[发明专利]一种管道内腐蚀在线监测装置

说明书

技术领域

本发明属于管道腐蚀监测技术领域，特别是涉及一种管道内腐蚀在线监测装置。

背景技术

目前，在油气田生产过程中，在役设备和管道在使用过程中始终处于恶劣的工作环境：外部环境高温、高压、高流速且在不断地变化；内部环境强腐蚀介质众多，少量游离水、酸性组分（如二氧化碳、硫化氢等）、盐类、空气氧成分和细菌等都容易对油气输送管道造成内部腐蚀。内外环境共同影响着油气管道，致使管道容易发生断裂和油液泄漏，甚至引发爆炸事故。平台漏油和管道爆炸事故都直接或间接与腐蚀有关，油气管道作为油气生产设施的重要设备，其安全运营关系重大，管道内腐蚀监测已经成为广泛关注技术问题。

管道内腐蚀监测的主要方法有挂片法、电阻探针法、线性极化电阻法和电化学噪声法。每种方法均有自己的优势，但又存在着一定的局限性。挂片监测法是使用最为广泛、最经济简单的检测方式，适用于电解质溶液、非电解质溶液和气体的各种介质的腐蚀监测。但是挂片监测需要拆装挂片，监测周期较长，且只能确定试验周期中的平均腐蚀速度，不能很好地重现局部腐蚀效应；电阻探针法同样不受腐蚀介质的限制，且测量时不必把试样取出，具有直接、连续、快速、灵敏的优点。但是此方法对试样加工要求严格，不能测定局部腐蚀特征，用于非均匀腐蚀场合，误差也较大；线性极化电阻法是一种非常适用于现场腐蚀监测的方法，它对腐蚀情况变化响应快，能获得均匀腐蚀速率，比较灵敏，可以及时地反映设备操作条件的变化。但是它对水溶液依赖性较强，仅适用于电解质溶液的腐蚀监测；电化学噪声方法是唯一的能提供局部腐蚀信息的方法，缺点是比其他方法复杂，通常不能得到腐蚀速率的绝对信息。总之，目前缺少一种能够针对油气管道内腐蚀进行全面监测的电化学新技术。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种管道内腐蚀在线监测装置。

本发明目的是提供一种具有原位无损在线监测，无需频繁拆装，适用介质范围广泛，既能提供均匀腐蚀和局部腐蚀信息，又能判断管道的耐蚀性能和腐蚀机理，集监测、分析和管理于一体，实时检测等特点的管道内腐蚀在线监测装置。

本发明管道内腐蚀电化学监测整合技术，包括电化学阻抗技术、电化学噪声技术和线性极化技术。监测装置由信号采集模块、信号传输装置、A/D转换器、数据分析模块、数据管理模块和电子计算机组成。系统采用单个三电极监测探针，通过信号产生控制单元依据三种电化学技术要求施加激励并接收反馈，由信号采集模块采集该反馈电信号，通过信号传输装置将反馈电信号传递给A/D转换器，A/D转换器将电信号转换为数字信号，进一步传输至数据分析模块的计算机分析单元进行计算和综合分析并由专家系统单元对结果进行判断，最终在电子计算机上的人机交互界面显示原始数据和诊断结果，通过数据管理模块的报表导出单元导出结果。

信号采集模块包括一个三电极监测探针、一个信号产生控制单元、一个信号缓存单元和一个报警通知单元。其中探针采用三电极结构，工作电极和辅助电极的选材与被检测管道相同，并特别关注电极间距对检测效率和准确度的影响，采用树脂封装将电极间距优选为50um能够显著提高检测的精度和效率，同时满足连续监测的需求。根据三种电化学技术检测原理的不同，通过信号产生控制单元分别对三电极监测探针施加不同的扰动并采取原位监测，其中线性极化技术施加小幅电压扰动，反馈腐蚀电流信息；电化学阻抗技术施加一个小幅度的正弦电压扰动，反馈电极的交流阻抗（交流阻抗谱）信息；电化学噪声技术无需施加外部扰动即可反馈噪声图谱和噪声信息。由信号缓存单元接受这些反馈信号，并将电信号传输至数据分析模块。当采集的电信号出现异常时，报警单元会迅速作出反应，并提示报警。

数据分析模块外部连接一个A/D转换器将电信号转换为数字信号，内部以计算机分析单元、专家系统单元和数据存储单元为核心。其中计算机分析单元采用计算机数据计算和分析技术，分别对电化学噪声技术反馈的噪声谱图进行时域和频域分析、对电化学阻抗技术反馈的交流阻抗（交流阻抗谱）进行计算分析、对线性极化技术反馈的腐蚀电流进行计算分析。专家系统单元能够智能地对三种电化学技术的数据分析结果自动做出判断，数据存储单元用于存储原始数据、分析计算结果和专家诊断结果。

数据管理模块安装在电子计算机上，通过数据显示模块，将原始数据、分析计算结果和专家系统的诊断结果显示在人机交互界面上，并可通过报表导出单元生成和导出报表。

本发明管道内腐蚀在线监测装置采用如下技术方案：