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存在氢气的情况下,请慎选压力传感器的隔膜

来源:中华电力网 作者:佚名 发布日期:2008-4-25 17:44:12
关键词:  传感器 压力
氢气是最简单、最小的原子。水、酸、碱以及无数有机化合物都含有氢。虽说氢并不是腐蚀性的物质,但是在选用压力变送器时考虑不周到,氢气会造成一些问题。
氢原子会穿过压力变送器的金属隔膜,引起测量误差。压力变送器的隔膜厚度一般只有0.025mm至0.050mm。通常氢气是由两个氢原子组成的分子H2的形式出现。氢分子不会穿过金属隔膜。但是,如果氢分子分裂成氢离子,也就是两个H 原子,它就会穿过金属隔膜,因为H 离子比隔膜金属材料中两个分子之间的空隙还要小。
氢离子H 穿过隔膜后,会形成H2分子,留在压力变送器里面。H2会逐渐地溶解到压力变送器中的液态硅酮里面,时间一长,硅酮中的氢气会饱和,因而形成气泡。
气泡会引起零点出现移动,影响测量结果,因而降低变送器的性能。随着氢气数量的增加,隔膜会向外扩张,引起裂纹,导致硅酮流失,于是压力变送器会失效。



什么情况下会出现H2渗透
如果在一项应用中存在纯粹的氢气,渗透问题是不言而喻的。但是,如果它不是以纯粹的氢气的方式出现,也会出现渗透。氢原子会随时从分子上脱离出来成为离子。它从分子上脱离出来的方式有以下几种。
1.在高温或者高压下,会出现变化。如果氢气是纯的,氢分子的互相碰撞会破坏结合键。
2.电化作用会引起游离。海水的电解作用和弱电解反应这种类似的反应中,以及镀锌管道,都会引起腐蚀,产生氢离子。
3.在高温时蒸汽会引起金属隔膜腐蚀,产生氢离子。



隔膜的保护
隔膜材料会影响渗透率,这是因为不同材料的分子晶格的间隙是不同的。在过去,一直是用不锈钢制造隔膜,避免使用像HastelloyC和Monel这些镍基金属,更不用说用钽了。
用镀了金的不锈钢制造的隔膜虽然很贵,但是它的保护作用是最好的,因为只要镀上厚度只有3μm的一层金就能够消除渗透现象。


改进了的新产品
减轻氢离子渗透的一个方法是在压力变送器使用的标准HastelloyC隔膜上涂敷一层钝态涂层。钝化了的HastelloyC隔膜的渗透率通常与不锈钢隔膜相近,但是它耐腐蚀的性能比不锈钢隔膜好,寿命比不锈钢隔膜长。
在存在大量氢气的情况下,我们建议使用镀金HastelloyC隔膜。
是采用钝化HastelloyC隔膜还是采用镀金HastelloyC隔膜,需要考虑几个问题。(在表中列出了镀金隔膜应该用于哪种存在氢气的应用。)
对于不同类型的管道,应当选择不同的隔膜。可以按下面的表来选择隔膜材料。

结论
使用普通HastelloyC隔膜的钝化变送器的耐腐蚀性能优异,价钱与使用不锈钢隔膜的产品相似。
与非钝化HastelloyC隔膜相比,钝化HastelloyC隔膜的耐腐蚀性能和防止渗透的保护作用都比较好。
由于耐腐蚀性能和防止渗透的性能都比较好,长期使用的成本较低。因此,不经常到使用现场,用于标定变送器的时间也减少了。如果氢气渗透的问题比较大,用镀金的隔膜可以胜任。

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