專利名稱：腐蝕監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種腐蝕探測設備，更具體地說，涉及一種能置于管道系統中期望位置的腐蝕探測器，用于檢測管道系統中的腐蝕。
管道腐蝕通常是一個許多工業裝置常常不能控制的隱藏問題。在化學工業中，腐蝕活動能夠限制設備使用壽命，且威脅工業裝置的可靠性。在工藝流體中常用的材料能夠引起用于處理這類流體的設備腐蝕，從而需要削減操作或關閉處理系統。因此，修正腐蝕作用會導致維修成本升高，因為控制腐蝕常常是難以實行的，故通常在預計的腐蝕損壞階段通過拆除和更換受損的結構，來處理腐蝕作用。
因此，一種處理管道腐蝕的熟知補救辦法是在預定的時間間隔，而不是在危險管道破裂和系統關閉時，更換部分管道。然而，這種方法在管道還有相當長的使用壽命時，如果被更換得太早，則可能會成本過高。因此，處理管道腐蝕的一個問題是如何準確地確定更換管道的最佳時間。
如果可以在明顯發生損壞以前得到關于腐蝕活動程度的信息，則能夠在腐蝕活動導致設備失效之前采取補救措施去修理工藝設備。因此，一項有效的腐蝕監測計劃，通常先得到關于特定裝置中發生的腐蝕損壞和腐蝕活動的程度的信息。至于管道腐蝕，已使用各式各樣不同的技術，去確定在用于輸送工藝流體的管道中發生的腐蝕損壞或腐蝕活動的數量。
美國專利號4,328,462,4,768,373和5,571,955公開了一些探頭的使用情況，把這些探頭插入一些裝有一種引起管道或容器腐蝕的流體的容器或管道中。這些探頭根據一種與制成容器或管道的材料的腐蝕響應的已知關系，對流體的腐蝕影響起反應。然而，壓力和溫度通常涉及化學過程，它們嚴重限制從容器或管道安裝和取出這類探頭的可能性，從而限制獲取關于想要它們提供的腐蝕活動的信息。
用于確定工藝流體腐蝕活動的其它熟知技術都依賴，為了檢測涉及腐蝕活動的腐蝕劑和腐蝕副產物而對處理結構中工藝流體進行的取樣。然而，樣品檢驗通常費時，并且能在取樣時間與收到腐蝕檢驗分析結果時間之間被迫造成顯著延誤。
美國專利號4,389,877描述一種監測管子內發生的侵蝕的量的系統。在管壁內生成一些槽口，從而造成一個強度降低區。在強度降低地點的管子周圍建立一個空心的密封套，以提供一個不漏氣的殼體。把一個從中空密封套中引出的導管連接于一個外面的探測設備，以監測套中的壓力變化。一種預定的壓力變化可指示何時在強度降低段發生管子損壞。然而，由于需要提供強度降低區和用特定密封材料和密封接頭去提供圍繞強度降低區的中空套，故采用“877”專利系統是困難的和昂貴的。此外，“877”專利系統只可監測有凹槽的和用套密封的管子區。因此，不能監測那些不容易靠近的管道系統的區域。從而那些可能容易受到腐蝕損壞的管道系統的遠距離區域沒有接受足夠的監測。
因此，希望提供一種可靠的方法和裝置去檢測管道系統中任何地方的腐蝕，該裝置容易連接于一個管子或管子的一些段，并且能夠在高溫和/或高壓下使用。
本發明的一些目的之一是提供一種準確地檢測管道系統中任何一處腐蝕的新穎方法和裝置。本發明之另一目的是提供一種準確地檢測何時管道系統中的腐蝕已達到一個預定水平的新穎方法和裝置。本發明之又一目的是提供一種在不需要對流體取樣或不需要把探頭插入流體的情況下，檢測管道系統腐蝕的新穎方法和裝置。本發明之又一目的是提供一種在高溫和/或高壓條件下，準確地檢測管道系統腐蝕的新穎方法和裝置。本發明之又一目的是提供一種在不變更現有管子結構的情況下，在管子中安裝一個腐蝕檢測器的新穎方法和裝置。
