原因,能不能采用密封的方式防水,又不影响隔爆性能呢?
 
2.关于仪表本体防护与防爆的关系
(1)仪表防护由IEC的IP标准定义。IP防护等级介绍如图3所示。
IP标识的最后一位数字表示设备防护液体(如水)侵入的能力,数字越大,表示其防护等级越高,防护能力越强。
(2)防爆仪表防爆面有缝隙,能否加密封垫防水?GB/T3836.2—2021的条款原文如下。
5.4衬垫(包括O形圈)
如果使用可压缩或弹性材料衬垫,例如,防止潮气或灰尘侵入,或防止液体泄漏,它应起辅助作用,不能将接合面隔断,在确定隔爆接合面宽度时不计入。
衬垫的安装应:
—保持平面接合面或止口接合面的平面部分的允许间隙和宽度;
——在压缩前后保持圆筒形接合面或止口接合面的圆筒部分的最小接合面宽度。
这些要求不适用于电缆引入装置(见13.4)或包含有金属或金属包覆的可压缩不燃性材料的密封衬垫的接合面。这样的密封衬垫有助于防爆,在此情况下,平面部分的每个面之间的间隙应在压缩后测量。在压缩前后应保持圆筒部分的最小宽度。
上述条款认为只要不将接合面隔断,是可以使用可压缩或弹性密封面材料衬垫防止液体渗漏的。这就是隔爆仪表防水的方法。采用弹性密封材料防水需要注意什么?
3.仪表线缆穿线接头
水汽通过仪表箱体线缆穿线接头进入仪表是常见的现象。其原因是线缆穿线接头选型不当或没有按要求施工
仪表线缆穿线接头是电缆穿过隔离物体的接头,俗称格兰。防爆接头也是仪表穿线的防爆部件,是有严格的防爆及防护技术要求的,格兰及其附件应符合EN50262的标准或更加严苛的BS6121:Part1标准;在选用时不能选错,一定要与仪表的防爆防护级别相匹配。
4.仪表进水的主要原因
经过以上分析,仪表隔爆箱体从技术层面是完全可以做到IP66的防水防护等级的。仪表进水主要原因如下所述。
(1)隔爆面没有密封。应选隔爆面有防水槽的防爆箱体,这样可以加密封垫。在隔爆面之间因为有防水槽中密封垫的作用,水与灰尘不能从隔爆面的缝隙中进入防爆箱体内部(图4、图5)。
(2)隔爆面密封老化失效。密封垫弹性体是有寿命的,会变质失效,选带防雨罩的防爆箱(图6),可以防止密封槽中密封垫老化时灰尘和雨水进入防爆箱内部。
(3)线缆穿线接头选型不当。防爆箱的进出线口,必须选具有同样防爆要求及防护等级的防水型带密封垫夹紧双密封防爆接头作为线缆穿线接头(图7)。
防爆仪表壳体及接线箱只有上述三个地方都达标才能够达到IP65的防护等级。
(二)解决仪表防渗水(灰尘、蒸汽、油)问题关键点
(1)防爆仪表壳体及接线箱采购时除要求厂家提供防爆合格证书外,还必须提供水压测试报告及其他组件联合测试报告。
(2)正确选择仪表设备防护等级。户外的仪表一般选用IP65防护级别的,但往往忽视防爆仪表接线箱防护等级的选择,防爆仪表接线箱也应该选用IP65防护级别的,即选带防水槽可以加密封垫及带防雨罩的,这样可以确保不进水。同时要求厂家提供IP65测试报告。
(3)正确选择防爆仪表及防爆接线箱的线缆穿线接头。
①穿线接头就是将电缆穿进仪表设备,而不改变该设备部件或配件的防爆型式、防爆性能。
②穿线接头的形式有密封圈式、浇铸固化填料密封式、金属密封环式。
③穿线接头同样具有防爆型式及防护等级,不能用错。
室外的防爆仪表、防爆接线盒(箱)、线缆穿线接头应选择IP65防护级别的,并要求厂家提供IP65测试报告及拉力试验、机械强度试验报告。
