Вплив агресивних середовищ на матеріали датчиків. Частина 2

1. Поплавкові магнітні сигналізатори рівня агресивних рідин Nivomag
2. Вібраційний перемикач граничного рівня LVL-M2C
3. Ультразвуковий датчик рівня Baumer 18 для агресивних рідин

14 серпня 2018 року в 10:17 82

В попередній статті ми ознайомилися з датчиками рівня для агресивних рідин, у яких чутливі елементи складаються з полімерних матеріалів і боросилікатного скла. У цій статті будуть розглянуті сигналізатори рівня, у яких матеріалом сенсора є нержавіюча сталь з додатковим покриттям матеріалу і без нього.

Першим розглянемо датчик рівня для агресивних рідин Nivomag, у якого матеріал чутливого елемента полягає їх нержавіючої сталі марки 1.4571.

Поплавкові магнітні сигналізатори рівня агресивних рідин Nivomag

Датчики рівня Nivomag застосовують для визначення крайнього рівня рідини в концентрованих кислотах і лугах.

Принцип роботи:

Поплавок з нержавіючої сталі 1.4571 спливає, коли піднімається рівень рідини, завдяки тому, що всередині поплавця знаходиться камера з повітрям. Потім поплавок доходить до свого крайнього положення, і магніт усередині нього впливає на мікроперемикач. І після цього спрацьовує внутрішнє реле приладу.

Найчастіше в хімічній промисловості розглядаються сірчана, соляна і азотна кислоти. Вони мають різну концентрацію:

1. Концентрація соляної кислоти при звичайних умовах не перевищує 38%;
2. У промисловості отримують сірчану кислоту дуже високій концентрації (до 98%);
3. Форма випуску азотної кислоти залежить від її концентрації: звичайна (65% - 68%), димна (від 86% і більше).

Якщо докладніше розглянути властивості нержавіючої сталі 1.4571, то вона, завдяки своїм складом, може використовуватися з легкозаймистими, а також з усіма нейтральними, незаймистими і маловязкими рідинами, такими як органічні кислоти, розчинники, маловязкие неорганічні луги і кислоти. Це високоміцний, стійкий до корозії, пластичний, жаростійкий матеріал.

Нержавіюча сталь 1.4571 інертна до цих речовин і не піддається корозії при контакті:

Приклад корозії нержавіючої сталі 1.4571

1. ацетон;
2. толуол;
3. спирти;
4. аміак;
5. Легкозаймисті розчинники;
6. Нітроцелюлозні лаки;
7. перхлоретілен;
8. трихлоретилен;
9. Калійна і натрієва лугу;
10. Фосфорна кислота (60%);
11. Сірчана кислота (концентрація від 7,5% і до 92%);
12. Фруктові соки;
13. Молоко і т.д.

Нам потрібно знати особливості цієї марки стали (AISI 316 Ti), щоб точно знати при контакті з чим відбудеться корозія, а з чим ні. Крім змісту молібдену, нікелю і хрому, відмінність даного матеріалу від інших марок стали в тому, що в ньому міститься титан, який підвищує стійкість до корозії.

Розглянемо хімічну стійкість матеріалу в наступній таблиці:

