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。
?。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┩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?。
２）在金屬表面（一定的溫度作用下）發(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。
４）化學(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過保護時產(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（氫氣體積分數(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。
２）測量介質(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。
３）對于存在異種金屬電池引起環(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，防止膜片進入電解電路，也可選用膜片鍍金的變送器。
５ 環(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?。保炊《柬椖恐?，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，氫氣體積分數(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的花銷是相當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到其應(yīng)有的性能指標、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不到其應(yīng)用的性能指標，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)指標為準,以節(jié)約資金、便于安裝和維護為參考。。
帶三閥組差壓變送器選型中過程連接怎么選啊： 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. 負載影響：
沒有負載影響，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、負遷移
零點負遷移時，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。
６ 結(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。