专利名称：一种金属腐蚀速率检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属腐蚀速率检测技术，具体的说是一种金属腐蚀速率检测
直O
背景技术：
近年来国内化工企业大量炼制高硫、高酸原油，使设备腐蚀加剧，所带来的问题也 愈加严重，腐蚀正在不断的给企业带来经济损失并威胁着人的生命，腐蚀的发生对腐蚀实 时检测提出更高的要求。石油化工腐蚀可分为低温腐蚀和高温腐蚀，低温腐蚀主要有工业 冷却水的电化学腐蚀、原油介质的水和硫化氢、盐酸的电化学腐蚀等，高温腐蚀主要有硫化 物高温化学腐蚀。低温部位腐蚀检测常用的方法是电化学线性极化和低温电阻探针测量技 术，高温部位的腐蚀检测采用高温电阻探针技术。电化学测量采用线性极化测量方法，其测 量结果反映的是介质对金属的瞬时腐蚀，只适用于有电解质的介质条件，因此应用受到限 制，且测量结果受体系的影响会产生最大200%的误差。电阻探针测量方法是以金属损失为 基础的方法，其测量结果反映的是介质对金属的均勻腐蚀，且能在所有的介质中应用，电阻 探针分为丝状结构和管状结构，丝状结构探针测量的灵敏度太低，因而在短时间内无法测 出低腐蚀速率的数值，同时丝状腐蚀试件截面积小，强度低，寿命短，由于局部腐蚀及温度 补偿方法的缺陷，也会对测量结果产生较大的误差。管状结构探针测量的灵敏度高，但由于 探针腐蚀试片较薄，承受压力较小，使用时间较短，需要频繁更换，因而在高温高压环境下 应用受到限制。电感探针测量方法是最近几年新开发的腐蚀监测技术，其方法虽很独特，但 目前实际应用较罕见，主要问题是正弦信号和余弦信号要求完全同步才能实现测量精确要 求，硬件电路实现完全同步较难，同时，电感探针内部的感应线圈受温度影响电感量随温度 漂移，在工业现场非常苛刻的环境测量结果不稳定，技术进步缓慢。

实用新型内容针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种 灵敏度高、强度大、寿命长、适用于各种介质条件及工艺条件的金属腐蚀速率检测装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是本实用新型金属腐蚀速率检测装置，其特征在于包括监测探针、探针适配器、电 源适配器及数据采集器，其中监测探针通过探针适配器与数据采集器的探针接口相连，电 源适配器一端连接数据采集器的电源通讯接口，另一端监测系统总线相连。所述数据采集器具有第1、2仪表放大器、第1、2运算放大器、第1、2信号调制器、 A/D转换器、控制系统反馈通道以及微处理器，其中第1、2仪表放大器的差分输入端分别通 过数字选择开关经探针适配器接有监测探针，第1、2仪表放大器的输出端分别与第1、2运 算放大器的正输入端相连，第1、2运算放大器输出端分别通过第1、2信号调制器经A/D转 换器接至微处理器的数据输入端，微处理器通过通讯单元经电源适配器与监测系统总线相 连；微处理器的控制输出端经控制系统反馈通道A7将控制信号施加给监测探针。[0007]所述监测探针的腐蚀试片内部设有温度传感器；所述探针适配器包括空心适配器 杆，适配器杆两端对称设有探针插座，适配器杆上设有两个活动的螺母；所述电源适配器包 括空心适配器杆，适配器杆一端设有探针插座，另一端设有外螺纹及引出导线，适配器杆上 设有一个活动的螺母；所述数据采集器安装于一外壳内，外壳底部设有底台，底台上布置探 针接口及电源通讯接口 ；所述探针接口及电源通讯接口采用密封结构对称设置；所述探针 接口及电源通讯接口采用密封结构偏心设置；所述底台上还设有顶丝。本实用新型具有以下有益效果及优点1.本实用新型是一种高灵敏度快速响应测量装置，与其它测量装置相比具有更高 的灵敏度，使用时间更长，更安全，由此提高了工作效率，避免了人工操作所带来的人为因 素的影响及频繁更换探针带来的安全隐患，测量准确可靠。2.本实用新型监测探针测量试片内部安装的温度传感器，时实测量监测部位的温 度，提供温度因素对腐蚀的影响。 3.本实用新型监测探针与数据采集器通过探针适配器连接，现场应用简便。

[0012]图1为本实用新型中数据采集器电气原理图；[0013]图2A为数据采集器外壳结构示意图；[0014]图2B为数据采集器的底台结构示意图；[0015]图3A为数据采集器外壳另一种接插形式结构示意图；[0016]图3B为图3A中的底台结构示意图；[0017]图4为本实用新型中探针适配器结构示意图；[0018]图5为本实用新型中电源通讯适配器结构示意图；[0019]图6为本实用新型中腐蚀监测探针结构示意图；[0020]图7为本实用新型中腐蚀试片厚度数字化曲线图；[0021]图8为本实用新型应用实例的腐蚀在线监测系统数据曲线图。
