Trong các nhà máy hóa chất, xử lý nước thải, dầu khí và thực phẩm, việc lựa chọn sai vật liệu đồng hồ đo áp suất thường dẫn đến hậu quả nghiêm trọng: thủng ống uốn đo áp, rò rỉ hóa chất độc hại, hỏng hóc thiết bị và nguy cơ mất an toàn lao động. Bài viết này hướng dẫn các tiêu chí kỹ thuật thực tế để chọn đúng vật liệu vỏ và cảm biến khi đo áp suất trong môi trường ăn mòn.
Bản chất sự ăn mòn và nguyên tắc chọn vật liệu
Ăn mòn hóa học xảy ra khi môi chất (axit, kiềm, dung môi, muối) phản ứng trực tiếp với kim loại cấu tạo nên bộ phận tiếp xúc. Quá trình này làm mỏng thành ống áp suất, kẹt cơ cấu chuyển động hoặc tạo sai số đo lường.
Không có một loại vật liệu duy nhất nào chịu được mọi loại hóa chất. Việc lựa chọn phải dựa trên bảng tương thích hóa học kết hợp với nhiệt độ và nồng độ thực tế của dung dịch.
Lựa chọn vật liệu cảm biến và ống uốn đo áp
Bộ phận tiếp xúc trực tiếp với hóa chất đòi hỏi khả năng kháng hóa chất cao nhất trong toàn bộ cấu trúc đồng hồ đo áp suất:
Thép không gỉ 304: Loại vật liệu này chỉ chống ăn mòn ở mức cơ bản, phù hợp cho nước sạch, khí nén thông thường, dầu nhẹ và môi trường ít dung dịch ăn mòn. Tuyệt đối không dùng cho axit hoặc dung dịch chứa hàm lượng muối clo cao.
Thép không gỉ 316 hoặc 316 bản cacbon thấp: Nhờ bổ sung nguyên tố Molypden, vật liệu này tăng cường đáng kể khả năng chống rỗ bề mặt và ăn mòn khe hở. Đây là tiêu chuẩn phổ biến cho ngành hóa chất loãng, nước biển, hơi nước, dung dịch kiềm và axit hữu cơ nồng độ thấp.
Hợp kim Niken - Crom - Molypden (Hastelloy C276): Cấu trúc hợp kim cao cấp này mang lại độ bền cực cao trước các chất oxy hóa mạnh và axit có tính ăn mòn rát như Axit Sunfuric đậm đặc, Axit Clohydric hay Axit Nitric.
Hợp kim Niken - Đồng (Monel): Vật liệu sở hữu khả năng kháng tuyệt vời đối với dung dịch kiềm mạnh và axit clo, thích hợp cho ngành sản xuất xút, hóa chất lọc dầu và môi trường biển khắc nghiệt.
Nhựa tổng hợp và Màng phủ chống dính (PTFE/PVC/PVDF): Dạng lớp lót hoặc màng ngăn phi kim loại này được sử dụng riêng cho các loại axit mạnh bốc khói mà kim loại thông thường không thể chịu đựng.
Lựa chọn vật liệu vỏ đồng hồ đo áp suất
Vỏ đồng hồ đo áp suất chịu tác động từ môi trường bên ngoài như hơi hóa chất rò rỉ trong không gian, độ ẩm cao, hơi muối biển hoặc dung dịch tẩy rửa nhà xưởng.
Thép sơn tĩnh điện chỉ dùng cho môi trường khô ráo, không có hơi hóa chất vì rất mau rỉ sét khi đặt trong nhà máy. Thép không gỉ 304 hoặc 316 là lựa chọn tiêu chuẩn cho môi trường công nghiệp ẩm ướt, có hơi axit nhẹ hoặc khu vực thường xuyên vệ sinh bằng vòi xịt áp lực, giúp vỏ không bị mục nát hay kẹt gờ vặn. Đối với các đường ống dẫn hóa chất đặc thù, nhựa kỹ thuật chịu nhiệt giúp kháng hoàn toàn hơi axit đậm đặc bốc lên ăn mòn vỏ kim loại.
Giải pháp cách ly màng cho hóa chất đặc thù
Đối với các hóa chất đặc sánh, kết tinh, chứa cặn rắn hoặc ăn mòn cực mạnh, việc dùng trực tiếp đồng hồ ống uốn thông thường sẽ làm tắc nghẽn hoặc phá hủy cảm biến nhanh chóng. Giải pháp kỹ thuật bắt buộc là sử dụng Đồng hồ đo áp suất dạng màng.
Cấu trúc thiết bị gồm một lớp màng ngăn cách bằng vật liệu đặc biệt tiếp xúc trực tiếp với hóa chất. Khoang giữa màng và ống uốn được điền đầy dầu truyền lực chuyên dụng. Nhờ cơ cấu này, hóa chất hoàn toàn không thể thâm nhập vào bộ máy truyền động bên trong, giúp kéo dài tuổi thọ đồng hồ áp suất gấp nhiều lần và dễ dàng tháo rời vệ sinh định kỳ.
Kinh nghiệm thực tế khi triển khai lắp đặt đồng hồ áp suất
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ ăn mòn. Nhiệt độ cao làm tốc độ ăn mòn hóa học tăng lên gấp nhiều lần so với nhiệt độ phòng; một loại vật liệu chịu được axit ở 20°C có thể bị phá hủy hoàn toàn ở 80°C.
Đối với hóa chất dạng hơi nóng ăn mòn, kỹ sư cần lắp thêm ống xả nhiệt để bảo vệ zoăng làm kín và cơ cấu bên trong. Bên cạnh đó, các hệ thống hóa chất nguy hiểm cần được định kỳ kiểm tra áp suất bằng van khóa cách ly hoặc thay thế theo chu kỳ khuyến cáo của nhà sản xuất để tránh sự cố thủng đột ngột.
