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鹽（yán）酸電磁流量計工藝（yì）處理方法與電*四氟襯裏（lǐ）對流體噪聲影響
點擊次數（shù）：1861 發布時間：2020-08-06 14:16:03
鹽酸電磁流量計測量中，電解質流體對金屬電*的電化學（xué）反應會產生（shēng）直流*化電壓。這種與流速無關的電壓被稱為流（liú）體噪聲。流體噪聲一直是鹽酸電（diàn）磁流量計要解決的重要技術問題之（zhī）一,從1832年法拉**一次應用地（dì）磁場和電（diàn）磁感應方法測量泰晤士河流速，到**人們廣泛地應用鹽酸電磁流量計測量導電液體流量，鹽酸電磁流（liú）量計的（de）流體噪聲（shēng）問題一直（zhí）是一個困擾。尤其在進入低頻（pín）矩形波勵磁時代（dài）以來，流（liú）體噪聲的影響表現得更為突出。往往有些（xiē）新裝配的流量計受電**化的影響，輸出擺動需要經過（guò）長（zhǎng）時間在水中浸（jìn）泡才能消除。流（liú）體噪聲的大小（xiǎo）直接影響到流量計測量的（de）靈敏度、線性度和穩定性，因此如何深入研（yán）究流體噪聲，探尋其產生的原因，找（zhǎo）到降低流體噪聲的方法，提高傳（chuán）感器信噪比，特別是對微弱勵磁電流（電磁水表、兩線製（zhì）鹽酸電磁流量計）的（de）發展和低流速（0.1m/s以下）及高流速（15m/s以上）流量（liàng）測量範圍（wéi）的擴展具有重大意義。
提高（gāo）鹽酸（suān）電磁流量（liàng）計襯裏和（hé）電*的（de）加工粗糙（cāo）度水平，不僅改善了產品的外（wài）觀（guān）性能，更（gèng）重要的是從本質上降（jiàng）低了流體噪（zào）聲（shēng）產生的幾率和幅度，從而提高流量計測量的靈敏度和穩定性（xìng）。本文從傳感器襯裏和電*粗（cū）糙度引起鹽酸電磁流量計動態零點的流體噪聲分類、產生（shēng），引導出能夠降低（dī）流體噪聲提高（gāo）信噪比的重要措施。進而介紹鹽酸電磁流量計傳感（gǎn）器製造中一些關（guān）鍵工藝措施，希望對提高（gāo）我國鹽酸電磁流量計製造水平和產品競爭能力起（qǐ）到一定幫助（zhù）作用。
1.流體噪聲
鹽（yán）酸電磁流量計在應用中除了受周圍環境條件，電磁場（chǎng）、靜電場等因素產生的噪聲影響外，被（bèi）測介質的流體噪（zào）聲也是非常重（chóng）要的影響因素。流體（tǐ）噪聲是一種（zhǒng）直流*化電（diàn）壓，在低（dī）頻矩形波勵磁方式中尤為突（tū）出（chū），常有：漿液噪聲、流動噪聲和高端流速噪（zào）聲。
流體噪聲的產生（shēng）原（yuán）因（yīn）有下麵幾種情（qíng）況（kuàng）：
⑴不鏽鋼電*的（de）耐腐蝕是（shì）在其（qí）表麵具有一（yī）個*薄的鈍化層，使得電化學反應達到平衡狀態。如圖1所示，流體（tǐ）中的固體物撞擊電*，使得電*表麵鈍化層被破壞，失掉電化學平衡（héng）。而金屬材料與流體介質接觸具有重新恢複生成表麵鈍化層保持（chí）電化學平衡（héng）的能力。在達（dá）到（dào）點化學平衡期（qī）間，金屬和流體中的遊離離子在信號電場作用下不斷進行著電化學反應。固體顆粒撞擊電*，不斷破壞保護（hù）的鈍化層；電（diàn）化學反應（yīng）又（yòu）反複生成鈍化層，於（yú）是形成了電*間的電位不斷大（dà）幅地度變化，這種變化的電位造成流量信號中的流（liú）體噪聲。這種情況（kuàng）也即（jí）鹽酸電磁流（liú）量計中通常講的漿液噪（zào）聲。理（lǐ）論和實踐（jiàn）表明（míng），影響電化學反（fǎn）應信（xìn）號電場變化的頻（pín）率升高，可使流體（tǐ）噪聲幅（fú）度迅速下降，這就是高頻勵磁和雙頻勵磁可以解決（jué）漿液測量的原因。
⑵流體摩擦襯裏和電*，流體中發生的正、負離子從電解質流體中分離。襯裏（lǐ）和電*表麵越粗糙，遊離的（de）離子濃度就越高。見圖（tú）2，受電*信號（hào）電場的作用，一部分（fèn）離（lí）子會向電（diàn）*移（yí）動，形成噪（zào）聲電壓，這種噪聲被（bèi）稱為流動噪聲。流動噪聲在低電導率測量時表現比較突出。流動噪聲與外（wài）電場（chǎng）強度有關，高流速（sù）時感（gǎn）應信號越大，噪聲幅度也越大，輸出就會很不穩（wěn）定。
