專利名稱：一種金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬腐蝕速率檢測(cè)技術(shù)，具體的說(shuō)是一種金屬腐蝕速率檢測(cè)
直O(jiān)
背景技術(shù)：
近年來(lái)國(guó)內(nèi)化工企業(yè)大量煉制高硫、高酸原油，使設(shè)備腐蝕加劇，所帶來(lái)的問(wèn)題也 愈加嚴(yán)重，腐蝕正在不斷的給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失并威脅著人的生命，腐蝕的發(fā)生對(duì)腐蝕實(shí) 時(shí)檢測(cè)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(yè) 冷卻水的電化學(xué)腐蝕、原油介質(zhì)的水和硫化氫、鹽酸的電化學(xué)腐蝕等，高溫腐蝕主要有硫化 物高溫化學(xué)腐蝕。低溫部位腐蝕檢測(cè)常用的方法是電化學(xué)線性極化和低溫電阻探針測(cè)量技 術(shù)，高溫部位的腐蝕檢測(cè)采用高溫電阻探針技術(shù)。電化學(xué)測(cè)量采用線性極化測(cè)量方法，其測(cè) 量結(jié)果反映的是介質(zhì)對(duì)金屬的瞬時(shí)腐蝕，只適用于有電解質(zhì)的介質(zhì)條件，因此應(yīng)用受到限 制，且測(cè)量結(jié)果受體系的影響會(huì)產(chǎn)生最大200%的誤差。電阻探針測(cè)量方法是以金屬損失為 基礎(chǔ)的方法，其測(cè)量結(jié)果反映的是介質(zhì)對(duì)金屬的均勻腐蝕，且能在所有的介質(zhì)中應(yīng)用，電阻 探針?lè)譃榻z狀結(jié)構(gòu)和管狀結(jié)構(gòu)，絲狀結(jié)構(gòu)探針測(cè)量的靈敏度太低，因而在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法測(cè) 出低腐蝕速率的數(shù)值，同時(shí)絲狀腐蝕試件截面積小，強(qiáng)度低，壽命短，由于局部腐蝕及溫度 補(bǔ)償方法的缺陷，也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。管狀結(jié)構(gòu)探針測(cè)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(shí)間較短，需要頻繁更換，因而在高溫高壓環(huán)境下 應(yīng)用受到限制。電感探針測(cè)量方法是最近幾年新開(kāi)發(fā)的腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)，其方法雖很獨(dú)特，但 目前實(shí)際應(yīng)用較罕見(jiàn)，主要問(wèn)題是正弦信號(hào)和余弦信號(hào)要求完全同步才能實(shí)現(xiàn)測(cè)量精確要 求，硬件電路實(shí)現(xiàn)完全同步較難，同時(shí)，電感探針內(nèi)部的感應(yīng)線圈受溫度影響電感量隨溫度 漂移，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)非?？量痰沫h(huán)境測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定，技術(shù)進(jìn)步緩慢。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種 靈敏度高、強(qiáng)度大、壽命長(zhǎng)、適用于各種介質(zhì)條件及工藝條件的金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置，其特征在于包括監(jiān)測(cè)探針、探針適配器、電 源適配器及數(shù)據(jù)采集器，其中監(jiān)測(cè)探針通過(guò)探針適配器與數(shù)據(jù)采集器的探針接口相連，電 源適配器一端連接數(shù)據(jù)采集器的電源通訊接口，另一端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總線相連。所述數(shù)據(jù)采集器具有第1、2儀表放大器、第1、2運(yùn)算放大器、第1、2信號(hào)調(diào)制器、 A/D轉(zhuǎn)換器、控制系統(tǒng)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(guò)數(shù)字選擇開(kāi)關(guān)經(jīng)探針適配器接有監(jiān)測(cè)探針，第1、2儀表放大器的輸出端分別與第1、2運(yùn) 算放大器的正輸入端相連，第1、2運(yùn)算放大器輸出端分別通過(guò)第1、2信號(hào)調(diào)制器經(jīng)A/D轉(zhuǎn) 換器接至微處理器的數(shù)據(jù)輸入端，微處理器通過(guò)通訊單元經(jīng)電源適配器與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總線相 連；微處理器的控制輸出端經(jīng)控制系統(tǒng)反饋通道A7將控制信號(hào)施加給監(jiān)測(cè)探針。[0007]所述監(jiān)測(cè)探針的腐蝕試片內(nèi)部設(shè)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(duì)稱設(shè)有探針插座，適配器桿上設(shè)有兩個(gè)活動(dòng)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(shè)有探針插座，另一端設(shè)有外螺紋及引出導(dǎo)線，適配器桿上 設(shè)有一個(gè)活動(dòng)的螺母；所述數(shù)據(jù)采集器安裝于一外殼內(nèi)，外殼底部設(shè)有底臺(tái)，底臺(tái)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(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置；所述探針 接口及電源通訊接口采用密封結(jié)構(gòu)偏心設(shè)置；所述底臺(tái)上還設(shè)有頂絲。