现场最常见的问题是仪表防护等级是IP65的,但是仪表穿线接头防护级别不对,这是渗水的主要原因之一。
穿线接头选用注意事项如下:
①防爆型式不能错:根据防爆仪表的防爆型式等级来确定,不能用错。
②防护等级:穿线接头的防护等级决定其结构,在规定的卡口范围内,使用合适的密封圈套,防护等级可达IP68。
③正确选择材质:根据现场环境的腐蚀性来确定相适应的材质。
④正确选择螺纹规格:根据防爆设备的螺纹来确定,常见的螺纹有公制螺纹、NPT螺纹、管螺纹,不能搞错。
⑤采用压紧螺母式穿线接头,所采用的橡胶密封垫圈内径与电缆外径之间的间隙允许值误差不超过1mm。如果不能满足,电缆外层需缠绕自黏性胶带,直至达到允许间隙值。
(4)正确选择仪表线缆线径,确保与仪表接线口密封接头相匹配。
仪表防爆密封接头对电缆线径要求见表1。
如果仪表线缆线径与仪表接口不匹配(图8),正确的做法是采用Y形密封接头连接,把剥去外层保护的仪表线缆芯线,通过Y形密封接头灌注密封填料达到密封要求。
(5)正确选择保护管及线缆敷设方式。
SH/T3019-2016《石油化工仪表管道线路设计规范》7.3保护管敷设方式7.3.6保护管与检测元件或现场仪表之间,采用挠性管连接时,保护管口应低于仪表进线口约250mm,保护管从上向下敷设至仪表时,在管末端应加排水三通。当保护管与仪表之间不采用挠性管连接时,管末端应带护线帽(护口)或加工成喇叭口。
SH/T3551-2024《石油化工仪表工程施工技术规程》10.2.5安装在爆炸危险区域的保护管,应符合下列规定:
①保护管与接线盒、分线箱、穿线盒之间连接时,应采用螺纹连接,螺纹加工应光滑、完整、无锈蚀,有效啮合部分不应少于5扣,宜外露2~3扣。螺纹处应涂导电力复合脂;
②保护管与仪表、检测元件、电气设备、接线箱、分线盒连接时,或进入仪表盘、柜、箱时,应安装防爆密封管件,并做好充填密封;
③密封管件与仪表、检测元件、电气设备、接线箱、分线箱外壳间的距离不应超过0.45m;
④密封管件与保护管之间可采用挠性软管连接,其弯曲半径不应小于5倍连接管直径。
(6)正确使用防爆连接软管。准确来说,防爆连接软管应该是带防爆防护接头的电缆连接软管。
关于防爆挠性软管的使用问题“仪表圈”讨论得较多,尤其以《专家不建议使用防爆挠性管》《安全检查被误导的挠性保护管》等文章影响甚大。
防爆挠性软管到底能不能用?当然可以用。SY/T4129-2014《输油输气管道自动化仪表工程施工技术规范》第7.3.4条,以及AQ3036-2010《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规范》中关于防爆挠性软管使用场景均有明确规定。
重大危险场所必须用防爆挠性软管,如果用了防爆挠性软管就会进水,那么逻辑不通了。
防爆挠性软管的使用,关键还在于正确连接,确保密封性是可以做到防水的。
防爆挠性软管的正确使用要点如下。
①正确选用材质。户外应选不锈钢材质的。防爆挠性软管老化如图9所示。
②正确选择防爆型式。按照防爆型式,防爆挠性软管通常分为隔爆型和增安型,现场安装时应与防爆仪表设备的防爆型式相匹配。如果线缆穿线接头已经是防爆的,则使用普通保护管也可以,因为防爆保护软管的防爆功能主要体现在与防爆设备连接的穿线接头上,防爆保护软管没有防爆功能,主要是对线缆进行保护。