⑶流體電導率和pH值的急劇變化也會形成流（liú）動噪（zào）聲，流量計上遊加藥表現的測量不穩定就是典型例子（zǐ）。原因是不同（tóng）介（jiè）質在不均勻混合時，流體中容易分離（lí）出正、負離子，受電*信號電（diàn）場的作（zuò）用，一部分（fèn）離子會向電*移動，形成了流動噪聲電壓，造成輸出的不穩定。
⑷由於高流速流動流體靠近襯裏（lǐ）和鹽酸電磁（cí）流量計電*部位的層流邊界層厚度變得很薄，如圖3所（suǒ）示，襯裏和電（diàn）*的粗糙度高度突破了流速層流邊界層（céng）的厚度，流體撞擊這部分（fèn）粗糙度高度，發生（shēng）流速發散和突（tū）變。有一部分與（yǔ）測量管中心軸方向相（xiàng）同（或相反（fǎn））的流速分量，受信號權重函數的（de）作用，對電*信號產生了很大影響，形成了大的正誤差，這就是高端流速噪（zào）聲。
可（kě）見，上述流體噪聲（shēng）中的流動噪聲（shēng）和高（gāo）端流速噪聲與測量管的襯裏和電*表麵粗糙度直接（jiē）有關，*化電壓產生的（de）漿液噪聲與電*表麵粗糙度也有很大關係。
2.金屬電*抗流體腐蝕鈍化膜的形成
不（bú）鏽鋼電*的抗腐蝕性能，主要是由於表麵覆蓋著（zhe）一層*薄(約（yuē）1nm厚)致密的鈍化膜。這（zhè）層鈍化膜隔離腐蝕性流體介（jiè）質，是不鏽鋼電*防護的基本屏障。不鏽鋼（gāng）電*鈍化具有動態特（tè）征，不應（yīng）看（kàn）作腐蝕完全停止，而是形成擴散的阻擋層，使陽*反應速度大大降低。對不鏽（xiù）鋼電（diàn）*，通常在有還原劑(如氯離（lí）子)情況下傾向於破壞鈍化膜，而在氧化劑(如空氣和水)存在（zài）時能保持或修複鈍（dùn）化（huà）膜。不鏽鋼電*放（fàng）置（zhì）於空氣和水中會形成氧化膜，但這種膜的保護性不夠完善，速度（dù）也很慢。圖4為不鏽鋼電*用XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)光電能（néng）譜（pǔ）設備進行的表麵化學分析量化（huà）圖。左圖是未經工藝處理的電*表麵向內不同（tóng）深度主要元素鉻（Cr）、氧（O）、鐵（tiě）（Fe）的（de）含量比率。可（kě）以看到，在深度約1nm位置鉻的含量約（yuē）20%，即表示鈍（dùn）化膜為貧（pín）鉻層。右圖為經過機械研磨拋光或酸洗、化學拋光等（děng）工序進行鈍化處理工藝措施，使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻（gè）的氧化物優先溶解，去掉了貧鉻層，造成鉻在不鏽鋼表麵的富集，在深度約1nm位置鉻的含量約達30%。這種富鉻鈍化膜的（de）*化電位(SCE)可達+1.0V，接近（jìn）貴金屬金、鉑（bó）的*化電位，因此，不（bú）鏽鋼得以提高抗（kàng）腐蝕的穩定性。不同的鈍化處理方法也會影響膜的成（chéng）分與結構，從而影響（xiǎng）不鏽性。如通過電化學改性處理，可使鈍化（huà）膜具（jù）有（yǒu）多層結構，在阻（zǔ）擋層形成CrO3或Cr2O3，或形成玻璃（lí）態的（de）氧化膜，使不鏽鋼能發揮（huī）*大的耐蝕性。廣州明（míng）柏儀表（biǎo）廠專供
不鏽鋼（gāng）電*的耐腐蝕主要依靠表麵鈍化膜，如果鈍化膜不完整或有缺陷，不鏽鋼仍會（huì）被腐蝕，當（dāng）然（rán）仍（réng）然會出現流體噪（zào）聲。電*在加工成形、組裝及安裝標記等過程中會帶來表麵油汙、鐵鏽、非金屬髒物、低熔點金屬（shǔ）汙染物、油漆、焊（hàn）渣與飛濺物等，這些物質影響了不鏽鋼電*的表麵質量，破壞了其表麵的氧化膜，降低了不繡鋼的抗全麵腐蝕性能，也形成流體噪聲的產生，影響到流（liú）量計測量的穩定（dìng）性。所以改善電*裝配前的工藝處理和存放、裝配的工藝方法，保護好鈍化膜是鹽酸電（diàn）磁（cí）流量計製造中重要技術之一。