本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型是一種高靈敏度快速響應(yīng)測(cè)量裝置，與其它測(cè)量裝置相比具有更高 的靈敏度，使用時(shí)間更長(zhǎng)，更安全，由此提高了工作效率，避免了人工操作所帶來(lái)的人為因 素的影響及頻繁更換探針帶來(lái)的安全隱患，測(cè)量準(zhǔn)確可靠。2.本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)探針測(cè)量試片內(nèi)部安裝的溫度傳感器，時(shí)實(shí)測(cè)量監(jiān)測(cè)部位的溫 度，提供溫度因素對(duì)腐蝕的影響。 3.本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)探針與數(shù)據(jù)采集器通過(guò)探針適配器連接，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用簡(jiǎn)便。

[0012]圖1為本實(shí)用新型中數(shù)據(jù)采集器電氣原理圖；[0013]圖2A為數(shù)據(jù)采集器外殼結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2B為數(shù)據(jù)采集器的底臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖3A為數(shù)據(jù)采集器外殼另一種接插形式結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖3B為圖3A中的底臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖4為本實(shí)用新型中探針適配器結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖5為本實(shí)用新型中電源通訊適配器結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖6為本實(shí)用新型中腐蝕監(jiān)測(cè)探針結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖7為本實(shí)用新型中腐蝕試片厚度數(shù)字化曲線圖；[0021]圖8為本實(shí)用新型應(yīng)用實(shí)例的腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)曲線圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是一種金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置包括監(jiān)測(cè)探針、探針適配器、電源適配 器及數(shù)據(jù)采集器，其中監(jiān)測(cè)探針通過(guò)探針適配器與數(shù)據(jù)采集器的探針接口相連，電源適配 器一端連接數(shù)據(jù)采集器的電源通訊接口，另一端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總線相連。如圖1所示，所述數(shù)據(jù)采集器具有第1、2儀表放大器Al、A2、第1、2運(yùn)算放大器A3、 A4、第1、2信號(hào)調(diào)制器A6、A5、A/D轉(zhuǎn)換器、控制系統(tǒng)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(guò)數(shù)字選擇開(kāi)關(guān)經(jīng)探針適配器接有監(jiān)測(cè)探針，第1、 2儀表放大器Al、A2的輸出端分別與第1、2運(yùn)算放大器A3、A4的正輸入端相連，第1、2運(yùn) 算放大器A3、A4輸出端分別通過(guò)第1、2信號(hào)調(diào)制器A6、A5經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器接至微處理器的數(shù) 據(jù)輸入端，微處理器通過(guò)通訊單元經(jīng)電源適配器與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總線相連；微處理器的控制輸 出端經(jīng)控制系統(tǒng)反饋通道A7將控制信號(hào)施加給監(jiān)測(cè)探針；本實(shí)用新型是以測(cè)量金屬腐蝕損失為基礎(chǔ)，通過(guò)電流感應(yīng)法測(cè)量腐蝕試片的電阻 變化實(shí)現(xiàn)腐蝕速度的測(cè)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(shí)間變化的函數(shù)曲線即可得到 金屬損失量隨時(shí)間的函數(shù)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(huì)增大或減小，為了消除由于溫度變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，通過(guò)溫度補(bǔ)償電路測(cè)量與腐蝕試 片在同一溫度條件的補(bǔ)償試片來(lái)消除溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。其中&為腐蝕試片、&為補(bǔ)償試片、A1-A6為控制測(cè)量通道，A7為控制系統(tǒng)反饋通道。Rf隨著金屬的腐蝕電阻增加，同時(shí)&、Rb電阻隨溫度的變化增加或減小。通過(guò)對(duì) RfA通路施加交流電壓激勵(lì)信號(hào)，測(cè)量端的感應(yīng)電壓，相應(yīng)UF、UB，計(jì)算Rf、&的變化Uf = RfXIhUb = RbXIh其中IH為流過(guò)腐蝕試片和補(bǔ)償試片的電流。通過(guò)反饋控制回路使Ub放大后B點(diǎn)電壓為恒定值1伏，此電壓作為A/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)。
