控制室腐蚀性气体的防治.pdf
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1、Jul,2023AUTOMATIONINDUSTRY2023年7 月石自动油Vol.59,No.4第59 卷化化第4期控制室腐蚀性气体的防治沈奕峰(浙江省天正设计工程有限公司,浙江杭州3 10 0 12)摘要:存在于各种工业设施中的腐蚀性气体会渗透到控制室中,并可能腐蚀控制室内过程测量和控制设备,最终造成电子设备失效。介绍了国内外相关标准对控制室内腐蚀性污染物的要求;为了保证控制室内过程测量和控制设备的长期可靠性,有针对性地提出了气态污染物的工程解决方案,通过设计有效的防控措施,使气态污染物浓度控制在安全范围内。关键词:控制室;腐蚀;气态污染物;反应性检测;控制阴极库伦分析法;化学过滤中图分类
2、号:TQO86文献标志码:B文章编号:10 0 7-7 3 2 4(2 0 2 3)0 4-0 0 41-0 5Prevention and Control of Corrosive Gas in Control RoomShen Yifeng(Zhejiang Tianzheng Design Engineering Co.Ltd.,Hangzhou,310030,China)Abstracts:Corrosive gases existed in various industrial facilities can penetrate into the controlroom,and the
3、 gases may corrode the process measurement and control equipment in thecontrol room,ultimately cause electronic equipment failure.The requirements of relevantdomestic and international standards for controlling indoor corrosive pollutants are introduced.In order to ensure the long-term reliability o
4、f process measurement and control equipment inthe control room,engineering solutions for gaseous pollutants have been proposed targetedly.By designing effective prevention and control measures,the concentration of gaseous pollutantsis controlled within a safe range.Key words:control room;corrosion;g
5、aseous contamination;reactivity test;controlledcathode Coulomb analysis method;chemical filtration控制室作为工厂自动化的中心,其安全性越来越被重视。本文主要讨论空气中气态污染物对控制室内过程测量和控制设备如电子办公设备、服务器、网络设备等的腐蚀影响和防治要求。1防治要求1985年,美国仪器仪表学会(ISA)颁布ISAS71.04:19 8 5过程测量和控制系统的环境条件:大气污染物,两年后,IEC颁布IEC606544:1987工业过程测量和控制装置的工作条件第4部分:腐蚀和侵蚀影响,中国GB/T
6、17214.4-2005工业过程测量和控制装置的工作条件牛第4部分:腐蚀和侵蚀影响等同采用IEC60504-4:1987。2013年,已改名为国际自动化协会的ISA修订并颁布了ISA71.04:2 0 13 过程测量和控制系统的环境条件:大气污染物1。2 0 13 版采用“反应性检测方法”,根据腐蚀分级试片CCC(corrosion classification coupon)暴露在空气中一段时间(通常3 0 d)后生成的腐蚀膜总厚度,来评价环境中气态污染物严重程度。反应性环境分级见表1所列。环境中的腐蚀性气体,主要分为三大类:酸性气体,如H,S,Cl2,H F,以及硫和氮的氧化物,如SO2,
7、SO3,NO,;碱性气体,如NH3;氧化性气体,如O3。其中,酸性气体的危害性通常最大。例如:9(Cl2)=1.0 10-8 时,产生的腐蚀就与9(NH)=2.510-5时的相当;氮氧化物NO,(NO,NO2,N2 O 4)在氯元素和硫元素腐蚀金属时,可起到催化的作用。文献 1附录B在说明依据气体体积分数确定环境级别具有局限性的前提下,提供了相对湿度50%以下时供参考的相应气体体积分数,气态污染物体积分数与严重级别的参考关系见表2 所列。稿件收到日期:2 0 2 3-0 1-10,修改稿收到日期:2 0 2 3-0 4-2 3。作者简介:沈奕峰(19 7 0),男,浙江杭州人,19 9 2 年
