1．概述 在中原大化集團公司的尿素、三聚氰胺界區(qū)，由于部分被測介質(zhì)易結(jié)晶、易固化堵塞等原因，廣泛使用帶毛細管法蘭膜片式變送器（以下簡稱毛細管變送器）來測量壓力、差壓和液位。由于受被測介質(zhì)高溫、高壓、強腐蝕性等因素的影響，這些毛細管變送器極易損壞，使用壽命較長的二至三年，較短的半年至一年，最短的僅有幾個月甚至幾十天就沒有指示了，對生產(chǎn)裝置的安全運行極為不利。在尿素界區(qū)，曾經(jīng)有過因毛細管變送器膜片損壞，造成高溫高壓介質(zhì)從法蘭與毛細管焊接接口處噴出，造成尿素系統(tǒng)停車的惡性事故，給工廠造成重大損失。但目前還沒有更好的手段來替代這種檢測方式，這使我們不得不正確面對這個棘手問題深入研究，用科學的和實事求是的方法來分析問題和解決問題，力爭減少損失并保證現(xiàn)場儀表運行正常。在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，本文就該類儀表損壞原因進行分析并提出解決辦法及對策。 2． 損壞原因分析 2.1 損壞現(xiàn)象及部位 一般毛細管變送器損壞情況有三種：無指示、指示不準或晝夜指示變化大，檢查變送器及毛細管法蘭膜片，一般也會在法蘭膜片上發(fā)現(xiàn)以下幾種情況：①膜片變形凹陷；②膜片變形凸出（鼓包）；③膜片破裂或被腐蝕沖刷破損；④毛細管接口或變送器取壓法蘭處有滲油跡象；⑤膜片無任何破損現(xiàn)象。⑥毛細管斷裂。 2.2 原因分析 2.2.1 膜片變形凹陷：這一般是毛細管任一端或變送器取壓法蘭密封有問題。毛細管焊接有砂眼、機械損傷或機械疲勞損傷斷裂，因振動或溫度變化使充液孔、變送器取壓法蘭密封不良等，在工藝過程靜壓作用下都會滲漏填充液，靜壓越高，滲漏的速度越快，當填充液部分滲漏出去后，其壓力傳輸能力會減弱或喪失，儀表指示不準或無指示。此時變送器彈性感壓膜片就會單向承受過程壓力，使很薄的膜片（厚度只有0.4～0.5mm）貼到法蘭體或插入筒的支撐體上，嚴重的有膜片被擊穿破裂，甚至從毛細管斷裂處噴出工藝介質(zhì)的嚴重事故。 2.2.2 膜片變形凸出（鼓包）：九六年三月PT-09207指示不準，系統(tǒng)停車后系統(tǒng)壓力迅速下降而此表指示確上升，拆回后檢查發(fā)現(xiàn)隔離膜片凸出表面成半球狀并且焊縫已經(jīng)有微量裂開。九六年十月檢修后PT-09207新更換一臺儀表，調(diào)較及試壓時運行比較穩(wěn)定，回裝現(xiàn)場后指示時常波動，正常時應(yīng)是144MPa左右但是每隔一段時間就出現(xiàn)一次指示偏高的現(xiàn)象。最高時可達155MPA，停車后檢查發(fā)現(xiàn)隔離膜片變成球狀，并且焊縫處漏油溫度較高。這種現(xiàn)象在很長一段時間內(nèi)得不到較有說服力的解釋，也曾有人懷疑是操作失誤、工藝過程出現(xiàn)抽真空工況所致，還有種看法是填充液（硅油）受介質(zhì)高溫膨脹造成的，其實這兩種看法是缺少理論根據(jù)的：因為在真空系統(tǒng)中使用這種表幾乎沒有出現(xiàn)過鼓包現(xiàn)象，而在高溫環(huán)境中使用的膜片鼓包也是個別現(xiàn)象，把低溫型填充液的表用到高溫工藝過程中，填充液受高溫汽化膨脹，造成膜片鼓包，這種可能性不具代表性，至少不是所有鼓包儀表都是選錯了填充液。導致膜片鼓包的真正原因則是膜片出現(xiàn)極微小的焊縫裂紋、砂眼或腐蝕的微孔，過程壓力會通過這些裂紋或微孔逐漸進入膜片內(nèi)部同填充液（硅油）連通，最終會使膜片內(nèi)的壓力同過程壓力基本相同（這時變送器指示基本正常，但仔細觀察會發(fā)現(xiàn)其指示不靈敏、反應(yīng)滯后，無法準確反映瞬間的工藝波動），一旦遇到系統(tǒng)停車，過程壓力可能會迅速降低，而膜片內(nèi)部原來與過程壓力基本相同的壓力，由于砂眼微孔或縫隙很小，泄壓緩慢，不會馬上降低壓力，這就形成膜片內(nèi)部壓力高，膜片外部壓力低，當這個壓力差較大時，就會使膜片凸出并失去原有彈性限度，出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象。 