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(bǔ)償試片的長(zhǎng)度，為常數(shù)SF,Sb為腐蝕試片和補(bǔ)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(shù)
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(jiàn)，通過(guò)測(cè)量試片的感應(yīng)響應(yīng)信號(hào)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(yīng)的模擬電壓經(jīng)數(shù)字化A/D轉(zhuǎn)換，腐蝕試片厚度Hf數(shù)字化后得到腐蝕損耗 為Hfs= (262144X0. 5)/Hf-262144單位時(shí)間內(nèi)的腐蝕損耗即為腐蝕速度。如圖6所示，監(jiān)測(cè)探針的腐蝕試片內(nèi)部設(shè)有溫度傳感器；腐蝕監(jiān)測(cè)探針主要由保護(hù)冒16、補(bǔ)償試片17、腐蝕試片18、溫度傳感器對(duì)、探針桿
20、內(nèi)部引線19、內(nèi)部填料21、過(guò)度管22、探針插座23等九部分構(gòu)成，其中測(cè)量元件腐蝕試
片18為厚度0. 75mm、直徑9mm、有效長(zhǎng)度IlOmm的管狀結(jié)構(gòu)，補(bǔ)償試片17與腐蝕試片同種
材質(zhì)，為厚度0. 5mm，直徑5mm，有效長(zhǎng)度60mm的管狀結(jié)構(gòu)，在腐蝕試片內(nèi)部與其平行，前端
5采用氬弧焊焊接，在腐蝕試片內(nèi)部裝有溫度傳感器對(duì)，腐蝕試片與探針桿20采用氬弧焊焊 接，內(nèi)部引線19穿過(guò)中空的探針桿20與探針插座23連接，探針桿20內(nèi)部有填料21填充。 探針桿20通過(guò)過(guò)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(duì)稱設(shè)有探針插座，適 配器桿上設(shè)有兩個(gè)活動(dòng)的螺母；監(jiān)測(cè)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(jié)構(gòu)對(duì)稱，適配器接口是一個(gè)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(gè)活動(dòng)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(guò) 穿過(guò)適配器桿的6根導(dǎo)線9連接，接線順序是以適配器定位槽對(duì)應(yīng)的孔端為基準(zhǔn)，順時(shí)針?lè)?br> 向--對(duì)應(yīng)。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(shè)有探針插座， 另一端設(shè)有外螺紋及引出導(dǎo)線，適配器桿上設(shè)有一個(gè)活動(dòng)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(cè)系統(tǒng)的電 源和通訊總線。電源通訊適配器一端接口是一個(gè)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(gè)活動(dòng)的六角螺母11，用于鎖緊采集器。另一端有外螺紋15。4芯導(dǎo)線13、 14連接接插件穿過(guò)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(tái)，底臺(tái)上包括兩個(gè)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(shè)計(jì)。殼蓋1為鋁合金鑄件，底臺(tái)2為不銹鋼，殼蓋與底臺(tái) 螺紋連接，殼蓋與底臺(tái)間有密封圈。底臺(tái)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(shí)用新型現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)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(cè)裝置從2010年4月2日至2010年4月30日測(cè)得的腐蝕數(shù)據(jù)曲線。按生產(chǎn)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(cè)試曲線可見(jiàn)，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(cè)量結(jié)果表明該部位腐蝕控制穩(wěn)定，達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。同時(shí)能夠表明在溫度較低、液 相介質(zhì)含量較多的部位相對(duì)于溫度高一些、氣相介質(zhì)含量較多的部位腐蝕要更快些。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，數(shù)據(jù)采集器的分辨率可達(dá)到lnm，當(dāng)腐蝕率為0. 028mm/年時(shí)， 30分鐘系統(tǒng)就能做出清晰響應(yīng)，普通電阻探針?lè)直媛蕿?. Ium(微米)，同樣的腐蝕率情況 下大約需要3天才能做出響應(yīng)，表明本金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置具有更高的靈敏度及更快的 響應(yīng)速度。