③与仪表设备正确连接:防爆挠性软管没有防护等级的概念,软管内电缆是不怕水的。防爆仪表的防护主要靠穿线接头内的密封件实现防水、防尘。
当连接件密封圈非轴向压缩长度不足以确保防爆挠性软管压紧穿线接头内的密封圈时(图10),在防爆挠性软管与引入口之间须加装过渡压紧元件,达到先压紧密封圈抱紧电缆的目的后,再连接防爆挠性软管。
当密封圈非轴向压缩长度能够确保防爆挠性软管压紧穿线接头内的密封圈时,防爆挠性软管与引入口直接连接,利用防爆挠性软管的前端接头压紧密封圈且抱紧电缆。
穿线接头内的密封圈是否压紧是决定密封的关键,这一条在施工时最难把握,应加强验收抽查(拉拽线缆查看是否压紧)。
电缆引入双进线孔接线盒时,如有一孔不引进电缆,则此孔需用大于2mm的堵头封口。
(7)防爆仪表及接线盒密封圈的正确使用。防爆仪表及接线盒的密封圈是防爆产品的一个组件,是经过防爆联合测试确认的。仪表在检修时如果发现密封圈、密封垫老化、变质,应当向原防爆设备厂订购,不能随意变更,否则会影响设备的防爆性能。
(8)仪表线缆敷设注重防水
①少用或不用中间接线箱,仪表线缆直放到头。
②用线缆槽架不用槽盒,避免槽盒内积水并沿着保护管进入接线箱(图11)。
③进线口从接线箱底部进入,进线口密封必须压实压紧。
④转弯处要用弯管,不用易进水、易损坏的开盖弯头。
⑤穿线管末端安装疏水三通,可以拆开检查是否进水。
⑥穿心管接头处密封垫不能损坏。
(9)使用仪表防雨罩防水。在南方多雨地区,许多单位现场仪表都套上了防雨罩,如图12所示。防雨罩有防雨布材质的,也有玻璃钢的、金属的。
现场仪表的防护等级一般为IP65,那么还有必要罩个防雨罩吗?仪表设备进水主要原因是密封圈失效,而密封圈是有寿命期限的,现在石化企业的仪表、设备都是4~5年甚至更长时间的长周期运行,难免有的仪表密封圈会变质老化失效,实践证明有廉价的防雨罩保护,仪表防水效果是明显的。特别要注意的是,如果是可燃及有毒气体报警仪表使用防雨罩,不要影响探头对周围气体的检测。
(10)清洗场地时应注意对现场仪表的保护。
装置检修结束后清洗场地时,要特别注意对贴地安装的气体
图12仪表防雨罩
报警仪等仪表的保护,以及对罐区定期进行的消防演习,更应注意仪表防水保护。
 
(三)小结
(1)仪表防水是一项系统工程,必须从设计、施工、日常维护等几方面着手解决。
(2)设计选型方面应选防护等级满足要求的仪表及接线盒,接线盒要有防水密封槽,尤其是在进线口线缆穿线接头的防护等级,要和主设备匹配,其密封方式及密封件的选型上不能出错。
(3)施工过程中从线缆敷设到终端设备密封,全过程注重防水,尤其是仪表接线口线缆连接密封环节,一定要确保线缆穿线接头密封圈可靠压实、压紧。
(4)日常维护方面定期检查仪表渗水情况,发现密封失效及时处理。
(5)关键部位仪表应建立防水密封台账,仪表防水密封件纳人预防性维护管理。
(四)问题讨论
(1)在防爆区域1区ⅡC气体环境安装的仪表,能否用标识为ExdⅡB的仪表格兰作为电缆穿线接头?
(2)在防爆区域1区ⅡC气体环境安装的仪表,电缆穿线接头能否用四氟乙烯密封带密封(图13)?
(3)仪表线缆穿线保护管末端是该敞开还是该封堵(图14)?