8、毕业于浙江大学生产过程自动化专业,获学士学位,现就职于浙江省天正设计工程有限公司,从事自控设计工作,任高级工程师。42第59 卷石油化工自动化表1反应性环境分级A铜试片腐蚀银试片腐蚀环境级别严重程度说明成膜厚度成膜厚度G1弱300200在确定设备可靠性时,不必考虑腐蚀作用G2中10001000腐蚀作用是可测知的,并是确定设备可靠性的因素之一G3强200020002000只有特殊设计的密封设备才能使用表2气态污染物体积分数与严重级别的参考关系环境级别严重级别污染物类型G1G2G3GXA组9(H,S)3.0010-91.00X10-85.00X10-85.00X10-8P(SO2,SO:)1.00
9、10-81.00X10-73.00X10-73.00X10-79(Cl2)1.00X10-92.00X10-91.00X10-81.00X10-89(NO,)5.00X10-81.2510-71.2510-61.2510-6B组2P(HF)1.00X10-92.00X10-91.00X10-81.00X10-80(NH,)5.0010-71.0010-52.50X10-52.5010-59(O:)2.00X1092.5010-81.00X10-71.00X10-7注:1)A组污染物常同时存在,腐蚀性已考虑这些污染物的协同作用;2)B组污染物的协同作用目前尚不清楚。为方便直观理解,本文用文献 1
10、附录B中的气体体积分数对比日常生活中的环境空气质量指数(AQI)2,环境常见气体体积分数要求比较见表3 所列。由表3 可以看出,文献 1即使对常见气体的体积分数要求也是很高的。控制室面临工厂环境中的酸性气体,一般比日常生活环境污染严重,甚至不考虑工艺装置产生的气态污染物时也是如此。例如:中心控制室附近常布置有冷却水塔,而冷却水塔产生的水蒸气,会使周围空气中Cl2含量大幅上升。表3环境常见气体体积分数要求比较nL/LISAS71.04:2013HJ 6332012介质优(平均)良(平均)轻度污染(平均)中度污染(平均)浓度G1G2G3备注备注24 h1h24h1h24 h1h24 h1hP(SO
11、2,SO)1010030016.97 50.9150.91169.70161.21220.61271.52271.529(NO.)501251250以NO219.48 48.7038.9697.3987.65340.87136.35584.35计算9(O:)22510046.6774.6774.6793.33100.33140.00123.67186.678 h和1h平均注:为方便比较,表中数据统一换算为体积分数。2环境评估为了保证控制室内过程测量和控制设备的长期可靠性,需要量化各种腐蚀可能性,有针对性地提供防治气态污染物的工程解决方案。文献 1推荐根据美国材料试验协会(ASTM)标准ASTM
12、B825-02:2 0 0 8 利用库伦分析法测量金属试样表面膜的标准试验方法,利用电化学原理测量CCC成膜厚度。利用该分析法,不但可以测量试片腐蚀成膜总厚度,还可以根据铜、银与不同气态污染物腐蚀反应产物的不同电化学电位,测得其中各组分腐蚀成膜厚度,从而判断检测场所空气中存在的腐蚀性气体成分。43第4期沈奕峰.控制室腐蚀性气体的防治1)当银试片腐蚀成膜中检测到硫化银(Ag2S)膜,而相应的铜试片上未检测到硫化亚铜(CuzS)膜,通常意味着空气中存在硫的氧化物,例如SO2和SO3。S O,本身与铜试片只会产生氧化亚铜(CuzO)膜。硫的氧化物通常来源于含硫化石燃料的燃烧产物。体积分数在1X10-
13、数量级的氧化硫可钝化活性金属,从而延缓腐蚀。高体积分数时,该类污染物可腐蚀某些砖石、金属、合成橡胶和塑料。2)当Ag2S和CuzS膜均被检测到时,通常表示检测场所空气中存在着活性硫化物,例如 S,H,S,有机硫化合物(如硫醇)。当两种膜均被检测且CuzS超过总腐蚀成膜的50%时,可进一步确定检测环境中存在活性硫化物。体积分数低至1X10-数量级的活性硫化物对铜、银、铝和铁合金的腐蚀速度很快。水分和少量无机氯化物的存在可大幅加速活性硫化物的腐蚀作用。值得注意的是,即使在低相对湿度的环境下,仍然会发生腐蚀。3)氯离子腐蚀成膜(如AgCI)表明一种或多种无机氯化物的存在,例如Cl2,C I O 2,
14、H C l。体积分数高的氯(卤素)化腐蚀产物还能有效地掩盖相应铜试片上的硫化腐蚀产物,并导致大块“未知”铜腐蚀成膜的出现。无机氯化物会溶解于湿气产生氯离子,与铜、锡、银和铁合金快速反应。即使体积分数低至110-数量级,腐蚀反应仍然明显。例如,w(C l 2)为110-9 的大气环境腐蚀性就可被划为“中”等的G2级,1.0 10-8 可达到G3或GX级。在干燥大气环境中,这种腐蚀性不明显。当暴露于更高体积分数的氯环境时,许多合成橡胶和一些塑料也会被氧化。所以必须对那些暴露于含无机氯化物环境下的设备给予特别关注。活性硫化物和无机氯化物被列为过程工业大气腐蚀的主要来源。国内因标准的原因,“反应性检测
15、”起步较晚,国外有长期积累的工厂CCC数据 3。以造纸厂CCC测试数据为例,各国造纸厂CCC测试数据见表4所列。表4不同国家造纸厂CCC测试数据A铜腐蚀成膜银腐蚀成膜ISA71.04 ISA71.04所在区域/房间环境等级环境等级国家Cu2SCuzO未知Cu膜合计AgClAg2S未知Ag膜合计(1985版)(2013版)奥地利空调间01801800314203142G1GXDCS间18278026003 49103491G1GX电气间115461610158201582G1G3巴西控制室1921010293010421042G1G3操作室205880293O12341234G1G3MCC012
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