3.襯裏和電*的（de）表麵粗糙（cāo）度對（duì）流體噪（zào）聲的影響
流體噪聲的高低與襯（chèn）裏和電*表麵的粗糙度有關（guān）。無論對漿液噪聲、流動（dòng）噪聲和（hé）流速高端（duān）噪（zào）聲這種關係都（dōu）很密切。
很（hěn）明顯，粗糙的襯裏和電*表麵（miàn）會加大對流體的摩擦（cā）力，容易引起流體中離子（zǐ）分離的加劇，給流動噪聲產生（shēng）創造條件。光滑的襯裏和電*表麵能夠讓流（liú）體順滑流過（guò），減小流體與襯裏和電*的摩擦力，因此離子分離（lí）的機會將大（dà）大減少，流動（dòng）噪聲也將減（jiǎn）小。可以想象流體流動速（sù）度加快，襯裏和電*對流體的摩擦力也會加（jiā）大，流體中離子分離同樣會加劇。再加上流（liú）體流速的加（jiā）快，感應電勢增大，電場對離子運動（dòng）的作用力增大，因此流動噪聲要增大。所以（yǐ），在有流動噪聲的情況下流量計使用流速不宜過高。
參考文獻（xiàn）曾經討論過高（gāo）雷諾（nuò）數（即（jí）高流（liú）速）下鹽酸電磁流（liú）量計測量管粗糙度對測量的影響，圖（tú）5所（suǒ）示（shì）出不同襯裏（lǐ）材料（主要表麵粗糙度（dù）不同）的誤差差別。可以看出，橫河加不（bú）鏽鋼網的PFA襯（chèn）裏由於粗糙度*低，剛度好，試驗條件下未出現高端流速噪聲形成誤差；橡膠襯裏的粗糙（cāo）度*高，出現（xiàn）高端流速噪聲誤差（chà）組（zǔ）*早（zǎo）；聚氨酯襯裏盡管出現高端流速（sù）噪（zào）聲晚一些，但由（yóu）於其強度不高，產生的誤差幅度*大。這說明襯裏和電*粗糙度是產生高端流速噪（zào）聲的重要原因。
對於漿（jiāng）液噪聲，由（yóu）於（yú）電*表麵覆蓋的一層鈍化膜僅有（yǒu）約1nm厚，如果電*本（běn）身粗糙度較高，表麵高（gāo）低不平，鈍化膜就很難達到致密和厚薄均（jun1）勻，這將對（duì）膜的（de）穩（wěn）定性受到影響（xiǎng），進而（ér）也會影響到（dào）膜的保持和修複。流體和電（diàn）*的電化學反（fǎn）應就會不斷進行，就難以做到穩定的測（cè）量漿液流體。也就是說，電*表麵的粗（cū）糙度高低（dī），也（yě）直接影響到漿液噪聲的（de）產生與消除。
圖6摘自知名鹽酸電磁流量計生產廠商E+H公司的（de）流量測量手冊一書，它是（shì）用於食品工業生產過程流（liú）量測量用PTFE或PFA氟塑（sù）料襯裏電 磁流量計的剖視圖（tú）。由於食品的電導率一般較（jiào）低而（ér）且（qiě）粘度（dù）較高，測量（liàng）時出現流（liú）動噪聲的可能性很高。可以看到，E+H公司的襯裏和電（diàn）*粗糙度要求為Ra0.3，入口和出口連（lián）接金屬管的粗糙度要求為Ra0.8。Ra0.3和Ra0.8分別表示絕對粗糙度的平均高度為0.3μm和0.8μm。Ra0.3已經是由機（jī）械研磨或電（diàn）解拋光到達的鏡麵粗糙度等級。這裏，金屬管起接液環（huán）作用，用來把測量流體（tǐ）電連接為信號的基準參考電（diàn）位（wèi）。接液環（接（jiē）液電（diàn）*或流量計上、下遊連接金屬管道）如同電*，同樣受到被測流（liú）體的電（diàn）化學作用產生流體噪聲，所以也（yě）需要受到高度重視，減（jiǎn）小粗糙度高度。
日（rì）本（běn）橫河公司2009年研究開發的雙頻兩線製（zhì）鹽酸電磁流量計，把降（jiàng）低襯裏和電*的粗糙度，完善電*鈍化膜作為提高（gāo）傳（chuán）感器信噪比的關鍵（jiàn）技術之一。對襯裏和電*粗糙度提出（chū）了Ra在 0.05～0.15μm範圍的鏡麵要求。這（zhè）一措施使得傳（chuán）感器感應信號和傳感器（qì）的信噪比提高1倍以上，因此在大幅度降低勵磁（cí）電流的情況下，兩線製雙頻勵磁鹽酸電磁流量計能（néng）夠得到（dào）與四線製具有（yǒu）同樣優良的測量精度。
4.襯裏和電*加工工藝方法（fǎ）討論
4.1 襯裏
