На химическом производстве, на побережье или на морской платформе полевой прибор редко ломается из-за датчика или электронной начинки. Обычно всё упирается в корпус. Появляется питтинг на поверхности — и вот уже влага находит путь внутрь. Она добирается до клемм, клеммы корродируют, сигнал начинает плыть, а иногда прибор просто отключается.
Производители обычно решают эту проблему одним из двух способов: наносят защитное покрытие поверх стандартного литого алюминия либо сразу закладывают в проект нержавеющую сталь. Оба варианта рабочие, но ни один не устраняет саму причину — свойства базового металла.
В чём проблема обычного литого алюминия
Корпуса большинства промышленных приборов отливают из сплава ADC12 — это алюминий с кремнием и медью. Меди там обычно 1,5–3,5%. Её добавляют не просто так: медь улучшает текучесть расплава при литье под давлением, а значит упрощает производство и снижает стоимость оснастки.
Электрохимическая сторона вопроса хорошо изучена. Чем выше содержание меди в ADC12, тем сильнее склонность к локальной гальванической коррозии в хлоридсодержащих или химически агрессивных средах — особенно там, где защитное покрытие уже где-то повреждено. На практике это питтинг, межкристаллитная коррозия, а в тяжёлых случаях — сквозное разъедание стенки корпуса.
Покрытие само по себе лишь отодвигает момент, когда среда доберётся до основного металла. Как только оно повреждено (а на практике это вопрос времени), дальнейшая судьба корпуса целиком зависит от коррозионной стойкости самого сплава.
Нержавейка эту проблему снимает, но добавляет вес, усложняет механическую обработку и в целом поднимает цену прибора. Для полевых температурных трансмиттеров разумным компромиссом между стойкостью к коррозии и приемлемой механикой всё чаще становится алюминиевый сплав с низким содержанием меди.
Что даёт алюминий с низким содержанием меди
Альтернатива — сплавы группы Al-Si-Mg, к которой относится, в частности, LM25. Содержание меди в нём жёстко ограничено — не более 0,2%, и это контролируется на этапе литья. Раз меди почти нет, движущая сила локальной гальванической коррозии заметно ниже, чем у классических высокомедных сплавов вроде ADC12.
Есть и обратная сторона: LM25 сложнее в литье, чем ADC12, а оснастка под него дороже. Именно поэтому большинство рядовых корпусов КИП по-прежнему делают из ADC12 — это осознанный выбор в пользу цены, а не технологический дефолт по умолчанию.
Что это значит для реальных полевых установок
Инженеру, который подбирает уличный температурный трансмиттер для агрессивной среды, стоит отдельно вытащить из даташита пункт про материал корпуса, а не полагаться на то, что слово «алюминий» само по себе гарантирует одинаковую стойкость к коррозии у разных производителей.
При изучении спецификации имеет смысл уточнить:
- какое конкретно обозначение сплава указано — ADC12 или LM25 (либо эквивалентный сплав группы Al-Si-Mg);
- есть ли у сплава международно признанное марочное обозначение;
- действительно ли содержание меди не превышает 0,2%;
- какое покрытие нанесено на корпус и зависит ли заявленная коррозионная стойкость от его сохранности;
- какой класс защиты у головки трансмиттера и подтверждён ли он независимыми испытаниями — IP67, к примеру, означает защиту от погружения, а не просто от брызг.
Эти вопросы стоит задавать независимо от того, продукцию какого производителя вы рассматриваете.
Пример: полевой трансмиттер NCS-TT305HD
NCS-TT305HD от Microcyber — полевой HART 7 температурный трансмиттер с двумя каналами входа. Корпус выполнен из алюминиевого сплава с низким содержанием меди. Основные параметры по даташиту:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Выходной сигнал | 4–20 мА + HART, поддержка burst-режима |
| Протокол | HART 7 |
| Типы входных сигналов | RTD (Pt100, Pt200, Pt500, Pt1000, Cu50, Cu100, Ni50, Ni100, Ni120, Ni1000 и др.), ТП (B, E, J, K, N, R, S, T, L_ГОСТ и др.), мВ |
| Количество каналов | 2 |
| Питание | без искрозащиты: 13–45 В DC; с искрозащитой: 13–30 В DC |
| Взрывозащита | IECEx: Ex ia IIC T4…T6 Ga; ATEX: Ex db IIC T4…T6 Gb |
| Рабочая температура | от −40 до +85 °C (опционально до −55 °C) |
| Класс защиты | IP67 |
| Масса | около 1,67 кг |
| Материал корпуса | алюминиевый сплав с низким содержанием меди |
Обращает на себя внимание поддержка широкого набора кривых RTD и термопар, включая ГОСТ-характеристики (L_ГОСТ, Pt100_ГОСТ, Cu50_ГОСТ и другие) — это актуально для проектов, унаследовавших приборную базу под стандарты ГОСТ. Двухканальный вход позволяет завести основной и резервный датчик в одну головку трансмиттера, что востребовано там, где по проекту нужна резервированная схема измерения температуры.
Двойная сертификация IECEx и ATEX закрывает установку в зонах 1 и 0 сразу по международным и европейским нормам. А класс IP67 имеет значение именно для уличной установки — когда важна не только начальная приёмка, а целостность корпуса на протяжении всего срока службы.
Если речь идёт о применении в контурах SIL: соответствие требованиям SIL определяется всей архитектурой контура безопасности, а не одним лишь трансмиттером. Документацию по функциональной безопасности стоит запрашивать у производителя напрямую.
Как задать требования к коррозионной стойкости, не гадая
Стандарт IEC 60654-4 описывает условия эксплуатации приборов промышленного измерения, включая классификацию агрессивности среды, но выбор конкретного сплава остаётся на усмотрение производителя и проектировщика. ISA-71.04 даёт более практичную шкалу тяжести условий: если объект попадает в категорию G2 и выше по этой классификации, либо установка находится в паре-тройке километров от побережья, марку сплава корпуса стоит проверять в даташите отдельно, а не по умолчанию.
Формулировка «алюминиевый корпус» сама по себе ничего не говорит о реальной стойкости. Запросить у производителя марку сплава и содержание меди — дело одного письма, а взамен можно избежать преждевременной замены корпусов ещё в течение срока службы прибора.