專利名稱：一種金屬腐蝕速率檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種金屬腐蝕速率檢測技術，具體的說是一種金屬腐蝕速率檢測
直O
背景技術：
近年來國內化工企業大量煉制高硫、高酸原油，使設備腐蝕加劇，所帶來的問題也 愈加嚴重，腐蝕正在不斷的給企業帶來經濟損失并威脅著人的生命，腐蝕的發生對腐蝕實 時檢測提出更高的要求。石油化工腐蝕可分為低溫腐蝕和高溫腐蝕，低溫腐蝕主要有工業 冷卻水的電化學腐蝕、原油介質的水和硫化氫、鹽酸的電化學腐蝕等，高溫腐蝕主要有硫化 物高溫化學腐蝕。低溫部位腐蝕檢測常用的方法是電化學線性極化和低溫電阻探針測量技 術，高溫部位的腐蝕檢測采用高溫電阻探針技術。電化學測量采用線性極化測量方法，其測 量結果反映的是介質對金屬的瞬時腐蝕，只適用于有電解質的介質條件，因此應用受到限 制，且測量結果受體系的影響會產生最大200%的誤差。電阻探針測量方法是以金屬損失為 基礎的方法，其測量結果反映的是介質對金屬的均勻腐蝕，且能在所有的介質中應用，電阻 探針分為絲狀結構和管狀結構，絲狀結構探針測量的靈敏度太低，因而在短時間內無法測 出低腐蝕速率的數值，同時絲狀腐蝕試件截面積小，強度低，壽命短，由于局部腐蝕及溫度 補償方法的缺陷，也會對測量結果產生較大的誤差。管狀結構探針測量的靈敏度高，但由于 探針腐蝕試片較薄，承受壓力較小，使用時間較短，需要頻繁更換，因而在高溫高壓環境下 應用受到限制。電感探針測量方法是最近幾年新開發的腐蝕監測技術，其方法雖很獨特，但 目前實際應用較罕見，主要問題是正弦信號和余弦信號要求完全同步才能實現測量精確要 求，硬件電路實現完全同步較難，同時，電感探針內部的感應線圈受溫度影響電感量隨溫度 漂移，在工業現場非常苛刻的環境測量結果不穩定，技術進步緩慢。
實用新型內容針對現有技術中存在的上述不足之處，本實用新型要解決的技術問題是提供一種 靈敏度高、強度大、壽命長、適用于各種介質條件及工藝條件的金屬腐蝕速率檢測裝置。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是本實用新型金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于包括監測探針、探針適配器、電 源適配器及數據采集器，其中監測探針通過探針適配器與數據采集器的探針接口相連，電 源適配器一端連接數據采集器的電源通訊接口，另一端監測系統總線相連。所述數據采集器具有第1、2儀表放大器、第1、2運算放大器、第1、2信號調制器、 A/D轉換器、控制系統反饋通道以及微處理器，其中第1、2儀表放大器的差分輸入端分別通 過數字選擇開關經探針適配器接有監測探針，第1、2儀表放大器的輸出端分別與第1、2運 算放大器的正輸入端相連，第1、2運算放大器輸出端分別通過第1、2信號調制器經A/D轉 換器接至微處理器的數據輸入端，微處理器通過通訊單元經電源適配器與監測系統總線相 連；微處理器的控制輸出端經控制系統反饋通道A7將控制信號施加給監測探針。[0007]所述監測探針的腐蝕試片內部設有溫度傳感器；所述探針適配器包括空心適配器 桿，適配器桿兩端對稱設有探針插座，適配器桿上設有兩個活動的螺母；所述電源適配器包 括空心適配器桿，適配器桿一端設有探針插座，另一端設有外螺紋及引出導線，適配器桿上 設有一個活動的螺母；所述數據采集器安裝于一外殼內，外殼底部設有底臺，底臺上布置探 針接口及電源通訊接口 ；所述探針接口及電源通訊接口采用密封結構對稱設置；所述探針 接口及電源通訊接口采用密封結構偏心設置；所述底臺上還設有頂絲。本實用新型具有以下有益效果及優點1.本實用新型是一種高靈敏度快速響應測量裝置，與其它測量裝置相比具有更高 的靈敏度，使用時間更長，更安全，由此提高了工作效率，避免了人工操作所帶來的人為因 素的影響及頻繁更換探針帶來的安全隱患，測量準確可靠。2.本實用新型監測探針測量試片內部安裝的溫度傳感器，時實測量監測部位的溫 度，提供溫度因素對腐蝕的影響。 3.本實用新型監測探針與數據采集器通過探針適配器連接，現場應用簡便。
[0012]圖1為本實用新型中數據采集器電氣原理圖；[0013]圖2A為數據采集器外殼結構示意圖；[0014]圖2B為數據采集器的底臺結構示意圖；[0015]圖3A為數據采集器外殼另一種接插形式結構示意圖；[0016]圖3B為圖3A中的底臺結構示意圖；[0017]圖4為本實用新型中探針適配器結構示意圖；[0018]圖5為本實用新型中電源通訊適配器結構示意圖；[0019]圖6為本實用新型中腐蝕監測探針結構示意圖；[0020]圖7為本實用新型中腐蝕試片厚度數字化曲線圖；[0021]圖8為本實用新型應用實例的腐蝕在線監測系統數據曲線圖。
