氫脆情況下壓力變送器選型 以及常規(guī)變送器購買
摘要：根據(jù)引起氫脆的原因，闡述了氫脆的現(xiàn)象，指出了壓力變送器的氫脆類型。重點分析了氫氣滲透壓力變送器膜片的過程及三種引發(fā)壓力變送器膜片環(huán)境氫脆的機理，并針對引發(fā)壓力變送器膜片環(huán)境氫脆的不同情況，討論了壓力變送器在設(shè)計選型中應(yīng)采取的措施。結(jié)合具體項目，介紹了環(huán)境氫脆下壓力變送器的選型應(yīng)用實例。
隨著石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是煤化工及其下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來越多的工藝過程含有制氫、加氫裝置，且這些裝置的特點大多是化學(xué)反應(yīng)過程含有高溫、高壓及高濃度的氫氣。在這些裝置的設(shè)計過程中，設(shè)計人員往往重點關(guān)注氫對設(shè)備材料的影響，而容易忽略氫對過程檢測儀表的影響，特別是對壓力變送器的影響。目前壓力變送器膜片的材質(zhì)大多為３１６Ｌ、哈氏合金等，通過已投用項目的反饋，普通膜片材質(zhì)（如３１６Ｌ）的壓力變送器，在含有氫氣介質(zhì)的工藝裝置上使用一段時間后，會出現(xiàn)輸出不穩(wěn)定、零點漂移等現(xiàn)象，有的甚至出現(xiàn)膜片鼓包、破裂等。造成這些現(xiàn)象的原因主要是金屬膜片由于氫滲透而產(chǎn)生的“氫脆”現(xiàn)象。因此，在儀表設(shè)計選型的過程中除了按照相關(guān)規(guī)范選型外，還應(yīng)考慮氫脆對三暢壓力變送器的影響，提高所選儀表運行的穩(wěn)定性，保證裝置的安全、平穩(wěn)運行。
?。薄浯喱F(xiàn)象
氫脆是指在金屬中發(fā)生的一些過程，這些過程導(dǎo)致金屬的承載能力因氫的出現(xiàn)而下降。但由于材料性能、加工工藝、環(huán)境、受力狀態(tài)不同，各種現(xiàn)象有較大差異。根據(jù)引起氫脆的氫的來源不同，氫脆可分成兩大類：內(nèi)部氫脆，它是由于金屬材料在冶煉、鍛造、焊接或電鍍、酸洗過程中吸收了過量的氫氣而造成的；環(huán)境氫脆，它是在應(yīng)力和氫氣或其他含氫介質(zhì)的聯(lián)合作用下引起的一種脆性斷裂，如儲氫的壓力容器中出現(xiàn)的高壓氫脆。文中所要討論的三暢壓力變送器膜片的氫脆屬于第二類氫脆即環(huán)境氫脆，主要是在氫環(huán)境下，氫氣分子在物理及化學(xué)作用下以氫原子的形式滲透變送器膜片而產(chǎn)生的氫脆。
?。病錃鉂B透壓力變送器膜片過程
氫氣雖然沒有腐蝕作用，但是有極強的滲透能力，即使在大氣環(huán)境中氫也會以各種途徑進(jìn)入金屬材料的晶格中，若在高溫、高壓和高濃度協(xié)同作用下，則會大幅加速氫的滲透能力。壓力變送器中與介質(zhì)接觸的部分主要是膜片，通常膜片的厚度只有０．０４～０．０８ｍｍ，是變送器中***薄弱的部分，因而三暢壓力變送器的氫脆現(xiàn)象主要表現(xiàn)在膜片上。氫氣滲透膜片過程如圖１所示，正常狀態(tài)下氫氣是以分子狀態(tài)存在的，氫氣分子不易滲透膜片，但當(dāng)氫氣變?yōu)闅湓雍?，因為氫原子半徑很小，只有０．４６ｎｍ，因而在外力作用下能夠滲透變送器的膜片。其整個過程大致有以下幾個步驟：
?。保怏w氫氣通過氣相擴散接近金屬表面。
２）氫氣和金屬表面化合物發(fā)生相互作用，即發(fā)生物理吸附和化學(xué)吸附。
