电磁流量计的衬里选用和电极的选用要注意什么

在电磁流量计的生产与制造中，为满足测量管对于将来的测量中的粗糙度要求，往往需要根据流体种类选用优良的衬里材料。对不同的衬里材料更需要采用优良的加工工艺方法。目前常用的衬里材料有：氯丁橡胶、EPDM 橡胶、聚氨酯、氟塑料PTFE 和PFA。

对于不同的管道衬里，加工的工艺各不相同，这里简述的不同衬里的工艺要点，提请流量计制造者参考。按照测量的规范要求，用于测量衬里的介质大致有以下几种：

一、氯丁橡胶 ：氯丁橡胶适于DN300 以上大口径传感器，多用于测量水、污水、弱酸、弱碱介质流体。一般直接用胶片粘接貼附在不锈钢导管内壁，通过硫化制成。这种工艺，橡胶衬里的表面粗糙度一般比较高，操作时应特别注意搭接缝处的平整，但相对粗糙度要低。用于小口径的氯丁橡胶和EPDM 橡胶衬里，则好使用模具加压，貼附在导管内壁然后硫化，降低衬里表面粗糙度取决于模具芯棒的表面粗糙度和加压及硫化工艺。

二、聚氯酯：当前，国内聚氨酯衬里多使用的是软质材料，采用浇灌的工艺办法，衬里粗糙度不仅取决于芯棒模具表面粗糙度，也会受到浇灌、排气、加热、冷却和材料成分、比例的影响。国外硬质聚氨酯多采用聚氨基甲酸乙脂橡胶，其成形的重要工艺要点是，除去注入过程中卷入的气泡、使化学反应（硬化、交联）得以稳定进行；采用离心浇注的工艺方法：保证原料在保管时处于干燥状态，均匀、顺滑地对原料进行混合、搅拌，为除去卷入原料的气泡，设定适当导管的旋转速度，良好地控制原料处理、硬化、交联的温度。要求粗糙度低的衬里材料应使用氟塑料。用于配管、罐等容器的PTFE 氟塑料衬里，通常是在金属管内衬入一个薄壁聚四氟乙烯管，或者是采用将聚四氟乙烯管插入，然后进行粘接的工艺方法。这种衬里主要的缺点是耐负压不高，受温度影响大，粘接往往不可靠。

三、氟塑料：对于电磁流量计，优良的氟塑料衬里是PFA。PFA 主要采用的办法是注入熔融树脂，而后注塑（射出注塑法）。采用射出注塑法，属无接缝一体成形。PFA 衬里的品质具有良好的耐化学药品性、耐热性、耐附着性（表面光洁度）。尤其是在耐化学药品性、耐热性方面，运用独特的制造技术，可减少内部应力与内在气泡，以避免产生裂纹，这样使流量计用在严酷的环境下时，仍具有很高的可靠性。

为此，在PFA 衬里制造过程中，重要的管理点是对注塑温度（树脂粘度、金属模具温度）、金属模具的冷却控制（冷却时间、温度）、树脂的压力控制。注塑温度设定要尽可能低，以减少PFA 树脂的热劣化。

注塑中，金属模具的温度要均匀地保持大于树脂熔点。由于需要进行高精度冷却控制，故应在金属模具中设置多个冷却回路，并进行相互独立的冷却控制操作。在进行冷却控制的同时，还应对树脂压力进行控制。 

电磁流量计的电极加工工艺：

电极处理包括抛光和钝化工艺。抛光有三种方法，机械抛光是不锈钢抛光的三种抛光（即机械抛光，化学抛光和电化学抛光）的道工序。接下来两者相结合，如机械抛光—化学抛光或机械抛光—电化学抛光。机械抛光用于初级抛光，将电极表面凹凸的不平度加工到一定的粗糙度，然后再进行化学抛光或电化学抛光。化学抛光和电化学抛光可以除去电极表面微观不平度，从而提高到镜面光亮，同时可以完成抛光和钝化两道工艺的目的，增加了表面铬含量，形成良好的钝化层。

对于毛坯表面由于存在宏观不平度，要先用机械抛光方法达到Ra≤0.8μm 的粗糙度，再用化学抛光或电化学抛光方法提升到Ra=0.05μm 以上的粗糙度，才能获取后的光亮度，镜面光泽和良好的钝化层。经过抛光和钝化处理的电极能够形成稳定的钝化层。但在储存、转运、装配时，一定要注意保持表面钝化层不被破坏。

与电磁流量计传感器传统地、简单地采用在水中浸泡（有时这种方法需要时间），自然形成钝化层生产方式相比，经过抛光和钝化工艺处理的电极，能够获得稳定抗腐蚀性能的电极，相当高地提高了生产效率，是一种先进的生产工艺。

电磁流量计测量过程中直接与测量介质接触的关键性元件就是电极，电磁流量计的电极有316L、钽电极、哈氏电极等，可以适应于测量不同的液体。对于不同的介质，我们有以下的表格加以说明：

  电磁流量计不锈钢电极的抗腐蚀性能，主要原因是由于表面覆盖着一层极薄(约1nm 厚)致密的钝化膜。这是这层钝化膜隔离了腐蚀性流体介质，成为不锈钢电极防护的基本屏障。不锈钢电极钝化具有动态特征，不应看作腐蚀完全停止，而是形成扩散的阻挡层，使阳极反应速度大大降低。对不锈钢电极，通常在有还原剂(如氯离子)情况下倾向于破坏钝化膜，而在氧化剂(如空气和水)存在时能保持或修复钝化膜。不锈钢电极放置于空气和水中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善，速度也很慢。 

  图4 为不锈钢电极用XPS(X-ray photoelectronspectroscopy)光电能谱设备进行的表面化学分析量化图。左图是未经工艺处理的电磁流量计电极表面向内不同深度主要元素铬（Cr）、氧（O）、铁（Fe）的含量比率。可以看到，在深度约1nm 位置铬的含量约20%，即表示钝化膜为贫铬层。右图为经过机械研磨抛光或酸洗、化学抛光等工序进行钝化处理工艺措施，使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在不锈钢表面的富集，在深度约1nm 位置铬的含量约达30%。这种富铬钝化膜的极化电位(SCE)可达+1.0V，接近贵金属金、铂的极化电位，因此，不锈钢得以提高抗腐蚀的稳定性。不同的钝化处理方法也会影响膜的成分与结构，从而影响不锈性。如通过电化学改性处理，可使钝化膜具有多层结构，在阻挡层形成CrO3 或Cr2O3，或形成玻璃态的氧化膜，使不锈钢能发挥大的耐蚀性。

  不锈钢电极的耐腐蚀主要依靠表面钝化膜，如果钝化膜不完整或有缺陷，不锈钢仍会被腐蚀，当然仍然会出现流体噪声。电极在加工成形、组装及安装标记等过程中会带来表面油污、铁锈、非金属脏物、低熔点金属污染物、油漆、焊渣与飞溅物等，这些物质影响了不锈钢电极的表面质量，破坏了其表面的氧化膜，降低了不绣钢的抗全面腐蚀性能，也形成流体噪声的产生，影响到电磁流量计测量的稳定性。所以改善电极装配前的工艺处理和存放、装配的工艺方法，保护好钝化膜是电磁流量计制造中重要技术之一。

在电磁流量计的生产与制造中，为满足测量管对于将来的测量中的粗糙度要求，往往需要根据流体种类选用优良的衬里材料。对不同的衬里材料更需要采用优良的加工工艺方法。目前常用的衬里材料有：氯丁橡胶、EPDM 橡胶、聚氨酯、氟塑料PTFE 和PFA。