Для среды с сильными кислотами выбирают дифференциальный преобразователь давления с PTFE: какие параметры материалов необходимо проверить в первую очередь

В условиях применения соляной, серной, азотной, фосфорной, смешанных кислот и некоторых кислотных сточных жидкостей дифференциальные преобразователи давления с PTFE часто используются для контроля уровня, расхода, перепада давления на фильтрах, перепада давления в реакторах и в герметичных емкостях. Политетрафторэтилен обладает отличной коррозионной стойкостью, однако «дифференциальный преобразователь давления с PTFE» обычно не означает, что все смачиваемые детали изготовлены из PTFE. Специалисты по закупкам и технические специалисты должны поэлементно проверять смачиваемую мембрану, технологический фланец, уплотнения, импульсные соединения, заполняющую жидкость и монтажные принадлежности, а не судить о коррозионной стойкости только по названию изделия.

Отказы, вызванные сильными кислотами, проявляются не только в виде внешней коррозии. Более распространенные проблемы включают: микропротечки после набухания или охрупчивания уплотнительных колец; увеличение деформации мембраны при высокой температуре и большом перепаде давления; оголение металлической основы после повреждения фланцевой футеровки; усиление температурного дрейфа капилляров или систем выносных уплотнений; засорение точек отбора давления вследствие кристаллизации, отложений и двухфазных газожидкостных сред. Только предварительное четкое определение границ применимости материалов обеспечивает стабильность измерений и безопасность эксплуатации установки.

Компания Xi'an Shenghongchuang Instrument Co., Ltd. при техническом обслуживании промышленных средств измерения и контроля перепада давления, давления, уровня и других параметров обычно выполняет конфигурирование с учетом состава среды, концентрации, температуры, давления, способа монтажа и технологии очистки. Для сильноагрессивных условий с нестандартными требованиями рекомендуется включать полные технологические параметры в техническое соглашение и использовать перечень материалов смачиваемых деталей в качестве основания для приемки при поставке.

I. Сначала определите свойства кислотного раствора и границы условий эксплуатации

Название среды не заменяет описание ее состава

Одна и та же кислота при различных концентрациях, температурах и содержании примесей может по-разному воздействовать на материалы. Например, логика выбора материалов для разбавленной серной кислоты при нормальной температуре и концентрированной серной кислоты при высокой температуре различается; наличие в соляной кислоте окислительных компонентов, свободного хлора или хлоридов металлов также повышает риск коррозии металлических принадлежностей и уплотнительных конструкций. При техническом согласовании следует предоставить точное наименование кислотного раствора, массовую или объемную долю, плотность, сведения о наличии твердых частиц и склонности к кристаллизации.

Помимо параметров нормальной эксплуатации необходимо проверить условия пуска, остановки, кислотной промывки, паровой продувки и аварийных этапов перегрева. Нормальная температура некоторых установок составляет лишь 40℃, однако при CIP-очистке или аварийных режимах она может кратковременно превышать 90℃; статическое давление некоторых сред невысоко, но пуск и остановка насосов, гидроудары или переключение клапанов могут вызывать мгновенные ударные нагрузки. Выбор материалов должен основываться на условиях с наибольшим риском, а не только на штатных данных.

Для смешанных кислот, отработанных кислот, кислых гальванических растворов и жидкостей для абсорбции отходящих газов следует особо учитывать ионы фтора, ионы хлора, окислители, органические растворители и твердые частицы. PTFE обладает хорошей химической стабильностью по отношению к большинству сильных кислот, однако металлические напорные элементы, эластомерные уплотнения и монтажные болты в системе не обязательно имеют такую же стойкость. Поэтому оценка совместимости со средой должна охватывать весь путь контакта со средой.

Основные данные, которые необходимо предоставить поставщику

В листе выбора дифференциального преобразователя давления необходимо как минимум указать диапазон температуры среды, рабочее давление, максимальное статическое давление, диапазон перепада давления, допустимую перегрузку, плотность среды и место установки. При измерении уровня также следует подтвердить способ подключения положительной и отрицательной сторон давления, герметичность емкости, наличие вакуума, длину импульсных линий, а также условия конденсации или обогрева.

Для преобразователей с обычным выходом от 4mA до 20mA также необходимо подтвердить напряжение питания, класс взрывозащиты на объекте, степень защиты, стандарт технологического присоединения и электрический интерфейс. В зонах с высокой коррозионной активностью степень защиты корпуса прибора обычно должна быть не ниже IP65; на открытых площадках, в местах частой промывки или повышенной влажности дополнительно следует рассмотреть исполнения IP66 или IP67 и проверить способ уплотнения кабельных вводов и клеммного отсека.