П - підходить, М - обмежена застосовно, Н - не підходить

Агресивне середовище Хімічна стійкість Оцтова кислота П Водний насичений розчин адипінової кислоти П Гідрат аміаку П Водний розчин оксіянтарная кислоти П Царська горілка Н Водний розчин ортомишьяковой кислоти П Водний розчин миш'яковистою кислоти П Водний розчин аспарагінової кислоти П Водний розчин гідроксиду барію П Водний розчин бензолсульфонова кислота П Водний насичений розчин бензойної кислоти П борфтористоводородной кислота Н Водний розчин борної кислоти П Водний розчин масляної кислоти П Водний розчин гідро Ксідо кальцію П Акумуляторна кислота (20% водний розчин сірчаної кислоти) П Водний розчин сірчаної кислоти, 30% Н Концентрована сірчана кислота, 96% Н Сірчиста кислота П Водний розчин вугільної кислоти П Водний розчин кислоти Каро Н Водний розчин гідроксиду калію П Водний розчин каустичної соди П Водний розчин хлорноватої кислоти Н Водний розчин хлоруксусной кислоти М 4-хлорфеноксиоцтова кислота П Чистий хлорсульфонова кислота М Водний розчин хромової кислоти М Водний розчин лимонної кислоти П Суміш етанолу з оцтової кисло тієї П тетрафтороборатом водню Н Водний розчин гексафторокремніевой кислоти М Водний розчин мурашиної кислоти П Водний розчин аминоуксусной кислоти П Водний розчин гідроксіуксусной кислоти М бромоводородной кислота Н Водний розчин соляної кислоти, 36% М Водний розчин синильної кислоти П Плавикова кислота М Водний розчин молочної кислоти М Линолевая кислота П Водний розчин малеїнової кислоти П Водний розчин азотної кислоти, 40% П Водний розчин нітробензойної кислоти П Олеум П Водний насичений розчин щавлевої кислоти П У дний розчин надуксусной кислоти, 6% П Водний розчин карболової кислоти П Водний розчин фосфорної кислоти П Водний розчин янтарної кислоти П Водний розчин винної кислоти П Водний розчин трихлороцтової кислоти Н Оцет харчовий П Морська вода М

Для того щоб зрозуміти таблицю, наведену вище, наведемо приклади:

1. При несприятливих умовах спостерігається межкристаллитная корозія, потім припиняється утворення захисного шару. Такий вид корозії може статися, якщо сталь почне взаємодіяти, наприклад, з водним розчином кислоти Каро.
2. Але, з іншого боку, якщо нержавейка 1.4571 почне контактувати з менш агресивними рідинами, наприклад, з розчином мурашиної кислоти, то руйнування не буде.

Вібраційний перемикач граничного рівня LVL-M2C

Принцип роботи: вібровілка датчика LVL-M2C вібрує з встановленої (відповідно до щільності середовища) частотою. Коли сенсор покривається рідиною, коливання затухають, і внутрішня електроніка фіксує цю зміну, після чого відбувається спрацьовування внутрішнього реле датчика.

Перемикач граничного рівня LVL-M2C може бути встановлений для визначення рівня рідини в концентрованих кислотах і лугах.

Завдяки матеріалу сенсора датчика рівня LVL-M2C - нержавіючої сталі 1.4435, сигналізатор має певну хімічну стійкість до агресивних рідин. Для того щоб правильно підібрати сигналізатор рівня для агресивних рідин під певний технологічний процес, потрібно знати особливості матеріалу чутливого елемента, в даному випадку, їм є нержавіюча сталь 1.4435. Дана марка стали є високостійкі до корозії матеріал у великій кількості природних вод (міських, сільських і промислових) навіть при помірному змісті солей і хлоридів.

Приклад корозії нержавіючої сталі 1.4435

Представляємо таблицю хімічної стійкості нержавіючої сталі 1.4435 або AISI 316L:

• + Даний реагент підходить до взаємодії,
• - даний реагент не підходить до контакту,
• Про - обмежена застосовно,
• НД - немає даних.

Агресивне середовище Концентрація Хімічна стійкість 20 ° С 50 ° С 80 ° С Гідроксид натрію 10% -50% + + НД Соляна кислота 10% -36% - - НД Сірчана кислота 10% + О - Сірчана кислота 20% О - - Сірчана кислота 40% -100% - - - Азотна кислота 10% -65% + + + Азотна кислота 80% + Про Про Азотна кислота 100% О - - Гіпохлорит натрію 5% + НД НД Гіпохлорит натрію 15% НД - - Фосфорна кислота 10% -60% + + + Фосфорна кислота 80% Про Про Про Фосфорна кислота 84% Про Про - Фосфорна кислота 100% - - - Гідрат аміаку НД + НД НД Гідроксид кальцію НД + НД НД Лимонна кислота НД + НД НД Морська вода НД - НД НД Оцтова кислота Д + НД НД Оцет 4-8% + НД НД Мурашина кислота 10% -20% + + + Мурашина кислота 40% + Про Про Мурашина кислота 60%, 80%, 100% Про Про Про

Наведемо приклади, щоб докладніше пояснити наведену вище таблицю:

1. Така сталь не руйнується при взаємодії з лугами, наприклад гидроксидами натрію або калію, при кімнатній температурі.
2. Однак, в застосуванні з кислотами, треба бути обережним. Наприклад, в контакті з концентрованої сірчаної кислотою матеріал стали піддається корозії.

