双法兰液位变送器在测量尿素高压液位时的膜片腐蚀原因分析

某厂CO2汽提法尿素高压液位测量用双法兰液位变送器故障处理为例，深入分析尿素合成塔液位测量所用双法兰液位变送器膜片腐蚀原因，并将双法兰液位变送器应用中的一些经验分享给大家。
 
使用工况介绍
合成塔和汽提塔液位测量双法兰液位变送器**投入运行是在2013年11月份，介质为高压尿素溶液，温度170℃，压力14.5MPa，对金属腐蚀性极强。**使用的是插入式双法兰毛细管差压液位计，为防止取压口结晶，配有对应的冲洗环和高压冲洗水管线，双法兰液位变送器选用3051系列差压变送器，法兰膜片材质为奥氏体双相不锈钢材质2507。

 
故障现象
运行3个多月后，两套尿素8台双法兰液位变送器有6台指示***大值。利用系统停车检修机会进行拆检，发现故障的双法兰液位变送器均为气相膜片焊接处有破损现象，而液相膜片无明显破损且膜片弹性正常，膜片表面均形成了氧化膜无明显的腐蚀。
 
故障原因分析及判断思路
针对插入式膜片边缘破损问题，进行如下分析：
1、系统的频繁开停车导致膜片所受应力频繁发生变化，机械撕裂，但由于频繁开停车同样作用于液相膜片，而液相膜片未出现损坏，此原因排除；
2、膜片和筒体焊接处材质薄弱，昌晖仪表技术人员同罗斯蒙特厂家人员进行了交流和分析，膜片的焊接工艺为电阻焊＋TIG焊接(钨极惰性气体保护焊)双层焊接自动融化，因此焊缝材质没有问题，但是膜盒的焊缝处确实为***薄弱的环节，建议改平膜片和RF面法兰结构。
 
2014年11月份对所有的尿素合成塔液位计改造完成，改造后运行稳定，在2015年10月至2015年11月合成塔液位计先后出现指示波动，随后指示***大，判断为双法兰液位变送器损坏，利用停车检修机会进行了更换，在拆检过程中发现，平膜片同样存在气相膜片破损现象，而液相膜片完好。虽然此次基本达到了尿素行业双法兰液位变送器运行一年的标准，但通过气相和液相法兰膜片对比，液位计的运行周期还可以进一步提升。
 
双法兰液位变送器膜片的腐蚀原因分析：因担心高压液位计取压管的结晶问题，自2013年11月系统开车以来，高压液位计冲洗水一直投运至今，然而液位计冲洗水长期投运是会加速膜片的腐蚀和冲刷。
 
从理论角度来说，冲洗水(蒸汽凝液95℃左右)的加入，不会造成合成塔液位计膜片处局部湿度的升高，但是会改变液位计膜片处的介质组成，使膜片处局部溶液变稀，腐蚀性增加，从而破坏氧化膜对膜片腐蚀加剧。
 
同时从拆检的双法兰液位变送器膜片腐蚀程度来看，在冲洗水经过膜片的地方，氧化膜明显被破坏了，且在膜片破损处也大都是在冲洗水经过的地方，同时在2014年4月有一次更换双法兰液位变送器过程，其中一台液位计由于缺少冲洗环未投运液位计冲洗水，然而同批的双法兰液位变送器只有这台运行时间***长，于是判断，冲洗水的投运与否对双法兰液位变送器膜片运行时间也存在极大的影响。
 
故障有效处理办法
***终通过相关技术人员分析讨论，在2015年11月更换双法兰液位变送器时对液相冲洗水停止投运，而气相冲洗水与操作人员结合定期投运一次。经过测试，此次液位计运行至2017年7月出现指示异常损坏，较上次使用时间多运行了8个月，可见该措施有效。
 
相关知识拓展
从理论上分析，影响尿素对变送器膜片金属腐蚀性主要与以下几个方面有关：
1、 金属膜片材质：合金元素铬使钢基体表面生成组织致密的氧化膜，可以减少腐蚀。
2、氧含量：为保证不锈钢表面维持氧化膜使之呈钝态，必须保持溶液有一定的含氧量。
3、温度：升高温度会强化电化腐蚀的电极过程，尿素水解和甲铵的离解程度也增加，而氧在溶液中的溶解度降低，故升高温度会加强尿素对变送器膜片金属材质的腐蚀。
4、介质组成：溶液中的氨能中和溶液的酸性，抑制氨基甲酸或氰酸的形成，所以，提高溶液的氨碳比能减轻腐蚀速度，而提高水碳比则溶液变稀，增加铵盐(NH4COONH2或NH4CNO-)的解离，强还原性离子(COONH2-，CNO-)增多，从而加剧变送器膜片腐蚀。
 
故障处理经验谈
目前在CO2汽提法尿素高压液位计中的选择，国内同行业大致分为三种：使用***为**的是放射性液位计，较少使用雷达液位计和差压液位计。考虑到安全和性价比，该厂选择了通用性更强的高静压双法兰液位变送器。日常维护过程中应积极与厂家及类似工况的同行业人员进行交流，了解双法兰液位变送器的使用周期，通过发现的问题逐步积累经验，寻找更为可靠适用于现场环境的液位测量仪表。


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