氯碱生产中仪表材质的选择

魏相章

(重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆 401221)

【仪表与自动化】

氯碱生产中仪表材质的选择

魏相章*

(重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆 401221)

氯碱；仪表；材质

介绍了氯碱生产中针对不同介质选用相应仪表材质的经验。

随着氯碱生产工艺的不断进步和发展，自动化程度日趋提高，各类仪器仪表在装置中的应用也越来越广泛。氯碱生产过程中介质的种类复杂，腐蚀性强，了解介质的腐蚀性能，根据不同介质选择合适的仪表材质显得尤为重要。

1 不同介质对仪表材质选型的影响

1.1 盐溶液

盐溶液对金属的腐蚀主要有以下几点：①使水溶液pH值发生变化,②使水溶液呈现氧化或还原性,③使导电率增大，④某些盐类的阴阳离子对腐蚀过程起特殊的作用。在实际运行中，多数盐类发生的腐蚀不是单一的，往往是几种因素交错在一起。盐溶液中强酸弱碱盐腐蚀性能接近于酸；弱酸强碱溶于水呈现碱性，可抑制铁等金属的腐蚀；强酸强碱盐溶液呈现中性，只要阴阳离子不具备氧化性就只有导电率和溶解度方面的影响。在此特别强调卤素离子，卤素离子半径小，对钝化膜的穿透能力大或由于易被金属表面吸附而妨碍了氧的吸附，因而特别显示出对钝化膜的破坏作用。当介质中含有卤素盐时，对金属腐蚀带来明显的坏影响，易产生局部腐蚀。氧化性的卤素盐破坏作用最大。Cl-对金属的点蚀在卤素盐中排列首位[1]。

1.2 碱性介质

碱溶液对金属腐蚀性一般比酸小，主要因为在碱中金属表面生成难溶的氢氧化物或氧化物而起保护作用，其次在碱溶液中氧电极电位与氢电极电位下降，使与金属溶解反应的平衡电位之间的电位差变小，腐蚀电池的“推动力”相应小一些，因此腐蚀速度慢[1]。

1.3 酸性及氧化性介质

在酸性介质中金属的腐蚀及其电位很大程度上取决于氢离子的放电。增加溶液的酸度，相应地增加阴极反应速率并使金属表面膜溶解，因而加快金属的腐蚀速率。所以含有大量氢离子的酸性溶液是腐蚀性强的介质[1]。

溶液的氧化性也影响金属的腐蚀电位，特别是对于氧化剂来讲，一方面由于它被还原所产生的阴极去极化反应会促进腐蚀，另一方面，当氧化性酸的浓度及氧化剂浓度超过某一临界值时可使金属发生钝化从而抑制腐蚀。由此可见：酸性溶液的腐蚀性能既与氢离子的浓度有关，又与酸性溶液中阴离子的氧化性能有关[1]。

2 仪表材质的选择

2.1 盐水介质仪表选择

在氯碱生产工艺中，仪表均与测量介质接触。在盐水系统中，变送器和压力表一般选择法兰式的，隔离膜片均选择钽材。当盐水温度低于150 ℃且不含固体颗粒时，热电阻保护套管材质通常选择304+PTFE；当盐水温度高于150 ℃或含有固体颗粒时，通常选择TA2。当盐水温度低于150 ℃，同时介质中不含固体颗粒物时，调节阀阀体材质通常选择WCB+PTFE，阀芯材质通常选择304+PTFE，采用PTFE波纹管密封；当盐水系统中含有固体颗粒，阀门通常选择旋塞阀结构，阀体、旋塞通常选择TA2材质，密封膜片及填料均选择PTFE材料，阀门要求进行热等静压处理。电磁流量计电极、接地环材质通常选择钽材，质量流量计及密度计测量管材质均选择Alloy C22[2]。

2.2 碱性介质仪表材质选择

碱液系统变送器和压力表一般选择法兰式的，隔离膜片均选择Ni材。在介质温度低于150 ℃且不易结晶时，热电阻保护套管通常选择304+PFA材质；当碱液温度高于150 ℃或碱液浓度高易于结晶时，通常选择Ni。当碱液温度低于150 ℃且不易结晶时，调节阀阀体材质通常选择WCB+PFA，阀芯材质通常选择304+PFA，采用V形PTFE填料密封；当碱液浓度高易于结晶时，阀门形式通常选择旋塞阀结构，阀体、旋塞通常选择Ni材质，密封膜片及填料均选择PFA材料。电磁流量计电极、接地环材质通常选择铂铱合金，衬里材质通常选择PFA。质量流量计及密度计测量管材质均选择Alloy C22[2]。

