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
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.
