En instrumentació industrial, la fiabilitat d'un sensor o mesurador de cabal no només depèn de la seva electrònica i precisió, sinó també dels materials que entren en contacte directe amb el medi de procés. Aquestes superfícies de contacte es coneixen habitualment com a materials de peces humides o materials humits.
Per als sensors de pressió, transmissors de nivell, mesuradors de cabal electromagnètic i instruments de temperatura, triar el material humit correcte és essencial per prevenir la corrosió, garantir l'estabilitat-a llarg termini i reduir els costos de manteniment.
En aquest article, explicarem les diferències entre els 6 millors materials humits, acer inoxidable 316L, Hastelloy C-276, tàntal, níquel, titani i monel, i oferirem orientació per seleccionar el material adequat per a diferents aplicacions industrials.
Què són els materials de la part humida?
Els materials de la part humida es refereixen a tots els components dins d'un instrument que estan exposats al líquid o gas mesurat. Alguns exemples inclouen:
- Diafragmes del sensor
- Revestiments i elèctrodes del mesurador de cabal
- Connexions de procés
- Carcassa de la sonda
- Tubs de mesura
Com que aquests components estan exposats contínuament a productes químics, aigua de mar, àcids, àlcalis o fluids d'alta-temperatura, la compatibilitat dels materials esdevé extremadament important.
La selecció incorrecta del material pot donar lloc a:
- Corrosió i fuites
- Deriva de mesura
- Vida útil del sensor reduïda
- Manteniment freqüent
- Riscos de seguretat en entorns perillosos
Acer inoxidable 316L
L'acer inoxidable 316L és el material humit estàndard utilitzat en la majoriainstruments industrials. Proporciona una excel·lent resistència mecànica, una bona resistència a la corrosió i un rendiment rendible-. La "L" significa baix contingut de carboni, que millora el rendiment de la soldadura i redueix el risc de corrosió intergranular.
Avantatges
Econòmic i àmpliament disponible
Bona resistència a l'aigua, oli i productes químics suaus
Higiènic i adequat per a aplicacions alimentàries
Excel·lent resistència mecànica
Limitacions
El 316L pot patir corrosió per picades en entorns que contenen altes concentracions de clorur, com ara aigua de mar o solucions de sal. Tampoc és ideal per a àcids forts.
Aplicacions típiques
Sistemes d'aigua neta
Sistemes de climatització
Processament d'aliments i begudes
Líquids industrials generals
Processos químics suaus
Hastelloy C-276
Hastelloy C-276 és un aliatge de níquel-molibdè-crom dissenyat per a entorns altament corrosius. És un dels aliatges resistents a la corrosió més versàtils disponibles a la indústria de la instrumentació. Funciona excepcionalment bé tant en ambients químics oxidants com reductors.
Avantatges
Excel·lent resistència a l'àcid clorhídric
Excel·lent rendiment en ambients amb clor humit
Resistent a la corrosió per picades i esquerdes
Estable a altes temperatures
Limitacions
Cost més elevat que l'acer inoxidable
Més difícil de mecanitzar i soldar
Aplicacions típiques
Plantes de processament químic
Sistemes de transferència d'àcids
Desulfuració de gasos de combustió
Tractament de residus àcids
Substàncies químiques industrials agressives
Tàntal
El tàntal es considera un dels metalls{0}}més resistents a la corrosió utilitzats en la instrumentació industrial. La seva estabilitat química és extremadament alta, especialment en ambients àcids forts.
En moltes aplicacions, el tàntal funciona de manera similar al vidre en termes de resistència a la corrosió mentre manté la resistència del metall.
Avantatges
Resistència excepcional als àcids forts
Excel·lent{0}}estabilitat química a llarg termini
Alta fiabilitat en entorns de corrosió severa
Limitacions
Material molt car
Processament i fabricació difícils
No apte per a ambients amb àcid fluorhídric
Aplicacions típiques
Àcid sulfúric concentrat
Sistemes d'àcid clorhídric
Processament químic farmacèutic
Indústries químiques d'alta{0}}puresa
Níquel
El níquel pur ofereix una excel·lent resistència als mitjans alcalins i a certs productes químics neutres. S'utilitza habitualment en aplicacions de sosa càustica i sistemes de processament d'àlcali.