Рекомендуется отдельно указывать «материал смачиваемых деталей» и «материал внешних несмачиваемых деталей». Первый связан с риском коррозии среды и утечек, второй — с долговременной надежностью в условиях кислотного тумана на объекте. Формулировки только «антикоррозионное исполнение» или «материал PTFE» не позволяют сформировать эффективный стандарт приемки; следует требовать от поставщика отдельного указания марки материала или категории материала мембраны, футеровки, уплотнительной прокладки, фланца, болтов и принадлежностей для отбора давления.

II. Ключевые аспекты проверки материалов смачиваемых деталей

Мембрана, футеровка и уплотнения являются основными объектами проверки

Разделительная мембрана является важным барьером между сильнокислой средой и чувствительным элементом датчика. При применении мембраны с покрытием PTFE, мембраны из PTFE или конструкции выносного уплотнения с футеровкой из фторполимера необходимо подтвердить толщину покрытия, способ соединения, допустимую температуру, допустимое статическое давление и стойкость к вакууму. Для условий с частыми пульсациями или большим перепадом давления также следует проверить усталостный ресурс мембраны и характеристики восстановления после перегрузки, чтобы избежать смещения нуля вследствие длительной деформации.

Не следует игнорировать уплотнения. Прокладки из PTFE, уплотнения с оболочкой PFA, FKM, FFKM, EPDM и другие материалы имеют различные диапазоны применимости в разных кислотных растворах. Некоторые эластомеры в среде концентрированных кислот, при высокой температуре или в присутствии окислителей могут изменяться в объеме, затвердевать или терять эластичность, что в конечном итоге влияет на герметичность фланца. Для сред с высоким риском можно потребовать от поставщика указать материал уплотнения, диапазон твердости, рабочую температуру и рекомендуемый интервал замены.

Непрерывность футеровки в зоне технологического соединения также имеет большое значение. Поверхность фланца, уплотнительная канавка, основание резьбы и область вокруг вентиляционного отверстия — все это места, где легко возникают зоны скрытой коррозии. Если оборудование оснащено фланцем с футеровкой PTFE, необходимо проверить, покрывает ли футеровка уплотнительную поверхность и нет ли точечных отверстий, складок, включений и механических царапин. Во время монтажа нельзя поддевать футеровку острыми инструментами; также следует избегать чрезмерной затяжки болтов с одной стороны.

Не ориентируйтесь только на слово «PTFE»

Фторполимеры PTFE, PFA, FEP и другие отличаются технологичностью обработки, термостойкостью и механической прочностью. PTFE отличается высокой коррозионной стойкостью, однако при длительном воздействии высокой температуры, высокого давления или вакуума необходимо учитывать холодное течение, ползучесть и конструктивную опору; PFA обычно обладает лучшей способностью к переработке в расплаве и более ровной поверхностью, что подходит для отдельных случаев применения высокочистых сред или сложных футеровок. Конкретный выбор по-прежнему должен соответствовать фактическим температурно-давленческим параметрам и конструкции изделия.

Максимальную рабочую температуру материала PTFE нельзя оценивать отдельно от конструкции изделия. Способность самого материала выдерживать высокую температуру не означает, что весь преобразователь может длительно работать при такой же температуре. Заполняющая жидкость, сварная конструкция, уплотнительные кольца, электронные компоненты и система передачи давления ограничивают температурный диапазон всего прибора; окончательно следует руководствоваться верхним пределом температуры среды, указанным в технической спецификации преобразователя.

Если технологическая среда обладает сильными окислительными свойствами или предъявляются требования к высокой чистоте, помимо коррозионной стойкости следует также проверить риски выделения веществ из материала, адсорбции и загрязнения. Особенно в системах электронных химикатов, тонкой химии и вспомогательных фармацевтических системах чистота материала, чистота поверхности, шероховатость и способ заводской очистки могут влиять на качество продукции, поэтому нельзя применять требования обычных химических условий.

III. Согласованная проверка диапазона, класса давления и монтажной конструкции

Диапазон перепада давления и класс статического давления необходимо проверять раздельно

Дифференциальный преобразователь давления измеряет разность давления между стороной высокого и низкого давления, однако давление в трубопроводе, одновременно воздействующее на обе стороны, относится к условиям статического давления. Например, при измерении уровня с диапазоном от 0kPa до 10kPa статическое давление в емкости или трубопроводе может достигать 1.0MPa и даже выше. Низкий диапазон перепада давления не означает низкий допустимый класс давления; при закупке следует отдельно подтверждать диапазон, максимальное рабочее давление, способность выдерживать одностороннее избыточное давление и показатели влияния статического давления.