為滿足測量管粗（cū）糙度要（yào）求，鹽酸電磁流量計需要根據流體種類選用優良的襯裏材料。對不同的襯裏（lǐ）材料更需要采用優良（liáng）的加工工藝方法。目前常用（yòng）的襯裏材料有：氯丁橡膠、EPDM橡膠、聚氨酯、氟塑（sù）料PTFE和PFA。這裏簡述不同襯（chèn）裏的工藝要點，提請流量計製（zhì）造者參考。
氯丁橡膠適於DN300以上大口徑傳感器，多用於測量水、汙水、弱酸、弱堿介質流體。一（yī）般直接用（yòng）膠（jiāo）片粘接（jiē）貼附在不鏽鋼導管內壁，通過硫化製（zhì）成。這（zhè）種工藝，橡膠襯裏的表麵粗糙（cāo）度一般比較高，操作（zuò）時應特別注意（yì）搭（dā）接縫處（chù）的平整，但相對粗糙度要低。用於小口徑的氯丁橡膠和（hé）EPDM橡膠襯裏，則*好使用模具加壓，貼附在導管內（nèi）壁然後硫化，降低（dī）襯裏表麵粗糙度取決於模（mó）具芯棒的表麵粗糙度和（hé）加壓及硫化工藝。
當前，國內聚氨酯襯裏多使用的是軟質材（cái）料，采用澆灌的（de）工藝辦法，襯（chèn）裏粗（cū）糙度不（bú）僅取決於（yú）芯棒模具表麵粗糙度，也會受到澆灌、排氣、加熱、冷卻和材料成分、比例的影響。國外硬質（zhì）聚氨酯多采用聚氨基甲酸乙脂橡膠，其（qí）成形的（de）重要工藝要點是（shì），除（chú）去注入過（guò）程中卷入的（de）氣泡、使化學反應（硬化、交聯）得以穩定進行；采用離心澆注的工藝方法：保證原（yuán）料在保管時處於幹燥狀態，均勻、順滑（huá）地對原料進行混合、攪拌，為除去卷入（rù）原料（liào）的氣泡，設定適當導管（guǎn）的（de）旋轉速度，良好地控製（zhì）原料處理、硬化、交聯的溫度（dù）。
要（yào）求粗糙度低的襯裏材料（liào）應使用氟塑料。用於配管、罐等容器的PTFE氟塑料襯裏，通常是在金屬管內襯（chèn）入一個薄壁聚四氟乙烯管（guǎn），或者是采用將聚四（sì）氟乙烯管（guǎn）插入，然後進行粘（zhān）接的工藝（yì）方法。這（zhè）種襯裏主要的缺點（diǎn）是耐負壓不高，受溫（wēn）度影響大，粘接往往不可靠。對於鹽酸電磁流量計，優良的（de）氟（fú）塑料（liào）襯裏是（shì）PFA。PFA主要采用的（de）辦法是（shì）注入熔融樹脂，而（ér）後注塑（射出注塑法）。采用射（shè）出注塑法，屬無接縫一體成形。PFA襯裏（lǐ）的品質具有良好的耐（nài）化學藥品性（xìng）、耐熱性、耐附著性（表麵光潔度）。尤其是（shì）在耐化學藥品性、耐熱性方麵，運用獨（dú）特的製造技術，可（kě）減少（shǎo）內部應（yīng）力（lì）與內在氣泡，以避免產生裂紋，這樣使流量計用在嚴（yán）酷的環境下時，仍具（jù）有很高的可靠性（xìng）。為此，在PFA襯裏製造過（guò）程中，重要的管理點是對注塑溫度（樹脂（zhī）粘度、金屬（shǔ）模具溫度）、金屬模（mó）具的冷卻（què）控製（冷卻時間、溫度）、樹脂的壓力（lì）控製。注塑溫度設定要（yào）盡可能低（dī），以減少（shǎo）PFA樹脂的熱劣化。注塑中，金屬模具的溫度（dù）要均勻地保持（chí）大（dà）於樹脂熔點。由於需要進行高精度冷卻控製，故應在金屬模具中設置多（duō）個冷卻回路，並進行相互獨立的冷（lěng）卻控製操作。在進（jìn）行冷卻控（kòng）製的同時，還應對樹脂壓力進行控製。
4.2 電*
電*處理包（bāo）括拋光和（hé）鈍化工藝。拋光有三種方法，機械（xiè）拋（pāo）光（guāng）是不鏽鋼拋光的三種拋（pāo）光（即機械拋光，化學拋光和電化學拋（pāo）光）的*一道工序。接下來兩者相（xiàng）結合，如機械拋（pāo）光—化學拋（pāo）光或機械拋光—電化（huà）學拋（pāo）光。機械拋光用於初級拋光，將電*表麵凹凸的不平度加工到（dào）一定的粗糙度，然後再進行化（huà）學（xué）拋（pāo）光或電化學拋光（guāng）。化學拋光和電化學拋光可以（yǐ）除去電*表麵微觀（guān）不平度，從而提高到鏡麵光亮，同時可以完（wán）成拋光和鈍化兩（liǎng）道（dào）工藝的目的（de），增加（jiā）表麵了鉻含量（liàng），形成良好的鈍化層。對於毛坯表麵由於存在宏觀不平度，要先用機（jī）械拋光方法（fǎ）達到（dào）Ra≤0.8µm的粗糙度，再用化學拋光或電化學拋光方法提升到Ra=0.05µm 以上（shàng）的粗糙度，才能獲取*後的光亮度（dù），鏡麵光澤和良好的鈍化層。