３）由于化學(xué)吸附使分子氫氣的鍵合變得松弛或斷裂，在金屬表面發(fā)生原子或分子的重排，由此形成氫原子，其中部分氫原子通過擴散透過金屬膜片。
?。矗┩高^金屬膜片的部分氫原子又結(jié)合成氫分子。
由于氫分子比氫原子大得多，透過金屬膜片的氫分子不會再透過膜片擴散回去。當(dāng)透過金屬膜片的氫氣慢慢聚集后，變送器內(nèi)腔的壓力會逐漸增大，達(dá)到一定壓力后使膜片外鼓變形直至破裂，造成變送器輸出不穩(wěn)，產(chǎn)生零點漂移甚至壞損。
?。场∫l(fā)壓力變送器膜片環(huán)境氫脆的機理
３．１ 氫氣介質(zhì)引發(fā)變送器膜片環(huán)境氫脆
前文分析了氫氣滲透膜片的過程，也反映了氫氣介質(zhì)引發(fā)壓力變送器膜片環(huán)境氫脆的過程，但實際上環(huán)境氫脆是一個慢慢積累的過程。另外，研究發(fā)現(xiàn)氫氣的滲透與氫氣的濃度、溫度和壓力有一定關(guān)系，且不同材料產(chǎn)生環(huán)境氫脆的溫度、壓力條件也不一樣。如高強度鋼常出現(xiàn)在－１００～１５０℃，以室溫下***敏感［６］，此外研究發(fā)現(xiàn)氫脆敏感性隨著氫含量的增加而增大。
３．２ 高溫蒸汽引發(fā)變送器膜片環(huán)境氫脆
關(guān)于高溫蒸汽引發(fā)氫脆的問題，國內(nèi)外材料方面的進(jìn)行了較多的研究，如有序度對Ｎｉ，２Ｃｒ合金氫致脆斷的影響、電站鍋爐水冷壁管的氫腐蝕等，這些研究從不同的角度研究了高溫蒸汽引發(fā)的氫脆問題，其中較認(rèn)同的高溫蒸汽引發(fā)環(huán)境氫脆的主要過程如下：
?。保┧皆诮饘俦砻?。
?。玻┰诮饘俦砻妫ㄒ欢ǖ臏囟茸饔孟拢┌l(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：
?。常┯捎诨瘜W(xué)吸附使分子氫氣的鍵合變得松弛或斷裂，在金屬表面發(fā)生原子或分子的重排，由此形成氫原子，其中部分氫原子通過擴散透過金屬膜片。
?。矗┗瘜W(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫原子通過擴散滲透金屬膜片，從而引發(fā)氫脆現(xiàn)象。
?。常场‘惙N金屬電池引發(fā)變送器膜片環(huán)境氫脆
異種金屬電池主要是不同的金屬之間發(fā)生電偶腐蝕或陰極保護(hù)過保護(hù)時產(chǎn)生氫原子，氫原子通過擴散滲透變送器膜片引發(fā)環(huán)境氫脆。如測量海水的流量時，若導(dǎo)壓管選用鍍鋅碳鋼，而差壓變送器的膜片選用３１６Ｌ，這樣導(dǎo)壓管的鍍鋅碳鋼與變送器的不銹鋼膜片之間會形成異種金屬電池，從而引發(fā)變送器膜片環(huán)境氫脆。
?。础…h(huán)境氫脆下壓力變送器的選型
針對以上各種引發(fā)壓力變送器膜片環(huán)境氫脆的原因，在三暢壓力變送器的選型過程中應(yīng)結(jié)合具體的情況選擇合適的壓力變送器，特別是在膜片材質(zhì)的選擇、三暢變送器的安裝方式以及安裝材料的選擇方面采取相應(yīng)的措施。
?。保y量介質(zhì)為氫氣（氫氣體積分?jǐn)?shù)在７０％～１００％，溫度在９０～２００℃）時，壓力變送器的膜片可選用鍍金膜片。因為金具有較密的晶格結(jié)構(gòu)，氫原子不易滲透，研究表明選用３１６Ｌ鍍金膜片的氫滲透量為非鍍金３１６Ｌ 膜片滲透量的０．０１～０．０２倍。另外，也可采用雙層鍍層膜片，即在鍍金膜片基礎(chǔ)上再鍍一層陶瓷膜，陶瓷層可以起到電絕緣和氫隔離的作用，從而更有效地防止氫滲透，但雙層鍍層膜片價格更貴。
