1.概述

在某公司的尿素、三聚氰胺装置中,由于部分被测介质易结晶、易固化等原因故广泛使用带毛细管法兰膜片式变送器(以下简称毛细管变送器)来测量压力、差压和液位。由于受被测介质高温、高压、强腐蚀性等因素的影响,这些毛细管变送器易损坏,使用寿命较长的2~3年,ZUI短的仅有几个月。对生产装置的安全运行JI为不利。曾经发生过因毛细管变送器膜片损坏,造成高温高压介质从法兰与毛细管焊接接口处喷出的恶性事故。目前还没有更好的手段来替代这种检測方式,为保证装置正常运行,我们对仪表损坏原因进行分析并提出解决措施。

 

2.损坏原因

2.1现象

毛细管变送器损坏后会出现:仪表无指示指示不准或昼夜指示变化大等问题,经检查可发现以下几种情况:①膜片变形凹陷:②膜片变形凸出(鼓包);③膜片破裂:④填充液渗漏;⑤填充液问题;⑥毛细管断裂

2.2原因

2.2.1膜片变形凹陷

一般是毛细管或变送器取压法兰密封有问题:①毛细管焊接有砂眼、机械损伤或断裂;②因振动或温度变化使充液孔、变送器取压法兰密封不良等。在静压作用下都会使填充液滲漏,当填充液部分渗漏后,其压力传输能力会减弱或丧失。此时变送器弹性感压膜片就会单向承受压力,使很薄的膜片变形贴到法兰体或插入筒的支撑体上,严重时有膜片被击穿,会从毛细管断裂处喷出工艺介质

2.2.2膜片变形凸出(鼓包)

某仪表指示不准,系统停车后系统压力下降而仪表指示却上升,检査发现隔离膜片凸出成半球状并且焊缝已经裂开。更换1台仪表,调校及试压时运行比较稳定,回装现场后指示时常波动。停车后检査发现隔离膜片变成球状,并且焊缝处漏油温度较高。导致膜片鼓包的原因是膜片出现JI小的泄漏,过程介质会逐渐进入膜片内的填充液,ZUI终使膜片内的压力同过程压力基本相同,这时变送器指示会不灵敏、无法准确反映瞬间的工艺波动。一旦遇到系统停车,过程压力迅速降低,而膜片内部压力,不会马上降低,这就形成膜片内部压力高,膜片外部压力低,使膜片凸出并失去原有弹性,出现鼓包现象据此可以认为:膜片鼓包是膜片本身已经有缺陷,即使用肉眼看不到,在校验过程中也应特別细心,否则,这样的变送器安装到现场设备上可能就无法及时反映压力波动。

2.2.3膜片破裂

膜片是感压元件,其厚度一般在0.4-0.5mm之间,如果出现工艺超压,有可能会因超出其额定承受压力而破裂:如果被测介质有很强的腐蚀性,即使选用合适的防腐蚀材料做膜片,长时间使用膜片的钝化层会被破坏,腐蚀是无法避免的,再加上高温高压介质长期冲刷,膜片会越来越薄,直至无法承受过程压力而破裂。因此,保持必要的备件和建立有效的修复损坏仪表的措施是很重要的膜片的质量是指膜片材质的纯度和加工的均匀程度。膜片材质有316L、哈氏合金C、蒙为尔合金、钮等。膜片与法兰体或插入筒材质相同,则采用弧焊。如果材质不相同,则采用滚焊技术,这样可以防止两种不同的材质在瓴弧焊时产生砂眼或微孔。

2.2.4填充液渗漏

细管与变送器接口或法兰接口处的焊接有砂眼或有机械损伤,变送器取压法兰环形密封不良,在工艺过程静压作用下,造成填充液渗漏,但无论是那一种都会造成变送器指示不准或无指填充液问题。夜间气温较低时仪表指示偏低,白天气温上升后仪表指示恢复正常的现象。究其原因一是硅油不足使硅油无法准确传输膜片的感压信号是抽真空不够,填充硅油中含有气泡,当环境温度变化时气泡热胀冷缩,出现昼夜指示偏差大或指示不准;ZUI后就是由于选择变送器填充液的型号不合适,受环境温度变化也会引起昼夜指示偏差大的原因。介质温度、环境温度与所采用填充液的对比关系,见表

从表1不难看出,填充液有高温型、普通型和低温型。选用不当会导致仪表指示不准。环境温度的影响也应引起足够重视:高温硅油在冬天使用,毛细管暴露在低温环境中,已超出了其适用的环境温度,也是变送器昼夜指示变化大的原

2.2.6毛细管断裂

曾因仪表毛细管断裂连续两次造成尿素装置停车,经分析认为事故原因有以下几个方面:

(1)仪表安装在工艺管道上,由于管道长期振动,使毛细管机械疲劳,从而导致断裂。

(2)隔离膜片被击穿后造成测量介质进入毛细管而被腐蚀。

(3)由于毛细管及插入取压装置之间采用铜焊,铜易与氨反应,当甲铵及尿液进入毛细管后迅速与铜反应造成焊接处断裂。

(4)毛细管材质选择不当。

 

3.措施

综上所述,不难看出,毛细管变送器能否正常使用的关键在于膜片、毛细管焊接质量:膜片材质选择与填充液种类选择;加填充液时抽真空;充液孔密封与变送器取压法兰环形密封等。根据多年的经验,为保证生产设各安全运行,提出以下措施。

(1)由于该类仪表的易损性,应在贮备易损部件和维修方面做充分准备。

(2)完善校验规程,增加校验设备。变送器校验时要保压时间5h以上,保证毛细管接头、充液孔密封处、变送器取压法兰环形密封处无渗漏现象;增加电热鼓风干燥箱,模拟变送器现场环境温度,考机24h。

(3)安装和校验时应避免损伤毛细管和膜

(4)在满足安装要求的情况下,毛细管应尽可能短。

(5)订购备件要详细提出技术要求。