因此可以認為：膜片鼓包，是膜片本身已經(jīng)有缺陷或問題的跡象，即使用眼睛看不到有砂眼、裂縫或腐蝕微孔，在校驗過程中也應(yīng)特別細心，這樣的變送器即使有指示，再安裝到現(xiàn)場設(shè)備上可能很快就會指示異常，至少已無法及時反映出瞬時的壓力波動。 2.2.3 膜片破裂或被腐蝕沖刷破損：膜片破裂可能是3.2.1中所述的情況，也可能是超壓造成的，也可能是長時間使用受介質(zhì)沖刷、腐蝕造成的，還有可能是膜片本身質(zhì)量不好或焊接工藝不正確造成的。 由于膜片是感壓元件，靈敏度要求其厚度一般在0.4~0.5mm之間，如果出現(xiàn)工藝超壓運行，有可能會超出其額定承受壓力而破裂；再者是被測介質(zhì)如果有很強的腐蝕性，即使選用特別合適的防腐蝕的材料做膜片，比如尿素分廠高壓系統(tǒng)測壓力的膜片材質(zhì)雖然選用尿素級316L，長時間使用難免會遇到多次開停車及介質(zhì)溫度、壓力的變化，膜片的鈍化層會多次被破壞，腐蝕是無法避免的，再加上高溫高壓介質(zhì)長期沖刷，膜片會越來越薄，直至無法承受過程壓力而破裂。在該工況下，即使選用世界頂級專業(yè)廠家比如美國HONEYWELL公司、日本YOKOGAWA公司的毛細管變送器，正常使用壽命也在1~2年左右，怎樣有效提高此類儀表的使用壽命是個世界級難題。因此，保持必要的備件和建立有效的修復損壞儀表的渠道是明智的選擇。 膜片本身質(zhì)量是指膜片材質(zhì)的冶煉純度、膜片加工的厚薄均勻程度。膜片材質(zhì)大概有316L、哈氏合金C、蒙乃爾合金、鉭、等幾種，一般進口的好于國產(chǎn)的，專業(yè)廠家的好與普通廠家的。膜片與法蘭體或插入筒材質(zhì)如果一樣，則采用氬弧焊，如果不一樣則采用滾焊技術(shù)，這樣，防止兩種不同的材質(zhì)在氬弧焊時產(chǎn)生砂眼或微孔而泄露填充液。 2.2.4 毛細管接口或變送器取壓法蘭有滲漏填充液現(xiàn)象： 毛細管與變送器接口或法蘭接口處的焊接有砂眼或有機械損傷，變送器取壓法蘭環(huán)形密封不良，在工藝過程靜壓作用下，造成填充液滲漏現(xiàn)象，但無論是那一種造成的，都會造成變送器指示不準或無指示，出現(xiàn)3.2.1中所述的情況。 2.2.5 膜片無任何損壞變化： 九八年冬季及九九年冬季PT-09204/208/207/516等毛細管壓力測量儀表都出現(xiàn)過同樣的現(xiàn)象。夜間氣溫較低時儀表指示偏低，第二天白天氣溫上來后儀表指示恢復正常，開始時誤差較小后來誤差越來越大直到儀表指示不能恢復。這種變送器出現(xiàn)指示不準或無指示的情況，其一是硅油不足，硅油無法準確傳輸膜片的感壓信號造成的；其二是抽真空不夠，填充硅油中含有氣泡，當環(huán)境溫度變化時氣泡熱脹冷縮，出現(xiàn)晝夜指示偏差大或指示不準；還有一種可能就是由于選擇變送器填充液的型號不合適，受環(huán)境溫度變化也會引起晝夜指示偏差大。 下表可以說明適用介質(zhì)溫度、環(huán)境溫度與所采用填充液的對比關(guān)系： 填充液 適用介質(zhì)度范圍（℃） 密度g/cm3 適用環(huán)境溫度（℃） 溫度膨脹系數(shù) 一般硅油 -40~149 0.934 -10~60 0.00108 高溫硅油 15~315 1.07 10~60 0.00053 氟油 -20~120 1.85 -10~60 0.000864 乙二醇 -50~100 0.79 -40~60 0.0011 從表中不難看出，填充液有高溫型、普通型和低溫型之分，選用不當會導致儀表指示不準，而環(huán)境溫度的影響也應(yīng)引起足夠重視：高溫硅油在冬天使用，毛細管暴露在零下的低溫環(huán)境中，已超出了其適用的環(huán)境溫度，這也可能是變送器晝夜指示變化大的原因之一。 2．2．6 毛細管斷裂： 九九年十月五號PI-09208毛細管斷裂，十二月十二日PT-09207毛細管也斷裂，連續(xù)兩次造成尿素裝置停車，引起集團公司的高度重視，多次召開事故分析會，一致事故原因有以下幾個方面： ① PT-09207/208兩臺儀表安裝在同一工藝管道上，由于管道長期振動，造成毛細管機械疲勞。 ② 隔離膜片擊穿后造成測量介質(zhì)甲銨及尿液進入毛細管引起腐蝕。 ③ 由于毛細管及插入取壓裝置之間的焊接采用的是銅焊，銅易與氨反應(yīng)，當甲銨及尿液進入毛細管后迅速與銅反應(yīng)造成焊接處斷裂。