各类腐蚀气体对电子设备的影响

期刊目录网微电子论文发表2020-12-18 08:57关注(1)

　　在使用CS2制胶工艺生产粘胶纤维的过程中会产生H2S等腐蚀性气体。就各类腐蚀气体对DCS系统电子设备的腐蚀情况进行了分析，提出防护方案。

　　关键词：气体腐蚀；电子设备防护；粘胶纤维

　　粘胶纤维生产过程中，设备的腐蚀与防护一直以来都是生产企业不容忽视的问题。在使用CS2制胶工艺生产粘胶纤维的过程中，会产生H2S、SO2等腐蚀性气体，受现场配电室密封条件的影响，室内电子设备很容易因接触这些气体而导致腐蚀，影响电子设备的使用寿命。随着使用时间的延长，可能导致模块故障，现场设备紧急停车，影响生产正常进行。

　　1环境对于电子设备腐蚀的影响

　　恶劣环境是造成电子设备腐蚀的关键因素，特别是在高温、高湿环境内，腐蚀速率会大大加快。在粘胶纤维生产过程中，电子设备的腐蚀首先就是由于配电室所处的工作环境温度、湿度超标导致［1］。高温、高湿环境会加速金属腐蚀，温度或湿度变化还可能导致电子元件局部电路低于露点温度，局部出现冷凝液。相对湿度(ＲH)超过50%时，会在电子元件小范围区域形成导电溶液，从而加速腐蚀。冷凝液吸收气态污染物形成电解液，生成晶体，产生电镀现象［2］。此外，受生产环境影响，部分区域还存在有飞灰、尘埃等物质。电子设备工作时产生的静电会吸附这些灰尘，一方面会影响电子设备散热，从而导致设备进入超过40℃的高温区，在其他环境因素的共同作用下加速腐蚀。另一方面，如果灰尘中带有易导电介质，会导致模块工作异常，也会影响模块的正常工作。

　　2各类腐蚀气体对电子设备的影响

　　2.1腐蚀气体对各类DCS模块的影响

　　现代化工业生产中使用的DCS系统包含了大量的数据采集模块及通讯模块，各类模块本质上来讲，就是各类电子元器件组成的印刷电路。这些印刷电路主要使用了铜、银、金及锑铅合金等元素。而H2S、SO2等腐蚀性气体对这些金属元素组成的印刷电路板有着极强的腐蚀作用。特别是H2S气体，由于不受环境湿度影响，该气体主要影响电路板的插接处［1］。因此，看起来外观正常的模块，往往会由于插接处的针脚被腐蚀而导致不能正常工作。

　　2.2腐蚀气体对工控机等其他电子设备的影响

　　与模块类似，工控机内也使用了大量印刷电路。由于工控机内的针脚、触点较多，发生腐蚀的位置也比模块要多很多。特别是由于工控机在工作时，机箱内温度较高，处在高温区时，对铜和铜的合金腐蚀情况更为严重［1］。

　　3对各类腐蚀的防护

　　3.1对环境因素导致腐蚀的防护

　　目前，大型自动控制设备大都安装在带有恒温恒湿功能的空调房中［3］，环境中的温湿度可以始终保持较为恒定。因此，在环境方面需要注意的就是如何实现控制室内的除尘。特别是在粘胶纤维生产过程中距离压榨等工序较近的现场控制室，除尘更显得重要。从这一角度而言，加强现场控制室的密封，采取正压式通风系统等都是有必要的。另一方面，还应从配套的规章制度入手，避免无关人员进入现场控制室，减少出入频次，避免灰尘的积累。此外，利用停车检修设备停止运行的时间，将所用的各类电子设备打开外壳，利用酒精清洗内部的电子电路板，清理堆积的灰尘也是一种可行的方案。在实际生产中，控制室常因控制线缆布线等原因导致密封不严，可采取防爆胶泥封堵的方法。对预留的进线孔洞等与外界连接的地方，在所有线缆进入控制室后，用防爆胶泥进行密封，尽可能减少控制室接触外界环境。通过对同一片区封堵前后模块故障数据统计分析，采用封堵避免腐蚀气体进入控制室，是避免腐蚀的行之有效的措施之一。我们对5组不同片区相邻的控制室进行了平均使用年限对比分析，见图1。从图1可以看出，在采取封堵后，模块的平均使用寿命确实得到了有效的延长，模块的平均使用年限由5年延长至6年。按照模块设备总价值1000万元计算，平均每年可节约40万元。对于环境中腐蚀气体的腐蚀，处理方法因厂而异。比如通过对现有的数据进行对比、分析，从实际环境出发，科学地进行试验、论证，选取耐腐蚀性强、性价比高的的材料，制定合理的防腐措施，防止和减少电子设备被腐蚀的概率［4］。具备条件的工厂采用了室内空气净化系统。通过对进入室内的空气采用化学或物理方法进行处理，从根本上降低了进入配电室内的腐蚀气体含量，结合对环境的控制，有效减轻了电子设备的腐蚀。