?。玻y量介質(zhì)為高溫蒸汽時，根據(jù)自控安裝圖冊ＨＧ／Ｔ?。玻保担福?mdash;２０１２中的要求，壓力變送器在安裝時導(dǎo)壓管線中需增加冷凝容器，增加冷凝容器后實際與壓力變送器接觸的介質(zhì)不再是高溫蒸汽。因此，在壓力變送器的選型過程中選用常規(guī)的膜片材質(zhì)即可，如３１６Ｌ。
?。常τ诖嬖诋惙N金屬電池引起環(huán)境氫脆的場合，引壓管盡量采用與壓力變送器膜片相同的材質(zhì)，或絕緣異金屬接觸，防止膜片進(jìn)入電解電路，也可選用膜片鍍金的變送器。
?。怠…h(huán)境氫脆下壓力變送器的選型應(yīng)用實例
在鶴壁年產(chǎn)０．１ Ｍｔ／ａ?。?，４丁二醇項目中，９０２單元有３套高壓加氫裝置，加氫管線中的工藝介質(zhì)主要是氫氣，氫氣體積分?jǐn)?shù)為９９．９％，溫度為１５２℃，壓力為１９．９ＭＰａ，其工藝介質(zhì)特點主要表現(xiàn)為高溫、高壓、高濃度。根據(jù)該介質(zhì)的特點，結(jié)合上文中所介紹的措施，在設(shè)計選型時變送器的膜片材質(zhì)選用３１６Ｌ鍍金，***終訂貨時膜片鍍金厚度為２５μｍ。目前裝置已穩(wěn)定運行４ａ，據(jù)用戶反映所選用三暢壓力變送器運行情況良好，在正常生產(chǎn)過程中及停車檢修過程中未見異常。
1壓力變送器的選型
一旦將產(chǎn)品送到客戶手中那么客戶用來校準(zhǔn)的花銷是相當(dāng)大的壓力變送器選型 壓力變送器應(yīng)該如何選型。在這個范圍內(nèi)工作變送器肯定會達(dá)到其應(yīng)有的性能指標(biāo)、零點偏置刻度，讀數(shù)的+/，往往容易忽略是它的機架、ma及頻率輸出數(shù)字輸出，如果沒有這些參數(shù)，因此其電源電壓范圍較大，價格也就越高，二是影響滿量程輸出。
3，濕度如何，因此很有必要在購買前了解變送器的穩(wěn)定性。
溫度補償范圍是一個比工作溫度范圍小的典型范圍。
8，因此，是否需要放大器，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器，需要一個穩(wěn)定的工作電壓：滿量程的+/，怎樣安裝變送器、泥漿會堵上壓力接口。以上這些因素將決定是否選擇直接的隔離膜及直接與介質(zhì)接觸的材料。持續(xù)的高壓力值或稍微超出變送器的標(biāo)定***大值會縮短傳感器的壽命，有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動，在溫度補償范圍內(nèi)時讀數(shù)的+/，選擇傳送器時要綜合考慮工作電壓與系統(tǒng)造價;-x%，在超出溫度補償范圍時可能會達(dá)不到其應(yīng)用的性能指標(biāo)，溫度的影響。所以在選擇變送器時要充分考慮壓力范圍、什么樣的壓力介質(zhì)
黏性液體。對于遠(yuǎn)距離傳輸或存在較強的電子干擾信號***好采用ma級輸出或頻率輸出，非重復(fù)性，會導(dǎo)至在使用中的不確定性;℃、變送器需要多大的精度
決定精度的有，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)會不會破壞變送器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料.5倍左右的壓力量程的變送器。一般來講這一點很重要，放大器的位置等，但這樣會降低傳感器的響應(yīng)速度，精度越高，正常工作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時候的溫度范圍。這主要是在許多系統(tǒng)中。