Але крім нержавіючої сталі чутливий елемент покритий ЕХТФЕ. І з цим матеріалом теж слід розібратися докладніше, щоб зрозуміти з якими речовинами може взаємодіяти датчик, не наражаючись шкідливим впливам.

Етіленхлортріфторетілен (ЕХТФЕ) має високу стійкість до УФ-випромінювання, фізіологічної нешкідливістю, а також найкращою хімічну стійкість і найвищою температурної стійкістю серед термопластів, що дозволяє застосовувати його при високих температурах (від -40 ° C до + 150 ° C).

Необхідно враховувати хімічну стійкість матеріалу ЕХТФЕ, дані про яку представлені в наступній таблиці:

• + Стійкий (в межах допустимого тиску і температури, матеріал не змінюється або має незначні зміни),
• - не стійкий (матеріал не сумісний з середовищем, або сумісний в особливих умовах),
• Про - обмежена стійкий (середа може пошкодити матеріал - деформація і здуття матеріалу. Необхідно зробити обмеження щодо тиску або температури. Термін служби може бути значно скорочений),
• НД - немає даних (немає точних даних про взаємодію з цією речовиною).

Агресивне середовище Концентрація Хімічна стійкість 20 ° С 40 ° С 60 ° С 80 ° С 100 ° С 120 ° С Азотна кислота 6,3% + + + + + - Азотна кислота До 40% + + + + + - Азотна кислота 65% + + О - - - Азотна кислота 90% + + - - - - Сірчана кислота 96% + + + + + + Сірчана кислота 98% + НД НД НД НД НД Соляна кислота До 36% + + + + + + Плавикова кислота До 50% + + + + + + Плавикова кислота 90% + НД НД НД НД НД Адипінова кислота Водний насичений розчин + + - - - - Арсіновая кислота 80% + + + + + + Бензойна кислота Водний розчин + + + + + + Борна кислота Водний розчин + + + + + + Винна кислота Водний розчин + + + + + + Ви ний оцет Звичайний промисловий + + + + + НД Оцет Звичайний промисловий + + + + + НД Гідроксид барію Водний насичений розчин + + + + + + Гексафторокремнекіслота 32% + + + + + + Гликолевая кислота 37% + + НД НД НД НД Мурашина кислота До 50% + + + + + + Дігліколевая кислота 30% + НД НД НД НД НД Гідроксид натрію До 50% + + + + + + Гідроксид кальцію Водний насичений розчин + + + + + + Молочна кислота До 10% + + НД НД НД НД Гідрат аміаку Водний насичений розчин + + + + + + Малеїнова кислота Водний розчин, холодний, насичений + + + + + + Малеїнова кислота 1% + + + + + + Суміш гіпохлориту натри з хлоридом натрію (відбілювач) 12,5% активного хлору, водний розчин + + + + + + Олеум 10% + - - - - - Перекис водню До 90% + + НД НД НД НД Пікринова кислота 1% + НД НД НД НД НД Сірчиста кислота Водний насичений розчин + + + + + НД Оцтова кислота До 50% + + + + + НД Карболова кислота До 10% + + О - - - Фосфорна кислота До 85% + + + + + + Хлорне кислота 10% + + + + + НД Хлорне кислота 70% + + О - - - Царська горілка Концентрована + + + + + НД кислота щавлева Водний розчин, холодний, насичений + + О - - - Янтарна кислота Водний розчин + + + + + +