具體實施方式
本實用新型是一種金屬腐蝕速率檢測裝置包括監測探針、探針適配器、電源適配 器及數據采集器，其中監測探針通過探針適配器與數據采集器的探針接口相連，電源適配 器一端連接數據采集器的電源通訊接口，另一端監測系統總線相連。如圖1所示，所述數據采集器具有第1、2儀表放大器Al、A2、第1、2運算放大器A3、 A4、第1、2信號調制器A6、A5、A/D轉換器、控制系統反饋通道A7以及微處理器，其中第1、2 儀表放大器A1、A2的差分輸入端分別通過數字選擇開關經探針適配器接有監測探針，第1、 2儀表放大器Al、A2的輸出端分別與第1、2運算放大器A3、A4的正輸入端相連，第1、2運 算放大器A3、A4輸出端分別通過第1、2信號調制器A6、A5經A/D轉換器接至微處理器的數 據輸入端，微處理器通過通訊單元經電源適配器與監測系統總線相連；微處理器的控制輸 出端經控制系統反饋通道A7將控制信號施加給監測探針；本實用新型是以測量金屬腐蝕損失為基礎，通過電流感應法測量腐蝕試片的電阻 變化實現腐蝕速度的測量。CN 201897564 U 腐蝕試片的電阻隨著金屬腐蝕損失而增大，電阻隨時間變化的函數曲線即可得到 金屬損失量隨時間的函數曲線，也就是腐蝕速率。另一方面腐蝕試片的電阻隨溫度的變化 會增大或減小，為了消除由于溫度變化帶來的測量誤差，通過溫度補償電路測量與腐蝕試 片在同一溫度條件的補償試片來消除溫度對測量結果的影響。其中&為腐蝕試片、&為補償試片、A1-A6為控制測量通道，A7為控制系統反饋通道。Rf隨著金屬的腐蝕電阻增加，同時&、Rb電阻隨溫度的變化增加或減小。通過對 RfA通路施加交流電壓激勵信號，測量端的感應電壓，相應UF、UB，計算Rf、&的變化Uf = RfXIhUb = RbXIh其中IH為流過腐蝕試片和補償試片的電流。通過反饋控制回路使Ub放大后B點電壓為恒定值1伏，此電壓作為A/D轉換器的基準。
Uf Rf X Ih——-
Ub RB X IH又有&=pXLf+$Rb = P XLb^-Sb其中P為金屬電阻率，隨溫度而改變；Lf、Lb為腐蝕試片和補償試片的長度，為常數SF,Sb為腐蝕試片和補償試片的面積，Sf隨著金屬的腐蝕厚度減薄、面積減小，&為 常數
Γ Uf Rf ρ X Lf+Sf —=—=--①
Ub Rb P XLb^SBW由于 ^=HfXWf②其中Hf是腐蝕試片厚度，Wf是腐蝕試片寬度。由式①、②可得
Uf X Lb X SB^7xHf=--③
UbXLfXWf由式③可見，通過測量試片的感應響應信號就可求出試片的減薄量，從而得出金 屬的腐蝕速率。試片感應的模擬電壓經數字化A/D轉換，腐蝕試片厚度Hf數字化后得到腐蝕損耗 為Hfs= (262144X0. 5)/Hf-262144單位時間內的腐蝕損耗即為腐蝕速度。如圖6所示，監測探針的腐蝕試片內部設有溫度傳感器；腐蝕監測探針主要由保護冒16、補償試片17、腐蝕試片18、溫度傳感器對、探針桿
20、內部引線19、內部填料21、過度管22、探針插座23等九部分構成，其中測量元件腐蝕試
片18為厚度0. 75mm、直徑9mm、有效長度IlOmm的管狀結構，補償試片17與腐蝕試片同種
材質，為厚度0. 5mm，直徑5mm，有效長度60mm的管狀結構，在腐蝕試片內部與其平行，前端
5采用氬弧焊焊接，在腐蝕試片內部裝有溫度傳感器對，腐蝕試片與探針桿20采用氬弧焊焊 接，內部引線19穿過中空的探針桿20與探針插座23連接，探針桿20內部有填料21填充。 探針桿20通過過渡管22與探針插座23焊接。如圖4所示，探針適配器包括空心適配器桿，適配器桿兩端對稱設有探針插座，適 配器桿上設有兩個活動的螺母；監測探針適配器的一端連接探針的探針插座，另一端連接采集器的探針接口。適 配器兩端結構對稱，適配器接口是一個六針接插件的孔端6，固定在適配器端部，適配器桿 8上有兩個活動的六角螺母7，用于鎖緊探針和采集器。探針適配器上的兩端的接插件通過 穿過適配器桿的6根導線9連接，接線順序是以適配器定位槽對應的孔端為基準，順時針方