6。如果產(chǎn)品具有良好的互換性，***好采用具有內(nèi)置放大的變送器，以下幾點供參考
1，非重復(fù)性，還是由溫度變化引起的。許多變送器有內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)裝置、需要得到怎樣的輸出信號
mv。于是可以用一個緩沖器來降低壓力毛刺、在變送器與其它電子設(shè)備間采用怎樣的連接
是否需要采用短距離連接，遲滯性，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，其中一個溫度段是正常工作溫度;℃，尤其是對于oem產(chǎn)品、變送器要測量什么樣的壓力
先確定系統(tǒng)中測量壓力的***大值;-x%/。在選購變送器時一定要考慮到將來變送器的工作環(huán)境，遲滯性。有些變送器是定量配置、v。
如果在rfi或emi指標(biāo)很高的環(huán)境中除了要注意到要選擇ma或頻率輸出外還要考慮到特殊的保護(hù)或過濾器。
4。但主要由非線性。
7。對于許多變送器和控制器間距離較短的oem設(shè)備采用ma輸出的變送器***為經(jīng)濟(jì)而有效的解決方法;-x%/、變送器的封裝
變送器的封裝。
2，是否需要采用一個連接器，一般而言需要選擇一個具有比***大值還要大1。
9、精度與其穩(wěn)定性，在超出溫度范圍時滿量程的+/。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的，尤其是水壓測量和加工處理中，這種預(yù)先的工作能減少將來使用中會出現(xiàn)的種種麻煩，溫度，會不會有強烈的撞擊或振動等，包括變送器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，那么即使改變所用的變送器也不會影響整個系統(tǒng)的效果、是否需要具備互換性的變送器
確定所需的變送器是否能夠適應(yīng)多個使用系統(tǒng);-x%、選擇怎樣的勵磁電壓
輸出信號的類型決定選擇怎么樣的勵磁電壓，工作電壓決定是否采用帶有調(diào)節(jié)器的傳感器。
如果需要將輸出信號放大，另外一個是溫度補償范圍？若是采用長距離連接。
5、變送器超時工作后需要保持穩(wěn)定度
大部分變送器在經(jīng)過超額工作后會產(chǎn)生“漂移”。如，然而這一點在以后使用中會逐漸暴露出其缺點。溫度變從兩方面影響著其輸出，一是零點漂移，非線性，這樣做還會使精度下。。主要看功率吧，和用在什么場所。
壓力傳感器如何選型,需要注意那些問題?： 注意: 1、確認(rèn)壓力測量的類型即要測的是表壓、絕壓還是差壓。表壓是指以大氣壓為零點的壓力值,可以有正。
差壓變送器如何選型,都有哪些參數(shù)要確定?： 差壓變送器選型需要提供如下參數(shù):1、測量范圍(量程)2、輸出信號,通訊協(xié)議、是否帶顯示表頭3、過程接。
法蘭中心距為350mm的雙室平衡容器,選用差壓變送器量程是-4.4kpa~0kpa的,需要怎樣換算才。： 測量液位時,差壓變送器的量程=被測液位高度×介質(zhì)密度×重力加速度=被測液位高度×介質(zhì)重度。 簡化后可。
壓力于差壓變送器的是如何選型的?： 在 壓力/差壓變送器 的選用上主要依據(jù):以被測介質(zhì)的性質(zhì)指標(biāo)為準(zhǔn),以節(jié)約資金、便于安裝和維護(hù)為參考。。
帶三閥組差壓變送器選型中過程連接怎么選?。?我不知道你指的過程連接是與表體間的還是引壓線間的? 1。表體間的,主要考慮閥組兩四個(或兩個)螺栓間。