二、仪表防冻防凝
南方仪表防护的难题是仪表防水,北方仪表防护的难题是仪表防冻防凝。
每到冬季,仪表人员手持蒸汽带吹扫仪表引压管线成为北方炼厂独特的工作之一。仪表防冻防凝应从以下几个方面着手。
(一)仪表选型
仪表选型应适合使用环境。
以变送器为例,膜盒充填硅油,适用不同的环境,见表2。
仪表选型建议如下。
(1)信号远传仪表、显示表头要考虑耐环境温度要求,带隔离液的要考虑隔离液耐环境温度的要求。
(2)质量流量计、金属转子流量计、电动靶式流量计、容积式流量计等一般不需要单独伴热。
(3)设计时要考虑仪表导压管尽可能短,便于排污伴热等。
(二)仪表伴热方案
1.蒸汽伴热方案
蒸汽伴热是最常见的仪表冬季保温防凝措施,具有热能输出高、可靠性好、安全性高等特点。根据化工企业所在地方的气温选择蒸汽压力和伴管管径。例如,在寒冷地区,可采用1.0MPa的蒸汽压力,如果蒸汽压力不够,可以考虑适当增加伴管的管径,以提高伴热效果。在我国东北地区,有的化工装置采用0.4MPa的蒸汽伴热,伴管管径改造为φ22后,获得很好的伴热效果。
(1)饱和蒸汽压力、温度和汽化潜热的对照见表3。
(2)蒸汽伴热系统如图15所示。
(3)伴热系统关键部件疏水阀是管理难点。在疏水阀选型上,建议选热静力式疏水阀,不选热动力式疏水阀。因为热动力式疏水阀安装及使用条件高,容易故障。

 
2.电伴热方案
电伴热(ElectricTraceHeating)是一种利用电能发热的技术,通过在被加热物体表面铺设电伴热带,以实现加热作用。
近年来,电伴热由于在防爆区域的使用技术越来越成熟,用于仪表防冻防凝也逐渐广泛起来。与传统的蒸汽伴热方式相比,电伴热具有以下优势:
(1)高效节能。相对于传统加热方式,电伴热可以实现精确的加热控制,不仅能够达到更高的加热效率,还能够有效节约能源。
(2)安全可靠。电伴热使用的材料耐高温、耐腐蚀、耐久性强,且符合相关的安全标准,可以保证其在使用过程中的安全性和可靠性。
(3)易于安装维护。电伴热组件安装简单、维护方便,可以快速实现加热作用,同时也便于维护保养。
电伴热设计应遵循《石油化工仪表电伴热设计规范》HGJ/T12405—2024,主要技术内容包括一般规定、仪表电伴热设计、保温设计及计算、安装设计等。
(1)电伴热结构及原理(图16)。
①电伴热的结构组成如下所述。
a.电伴热带:由导电聚合物和两根平行金属导线及绝缘护层构成,通常呈扁平带状。
b.电源盒:包含变压器和配电盘,提供电源至电伴热带。
c.温度传感器:安装在被加热的管道上,用于测量温度。
d.控制盘:接收温度传感器的信号,并控制电伴热带的电源供应。
e.安装附件:包括三通盒、终端盒等,用于连接和安装电伴热系统。
②电伴热的原理:电伴热带接通电源后,电流通过发热芯产生热量。这种发热芯具有正温度系数(PTC)特性,即其电阻随温度升高而增加。当芯带温度升至一定值后,电阻急剧增加,基本阻断电流,从而自动限制温度不再升高。
(2)电伴热系统电源电缆敷设(图17)。
电源电缆敷设到电伴热现场后,通过电源接线盒与电伴热带连接。电源接线盒适用于危险区域。安装时,注意接线盒顶部电缆入口处的密封,以避免雨水进入。电接线源盒的结构如图18所示。
①电伴热带分线盒。电伴热带的中间分线盒有一字形和T字形两种分线盒,其作用一是在管道分支时,电伴热带也随着分出支路;二是电伴热带出故障时,方便故障点的查找和确定,便于更换某一段电伴热带。中间分线盒的结构和接线方法如图19所示。
②电伴热带密封端子如图20所示。