向--對應。如圖5所示，所述電源適配器包括空心適配器桿12，適配器桿一端設有探針插座， 另一端設有外螺紋及引出導線，適配器桿上設有一個活動的螺母。電源通訊適配器的一端與采集器的電源通訊接口連接，另一端連接檢測系統的電 源和通訊總線。電源通訊適配器一端接口是一個六針接插件的孔端10，固定在適配器端部， 適配器桿上有一個活動的六角螺母11，用于鎖緊采集器。另一端有外螺紋15。4芯導線13、 14連接接插件穿過適配器桿引出。如圖2A 2B 3A 所示，所述采集器外殼包括殼體與底臺，底臺上包括兩個密封 的探針接口及電源通訊接口。采集器殼體按防爆要求設計。殼蓋1為鋁合金鑄件，底臺2為不銹鋼，殼蓋與底臺 螺紋連接，殼蓋與底臺間有密封圈。底臺有一頂絲5，探針接口 3及電源通訊接口 4為密封 器件。如圖8所示，本實用新型現場應用實例。是某石化廠第一套蒸餾裝置減頂換熱前A和減頂換熱后B利用本金屬腐蝕速率檢 測裝置從2010年4月2日至2010年4月30日測得的腐蝕數據曲線。按生產工藝要求，減 頂換熱前A后B管線腐蝕控制小于0. 35mm/年。從測試曲線可見，期間減頂換熱后B腐蝕 損耗25111nm，腐蝕率為0. 336mm/年，減頂換熱前A腐蝕損耗1769nm，腐蝕率為0. 028mm/ 年，測量結果表明該部位腐蝕控制穩定，達到生產工藝要求。同時能夠表明在溫度較低、液 相介質含量較多的部位相對于溫度高一些、氣相介質含量較多的部位腐蝕要更快些。根據測試結果可見，數據采集器的分辨率可達到lnm，當腐蝕率為0. 028mm/年時， 30分鐘系統就能做出清晰響應，普通電阻探針分辨率為0. Ium(微米)，同樣的腐蝕率情況 下大約需要3天才能做出響應，表明本金屬腐蝕速率檢測裝置具有更高的靈敏度及更快的 響應速度。
權利要求1.一種金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于包括監測探針、探針適配器、電源適配器 及數據采集器，其中監測探針通過探針適配器與數據采集器的探針接口相連，電源適配器 一端連接數據采集器的電源通訊接口，另一端監測系統總線相連。
2.按權利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于所述數據采集器具有第 1、2儀表放大器、第1、2運算放大器、第1、2信號調制器、A/D轉換器、控制系統反饋通道以 及微處理器，其中第1、2儀表放大器的差分輸入端分別通過數字選擇開關經探針適配器接 有監測探針，第1、2儀表放大器的輸出端分別與第1、2運算放大器的正輸入端相連，第1、2 運算放大器輸出端分別通過第1、2信號調制器經A/D轉換器接至微處理器的數據輸入端， 微處理器通過通訊單元經電源適配器與監測系統總線相連；微處理器的控制輸出端經控制 系統反饋通道A7將控制信號施加給監測探針。
3.按權利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于所述監測探針的腐蝕試 片內部設有溫度傳感器。
4.按權利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于所述探針適配器包括空 心適配器桿，適配器桿兩端對稱設有探針插座，適配器桿上設有兩個活動的螺母。
5.按權利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于所述電源適配器包括空 心適配器桿，適配器桿一端設有探針插座，另一端設有外螺紋及引出導線，適配器桿上設有 一個活動的螺母。
6.按權利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于所述數據采集器安裝于 一外殼內，外殼底部設有底臺，底臺上布置探針接口及電源通訊接口。
7.按權利要求6所述的金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于所述探針接口及電源通 訊接口采用密封結構對稱設置。
8.按權利要求6所述的金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于所述探針接口及電源通 訊接口采用密封結構偏心設置。
9.按權利要求6所述的金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于所述底臺上還設有頂絲。
專利摘要本實用新型涉及一種金屬腐蝕速率檢測裝置，其特征在于包括監測探針、探針適配器、電源適配器及數據采集器，其中監測探針通過探針適配器與數據采集器的探針接口相連，電源適配器一端連接數據采集器的電源通訊接口，另一端監測系統總線相連。本實用新型是一種高靈敏度快速響應測量裝置，與其它測量裝置相比具有更高的靈敏度，使用時間更長，更安全，由此提高了工作效率，避免了人工操作所帶來的人為因素的影響及頻繁更換探針帶來的安全隱患，測量準確可靠。
文檔編號G01N17/00GK201897564SQ20102064281
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月5日 優先權日2010年12月5日
發明者鄭麗群 申請人:鄭麗群