按照本發明提供的腐蝕探測器包括一個套，和一個用于把套連接于一個接收流體的殼體的壁的設備。探測器還包括一個橫過套的一段的斷口構件，用于在以預定壓力維持的套內限定一個密封腔。斷口構件由一種構成為在殼體壁受到腐蝕損壞之前會由于腐蝕而損壞的材料形成。斷口構件連接于殼體，以便殼體中接收的流體能夠在類似于流體接觸殼體壁的條件下接觸斷口構件。斷口構件在由于腐蝕而斷裂時提供一個通過向密封腔的開口，從而改變腔內的壓力條件。腐蝕探測器還包括一個裝在密封腔的連接于套的探測系統，以便在密封腔打開時發出斷口構件斷裂狀況的信號。探測系統包括一個壓力探沿器和一個發信號設備，該設備和壓力探測器合作，以便根據壓力探測器測出的預定壓力水平，提供一個信號。
在本發明的一個實施例中，斷口構件包括一個可破裂的部分，而該部分又包括一個其預定厚度小于斷口構件厚度的區域。
本發明還提供一種探測管道系統中腐蝕的方法。方法包括傳輸一種管道系統內的流體，該系統包括至少一個由容易腐蝕的材料形成的壁。方法還包括把一個探測器連接到管道系統中，以便流體流過管道系統的一段，并且經過探測器而流到管道系統的另一段。方法還包括提供一個用于形成密封腔的探測器中的斷口構件，并且這樣安排斷口構件，以致于流過一個管子的流體可接觸斷口構件。方法還包括用一種材料形成斷口構件，該材料被配置成在管道系統壁由于腐蝕而損壞之前會由于腐蝕而損壞。方法還包括在斷口構件斷裂時提供一個信號。
在圖中，
圖1是一個用于檢測管道系統中腐蝕的系統的豎截面圖，它體現本發明的一個實施例。
參照圖1，管子系統10包括一個第一管子段12和一個由腐蝕探測器20連接的第二管子段16。管子段12和16都是熟知的結構，并且能夠由一種象304不銹鋼之類的金屬制成。管子12和16輸送一種在0至5范圍的低PH值的工藝流體24，例如酸性水。工藝流體24能具有約450°F的溫度和約1200p.s.i.g.的壓力。腐蝕探測器20包括一個套28，套28具有一個T形段32和一個鐘形段34，它們在斷口構件44周圍連接在一起。套28能夠用一種和管子12和16相同的材料制成。
T形段32具有相對的管子連接端36和40，用于按照任何一種適宜的熟知的方式，例如有螺紋或沒有螺紋的焊接，分別連接于第一和第二管子段12和16。T形段32還包括一個在管子連接端36與40之間的頸段52，該頸段52終止于法蘭盤38。在某些情況下，在流體流動速度較低時，能夠在處于端部36與40之間的T形段32中和在與斷口構件44相對處，安裝一個最好是由陶瓷之類的抗腐蝕材料制成的導流片76。導流片76具有一個流動偏離表面78，以便按照箭頭80所示把工藝流體24對著斷口構件44而引入頸段52。因此，能夠用導流片76把流過管子段12和16的一部分流體24引向斷口構件44。
斷口構件44包括一個流體暴露表面84，它能夠置于流體流動路徑之上，并且對著流體導流片76，管子12和16能夠具有約6英寸的內徑和約1至2英寸的壁厚。能夠用任何適宜的熟知方式把斷口構件44的流體暴露表面84安裝成與管子的內表面齊平，或者從管子連接端36和40的內徑處凹進約1至2英寸。當流體暴露表面84凹進時，斷口構件44的向上安排有助于避免在流體暴露表面84上從工藝流體24中聚集沉積物或其它污物。如果凹進的斷口構件44位于流體流動路徑之下，則在斷口構件44的暴露表面84上很可能發生沉積物聚集。斷口構件44能夠由一種類似于管子段12和14的金屬的金屬制成，但其厚度較小，例如為管子段12和16的壁厚的一半。如果需要，則還能從一種象碳鋼之類的金屬制成斷口構件，這種金屬以快于管子12和16的速度腐蝕。