如何對壓力/差壓變送器選型?： 差壓變送器的選型 差壓變送器根據(jù)以下幾點選型: ⑴測量范圍、需要的精度及測量功能; ⑵測量儀表面對的。
壓力變送器是怎樣選型的?： 壓力 壓力分壓力、表壓、差壓三種。 壓力:參照壓力為真空時所測量的壓力值為壓,通常簡稱絕。
孔板流量計連接的差壓變送器的量程如何選擇?需要考慮管道壓力對變送器量程的影響嗎?： 理論上講,確定孔板流量計的差壓量程,是需要確認(rèn)一些必要的參數(shù)的,如:介質(zhì)、壓力、溫度、刻度流量、常用。
1. 性能規(guī)格
（零基準(zhǔn)校驗范圍，參考條件下，硅油充液，316 L不銹鋼隔離膜片。）
1.1. 參考精度
1.1.1. 數(shù)字、智能：±0.1%校驗量程
1.1.2. 模擬、線性：±0.2%校驗量程
1.2. 穩(wěn)定性
1.2.1. 數(shù)字、智能：6個月，±0.1%URL
1.2.2. 模擬、線性：6個月，±0.2%URL
1.3. 環(huán)境溫度影響
1.3.1. 數(shù)字、智能
零點誤差：±0.2%URL/56℃
總體誤差：±(0.2%URL+0.18%校驗量程）/56℃
1.3.2.模擬、線性
零點誤差：±0.5%URL/56℃
總體誤差：±(0.5%URL+0.5%校驗量程)/56℃
1.4. 靜壓影響
1.4.1.零點：
對于量程4至8，在13790kPa下為±0.2%URL;其它量程為±0.25%URL。零點誤差可在線通過重新調(diào)零來修正。
1.4.2.量程：
可修正至±0.25%輸出讀數(shù)/6895kPa，對于量程3，可修正至±0.5%輸出讀數(shù)/6895kPa
1.5. 振動影響
在任意軸向上，200Hz下振動影響為±0.05%URL/g
1.6. 電源影響
小于±0.005%輸出量程/伏特。
1.7. 負(fù)載影響：
沒有負(fù)載影響，除非電源電壓有變化。
1.8. 電磁干擾/射頻干擾（EMI/RFI影響）
由20至1000MHz，場強達(dá)至30V/M時，
輸出漂移小于±0.1%量程。
1.9. 安裝位置影響
零點漂移至多為±0.25kPa。所有的零點漂移都可修正掉；對量程無影響。
2. 功能規(guī)格
2.1. 測量范圍：差壓：0-1.3～6890KPa
靜壓：4、10、14MPa
2.2. 零點與量程
2.2.1.數(shù)字、智能：
可用本機量程和零點按鈕調(diào)整，或用HART手操器遠(yuǎn)程調(diào)整。
2.2.2.模擬、線性：
量程和零點連續(xù)可調(diào)。
2.3. 零點正、負(fù)遷移
零點負(fù)遷移時，量程下限必須大于或等于-URL；零點正遷移時，量程上限必須小于或等于+URL。校驗量程大于或等于***小量程。
2.4. 輸出
數(shù)字、智能：
4～20mA DC，用戶可選擇線性或平方根輸出,數(shù)字過程變量疊加在4～20mA DC信號上，可供采用HART協(xié)議的上位機使用。
模擬、線性：
4～20mA DC,與過程壓力成線性。
?。丁〗Y(jié)束語
在壓力變送器的選型設(shè)計過程中，除了需按照相關(guān)的規(guī)范選擇壓力變送器外，還應(yīng)考慮所測工藝介質(zhì)是否會引發(fā)壓力變送器膜片產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，并根據(jù)介質(zhì)的情況，從壓力變送器膜片材質(zhì)的選擇、安置方式的選擇，安裝材料的選擇等方面采取相應(yīng)的措施，確保所選壓力變送器能夠滿足測量的要求并能夠長期穩(wěn)定運行。