③温度控制器。虽然电伴热带可根据环境的温度自动调节发热量,一般不需要安装温度控制器,但对于某些温度控制精度要求较高的场合,则要在电伴热带的电源盒之前加装温度控制器。温度控制盒的探头暴露于周围环境中,当环境温度在设定温度以下或以上时,能够自动地接通或断开电伴热带的电源。在温度控制器的顶部盒盖内,可调节温度的设定值。温度控制器的接线如图21所示。
(2)电伴热系统的操作维护。电热管伴热保温箱由箱体、加热器、仪表托架三大部分组成,其结构形式与保护箱相同,所不同的是箱内装有电器加热装置,起热装置是由电热管、温度控制器组成的,箱体侧面装有插座,当接通电源后,箱内加热到所需温度时,再由温度控制器接通电源继续升温。通过反复工作使箱内温度能保持在一定范围内。其恒温加热器主要参数为:额定电压200V、50Hz;额定功率300~500W;控制温度可由用户自定;恒温加热器也可做成防爆型;电热管材料有三种,即铜管、碳钢管、不锈钢管。
电伴热系统在正确安装和操作时,其运行是安全、可靠的,使用寿命也较长。但由于安装、运行、维护不当,或运行过程中的工艺设备、管线运行状态或温度等条件的变化,会引起不必要的故障,减少使用寿命。这就要求操作人员及时发现故障并查明原因,迅速解决,保证电伴热系统安全可靠地运行。下面是一些常见故障的检修方法,可供参考。
①开关跳闸可能故障原因及相应的排除方法见表4。
②回路发热量为0或低于额定值可能故障原因及相应的排除方法见表5。
③回路发热量正常,单管线达不到应有的维持温度,原因及相应的解决方法见表6。
3.利用工艺设备管线自身热量伴热
使用被测介质本身的热源防冻措施对传统的仪表测量进行一定的改造,尽可能地缩短仪表与管线设备的距离,即减少引压管的长度。把仪表及测压管阀门等部件与工艺设备管线包裹在一起,利用这样的方式已有制造好的一体化结构成品,也可采用在现场对原有仪表设备进行改造的方式来实现自身热量伴热(图22)。
 
4.充灌防冻液方案
仪表引压管线灌防冻液也是一种有效的仪表防冻防凝方法。充灌方式有手动充灌和自动充灌两种。
防冻液一般为乙二醇水溶液(表7)。
 
隔离防冻液的充灌,应该在寒冷天气来临之前完成。
(1)手动充灌。
①排空引压管线内的介质(图23)。
②对引压管线灌隔离液。
(2)自动充灌。利用自动充灌仪表冲洗油系统,在冬季来临前,向仪表充灌防冻隔离液(防冻液)。把冲洗油罐中的冲洗油置换成乙二醇防冻液,操作流程同打冲洗油。
要在冬季仪表维护制度中明确定期开泵、充灌防冻隔离液的时间。
5.其他方案
(1)利用智能变送器自带的温度器(图24)。通过HART协议传输到监控系统,监测现场仪表温度。
 
(2)现场伴热线设置多回路温度检测报警器接人监控系统(图25)。
6.几种伴热方式的性能比较
几种伴热方式的性能比较见表8。

(三)管理措施
1.建立台账及应急预案
对需要采取防冻防凝措施的仪表,应建立管理台账,记录仪表位号、测量介质、防冻防凝措施、对口管理人等。编制应急预案并学习演练。
2.建立巡检制度
建立检查记录表单,明确检查内容、检查方式、检查频次、检查要求等。冬季保温送汽之前检查蒸汽保温管路是否畅通或堵塞。要根据天气温度变化来调整供保温汽量,以防止温度太高使变送器引压管内冷凝液汽化影响变送器工作或因温度太低使变送器引压管内冷凝液冷冻影响变送器工作畅通。发现问题及时整改。
3.检修整改
对冬季出现过凝线、冻坏的仪表,要及时整改,不具备整改条件的。要在月修或年度修理计划中做详细的整改方案,彻底解决问题。
