一種金屬管道、金屬壓力容器局部腐蝕剩余厚度的測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于場(chǎng)指紋法的高精度的檢測(cè)/監(jiān)測(cè)金屬管道或壓力容器局部腐蝕后剩余厚度的方法。該方法用測(cè)量電極探針矩陣和參考電極獲得取樣電壓并據(jù)此計(jì)算出場(chǎng)指紋系數(shù)FC后，再順序計(jì)算各探針對(duì)所在部位的管道電阻值、計(jì)算各個(gè)電阻上的電流值、計(jì)算電阻變化所在列流向相鄰一列的電流值，最后計(jì)算出管道或壓力容器局部腐蝕后的剩余厚度。本方法大幅度提高了檢測(cè)精度，能夠?qū)植扛g剩余厚度進(jìn)行確定性的計(jì)算，比目前常用的方法的精度更高，得到的結(jié)果更加可靠，為判斷因腐蝕帶來的事故隱患提供了可靠依據(jù)。
【專利說明】一種金屬管道、金屬壓力容器局部腐蝕剩余厚度的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬管道、金屬壓力容器局部腐蝕剩余厚度的測(cè)量方法，屬于測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在石化行業(yè)，腐蝕是管道(例如石油、天然氣輸送管道)發(fā)生事故的主要原因，占事故總數(shù)的70%~90%。腐蝕形態(tài)分為:均勻腐蝕(general corrosion)、局部腐蝕(localcorrosion)、坑蝕(pit corrosion)、焊縫腐蝕(welding corrosion)和沖蝕(erosion)。目前石化行業(yè)普遍采用電阻探針法和極化探針法在線監(jiān)測(cè)管道的腐蝕狀況，但這些方法只能進(jìn)行間接均勻腐蝕檢測(cè)，對(duì)危害性極大的局部腐蝕無監(jiān)測(cè)能力。高精度和高可靠性的局部腐蝕監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)是石油化工行業(yè)安全運(yùn)營迫切需要的技術(shù)之一。場(chǎng)指紋法(FieldSignature Method, FSM)具有直接檢測(cè)局部典型范圍內(nèi)在役管道的均勻腐蝕、局部腐蝕、焊縫腐蝕、沖蝕的能力。與傳統(tǒng)的腐蝕檢測(cè)方法相比較，場(chǎng)指紋法屬于直接測(cè)量，精度高，可靠性好，耐高低溫，壽命長，目前已被廣泛應(yīng)用于國外石化行業(yè)中。
[0003]場(chǎng)指紋法的本質(zhì)是測(cè)試金屬體電阻的變化，它的基本原理是測(cè)量置于管道外側(cè)表面探針的電壓變化:由于管道腐蝕之后，該局部區(qū)域(由一對(duì)電極所覆蓋區(qū)域)變薄導(dǎo)致電阻增加，在恒流源的作用下，測(cè)量和分析測(cè)量電極間電壓變化得到管道內(nèi)腐蝕的狀況。
[0004]場(chǎng)指紋法安裝電壓探針矩陣在被測(cè)件的外表面，在離測(cè)量區(qū)域一定距離的位置注入直流電或者是頻率非常低的交流電(幾Hz左右)；與此同時(shí)，為了消除溫度和注入電流變化的影響，須增加一對(duì)參比電極，通常放置在一個(gè)緊貼在管道外部且和管道絕緣的金屬板上，如圖1所示。在得到測(cè)量的電壓數(shù)據(jù)后，與初始的測(cè)量電壓進(jìn)行對(duì)比，通過計(jì)算得到指紋系數(shù)(FC值)。任一對(duì)測(cè)量電極所代表的腐蝕程度由指紋系數(shù)判斷。
[0005]場(chǎng)指紋法由挪威學(xué)者H.Hannestad 1983年在專利WO 83/03675中首次提出的。受當(dāng)時(shí)元器件和儀表工業(yè)水平的限制，這一技術(shù)沒有得到推廣應(yīng)用。1989年，挪威CorrOcean公司在購買以上專利的基礎(chǔ)上，開發(fā)了比較實(shí)用的場(chǎng)指紋法產(chǎn)品。很多學(xué)者對(duì)相關(guān)技術(shù)做出大量的研究和貢獻(xiàn)。最具代表性的有:挪威R.StiOmmen等人提出了改進(jìn)的場(chǎng)指紋法的模型，通過增加一參考板，減少了溫度和激勵(lì)電流變化的影響，提出了場(chǎng)指紋系數(shù)FC概念和算法，使一對(duì)電極所全部覆蓋的區(qū)域腐蝕量監(jiān)測(cè)精度得到了提高。英國學(xué)者D.M Farrell以及G.Sposito、Peter Cawley等人認(rèn)識(shí)到了當(dāng)電流經(jīng)過局部腐蝕區(qū)域時(shí),均勻電流將受到擾動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)的精度下降。
[0006]根據(jù)國外文獻(xiàn)資料，代表管道測(cè)量區(qū)域腐蝕信息的FC值的計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種金屬管道、壓力容器局部腐蝕剩余厚度測(cè)量方法，基于場(chǎng)指紋法原理，在金屬管道或壓力容器的外壁設(shè)置測(cè)量電極探針矩陣，所述測(cè)量電極探針矩陣在管道圓周方向探針為i行，在軸線方向探針為j列，在軸向上的任意兩支相鄰探針構(gòu)成一個(gè)探針對(duì)，設(shè)置一個(gè)參考板，該參考板的材質(zhì)和厚度與管道或容器相同，在參考板上設(shè)有一對(duì)電極作為參比標(biāo)準(zhǔn)電極，按如下步驟測(cè)量管道或壓力容器局部腐蝕的剩余厚度: (1)、經(jīng)參考板向管道或壓力容器輸入恒電流，用精密電壓測(cè)量模塊測(cè)量電極矩陣中各探針對(duì)和參考電極對(duì)的電壓值； (2)、按下式計(jì)算場(chǎng)指紋系數(shù)FC值:
2.如權(quán)利要求1所述的金屬管道、壓力容器局部腐蝕剩余厚度測(cè)量方法，其特征在于，所述向管道或壓力容器輸入的恒電流是直流或頻率不大于20Hz的交流電流。
【文檔編號(hào)】G01N27/20GK103472098SQ201310132200
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月16日
【發(fā)明者】萬正軍, 甘芳吉, 許華文, 宋康, 廖俊必 申請(qǐng)人:四川大學(xué)