2.3 氯气介质仪表材质选择

氯碱生产工艺过程中一般控制氯气温度高于9.6 ℃、低于120 ℃。在氯气(干/湿)介质中热电阻保护套管通常选择304+PTFE材质。在设计公称压力低于1.6 MPa时，调节阀阀体材质通常选用WCB+PTFE/F46，阀芯材质选用304+PTFE/F46，采用PTFE波纹管密封；当设计公称压力高于1.6 MPa时，调节阀阀体材质通常选用LCB/WCB(介质极限温度低于-30 ℃选LCB，高于-30 ℃低于425 ℃选WCB)，阀芯/阀杆材质选用Hastory c-276，采用Hastory c-276金属波纹管+V形PTFE填料密封。氯气(干)流量测量通常选择差压式流量计或质量流量计，差压式流量计节流元件通常采用硬质PVC或PTFE材质，质量流量计测量管材质通常选用Alloy C22[2]。变送器和压力表一般选择法兰式的，隔离膜片均选择Ta材(须脱脂处理)，容式法兰采用Hastory c-276。

2.4 盐酸介质材质选择

在盐酸系统中，一般选择法兰式的变送器和压力表，隔离膜片均选择Ta材。盐酸介质中热电阻保护套管材质通常选择304+PTFE，调节阀设计公称压力一般低于1.6 MPa时，阀体材质通常选用WCB+PTFE/F46，阀芯材质选用304+PTFE/F46，采用PTFE波纹管密封。盐酸介质中流量测量通常选择电磁、质量流量计，电磁流量计电极及接地环材质通常采用Ta，质量流量计测量管材质通常采用Ta[3]。

2.5 氢气介质仪表材质选择

在氢气系统中，压力表弹簧管选择304即可，热电阻保护套管选用316材质，调节阀阀体材质选择WCB，阀内件材质选择304/316，采用V形PTFE填料密封。流量测量通常采用差压式流量计或质量流量计，差压流量计节流元件通常采用316L，质量流量计测量管材质通常选用316L[3]。变送器通常选用螺纹链接的方式，膜片材质通常选用316L(由于变送器膜片很薄，在氢气纯度高于99%时，建议选择膜片镀金，防止氢渗透)，容室法兰采用304。

2.6 仪表外壳材质选择

仪表外壳材质及防护等级同等重要，在传统的仪表制造过程中，仪表外壳材质通常采用铸铝合金或304。在氯碱生产环境中腐蚀速率很快，目前很多厂家也在不断改进和提高，在传统外壳上增加了环氧树脂涂层，也有部分厂家将铸铝合金中铜的含量降低，减少卤素离子对外壳腐蚀，在氯碱装置中均起到了较好的防腐作用。外壳防腐材质的更新很重要，现场环境腐蚀的改善也不可忽视。

3 结语

仪表材质选择接液材质是关键，对仪表的使用寿命产生直接的影响。只有同时选择好接液材质和仪表外壳材质，才能有效保障现场检测仪表的正常运行。

[1] 中国腐蚀与防护学会.金属腐蚀手册[M].上海:上海科技出版社,1987:122.

[2] 王树青,乐嘉谦.自动化与仪表工程师手册[M].北京:化学工业出版社,2010:147.

[3] 北京石油化工工程公司.氯碱工业理化数据手册[M]. 北京:化学工业出版社,1988:790.

[编辑：董红果]

Selection of materials of instruments used in chlor-alkali production

WEIXiangzhang

(Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd., Chongqing 401221, China)

chlor-alkali; apparatus; material

The experience in selection of materials of instruments exposed to different media in chlor-alkali production was introduced.

2017-02-07

TQ056

B

1008-133X(2017)03-0038-02

*[作者简介] 魏相章(1979—)，男，2003年毕业于四川轻化工学院，现任重庆市映天辉氯碱化工有限公司技术部副部长。