經過拋（pāo）光和鈍（dùn）化處理的電*能夠形成（chéng）穩定的鈍化層。但在（zài）儲存、轉運、裝配時，一定要注意保持表麵鈍化層（céng）不被破壞。與鹽酸電磁流量計（jì）傳感器傳統（tǒng）地、簡單地采用在水中（zhōng）浸泡（有時這種方法需要****時間），自然形成鈍化層生產方式相比（bǐ），經過拋光（guāng）和鈍化工藝處理的電*，能夠獲得穩定抗腐蝕性能的電（diàn）*，相當高地提高了生產效率（lǜ），是一種先進的生產（chǎn）工藝。
提高（gāo）鹽酸（suān）電磁流量（liàng）計襯裏和（hé）電*的（de）加工粗糙（cāo）度水平，不僅改善了產品的外（wài）觀（guān）性能，更（gèng）重要的是從本質上降（jiàng）低了流體噪（zào）聲（shēng）產生的幾率和幅度，從而提高流量計測量的靈敏度和穩定性（xìng）。本文從傳感器襯裏和電*粗（cū）糙度引起鹽酸電磁流量計動態零點的流體噪聲分類、產生（shēng），引導出能夠降低（dī）流體噪聲提高（gāo）信噪比的重要措施。進而介紹鹽酸電磁流量計傳感（gǎn）器製造中一些關（guān）鍵工藝措施，希望對提高（gāo）我國鹽酸電磁流量計製造水平和產品競爭能力起（qǐ）到一定幫助（zhù）作用。
1.流體噪聲
鹽（yán）酸電磁流量計在應用中除了受周圍環境條件，電磁場（chǎng）、靜電場等因素產生的噪聲影響外，被（bèi）測介質的流體噪（zào）聲也是非常重（chóng）要的影響因素。流體（tǐ）噪聲是一種（zhǒng）直流*化電（diàn）壓，在低（dī）頻矩形波勵磁方式中尤為突（tū）出（chū），常有：漿液噪聲、流動噪聲和高端流速噪（zào）聲。
流體噪聲的產生（shēng）原（yuán）因（yīn）有下麵幾種情（qíng）況（kuàng）：
⑴不鏽鋼電*的（de）耐腐蝕是（shì）在其（qí）表麵具有一（yī）個*薄的鈍化層，使得電化學反應達到平衡狀態。如圖1所示，流體（tǐ）中的固體物撞擊電*，使得電*表麵鈍化層被破壞，失掉電化學平衡（héng）。而金屬材料與流體介質接觸具有重新恢複生成表麵鈍化層保持（chí）電化學平衡（héng）的能力。在達（dá）到（dào）點化學平衡期（qī）間，金屬和流體中的遊離離子在信號電場作用下不斷進行著電化學反應。固體顆粒撞擊電*，不斷破壞保護（hù）的鈍化層；電（diàn）化學反應（yīng）又（yòu）反複生成鈍化層，於（yú）是形成了電*間的電位不斷大（dà）幅地度變化，這種變化的電位造成流量信號中的流（liú）體噪聲。這種情況（kuàng）也即（jí）鹽酸電磁流（liú）量計中通常講的漿液噪（zào）聲。理（lǐ）論和實踐（jiàn）表明（míng），影響電化學反（fǎn）應信（xìn）號電場變化的頻（pín）率升高，可使流體（tǐ）噪聲幅（fú）度迅速下降，這就是高頻勵磁和雙頻勵磁可以解決（jué）漿液測量的原因。
⑵流體摩擦襯裏和電*，流體中發生的正、負離子從電解質流體中分離。襯裏（lǐ）和電*表麵越粗糙，遊離的（de）離子濃度就越高。見圖（tú）2，受電*信號（hào）電場的作用，一部分（fèn）離（lí）子會向電（diàn）*移（yí）動，形成噪（zào）聲電壓，這種噪聲被（bèi）稱為流動噪聲。流動噪聲在低電導率測量時表現比較突出。流動噪聲與外（wài）電場（chǎng）強度有關，高流速（sù）時感（gǎn）應信號越大，噪聲幅度也越大，輸出就會很不穩（wěn）定。
⑶流體電導率和pH值的急劇變化也會形成流（liú）動噪（zào）聲，流量計上遊加藥表現的測量不穩定就是典型例子（zǐ）。原因是不同（tóng）介（jiè）質在不均勻混合時，流體中容易分離（lí）出正、負離子，受電*信號電（diàn）場的作（zuò）用，一部分（fèn）離子會向電*移動，形成了流動噪聲電壓，造成輸出的不穩定。