4.夏季整改
冬季的仪表防冻防凝问题,要在夏季彻底解决,不能临时抱佛脚。
5.保温措施
用保温材料保温,即用保温材料将仪器仪表易冻或怕冻的部位包起来。冬季来临时要检查、经常排污,防止包装的保温材料破损。
蒸气管伴热保温箱,伴热管是用金属管制成S形结构。箱体上下采用焊接式穿板接头与伴热管焊接而成,伴热管安装在箱内为上进下出,通过蒸汽在管腔内的循环而达到加热目的。伴热管材料一般分为两种,即紫铜管、无缝钢管(碳钢)。
为关键仪表箱再加一层保温棉,在保温箱门口和进出管线口加胶密封,可达到仪器仪表系统更佳的保温、防冻效果。
6.报警措施
有条件的可加装蒸汽泄漏或断电状态的声光报警小装置,以方便保温防冻措施隐患的发现与及时整治。
 
三、仪表防腐蚀
 
仪表防腐蚀是所有石油化工工厂需要注意的问题。
仪表内部测量元件直接接触被测介质,受强腐蚀性被测介质侵蚀在所难免;仪表测量管线细小数量非常多,不能像工艺管线那样设置腐蚀在线检测,又因为是在保温层下,腐蚀极难被发现。这是管理上的一个难点。
仪表腐蚀图片如图26所示。
1.仪表腐蚀分类
化工仪表的主要腐蚀类型是电化学腐蚀、化学腐蚀,以及由于物理、机械作用造成的对仪表材料的侵蚀。
(1)电化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属材料和介质发生电化学作用,过程中伴随有电流产生,最终导致金属发生不同程度的腐蚀。常见的有酸、碱、盐溶液及氯气等腐蚀性气体对仪表材料的腐蚀,如碳钢材料遇强酸或强碱,几分钟就变成残渣,不锈钢(1Cr18Ni9Ti)材料与稀硫酸、稀盐酸接触数十小时也会被腐蚀穿透。还有一种是大气腐蚀,就其本质而言,也是一种电化学腐蚀。大气腐蚀过程发生在金属表面的一层薄薄的冷凝膜中,主要表现为当冷凝液膜溶有SO及氯化物盐类等时,对仪表电子元件及电路板、连接线路等的腐蚀。
(2)化学腐蚀。化学腐蚀是指仪表材料与接触到的高温气体或非电解质溶液发生氧化还原反应而被氧化损耗的腐蚀,化工厂的氯气和化工仪表的铁发生反应就生成了氯化亚铁。
(3)物理腐蚀。物理腐蚀是因为化工仪表在正常使用过程中,受到高温、高压的作用,使化工仪表发生较大的压迫现象,从而发生了物理腐蚀。在生产合成氨时,高压阀芯就会受到侵蚀。仪表测量的介质黏度偏大时,会给金属膜的表面带来聚合物,使仪表堵塞,测量时的就会产生偏差,影响准确度,并且清理起来比较困难,很容易使整个仪表失灵。
2.仪表腐蚀分级
1985年,美国仪器仪表自动化协会(ISA)发布了一项标准,即ISA-S71.04—1985
《过程测量和控制装置环境条件:腐蚀性气体》(最新版为2013年版)。
根据ISA-S71.04标准建立的四级腐蚀程度分类(表9),最佳程度为G1(适度),在此程度范围,腐蚀情况不是影响设备可靠程度的因素,信息计算机系统和分散控制系统一般要求满足G1条件。由于环境潜在腐蚀程度的增加,其相应严重程度划分为G2、G3和GX(最严重情况)。同时在此标准中湿度和温度的影响也进行了量化。此外,还有NACE标准等。我国也制定了相关的标准和环境要求:《工业过程测量控制装置的工业条件第四部分:腐蚀和侵蚀的影响》(GB/T17214.4—2005)。
3.仪表防腐蚀要点
(1)仪表设计选型。针对腐蚀性介质正确选择仪表材质:
①常用的防腐材料为316、316L、蒙耐尔合金、哈氏合金C、钽、钛、聚四氟乙烯(PTFE)等。
②确定腐蚀裕量:根据所选元件的材质、工作介质对元件的腐蚀率、使用环境、期待寿命等来确定。