Avantatges
Excel·lent resistència a l'hidròxid de sodi
Bon rendiment en ambients alcalins
Bona conductivitat tèrmica
Limitacions
Poca resistència als àcids oxidants forts
Ús limitat en mitjans-rics en clorur
Aplicacions típiques
Sistemes de sosa càustica
Plantes químiques alcalines
Dipòsits d'emmagatzematge de productes químics
Sistemes de neteja industrial
Titani
El titani és àmpliament reconegut per la seva excel·lent resistència a l'aigua de mar i a la corrosió dels clorurs. Forma una capa d'òxid estable a la seva superfície, proporcionant una protecció-a llarg termini fins i tot en entorns marins durs. A més de la resistència a la corrosió, el titani també ofereix una alta relació de resistència-a-pes.
Avantatges
Excel·lent resistència a l'aigua de mar
Forta resistència a la corrosió del clorur
Lleuger però mecànicament fort
Llarga vida útil en ambients marins
Limitacions
Més car que l'acer inoxidable
La soldadura i el mecanitzat requereixen processos especials
Aplicacions típiques
Dessalinització d'aigua de mar
Enginyeria marina
Plataformes offshore
Sistemes de refrigeració d'aigua salada
Tractament d'aigües residuals costaneres
Monel
El monel és un aliatge de níquel-coure conegut per la seva excel·lent resistència a l'aigua de mar, àlcalis i àcid fluorhídric. També manté fortes propietats mecàniques en un ampli rang de temperatures.
Avantatges
Excel·lent resistència a l'aigua de mar
Bon rendiment en ambients alcalins
Alta resistència mecànica
Resistent a l'àcid fluorhídric
Limitacions
Més car que l'acer inoxidable 316L
Resistència limitada a alguns àcids oxidants
Aplicacions típiques
Petroli i gas offshore
Vàlvules i bombes marines
Sistemes d'aigua salada
Aplicacions de l'àcid fluorhídric
Comparació de materials humits comuns
|
Material |
Avantatge principal |
Millor per |
Nivell de costos |
|
Acer inoxidable 316L |
Rentable-i versàtil |
Aigua, aliments, productes químics suaus |
Baixa |
|
Hastelloy C-276 |
Forta resistència a l'àcid |
Substàncies químiques agressives |
Alt |
|
Tàntal |
Resistència a la corrosió extrema |
Àcids concentrats |
Molt alt |
|
Níquel |
Resistència als àlcalis |
Sosa càustica |
Mitjana |
|
Titani |
Resistència a l'aigua de mar |
Aplicacions marines |
Alt |
|
Monel |
Resistència a l'aigua de mar + HF |
Offshore i aigua salada |
Mitjana-Alta |
Com seleccionar el material humit adequat
La selecció del material correcte depèn de diversos factors importants.
1. Compatibilitat química
La primera consideració és la composició química del medi de procés.
Per exemple:
Aigua i líquids suaus → Acer inoxidable 316L
Aigua de mar i solucions de clorur → Titani o Monel
Àcids forts → Hastelloy C-276 o Tàntal
Líquids alcalins → Níquel
Comproveu sempre els gràfics de compatibilitat amb la corrosió abans de la selecció final.
2. Temperatura i pressió
Les altes temperatures poden accelerar la corrosió. Alguns materials perden força o resistència a la corrosió a temperatures elevades.
Per a condicions de funcionament dures:
Àcids d'alta temperatura → Hastelloy C-276
Sistemes{0}}marins d'alta pressió → Titani
Condicions criogèniques → Monel
3. Pressupost i vida útil de l'equip
Tot i que els aliatges exòtics són més cars inicialment, poden reduir significativament el temps d'inactivitat i els costos de substitució amb el temps.
Per a aplicacions generals, 316L sovint és suficient.
Per a entorns altament corrosius, invertir en Hastelloy o Titani pot millorar considerablement la fiabilitat.
Aplicacions típiques de la indústria
Aigua i aigües residuals
Aigua dolça → Acer inoxidable 316L
Aigua de mar → Titani
Indústria Química
Sistemes àcids → Hastelloy C-276 o Tàntal
Sistemes alcalins → Níquel
Marí i marí
Conduccions d'aigua salada → Monel o titani
Aliments i begudes
Línies de procés higiènic → Acer inoxidable 316L
La selecció del material de la part humida és un dels factors més importants per garantir la fiabilitat i la vida útil dels instruments industrials. Els diferents materials ofereixen diferents avantatges en termes de resistència a la corrosió, resistència mecànica, tolerància a la temperatura i cost.
Encara no esteu segur de com seleccionar el material adequat per a la part humida? Contacta amb nosaltres per obtenir ajuda.