[发明专利]智能高速恒电量腐蚀监测系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及腐蚀监测技术领域，特别是对设备的腐蚀或破坏进行系统测量，目的在于弄清腐蚀过程、了解腐蚀控制的应用情况以及控制效果。

【背景技术】

传统的腐蚀监测主要是在停车检修期间安装和取出挂片进行检测，达到监测目的。检测方法如失重法，它通过称取试验片暴露在测试环境前后重量的变化来计算金属表面的平均损失重量.它的优点是可以提供如：腐蚀率、腐蚀类型、腐蚀产物的情况以及焊接腐蚀和应力腐蚀等较多的信息，但缺点是需破坏材料的结构，试验时间长，而且得到的结果往往是整个试验周期中产生腐蚀的总和，不适于现场使用.因此长期以来失重法只用于实验室或者暴露场的暴露试验。

现代的腐蚀监测实践经验大部分来自化学、石油化学、炼油、动力等工业，在这些工业中，腐蚀行为可以通过各种方法监测，如超声波法、声发射法、电位法、电阻法、线性极化法、电偶法、电位监测法、射线技术及各种探针技术，这些方法也存在一些问题：超声波测厚法和电阻法可以对运转中的设备反复进行测量，但是难以获得足够的灵敏度来跟踪记录腐蚀速度的变化；线性极化法对腐蚀情况变化响应快，能获得瞬间腐蚀速率，但它不适于在导电性差的介质中应用，当设备表面有一层致密的氧化膜或钝化膜，甚至堆积有腐蚀产物时，将产生假电容，而引起很大的误差，甚至无法测量；电位法已在阴极保护系统监测中应用多年，并被用于确定局部腐蚀发生的条件，但它不能反映腐蚀速率。

近年来出现的新的监测技术有交流阻抗技术、恒电量技术、电化学噪声技术等。交流阻抗技术对于高阻电解液及范围广泛的许多介质条件有较大可靠性。在较宽的频率范围内测量交流阻抗需要时间很长，这样就很难做到实时监测腐蚀速率，不适合于实际的现场腐蚀监测。电化学噪声技术测试的优点是具有测量装置简单，不需要外来扰动，对被测体系没有干扰，可以采用数学方法进行分析，反映材料腐蚀真实状况.但由于金属腐蚀过程中其本身的电学状态随机波动，其化学信号和腐蚀金属电极之间的关系迄今为止仍未建立完整的测试体系，因此不利于对金属腐蚀的监护和研究。而恒电量技术对腐蚀监测在快速、准确性、应用范围等方面都有新的突破。

恒电量方法就是采用先进的电子技术，将一已知量的电荷作为激励信号，在极短的时间内注入到电解池中，对所研究的金属电极进行扰动，同时记录电极极化电位随时间的衰减曲线并加以分析，求得多个电化学参数。从本质上看，恒电量法是一种断电松弛技术，恒电量激励下的暂态张弛过程中没有外电流流过研究电极，测量过程被认为是在没有任何净电流通过的开路条件下进行的，所以不受溶液介质电阻的影响，适合于在高阻介质中的快速测量，这是常规的电化学方法难以做到的。它具有测量快速、扰动微小、结果重现性好等优点。然而高的溶液介质电阻将延迟电量传送到电解池测量的时间，将直接影响影响测量过程，同时一般的数据传输装置也会影响腐蚀的快速实时测量。

【发明内容】

本发明目的是解决溶液介质电阻延迟激励电量传送到电解池时间及数据的高速传输问题，提供一种智能高速恒电量腐蚀监测系统。本发明将单片机技术和恒电量方法相结合，并采用USB技术实现下位机和计算机的通信，最后在计算机上进行数据的处理分析。

本发明提供的智能高速恒电量腐蚀监测系统主要由恒电量模块、恒电量仪接口模块和数据处理模块三部分组成，结构示意图如图1所示，其中，

恒电量模块：包括高精度稳压电源、快速开关、阻抗变换器、放大器、自然腐蚀电位补偿装置、标准电容等，主要完成恒电量扰动信号的产生和极化电位随时间衰减信号的输出。高精度稳压电源给标准电容充电，高速开关打到放电回路，电容给电解池迅速放电，电极开始极化；为了避免电荷泄露，测量装置通过阻抗变换装置与电解池进行隔离，极化电位经放大器传输给模数转换器；由于测量的极化电位是随时间的衰减信号，因此加自然腐蚀电位装置进行电位补偿。

恒电量仪接口模块：主要包括单片机对A/D和D/A转换器的控制和与主控计算机之间的通信。单片机控制A/D和D/A转换器完成对恒电量扰动仪信号的产生和极化电位的采集与处理；与主机通信，单片机采集测量的极化曲线所有的数据点，通过USB总线接口高速上传到监控PC机上并接收主机指令控制标准电容充电电位和自腐蚀电位补偿。