權(quán)利要求1.一種金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置，其特征在于包括監(jiān)測(cè)探針、探針適配器、電源適配器 及數(shù)據(jù)采集器，其中監(jiān)測(cè)探針通過(guò)探針適配器與數(shù)據(jù)采集器的探針接口相連，電源適配器 一端連接數(shù)據(jù)采集器的電源通訊接口，另一端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總線相連。
2.按權(quán)利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集器具有第 1、2儀表放大器、第1、2運(yùn)算放大器、第1、2信號(hào)調(diào)制器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制系統(tǒng)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(guò)數(shù)字選擇開(kāi)關(guān)經(jīng)探針適配器接 有監(jiān)測(cè)探針，第1、2儀表放大器的輸出端分別與第1、2運(yùn)算放大器的正輸入端相連，第1、2 運(yùn)算放大器輸出端分別通過(guò)第1、2信號(hào)調(diào)制器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器接至微處理器的數(shù)據(jù)輸入端， 微處理器通過(guò)通訊單元經(jīng)電源適配器與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總線相連；微處理器的控制輸出端經(jīng)控制 系統(tǒng)反饋通道A7將控制信號(hào)施加給監(jiān)測(cè)探針。
3.按權(quán)利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置，其特征在于所述監(jiān)測(cè)探針的腐蝕試 片內(nèi)部設(shè)有溫度傳感器。
4.按權(quán)利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測(cè)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(duì)稱設(shè)有探針插座，適配器桿上設(shè)有兩個(gè)活動(dòng)的螺母。
5.按權(quán)利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測(cè)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(shè)有探針插座，另一端設(shè)有外螺紋及引出導(dǎo)線，適配器桿上設(shè)有 一個(gè)活動(dòng)的螺母。
6.按權(quán)利要求1所述的金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集器安裝于 一外殼內(nèi)，外殼底部設(shè)有底臺(tái)，底臺(tái)上布置探針接口及電源通訊接口。
7.按權(quán)利要求6所述的金屬腐蝕速率檢測(cè)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(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置。
8.按權(quán)利要求6所述的金屬腐蝕速率檢測(cè)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(jié)構(gòu)偏心設(shè)置。
9.按權(quán)利要求6所述的金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置，其特征在于所述底臺(tái)上還設(shè)有頂絲。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種金屬腐蝕速率檢測(cè)裝置，其特征在于包括監(jiān)測(cè)探針、探針適配器、電源適配器及數(shù)據(jù)采集器，其中監(jiān)測(cè)探針通過(guò)探針適配器與數(shù)據(jù)采集器的探針接口相連，電源適配器一端連接數(shù)據(jù)采集器的電源通訊接口，另一端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總線相連。本實(shí)用新型是一種高靈敏度快速響應(yīng)測(cè)量裝置，與其它測(cè)量裝置相比具有更高的靈敏度，使用時(shí)間更長(zhǎng)，更安全，由此提高了工作效率，避免了人工操作所帶來(lái)的人為因素的影響及頻繁更換探針帶來(lái)的安全隱患，測(cè)量準(zhǔn)確可靠。
文檔編號(hào)G01N17/00GK201897564SQ20102064281
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月5日
發(fā)明者鄭麗群 申請(qǐng)人:鄭麗群