當斷口構件44由與管子段12和16相同的材料制成，并且其厚度為管子12和16壁厚的一半時，則斷口構件的損壞速度會約為管子12和16相應速度的兩倍。如果斷口構件由一種與管子12和16壁相等厚度的碳鋼制成，則斷口構件44也很可能在一個比管子損壞所花時間要快的時間損壞。根據由管子輸送的流體介質的具體特征，能夠預定在斷口構件44斷裂與管子段12和16斷裂之間的相對時間差。
如果希望，則能夠制成一個具有可斷裂段68的斷口構件44，該段厚度小于斷口構件其余段的厚度。例如，能夠把可斷裂段68作成直徑盲孔88之下的剩余厚度，能夠在斷口構件44上鉆或鏜盲孔88。如果用不銹鋼制成斷口構件，則能夠例如用管子12和16壁厚度一半的厚度制成可斷裂段68。
鐘形段34限定一個腔48，腔48具有一個帶有法蘭盤42的開口端。斷口構件44夾于T形段法蘭盤38與鐘形段法蘭盤42之間，它們以任何適宜的熟知方式連接在一起，以形成一個不漏氣的接頭。因此，腔48被密封，并且最好用一個壓力放氣閥104維持于環境壓力。
用一個與腔48連通的導管64，把一個用于對斷口構件44的可斷裂段68的斷裂狀態發送信號的探測設備或探測器60，連接于鐘形段34。探測器60包括一個在導管64上的常規壓力閥98，它可使導管64與一個壓力檢測器或壓力指示器96連通。一個常規報警或信號系統100與壓力檢測器96連通。
在管子系統10和腐蝕探測器20的操作中，通過管子12和16輸送工藝流體24。導流片76，尤其在12000p.s.i.g.之類的較高壓力下在流動系統中工作的導流片76，幫助把工藝流體24引入T形段32的頸段52中，并且引向斷口構件44。在一段預定的時間以后，管子12和16由于暴露于工藝流體24而會遭受腐蝕。如果在流過管子12和16的液體中有比較重的顆粒狀物質，例如灰、腐蝕碎片和煙垢，則通常省略導流片76。
斷口構件44，不論是用與管子12和16相同還是不同的材料制成，都被安排成在管子12和16之前遭受腐蝕損壞。因此，能夠將斷口構件44構成為在管道的預期使用壽命的預定幾分之一的時間里，例如二分之一的時間里損壞。因此，當斷口構件44損壞時，在管子也損壞之前仍有一段預定量的管子使用壽命。
斷口構件44的斷裂使通常處于高壓下的流體24進入腐蝕腔48。在這個現在處于管子系統10的壓力下的腔48中，通過探測其環境壓力的變化，壓力檢測器96檢測斷裂狀態。壓力檢測器96在預定壓力下起動報警器100，以指示斷口構件44已發生損壞。
因為斷口構件44被置于管子段12與16之間，靠近管子段12和16中流體的流動路徑，故斷口構件44經歷的流動狀態基本上相同于管子段12和16中的流動狀態。因為斷口構件44靠近管子段12和16，故斷口構件44的腐蝕可代表那種影響管子段12和16的腐蝕。因為能夠在管道中方便地安裝腐蝕探測器20，故有可能把腐蝕探測器20用于在管道的基本上全部的段檢測腐蝕。
因為能夠在不背離本發明范圍的情況下對上述結構和方法作出各種變更，故我們的意圖是上面描述中包含的或者附圖顯示的全部事情都應解釋為說明性的，沒有限制之意。
權利要求
1．一種腐蝕探測器，包括一個套；一個用于把所述套連接于一個接收流體的殼體的壁的裝置；一個橫過所述套的一段而延伸的斷口構件，用于在所述套中限定一個密封腔，其中所述斷口構件在斷裂時提供一個通向所述密封腔的開口，制成所述斷口構件的材料及其厚度會使所述斷口構件在所述殼體壁由于腐蝕而損壞之前由于腐蝕而損壞，并且所述斷口構件被安排成能使所述殼體中接收的流體接觸所述的斷口構件；和一個在所述密封腔連接于所述套的探測設備，用于當所述密封腔打開時發出一個所述斷口構件的斷裂狀態的信號。
2．根據權利要求1的腐蝕探測器，其中所述的斷口構件的厚度約等于所述殼體壁厚度的一半。