Таким чином, при розгляді хімічної стійкості чутливого елемента датчика з нержавіючої сталі 1.4435 і матеріалу, що покриває її - ЕХТФЕ, можна зробити наступні висновки:

1. Матеріал ЕХТФЕ не витримає впливу азотної кислоти, 65% при 80оС, але нержавіюча сталь 1.4435 зможе допомогти датчику для агресивних рідин LVL-M2C піддатися корозії.
2. Атоми фтору забезпечують максимальну стійкість до корозії матеріалу ЕХТФЕ, що дозволяє використовувати вібраційний перемикач граничного рівня LVL-M2C при контакті з сірчаною кислотою будь-якої концентрації.

Ультразвуковий датчик рівня Baumer 18 для агресивних рідин

Принцип роботи полягає у властивості відображення ультразвукової хвилі від поверхні матеріалу. УЗ хвилі постійно посилаються випромінювачем в бак. У той момент, коли верхній рівень рідини входить в діапазон виміру датчика, хвилі відбиваються від поверхні матеріалу, і уловлюються приймачем. У цей момент спрацьовує реле, і подається сигнал про наповнення ємності.

Ультразвуковий датчик рівня Baumer 18 застосовується для вимірювання рівня агресивних рідин, а саме кислот і лугів, і не контактує з ними, тому потрібно врахувати вплив агресивних парів на матеріал датчика. Такими є оксиди азоту, сірки, водень і т.д. Давайте розберемося, до чого у ультразвукових датчиків рівня Baumer 18 «є імунітет».

Матеріалом сенсора сигналізаторів рівня Baumer 18 є нержавіюча сталь 1.4435 з паріленовим покриттям. Необхідно для початку зрозуміти, до парам яких речовин нержавіюча сталь 1.4435 інертна, і для цього допоможе наступна таблиця:

+ Походить, О - обмежено застосуємо, - не підходить.

Приклад корозії нержавіючої сталі 1.4435 Агресивне середовище Хімічна стійкість при 20 ° С Аміак + Сірководень + Хлор - Закис азоту + Водний пар до 150 ° С + Водний пар понад 150 ° С + Водень Про Сірчистий газ + Вуглекислий газ + Діоксид хлору Про Йод Про Кисень газ. 100 ° С-200 ° С + Кисень газ. холодний + Пари ртуті + Сірководень Про

Для правильного застосування датчиків рівня Baumer 18 потрібно розібратися докладніше з паріленовим покриттям.

Ширяв, або полі-пара-ксілілен, інертний по відношенню до більшості органічних розчинників, розчинів солей, кислот і лугів при нормальних умовах. Навіть концентрована сірчана кислота не має шкідливого впливу на ширяв і при 150 ° С.

Для того щоб зрозуміти, з якими парами речовин може взаємодіяти ППКП, необхідно врахувати хімічну стійкість ширяв до них, щоб правильно використовувати цей матеріал в технологічному процесі.

Матеріали, обмежено придатні до ППКП (згодом можливе руйнування матеріалу):

• азот
• кисень
• Вуглекислий газ
• водень
• вода
• сірководень
• двоокис сірки
• хлор

Дані матеріали неприпустимо застосовувати при 40 ° С, тому що при даній температурі вони втрачають стійкість до реагенту.

Для повного розуміння застосування датчиків рівня для агресивних середовищ Baumer 18, необхідно навести приклади, що показують хімічну стійкість до парам реагентів:

1. Полі-пара-ксілілен не є достатньо корозійностійким до парам агресивних речовин, тому з часом при наявності постійного контакту з парами даний матеріал почне руйнуватися.
2. Але так як ППКП є покриттям стали, то захистити від корозії датчики рівня зможе нержавіюча сталь 1.4435, з яких вони зроблені. Піддатися корозії датчик зможе лише при контакті з парами хлору.

Якщо ви сумніваєтеся у виборі матеріалу датчика для вашого виробництва, звертайтеся до інженерам служби підтримки компанії «РусАвтоматізація». Вони грамотно оцінять умови вашого технологічного процесу, і допоможуть підібрати оптимальне рішення.