具体实施方式
本实用新型是一种金属腐蚀速率检测装置包括监测探针、探针适配器、电源适配 器及数据采集器，其中监测探针通过探针适配器与数据采集器的探针接口相连，电源适配 器一端连接数据采集器的电源通讯接口，另一端监测系统总线相连。如图1所示，所述数据采集器具有第1、2仪表放大器Al、A2、第1、2运算放大器A3、 A4、第1、2信号调制器A6、A5、A/D转换器、控制系统反馈通道A7以及微处理器，其中第1、2 仪表放大器A1、A2的差分输入端分别通过数字选择开关经探针适配器接有监测探针，第1、 2仪表放大器Al、A2的输出端分别与第1、2运算放大器A3、A4的正输入端相连，第1、2运 算放大器A3、A4输出端分别通过第1、2信号调制器A6、A5经A/D转换器接至微处理器的数 据输入端，微处理器通过通讯单元经电源适配器与监测系统总线相连；微处理器的控制输 出端经控制系统反馈通道A7将控制信号施加给监测探针；本实用新型是以测量金属腐蚀损失为基础，通过电流感应法测量腐蚀试片的电阻 变化实现腐蚀速度的测量。CN 201897564 U 腐蚀试片的电阻随着金属腐蚀损失而增大，电阻随时间变化的函数曲线即可得到 金属损失量随时间的函数曲线，也就是腐蚀速率。另一方面腐蚀试片的电阻随温度的变化 会增大或减小，为了消除由于温度变化带来的测量误差，通过温度补偿电路测量与腐蚀试 片在同一温度条件的补偿试片来消除温度对测量结果的影响。其中&为腐蚀试片、&为补偿试片、A1-A6为控制测量通道，A7为控制系统反馈通道。Rf随着金属的腐蚀电阻增加，同时&、Rb电阻随温度的变化增加或减小。通过对 RfA通路施加交流电压激励信号，测量端的感应电压，相应UF、UB，计算Rf、&的变化Uf = RfXIhUb = RbXIh其中IH为流过腐蚀试片和补偿试片的电流。通过反馈控制回路使Ub放大后B点电压为恒定值1伏，此电压作为A/D转换器的基准。
Uf Rf X Ih——-
Ub RB X IH又有&=pXLf+$Rb = P XLb^-Sb其中P为金属电阻率，随温度而改变；Lf、Lb为腐蚀试片和补偿试片的长度，为常数SF,Sb为腐蚀试片和补偿试片的面积，Sf随着金属的腐蚀厚度减薄、面积减小，&为 常数
Γ Uf Rf ρ X Lf+Sf —=—=--①
Ub Rb P XLb^SBW由于 ^=HfXWf②其中Hf是腐蚀试片厚度，Wf是腐蚀试片宽度。由式①、②可得
Uf X Lb X SB^7xHf=--③
UbXLfXWf由式③可见，通过测量试片的感应响应信号就可求出试片的减薄量，从而得出金 属的腐蚀速率。试片感应的模拟电压经数字化A/D转换，腐蚀试片厚度Hf数字化后得到腐蚀损耗 为Hfs= (262144X0. 5)/Hf-262144单位时间内的腐蚀损耗即为腐蚀速度。如图6所示，监测探针的腐蚀试片内部设有温度传感器；腐蚀监测探针主要由保护冒16、补偿试片17、腐蚀试片18、温度传感器对、探针杆
20、内部引线19、内部填料21、过度管22、探针插座23等九部分构成，其中测量元件腐蚀试
片18为厚度0. 75mm、直径9mm、有效长度IlOmm的管状结构，补偿试片17与腐蚀试片同种
材质，为厚度0. 5mm，直径5mm，有效长度60mm的管状结构，在腐蚀试片内部与其平行，前端
5采用氩弧焊焊接，在腐蚀试片内部装有温度传感器对，腐蚀试片与探针杆20采用氩弧焊焊 接，内部引线19穿过中空的探针杆20与探针插座23连接，探针杆20内部有填料21填充。 探针杆20通过过渡管22与探针插座23焊接。如图4所示，探针适配器包括空心适配器杆，适配器杆两端对称设有探针插座，适 配器杆上设有两个活动的螺母；监测探针适配器的一端连接探针的探针插座，另一端连接采集器的探针接口。适 配器两端结构对称，适配器接口是一个六针接插件的孔端6，固定在适配器端部，适配器杆 8上有两个活动的六角螺母7，用于锁紧探针和采集器。探针适配器上的两端的接插件通过 穿过适配器杆的6根导线9连接，接线顺序是以适配器定位槽对应的孔端为基准，顺时针方
