双凸缘差压变送器隔膜失效的分析和措施
时间：2021-06-25 03:07:47
双凸缘差压变送器隔膜失效的分析和措施
文摘：针对双法兰差压变送器膜片失效失效的检测和腐蚀分析。研究结果表明，双法兰差压变送器的失效是氢离子应力腐蚀开裂所致，膜片质量不合格是导致双法兰差压变送器失效的直接原因。并提出了相应的对策，为同类双法兰差压变送器防腐蚀失效提供参考。IeT压力变送器_差压变送器_液位传感器_温度变送器。
在油气处理站或原油储罐、污水储罐(含油污水)上，液位测量仪表多采用双法兰差压变送器。双法兰差压变送器的*大特点是它能避免被测介质通过引压管对测量造成的影响，从而提高了测量精度，而且安装和日常维护工作量小。但是，油气处理站污水储罐多次发生双法兰差压变送器膜片失效故障，造成仪表测量不准确，隐患处理及时，未引发储罐事故。
1使用条件。
石油和天然气处理站的双法兰差压变送器主要用于缓冲水罐、收集罐、滤后水罐和除油罐。这类罐体的工作温度为40℃~90℃，工作压力在0.2MPa~1.41MPa，介质大多是污水或油污，矿化度较高(约104mg/L)，含硫(很高可达31.25%)。
第二个动作。
正如图1所示，作用于连接法兰盘的密封隔膜10，压力传递给测量元件，测量元件测得的差压通过密封膜片6和内充液7传送给硅压力传感器3。封口隔膜随差压值的不同而产生不同程度的变形，粘贴于四个电桥测量膜片上的阻值，使电桥输出电压的变化与被测压差成比例关系。
在超过测量极限的压力下，过压保护膜片5产生变形，直至一侧的密封膜片贴在测量单元4内壁上，以保护硅压力传感器避免过压损坏。
3故障概况。
对检查站内收油罐进行液位测量的单法兰差压变送器和缓冲水罐的一台双法兰差压变送器膜片都发生鼓包(两个压差压力计同属一厂，膜片材料为哈氏合金C276)，如下图2所示；鼓包有弹性膜片表面未见明显腐蚀痕迹。用钢针刺穿差压变送器膜片，有无色无味气体漏出，判断膜片的鼓包是内腔气体。
4.1检查分析
4.1.1薄膜厚度测量。
用超声测厚仪测量3个法兰的壁厚(精度0.01μm)，结果如表1所示。结果表明，液位计膜片的厚度为84.6μm，非常小壁厚48.4μm，平均壁厚62.84μm，平均壁厚为62.84μm。
4.1.2化学成分分析和机械强度试验。
通过对变送器膜片的化学成分分析和力学性能的测试，化学成分分析表明，磨片中的硅元素超标，其余元素符合标准，结果如表2所示；经力学性能测试，膜片的硬度、抗拉强度均达到标准要求，如表3所示。
通过故障失效膜片的金相组织分析，结果表明膜的金相组织为奥氏体，晶粒度符合标准要求，分析结果见表4。
为了进一步分析膜片泄漏的特性，对其分别展开了泄漏缺陷分析，分析了材料表面存在微孔。类似于图3。
4.1.4分析氢的含量。
通过对一组备用新型变送器膜片和失效旧膜片的氢量分析，发现失效液位计膜片的氢量比不使用的新膜片高得多，且失效膜片的氢量是新膜片氢量的1.25倍左右。表5显示了分析结果。
4.2故障原因。
经试验检测结果分析，发现大多数膜片测点厚度没有达到设计要求(80μm)，膜片的化学成分不符合ASTMB575-2017的要求，H2S溶于水后电离了氢离子(H2S),H2S溶解后电离出氢离子(氢核)，氢核在超过40℃的环境中会对金属膜进行渗透，从而使氢离子(氢核)溶解后电离出氢离子(氢核)，氢核层本身存在微小微孔，因此氢核渗透进入膜片并发生聚集结合成氢离子(氢核)，氢核在超过40℃的条件下对金属进行渗透，从而使膜表面存在细小微孔，因此氢核渗透进入膜片并发生聚集结合为氢离子(氢核)的厚度没有达到设计要求(80μm)的要求，膜片内存在细小微孔，H2S溶解于水后电离出氢离子(氢核)，氢核膜本身存在微孔，因此氢核渗入膜片并发生聚集结合为氢分子，而氢核则无法达到设计要求的氢核浓度(80μm)要求，膜片内存在细小微孔，H2S
5结论和建议措施。
(1)变送器膜片哈氏合金C276的化学成分不符合ASTMB575-2017(Si含量超标)，组织为奥氏体，硬度及晶粒度检测合格。膜厚大部分测量位置未达到设计厚度。
(2)失效膜片的氢气含量高于新膜片，结合金相分析可以判断膜片中的氢气含量偏高；
(3)建议使用单、双法兰差压变送器(C276膜片材质)时，应避免使用含硫量大、温度超过40℃的环境，以减少氢渗透的发生；
(4)若不可避免用于上述介质环境时，可选择变送器膜片镀膜，或选用PTEF工艺的变送器。
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第二部分：什么是在智能变送器中对传感器和输出进行微调。
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