Главная Информация Статьи Какое покрытие мембраны разделительной системы подходит для водородной среды

Какое покрытие мембраны разделительной системы подходит для водородной среды

Какое покрытие мембраны разделительной системы
подходит для водородной среды

Для защиты измерительного прибора от контакта с водородной средой в процесс устанавливают разделитель среды. Вместе получается измерительная система. Но несмотря на качество и дороговизну приборов бывает, что система все равно работает некорректно. При чем внешних повреждений может и не быть, поэтому неисправность системы могут обнаружить не сразу. Из-за этого теряется контроль над процессом: оператор видит некорректные показания прибора и принимает неподходящие решения для управления процессом.

Часто причина неработающей измерительной системы в том, что неправильно подобран разделитель среды, а именно материал, которым покрыта мембрана разделителя.

В статье разбираемся, почему только золотое покрытие мембраны защитит КИП от водорода и какой толщины оно должно быть.

Разделитель среды как часть измерительной системы

Агрессивная, коррозийная, вязкая или грязная рабочая среда опасна для измерительного прибора. Манометр, датчик, преобразователь или переключатель при прямом контакте с такой средой выйдет из строя и будет показывать некорректное значение давления. Для защиты измерительного прибора в процесс устанавливают мембранный разделитель среды. Мембрана разделителя не дает среде проникнуть в систему и попасть на чувствительный элемент измерительного прибора.

Принцип действия разделителя среды основан на передаче мембраной давления рабочей среды к заполняющей жидкости. То есть рабочая среда воздействует на мембрану, она прогибается и передает давление заполняющей жидкости к измерительному прибору.

Разделители среды различают по типу присоединения к процессу. Самые распространенные — резьбовые и фланцевые. Резьбовые подходят для компактных систем и газообразных сред. Фланцевые — для производственных линий с подготовленными отводами под фланцевое крепление.

При выборе разделителя среды учитывают тип присоединения к процессу и характеристики рабочей среды: ее давление, температуру, вязкость. Но для процессов с агрессивной и коррозийной средой самый важный фактор, это материал, из которого выполнены корпус и покрытие мембраны.

Для процессов с неагрессивной средой подходят разделители с мембраной из нержавеющей стали без покрытия. В процессы с опасной средой устанавливают разделители из нержавеющей стали и мембраной с полимерным, платиновым, фторопластовым (PTFE напыление) или титановым покрытием. Конкретно для водородной среды подходит только золотое покрытие мембраны.

Водород — самый легкий и распространенный химический элемент. Вода, кислоты, основания и родственное семейство органических соединений содержат водород. Согласно исследования Национального рейтингового агентства в 2022 г. крупнейшие доли потребления водорода у химических (63%) и нефтеперерабатывающих (31%) предприятий.

В обычных условиях водород — это двухатомный газ с химической формулой Н2. Водород считается некоррозионной средой. Для измерительных приборов он опасен своей способностью диффундировать через металлы.

В двухатомном состоянии водород не проникнет через тонкую мембрану. Но при высоком давлении в процессе, гальванической реакции в сочетании с высокой температурой процесса водород может расщепиться на ионы водорода Н+ и Н-. Эти ионы меньше, чем пространство между кристаллической решеткой металла. Поэтому частицы водорода свободно проникают через мембрану из нержавеющей стали.

Когда ионы проникают через мембрану, они объединяются обратно в молекулы H² и оказываются захваченными внутри измерительной системы. Пока система находится под давлением, молекулы равномерно растворены в заполняющей жидкости. Но как только давление с измерительной системы снимается, молекулы водорода комбинируются в пузырьки и происходит «кипение» внутри замкнутой системы. Поэтому мембрану вспучивает, в системе образуется избыточное давление, которое создает дополнительную погрешность в измерении.

По конструкции и функционалу разделитель среды для водорода такой же, как и любой другой. Отличается он только золотым покрытием мембраны.

Стандартная толщина золотого покрытия мембраны — 25 мкм, этого достаточно, чтобы ионы водорода не диффундировали через мембрану. Золотое покрытие также повышает химическую стойкость материалов разделительной мембраны, что особенно востребовано в пищевой и фармацевтической промышленностях.

Но у золотого покрытия толщиной 25 мкм есть температурное ограничение — +280°C. При более высокой температуре оно может повредиться или отслоиться от мембраны.

Выводы

Правильно подобранный разделитель среды защищает измерительный прибор
от негативного воздействия рабочей среды и экстремальной температуры.
Для водородной среды подходит разделитель только с золотым покрытием мембраны.
Для процессов с экстремальными условиями по температуре и давлению необходим мембранный разделитель среды с золотым покрытием толщиной
25—40 мкм.

Оценить

Какое покрытие мембраны разделительной системы подходит для водородной среды