⑷由於高流速流動流體靠近襯裏（lǐ）和鹽酸電磁（cí）流量計電*部位的層流邊界層厚度變得很薄，如圖3所（suǒ）示，襯裏和電（diàn）*的粗糙度高度突破了流速層流邊界層（céng）的厚度，流體撞擊這部分（fèn）粗糙度高度，發生（shēng）流速發散和突（tū）變。有一部分與（yǔ）測量管中心軸方向相（xiàng）同（或相反（fǎn））的流速分量，受信號權重函數的（de）作用，對電*信號產生了很大影響，形成了大的正誤差，這就是高端流速噪（zào）聲。
可（kě）見，上述流體噪聲（shēng）中的流動噪聲（shēng）和高（gāo）端流速噪聲與測量管的襯裏和電*表麵粗糙度直接（jiē）有關，*化電壓產生的（de）漿液噪聲與電*表麵粗糙度也有很大關係。
2.金屬電*抗流體腐蝕鈍化膜的形成
不（bú）鏽鋼電*的抗腐蝕性能，主要是由於表麵覆蓋著（zhe）一層*薄(約（yuē）1nm厚)致密的鈍化膜。這（zhè）層鈍化膜隔離腐蝕性流體介（jiè）質，是不鏽鋼電*防護的基本屏障。不鏽鋼（gāng）電*鈍化具有動態特（tè）征，不應（yīng）看（kàn）作腐蝕完全停止，而是形成擴散的阻擋層，使陽*反應速度大大降低。對不鏽（xiù）鋼電（diàn）*，通常在有還原劑(如氯離（lí）子)情況下傾向於破壞鈍化膜，而在氧化劑(如空氣和水)存在（zài）時能保持或修複鈍（dùn）化（huà）膜。不鏽鋼電*放（fàng）置（zhì）於空氣和水中會形成氧化膜，但這種膜的保護性不夠完善，速度（dù）也很慢。圖4為不鏽鋼電*用XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)光電能（néng）譜（pǔ）設備進行的表麵化學分析量化（huà）圖。左圖是未經工藝處理的電*表麵向內不同（tóng）深度主要元素鉻（Cr）、氧（O）、鐵（tiě）（Fe）的（de）含量比率。可（kě）以看到，在深度約1nm位置鉻的含量約（yuē）20%，即表示鈍（dùn）化膜為貧（pín）鉻層。右圖為經過機械研磨拋光或酸洗、化學拋光等（děng）工序進行鈍化處理工藝措施，使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻（gè）的氧化物優先溶解，去掉了貧鉻層，造成鉻在不鏽鋼表麵的富集，在深度約1nm位置鉻的含量約達30%。這種富鉻鈍化膜的（de）*化電位(SCE)可達+1.0V，接近（jìn）貴金屬金、鉑（bó）的*化電位，因此，不（bú）鏽鋼得以提高抗（kàng）腐蝕的穩定性。不同的鈍化處理方法也會影響膜的成（chéng）分與結構，從而影響（xiǎng）不鏽性。如通過電化學改性處理，可使鈍化（huà）膜具（jù）有（yǒu）多層結構，在阻（zǔ）擋層形成CrO3或Cr2O3，或形成玻璃（lí）態的（de）氧化膜，使不鏽鋼能發揮（huī）*大的耐蝕性。廣州明（míng）柏儀表（biǎo）廠專供
不鏽鋼（gāng）電*的耐腐蝕主要依靠表麵鈍化膜，如果鈍化膜不完整或有缺陷，不鏽鋼仍會（huì）被腐蝕，當（dāng）然（rán）仍（réng）然會出現流體噪（zào）聲。電*在加工成形、組裝及安裝標記等過程中會帶來表麵油汙、鐵鏽、非金屬髒物、低熔點金屬（shǔ）汙染物、油漆、焊（hàn）渣與飛濺物等，這些物質影響了不鏽鋼電*的表麵質量，破壞了其表麵的氧化膜，降低了不繡鋼的抗全麵腐蝕性能，也形成流體噪聲的產生，影響到流（liú）量計測量的穩定（dìng）性。所以改善電*裝配前的工藝處理和存放、裝配的工藝方法，保護好鈍化膜是鹽酸電（diàn）磁（cí）流量計製造中重要技術之一。
3.襯裏和電*的（de）表麵粗糙（cāo）度對（duì）流體噪（zào）聲的影響
流體噪聲的高低與襯（chèn）裏和電*表麵的粗糙度有關（guān）。無論對漿液噪聲、流動（dòng）噪聲和（hé）流速高端（duān）噪（zào）聲這種關係都（dōu）很密切。
很（hěn）明顯，粗糙的襯裏和電*表麵（miàn）會加大對流體的摩擦（cā）力，容易引起流體中離子（zǐ）分離的加劇，給流動噪聲產生（shēng）創造條件。光滑的襯裏和電*表麵能夠讓流（liú）體順滑流過（guò），減小流體與襯裏和電*的摩擦力，因此離子分離（lí）的機會將大（dà）大減少，流動（dòng）噪聲也將減（jiǎn）小。可以想象流體流動速（sù）度加快，襯裏和電*對流體的摩擦力也會加（jiā）大，流體中離子分離同樣會加劇。再加上流（liú）體流速的加（jiā）快，感應電勢增大，電場對離子運動（dòng）的作用力增大，因此流動噪聲要增大。所以（yǐ），在有流動噪聲的情況下流量計使用流速不宜過高。
