Przenikanie wodoru uszkadza metalowe przepony?

W procesach wytwarzania wodoru, hydrocrackingu i hydrogenacji nadajniki ciśnienia różniczkowego stoją w obliczu ukrytego, ale bardzo niszczycielskiego zagrożeniaprzenikanie wodoruProblem ten nie powoduje natychmiastowej awarii, ale stopniowo niszczy dokładność pomiaru w ciągu miesięcy lub lat, co ostatecznie prowadzi do całkowitej awarii czujnika.

Niniejszy artykuł analizuje mechanizm awarii, naukę o materiałach i strategię selekcji, aby wyjaśnić, w jaki sposób diafragmy powlekane złotem/rhodem skutecznie rozwiązują przeniknięcie wodoru.

1Przenikanie wodoru: niedoceniane zagrożenie długoterminowe

1.1 Fizyczny proces przenikania

Mechanizm przenikania wodoru jest dobrze znany w przemyśle pomiarowym.cząsteczki wodoru (H2) rozdzielają się na jony wodoru (H+) na powierzchni metalowej membranyJony te należą do najmniejszych w przyrodzie i mogą przenikać przez szczeliny w metalowej siatce na skalę atomową, wchodząc do wnętrza przewodu.

Po wejściu do środka, te jony wodoru rekombinują się w wodór molekularny (H2) w płynie wypełniającym, tworzącbąbelki wodoroweZ biegiem czasu płyn napełniający staje się nasycony wodorem, a objętość bąbelki gromadzi się.

1.2 Specyficzny wpływ na wydajność pomiarów

Wpływ bańek wodorowych na nadajniki ciśnienia różniczkowego jest stopniowy, ale ostateczny:

• Przesunięcie zerowe i przeniesienie przedziału: Bąbelki zajmują przestrzeń w płynie napełniającym, zmieniając mechaniczne przenoszenie ciśnienia z przewodu przepustowego do komory pomiarowej, powodując odchylenie sygnału wyjściowego

• Pęknięcie przepony (efekt Jiffy-Pop): W skrajnych przypadkach objętość bąbelki jest wystarczająca, aby zmusić przewłokę do wybrzuszenia się na zewnątrz, co ostatecznie powoduje pęknięcie, wyciek płynu i całkowitą awarię nadajnika

Wskaźnik przenikania jest kontrolowany przez trzy podstawowe czynniki:temperatury przewodu,ciśnienie częściowe wodoru, orazkonstrukcja metalowa sieci Podczas gdy pierwsze dwa są podyktowane warunkami procesu, wybór materiałów jest zmienną, którą inżynier przyrządów może aktywnie kontrolować.

2Zasada techniczna diafragm powlekanych złotem/rodem

2.1 Dlaczego złoto blokuje przenikanie wodoru?

Różne metale mają różne stałe siatki (rozstawienie atomów).Złoto (Au) ma ściślejszą strukturę siatki niż stal nierdzewna i Hastelloy C-276, co znacznie utrudnia przechodzenie jonów wodoru przez.

W praktyce przemysłowej złoto jest odkładane jakoCienkie warstwy pokrytepowłoka ta tworzy gęstą barierę fizyczną, która zatrzymuje jony wodoru na powierzchni przewodu, zamiast polegać na wrodzonej odporności materiału bazowego.

2.2 Złote pokrycie przeciw pasywacji tlenkiem chromu

W branży istnieją dwie wspólne strategie ochrony wodoru:

W przypadku nośników procesowych zawierających wolne jony wodoru (takich jak diafragma Monela w przypadku kwasów fluorowodorowych) jedynym skutecznym rozwiązaniem jest złoto.

2.3 Specyfikacje techniczne powłoki złota/rodu Endress+Hauser

Zgodnie z dokumentacją techniczną Deltabar S diafragma pokryta złotem/rodium jest dostępna jako opcja standardowa (kod zamówienia: opcja materiału diafragmy "6") dla platform PMD75, FMD77 i FMD78.Ta powłoka jest specjalnie zaprojektowana w celu usunięcia błędów pomiarowych spowodowanych dyfuzją atomów wodoru przez metalowe membrany w zastosowaniach podlegających działaniu wodoru..

3Zalecenia dotyczące doboru: gdy powłoka złota/rodu jest obowiązkowa

3.1 Scenariusze obowiązkowego doboru

3.2 Uważania wspierające wybór

Oprócz powłoki złota/rodu należy ocenić następujące środki wsparcia:

• Oczyszczanie w służbie tlenowej (opcja HB): Jeżeli punkt pomiaru obejmuje środowiska oczyszczone tlenem lub oczyszczone tlenem, jednocześnie należy określić oczyszczanie służbowe tlenu, aby uniknąć ryzyka spalania w wyniku kontaktu oleju/tłuszczu z tlenem

• Kompatybilność powłoki z materiałem membranowym: Zwiększenie grubości pokrycia złotem nieznacznie wpływa na prędkość sprężyny przewodu ̇ wymaga zrównoważenia wysokich wymogów ochrony z czułością pomiaru

4Wniosek

W przypadku punktów pomiaru ciśnienia różniczkowego, w których wykorzystuje się wodór, zwłaszcza w produkcji wodoru,przetwarzanie wodne, i syntezy amoniakuokreślanie diafragm powlekanych złotem/rodium jest racjonalną decyzją inżynieryjną opartą na nauce materiałów i doświadczeniach terenowych, a nie nadmierną inżynierią.

Złote pokrycie zapewnia niezawodną barierę fizyczną dzięki gęstej strukturze sieci, zapewniając odporność na przenikanie ponad 5 razy większą niż standardowy pasywny Hastelloy.Ponieważ nie można obniżyć temperatury procesu i nie można wyeliminować ciśnienia częściowego wodoru, prawidłowy wybór materiałów do diafragmy jest ostatnią zmienną kontrolną zapewniającą długoterminową stabilność pomiaru.

Powiązane słowa kluczowe:przepuszczalnik ciśnienia wodoru, złoto pokryta membrana służba wodoru, Deltabar S zastosowanie wodoru, ochrona czujników rozkładu wodoru, uszczelnienie membrany powlekane złotem-rodium