③要求厂家提供材质NACE报告、抗氢渗透及拉伸报告等。
④仪表引压管宜采用不锈钢材质,氯离子腐蚀等不宜使用不锈钢管材的部位除外。仪表引压管不宜采用螺纹连接。
⑤仪表槽盒不宜敷设在高温工艺管道和设备的上方或有腐蚀性液体的工艺管道和设备下方。确实无法避开的,应采取防护措施避免电缆受损(图27)。
(2)有效隔离。
①膜片隔离。由于聚四氟乙烯有高润滑、耐高低温、耐气候老化、耐腐蚀、不黏附、张力小、摩擦系数低的特点,对多数化学溶剂和药品有抵抗能力。因此,化工仪表的防腐隔离膜片由聚四氟乙烯构成。具体应用方法是,用聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯膜片黏附或喷涂在压力变送器的波纹管上或压力表弹簧管上,使腐蚀介质、传感元件相隔离达到防腐的目的。
②涂覆隔离。在仪表零件或部件上制成保护层,是工业中十分普遍的防腐蚀方法。按照保护层的材料和成形原理不同,可分为如下三种:金属保护层,包括喷涂、电镀、热浸、渗碳等;非金属保护层,如油漆、耐酸水泥、橡胶、塑料、搪瓷等;非金属保护膜,在金属表面进行化学处理,生成氧化物膜、磷酸盐膜等保护膜。
③液体隔离。隔离液充灌在隔离罐内,使仪表的金属零件和腐蚀介质隔离。
④气体隔离。气体隔离法就是注气保护法,是为了使测压点和仪表之间的导压管内有空气的存在,不让它们接触,起到保护的作用。
(3)做好仪表防水。设计选型方面应选防爆方式、防护等级、防腐等级满足要求的仪表及接线盒,接线盒要有防水密封槽,尤其是在进线口线缆穿线接头的防护等级要和主设备匹配,其密封方式及密封件的选型上不能出错。
施工过程中从线缆敷设到终端设备密封,全过程注重防水,尤其是仪表接线口线缆连接密封环节,一定要确保线缆穿线接头密封圈可靠压实、压紧。
日常维护方面定期检查仪表渗水情况,发现密封失效及时处理。
关键部位仪表应设置防雨罩并建立防水密封台账,仪表防水密封件纳入预防性维护管理。
(4)加强薄弱部位关键部位管理。
①建立仪表螺栓台账,定期检查(表10)。
②建立仪表细小接管台账,定期检查(图28)。
③加强仪表内部及隐蔽部位腐蚀检查。内窥镜技术用于仪表内部腐蚀检查。内窥镜直径为8mm,可伸入调节阀膜头内部,内窥镜探头前端具有照明设施,具备可视化功能,可采集影像资料,操作简单,在线操作安全、有效。
④定期请专业化公司对关键部位仪表引压管线,参照取压部位的容器或管道壁厚腐蚀速率预测引压管壁厚减薄情况,做减薄测试。
⑤对关键装置、关键部位的仪表及仪表引压管线定期进行更换。
⑥控制系统。
a.机柜间保持一定的温湿度。
b.做好机柜间密封。
c.机柜间设置新风过滤系统。
d.控制系统板卡带防腐涂层,以达到G3防腐标准。
e.仪表卡件、电路板做定期清洁深度防护。
腐蚀对仪表控制系统造成的危害一般表现为隐蔽性、渐进性和突发性等特点,同时由于腐蚀控制效益的滞后性、间接性,使企业往往不够重视,对其视而不见。通过采取合理的设计及防腐技术、外部防护方法、净化环境等措施可以有效降低仪表材料及系统电气部件腐蚀。
随着对仪表控制系统防腐机理的研究及对防腐问题的重视,仪表及控制系统在制造及选型方面已经有达到相应标准的产品,但是在日常管理方面,还是应该从仪表设备运行期间的每一个环节注重仪表防腐蚀,尤其是隐蔽部位保温层下的腐蚀即CUI问题,仍然是当下管理上的难点。


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