參考文獻（xiàn）曾經討論過高（gāo）雷諾（nuò）數（即（jí）高流（liú）速）下鹽酸電磁流（liú）量計測量管粗糙度對測量的影響，圖（tú）5所（suǒ）示（shì）出不同襯裏（lǐ）材料（主要表麵粗糙度（dù）不同）的誤差差別。可以看出，橫河加不（bú）鏽鋼網的PFA襯（chèn）裏由於粗糙度*低，剛度好，試驗條件下未出現高端流速噪聲形成誤差；橡膠襯裏的粗糙（cāo）度*高，出現（xiàn）高端流速噪聲誤差（chà）組（zǔ）*早（zǎo）；聚氨酯襯裏盡管出現高端流速（sù）噪（zào）聲晚一些，但由（yóu）於其強度不高，產生的誤差幅度*大。這說明襯裏和電*粗糙度是產生高端流速噪（zào）聲的重要原因。
對於漿（jiāng）液噪聲，由（yóu）於（yú）電*表麵覆蓋的一層鈍化膜僅有（yǒu）約1nm厚，如果電*本（běn）身粗糙度較高，表麵高（gāo）低不平，鈍化膜就很難達到致密和厚薄均（jun1）勻，這將對（duì）膜的（de）穩（wěn）定性受到影響（xiǎng），進而（ér）也會影響到（dào）膜的保持和修複。流體和電（diàn）*的電化學反（fǎn）應就會不斷進行，就難以做到穩定的測（cè）量漿液流體。也就是說，電*表麵的粗（cū）糙度高低（dī），也（yě）直接影響到漿液噪聲的（de）產生與消除。
圖6摘自知名鹽酸電磁流量計生產廠商E+H公司的（de）流量測量手冊一書，它是（shì）用於食品工業生產過程流（liú）量測量用PTFE或PFA氟塑（sù）料襯裏電 磁流量計的剖視圖（tú）。由於食品的電導率一般較（jiào）低而（ér）且（qiě）粘度（dù）較高，測量（liàng）時出現流（liú）動噪聲的可能性很高。可以看到，E+H公司的襯裏和電（diàn）*粗糙度要求為Ra0.3，入口和出口連（lián）接金屬管的粗糙度要求為Ra0.8。Ra0.3和Ra0.8分別表示絕對粗糙度的平均高度為0.3μm和0.8μm。Ra0.3已經是由機（jī）械研磨或電（diàn）解拋光到達的鏡麵粗糙度等級。這裏，金屬管起接液環（huán）作用，用來把測量流體（tǐ）電連接為信號的基準參考電（diàn）位（wèi）。接液環（接（jiē）液電（diàn）*或流量計上、下遊連接金屬管道）如同電*，同樣受到被測流（liú）體的電（diàn）化學作用產生流體噪聲，所以也（yě）需要受到高度重視，減（jiǎn）小粗糙度高度。
日（rì）本（běn）橫河公司2009年研究開發的雙頻兩線製（zhì）鹽酸電磁流量計，把降（jiàng）低襯裏和電*的粗糙度，完善電*鈍化膜作為提高（gāo）傳（chuán）感器信噪比的關鍵（jiàn）技術之一。對襯裏和電*粗糙度提出（chū）了Ra在 0.05～0.15μm範圍的鏡麵要求。這（zhè）一措施使得傳（chuán）感器感應信號和傳感器（qì）的信噪比提高1倍以上，因此在大幅度降低勵磁（cí）電流的情況下，兩線製雙頻勵磁鹽酸電磁流量計能（néng）夠得到（dào）與四線製具有（yǒu）同樣優良的測量精度。
4.襯裏和電*加工工藝方法（fǎ）討論
4.1 襯裏
為滿足測量管粗（cū）糙度要（yào）求，鹽酸電磁流量計需要根據流體種類選用優良的襯裏材料。對不同的襯裏（lǐ）材料更需要采用優良（liáng）的加工工藝方法。目前常用（yòng）的襯裏材料有：氯丁橡膠、EPDM橡膠、聚氨酯、氟塑（sù）料PTFE和PFA。這裏簡述不同襯（chèn）裏的工藝要點，提請流量計製（zhì）造者參考。
氯丁橡膠適於DN300以上大口徑傳感器，多用於測量水、汙水、弱酸、弱堿介質流體。一（yī）般直接用（yòng）膠（jiāo）片粘接（jiē）貼附在不鏽鋼導管內壁，通過硫化製（zhì）成。這（zhè）種工藝，橡膠襯裏的表麵粗糙（cāo）度一般比較高，操作（zuò）時應特別注意（yì）搭（dā）接縫處（chù）的平整，但相對粗糙度要低。用於小口徑的氯丁橡膠和（hé）EPDM橡膠襯裏，則*好使用模具加壓，貼附在導管內（nèi）壁然後硫化，降低（dī）襯裏表麵粗糙度取決於模（mó）具芯棒的表麵粗糙度和（hé）加壓及硫化工藝。
