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)合起來一起使用，壓力檢測儀表就會在很短的時間內(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)停頓都是壓力檢測儀表受損帶來的后果。

作為氨的后續(xù)產(chǎn)品，尿素生產(chǎn)過程是一個特殊的流程工藝過程，這一流程工藝過程中使用的壓力檢測技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn)。化學(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)過程中所使用的檢測技術(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)備過多的停車，對檢測、調(diào)節(jié)儀器儀表進(jìn)行檢修或者由于檢測儀表突然的損壞而計劃外停產(chǎn)都會明顯地影響尿素化肥的生產(chǎn)，從而帶來巨額的經(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)壓力檢測儀表與被測流程介質(zhì)相互隔離，并保護(hù)壓力檢測儀表能夠適應(yīng)這樣艱難的工作條件并完成壓力檢測任務(wù)。一個壓力密封隔離系統(tǒng)是由壓力檢測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。整個檢測系統(tǒng)充滿了液體（例如硅油），流程工藝過程中的壓力經(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儀表。

在尿素生產(chǎn)過程中常常要使用機(jī)械式壓力檢測儀、壓力開關(guān)和壓力傳送器來監(jiān)控過程壓力。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時也常常要使用差壓變送器。

整套檢測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/1.4435號）制成。在尿素生產(chǎn)過程中使用的壓力檢測儀表，例如Wika公司生產(chǎn)的壓力檢測儀表使用的是1.4466號合金鋼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)過程中流程介質(zhì)的腐蝕作用是隨著流程工藝過程地變化而變化的。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)量等級的優(yōu)質(zhì)鋼隔膜也只能使用較短的一段時間。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，則會導(dǎo)致檢測系統(tǒng)出現(xiàn)兩種不可靠的因素：

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

●在利用激光焊接隔膜時會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)過程中的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了這一溫度。解決上述缺點的替代解決方案，也是Wika公司開發(fā)的并申請了專利保護(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縫隙地壓在整個結(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無損檢驗的方式進(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（氦氣泄露檢驗）、識別裂紋的滲透性檢驗（煤油裂紋檢驗）、PMI測試（材料可靠性測試）和材料硬度試驗。這些檢測、測試都有符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN10204-3.1的認(rèn)證證書。

在尿素生產(chǎn)過程中，如果沒有壓力密封系統(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，因為在整個尿素生產(chǎn)過程中有著不同的耐腐蝕性能。因此就要對各個壓力檢測點進(jìn)行單獨的腐蝕性檢測，配備不同材質(zhì)的壓力密封器和壓力變送器。這一措施從長期經(jīng)濟(jì)效益來看，也能收回較高的壓力檢測儀表的投資費用。 ●

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