Как правило, фактический нормальный перепад давления желательно поддерживать в диапазоне от 30% до 80% шкалы, чтобы обеспечить баланс между разрешающей способностью, стабильностью и запасом на кратковременные колебания. Если фактические условия длительное время составляют менее 10% полной шкалы, даже при отсутствии превышения диапазона недостаточное использование сигнала может усилить влияние дрейфа нуля и помех на объекте. Для таких применений, как контроль засорения фильтров, также необходимо предусмотреть запас на рост перепада давления на завершающей стадии засорения.

При измерении уровня сильных кислот с использованием двухфланцевой выносной конструкции необходимо рассчитывать величину смещения с учетом разности высот верхней и нижней точек отбора давления, плотности среды, длины капилляров и температуры окружающей среды. Изменение плотности кислого раствора напрямую влияет на точность пересчета уровня; неравномерный нагрев двух сторон капилляра также может вызвать дополнительное смещение нуля. Место установки должно по возможности находиться вдали от источников тепла, интенсивного солнечного излучения и зон сильной вибрации.

IV. Методы проверки при приемке и перед вводом в эксплуатацию

Техническое соглашение должно содержать проверяемые требования

В закупочной документации рекомендуется указывать: полное наименование и концентрацию среды, диапазон температуры, рабочее давление, диапазон перепада давления, материалы смачиваемых деталей, технологическое присоединение, электрический выход, класс точности, стабильность, степень защиты, требования по взрывозащите и сопроводительную документацию. Для критически важного оборудования можно согласовать предоставление сертификатов на материалы, записей испытаний давлением, калибровочных отчетов, протоколов заводского контроля и перечня смачиваемых деталей, чтобы после поставки не приходилось судить о конфигурации только по внешнему виду.

При приемке необходимо сверить диапазон на паспортной табличке с заказом, подтвердить маркировку сторон высокого и низкого давления, размеры фланца, расстояние между отверстиями под болты и тип уплотнительной поверхности. Для деталей с футеровкой PTFE следует проверить ровность поверхности футеровки, отсутствие вмятин, царапин, трещин или локального отслоения. Если при упаковке и транспортировке уплотнительные поверхности фланцев не защищены, легко возникают механические повреждения, поэтому перед монтажом их необходимо тщательно повторно проверить.

Перед вводом в эксплуатацию в соответствии с регламентом объекта можно выполнить проверку нуля, проверку контура и испытание низким давлением. Для испытательной и промывочной среды также необходимо учитывать совместимость с материалами; нельзя игнорировать коррозию или остаточные загрязнения на этапе испытаний только потому, что рабочей средой является кислотный раствор. После подтверждения отсутствия утечек технологическую среду следует вводить постепенно, а на начальном этапе эксплуатации регистрировать изменения нуля, выходного сигнала и температуры на объекте.

Аномальные признаки, требующие внимания при эксплуатации и обслуживании

При медленном дрейфе выходного сигнала преобразователя, повторяющемся изменении нуля, колебаниях отображаемого перепада давления, кристаллизации по краям фланца, просачивании жидкости вокруг смачиваемой камеры или увлажнении клеммного отсека следует незамедлительно провести проверку. Небольшие утечки в среде сильных кислот могут быть скрыты кристаллическими отложениями, а затем вызвать коррозию болтов, кронштейнов и защитного слоя кабеля; поэтому состояние оборудования не следует оценивать только по нормальному сигналу в течение короткого времени.

Для кислотных сред, содержащих твердые частицы, склонных к кристаллизации или имеющих высокую вязкость, следует разработать план регулярной промывки и подтвердить, что давление промывки не превышает допустимый перепад давления мембраны. Запрещается использовать неизвестные растворители или твердые инструменты для очистки смачиваемой поверхности, чтобы не повредить футеровку PTFE. При замене уплотнительных прокладок необходимо использовать спецификации и материалы, соответствующие исходной конструкции; нельзя заменять их обычными резиновыми прокладками.

Компания Xi'an Shenghongchuang Instrument Co., Ltd. может, исходя из наименования сильнокислой среды, концентрации, температурно-давленческих параметров, стандарта фланца, диапазона и монтажной схемы, помочь подтвердить материалы смачиваемых деталей и конструктивную конфигурацию дифференциального преобразователя давления с PTFE. Перед закупкой подготовьте технологические данные и фотографии соединений на объекте; после определения модели техническим специалистом оформляйте заказ, что позволит эффективно снизить риски несоответствия материалов, несоответствия монтажа и частого последующего обслуживания.