當前，國內聚氨酯襯裏多使用的是軟質材（cái）料，采用澆灌的（de）工藝辦法，襯（chèn）裏粗（cū）糙度不（bú）僅取決於（yú）芯棒模具表麵粗糙度，也會受到澆灌、排氣、加熱、冷卻和材料成分、比例的影響。國外硬質（zhì）聚氨酯多采用聚氨基甲酸乙脂橡膠，其（qí）成形的（de）重要工藝要點是（shì），除（chú）去注入過（guò）程中卷入的（de）氣泡、使化學反應（硬化、交聯）得以穩定進行；采用離心澆注的工藝方法：保證原（yuán）料在保管時處於幹燥狀態，均勻、順滑（huá）地對原料進行混合、攪拌，為除去卷入（rù）原料（liào）的氣泡，設定適當導管（guǎn）的（de）旋轉速度，良好地控製（zhì）原料處理、硬化、交聯的溫度（dù）。
要（yào）求粗糙度低的襯裏材料（liào）應使用氟塑料。用於配管、罐等容器的PTFE氟塑料襯裏，通常是在金屬管內襯（chèn）入一個薄壁聚四氟乙烯管（guǎn），或者是采用將聚四（sì）氟乙烯管（guǎn）插入，然後進行粘（zhān）接的工藝（yì）方法。這（zhè）種襯裏主要的缺點（diǎn）是耐負壓不高，受溫（wēn）度影響大，粘接往往不可靠。對於鹽酸電磁流量計，優良的（de）氟（fú）塑料（liào）襯裏是（shì）PFA。PFA主要采用的（de）辦法是（shì）注入熔融樹脂，而（ér）後注塑（射出注塑法）。采用射（shè）出注塑法，屬無接縫一體成形。PFA襯裏（lǐ）的品質具有良好的耐（nài）化學藥品性（xìng）、耐熱性、耐附著性（表麵光潔度）。尤其是（shì）在耐化學藥品性、耐熱性方麵，運用獨（dú）特的製造技術，可（kě）減少（shǎo）內部應（yīng）力（lì）與內在氣泡，以避免產生裂紋，這樣使流量計用在嚴（yán）酷的環境下時，仍具（jù）有很高的可靠性（xìng）。為此，在PFA襯裏製造過（guò）程中，重要的管理點是對注塑溫度（樹脂（zhī）粘度、金屬（shǔ）模具溫度）、金屬模（mó）具的冷卻（què）控製（冷卻時間、溫度）、樹脂的壓力（lì）控製。注塑溫度設定要（yào）盡可能低（dī），以減少（shǎo）PFA樹脂的熱劣化。注塑中，金屬模具的溫度（dù）要均勻地保持（chí）大（dà）於樹脂熔點。由於需要進行高精度冷卻控製，故應在金屬模具中設置多（duō）個冷卻回路，並進行相互獨立的冷（lěng）卻控製操作。在進（jìn）行冷卻控（kòng）製的同時，還應對樹脂壓力進行控製。
4.2 電*
電*處理包（bāo）括拋光和（hé）鈍化工藝。拋光有三種方法，機械（xiè）拋（pāo）光（guāng）是不鏽鋼拋光的三種拋（pāo）光（即機械拋光，化學拋光和電化學拋（pāo）光）的*一道工序。接下來兩者相（xiàng）結合，如機械拋（pāo）光—化學拋（pāo）光或機械拋光—電化（huà）學拋（pāo）光。機械拋光用於初級拋光，將電*表麵凹凸的不平度加工到（dào）一定的粗糙度，然後再進行化（huà）學（xué）拋（pāo）光或電化學拋光（guāng）。化學拋光和電化學拋光可以（yǐ）除去電*表麵微觀（guān）不平度，從而提高到鏡麵光亮，同時可以完（wán）成拋光和鈍化兩（liǎng）道（dào）工藝的目的（de），增加（jiā）表麵了鉻含量（liàng），形成良好的鈍化層。對於毛坯表麵由於存在宏觀不平度，要先用機（jī）械拋光方法（fǎ）達到（dào）Ra≤0.8µm的粗糙度，再用化學拋光或電化學拋光方法提升到Ra=0.05µm 以上（shàng）的粗糙度，才能獲取*後的光亮度（dù），鏡麵光澤和良好的鈍化層。
經過拋（pāo）光和鈍（dùn）化處理的電*能夠形成（chéng）穩定的鈍化層。但在（zài）儲存、轉運、裝配時，一定要注意保持表麵鈍化層（céng）不被破壞。與鹽酸電磁流量計（jì）傳感器傳統（tǒng）地、簡單地采用在水中（zhōng）浸泡（有時這種方法需要****時間），自然形成鈍化層生產方式相比（bǐ），經過拋光（guāng）和鈍化工藝處理的電*，能夠獲得穩定抗腐蝕性能的電（diàn）*，相當高地提高了生產效率（lǜ），是一種先進的生產（chǎn）工藝。
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