3．根據權利要求2的腐蝕探測器，其中所述的斷口構件材料是與所述第一材料相同的材料。
4．根據權利要求2的腐蝕探測器，其中所述斷口構件的材料以快于殼體壁材料的速度腐蝕。
5．根據權利要求4的腐蝕探測器，其中所述的斷口構件由一種金屬組成。
6．根據權利要求5的腐蝕探測器，其中所述的斷口構件包括一個可斷裂段，該段具有一個其預定厚度小于斷口構件厚度的區域。
7．根據權利要求6的腐蝕探測器，其中所述的斷口構件包括一個非工藝側，并且通過在所述斷口構件的非工藝側上形成一個盲孔，來產生所述小厚度區域。
8．根據權利要求7的腐蝕探測器，其中所述的探測設備包括一個壓力指示器和一個報警器。
9．根據權利要求8的腐蝕探測器，其中所述的殼體包括一個管子，并且所述的連接裝置包括一個T形段。
10．根據權利要求9的腐蝕探測器，其中所述的T形段包括一個與所述斷口構件相對的導流片，用于把在所述殼體內以預定方向流動的流體引向所述的斷口構件。
11．根據權利要求1的腐蝕探測器，其中所述的套包括一個T形段和一個連接于所述T形段的鐘形段，并且其中所述的斷口構件被夾于所述T形段與所述鐘形段之間。
12．根據權利要求1的腐蝕探測器，其中所述的殼體壁具有一個內側表面，并且所述的斷口構件被安裝得與所述壁內側表面齊平。
13．根據權利要求1的腐蝕探測器，其中所述的殼體壁具有一個內側表面，并且所述的斷口構件從所述壁的內側表面凹進一段預定量的距離。
14．一種用于探測腐蝕的系統，包括一個用于容納或傳輸流體的殼體，所述殼體具有一個壁，并且所述壁具有一個開口；和一個固定地安裝于所述殼體壁開口中的腐蝕探測器，所述的探測器具有一個套，一個把所述套連接于所述壁開口的裝置，一個橫過所述套的一段而延伸的斷口構件，用于在所述套中限定一個密封腔，制成所述斷口構件的材料及其厚度會使所述斷口構件在所述殼體壁由于腐蝕而損壞之前由于腐蝕而損壞，并且其中所述的斷口構件被安排成能夠使所述殼體中接收的流體接觸所述的斷口構件；和一個在所述密封腔處連接于所述套的探測設備，用于發送所述斷口構件的一個斷裂狀態信號，其中所述的斷口構件在斷裂時使所述流體進入所述的密封腔，以起動所述探測設備去發送一個斷裂狀態信號。
15．一種用于探測管道系統中腐蝕的方法，包括在一個具有多個管子的管道系統內輸送一個流體，所述系統具有至少一個由可腐蝕性材料制成的壁；把一個探測器連接于所述管子之一，使流過所述這個管子的流體也流過所述探測器；提供一個橫過所述探測器的斷口構件，以形成一個密封腔，并且把斷口構件安排成，使流過所述這個管子的流體接觸所述的斷口構件，形成所述斷口構件的材料及其厚度會使所述斷口構件，在所述壁由于腐蝕而損壞之前由于腐蝕而損壞；和在所述斷口構件破裂時，發送所述斷口構件的一個斷裂狀態信號。
全文摘要
一種用于探測腐蝕的腐蝕探測器(20)包括一個套(28),和一個用于把套(28)連接于一個接收流體(24)的管道系統(10)壁的設備(36)。探測器(20)還包括一個橫過套(28)的一段而延伸的斷口構件(44),用于在套(28)中形成一個密封腔(48)。斷口構件(44)在破裂時提供一個通向密封腔(48)的開口。形成斷口構件(44)的材料及其厚度會使斷口構件(44),在殼體壁由于腐蝕而損壞之前由于腐蝕而損壞。探測器還包括一個在密封腔(48)連接于套(28)的探測設備(100),用于發送斷裂狀態信號。
文檔編號G08B21/00GK1225733SQ97196443
公開日1999年8月11日 申請日期1997年7月11日 優先權日1996年7月17日
發明者唐納德·D·布魯克, 米切爾·E·法里龍, 伯龍·V·克勞克, 喬治·N·里奇特 申請人:德士古發展公司