　　3.2对腐蚀气体导致腐蚀的防护

　　从成本控制角度出发，还可以采取物理方法对电路板与环境进行隔离，尽可能避免腐蚀气体直接接触电路板，减少腐蚀。3.2.1对各类DCS模块的防护由于各类DCS模块电路结构较为简单，我们采用了喷涂防腐喷漆的方法。在新模块投运前，打开其外壳取出内部的电路板，在印刷电路板表面喷涂一层防腐喷漆。在处理过程中需要注意将针脚连接处及各类接头用胶带纸包裹，避免其喷涂防腐喷漆时被覆盖，影响模块正常工作。待表面喷漆在空气中凝固后回装即可使用。有条件的单位可直接采购生产厂家生产的防腐型号的模块，从而减少防腐作业过程中因人工操作导致的模块功能异常。在我厂实际生产过程中，通过采用喷涂防腐喷漆的方法进行模块防腐处理。部分DCS控制室的模块防腐处理情况对比分析见图2。如图2所示，对同一个DCS室不同机柜内的六种不同类型模块进行对比。其中部分模块在使用前已进行防腐处理，通过对比，可以明显看出，同一类型模块，经过防腐处理后平均使用年限比未进行防腐处理的模块延长1～2年，有效降低了使用成本。3.2.2对其他硬件的防护自动化控制中还使用了其他各类电子设备，而这些设备由于自身不便于拆卸，或电路结构较为复杂，部分引脚，触点等不易识别，不宜采用喷涂防腐漆的方式进行防护。要避免此类电子设备受腐蚀气体影响，保证通风、净化系统正常和运行稳定就显得至关重要。因此，需要加强对此类设备的定检及维护，尽可能避免空调系统的故障。此外，针对电脑硬盘等设备，通过在硬盘电路表面涂抹硅胶等方法，也极大地减轻了H2S的腐蚀。由于电脑硬盘的特殊性，我们采用机械设备管理中的浴盆曲线作为评估标准。当硬盘进入劣化故障期后即可视为硬盘发生故障。硬盘防腐处理前后使用年限对比见图3。如图3所示，通过对原液，纺练等5个主控室电脑硬盘的跟踪观察，电脑硬盘在防腐处理后平均使用寿命也有了明显的延长。通过对各类电子设备进行防腐处理，有效减轻了腐蚀情况，也进一步延长了硬盘的使用寿命。

　　4结语

　　目前，使用CS2制胶工艺生产粘胶纤维的过程中，无法避免腐蚀性气体对电子设备的腐蚀，采取各种方法对电子设备进行防护至关重要。作为DCS使用方，应从制度、设备两方面入手。一方面加强DCS电子设备的管理，完善各类规章制度，明确职责权限，降低控制室进出频次，避免现场的腐蚀性气体进入控制室。另一方面，从设备方面入手，采取完善的通风换气系统，加强设备定检维护，利用停车时间对电子设备进行清理并检查腐蚀情况，尽可能避免因腐蚀导致电子设备故障，保障生产的稳定运行。

　　参考文献

　　［1］李青．电子产品的腐蚀与防蚀技术［J］．电子工业专用设备，1998，20(1):29－33．

　　［2］沈奕峰．浅析控制室腐蚀性气体的控制标准［J］．石油化工自动化，2018(02):26－30．

　　［3］田世爱，迟宏伟．室内电子控制设备的腐蚀与防护［J］．洁净与空调技术，2006(01):15－18．

　　［4］覃雪清．电子电器腐蚀防护技术的研究［J］．教育界，2018(11):48－49.

　　作者：王博伟 侯文明 周书勇 李彦虎

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