向--对应。如图5所示，所述电源适配器包括空心适配器杆12，适配器杆一端设有探针插座， 另一端设有外螺纹及引出导线，适配器杆上设有一个活动的螺母。电源通讯适配器的一端与采集器的电源通讯接口连接，另一端连接检测系统的电 源和通讯总线。电源通讯适配器一端接口是一个六针接插件的孔端10，固定在适配器端部， 适配器杆上有一个活动的六角螺母11，用于锁紧采集器。另一端有外螺纹15。4芯导线13、 14连接接插件穿过适配器杆引出。如图2A 2B 3A 所示，所述采集器外壳包括壳体与底台，底台上包括两个密封 的探针接口及电源通讯接口。采集器壳体按防爆要求设计。壳盖1为铝合金铸件，底台2为不锈钢，壳盖与底台 螺纹连接，壳盖与底台间有密封圈。底台有一顶丝5，探针接口 3及电源通讯接口 4为密封 器件。如图8所示，本实用新型现场应用实例。是某石化厂第一套蒸馏装置减顶换热前A和减顶换热后B利用本金属腐蚀速率检 测装置从2010年4月2日至2010年4月30日测得的腐蚀数据曲线。按生产工艺要求，减 顶换热前A后B管线腐蚀控制小于0. 35mm/年。从测试曲线可见，期间减顶换热后B腐蚀 损耗25111nm，腐蚀率为0. 336mm/年，减顶换热前A腐蚀损耗1769nm，腐蚀率为0. 028mm/ 年，测量结果表明该部位腐蚀控制稳定，达到生产工艺要求。同时能够表明在温度较低、液 相介质含量较多的部位相对于温度高一些、气相介质含量较多的部位腐蚀要更快些。根据测试结果可见，数据采集器的分辨率可达到lnm，当腐蚀率为0. 028mm/年时， 30分钟系统就能做出清晰响应，普通电阻探针分辨率为0. Ium(微米)，同样的腐蚀率情况 下大约需要3天才能做出响应，表明本金属腐蚀速率检测装置具有更高的灵敏度及更快的 响应速度。
权利要求1.一种金属腐蚀速率检测装置，其特征在于包括监测探针、探针适配器、电源适配器 及数据采集器，其中监测探针通过探针适配器与数据采集器的探针接口相连，电源适配器 一端连接数据采集器的电源通讯接口，另一端监测系统总线相连。
2.按权利要求1所述的金属腐蚀速率检测装置，其特征在于所述数据采集器具有第 1、2仪表放大器、第1、2运算放大器、第1、2信号调制器、A/D转换器、控制系统反馈通道以 及微处理器，其中第1、2仪表放大器的差分输入端分别通过数字选择开关经探针适配器接 有监测探针，第1、2仪表放大器的输出端分别与第1、2运算放大器的正输入端相连，第1、2 运算放大器输出端分别通过第1、2信号调制器经A/D转换器接至微处理器的数据输入端， 微处理器通过通讯单元经电源适配器与监测系统总线相连；微处理器的控制输出端经控制 系统反馈通道A7将控制信号施加给监测探针。
3.按权利要求1所述的金属腐蚀速率检测装置，其特征在于所述监测探针的腐蚀试 片内部设有温度传感器。
4.按权利要求1所述的金属腐蚀速率检测装置，其特征在于所述探针适配器包括空 心适配器杆，适配器杆两端对称设有探针插座，适配器杆上设有两个活动的螺母。
5.按权利要求1所述的金属腐蚀速率检测装置，其特征在于所述电源适配器包括空 心适配器杆，适配器杆一端设有探针插座，另一端设有外螺纹及引出导线，适配器杆上设有 一个活动的螺母。
6.按权利要求1所述的金属腐蚀速率检测装置，其特征在于所述数据采集器安装于 一外壳内，外壳底部设有底台，底台上布置探针接口及电源通讯接口。
7.按权利要求6所述的金属腐蚀速率检测装置，其特征在于所述探针接口及电源通 讯接口采用密封结构对称设置。
8.按权利要求6所述的金属腐蚀速率检测装置，其特征在于所述探针接口及电源通 讯接口采用密封结构偏心设置。
9.按权利要求6所述的金属腐蚀速率检测装置，其特征在于所述底台上还设有顶丝。
专利摘要本实用新型涉及一种金属腐蚀速率检测装置，其特征在于包括监测探针、探针适配器、电源适配器及数据采集器，其中监测探针通过探针适配器与数据采集器的探针接口相连，电源适配器一端连接数据采集器的电源通讯接口，另一端监测系统总线相连。本实用新型是一种高灵敏度快速响应测量装置，与其它测量装置相比具有更高的灵敏度，使用时间更长，更安全，由此提高了工作效率，避免了人工操作所带来的人为因素的影响及频繁更换探针带来的安全隐患，测量准确可靠。
文档编号G01N17/00GK201897564SQ20102064281
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月5日 优先权日2010年12月5日
发明者郑丽群 申请人:郑丽群