[发明专利]一种检测金属腐蚀状态的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测金属腐蚀状态的装置和方法。

背景技术

腐蚀环境包括一切存在腐蚀介质的环境，物体或材料暴露于该环境中的均会造成腐蚀。其中腐蚀介质包括流动或不流动的化学物质，如气体（空气、天然气、和工艺废气）和液体（酸、碱、有机和无机溶剂、油、水等）。

被腐蚀的材料包括任何在上述的腐蚀性介质中，能够被腐蚀的物体或材料。被腐蚀的材料包括任何金属、金属合金或金属与非金属的复合材料。腐蚀的金属物品可以以任何形状或形式存在。

一直以来各种类型的腐蚀是导致易腐蚀材料，如管道、储罐及一些金属结构被破坏的主要因素。腐蚀的类型主要包括均匀腐蚀和局部腐蚀。均匀腐蚀一般是指易腐蚀的材料以大致均匀的速度发生大面积的腐蚀。局部腐蚀，如点蚀或开裂，一般是指较小范围的腐蚀，局部腐蚀最初发生在材料表面的微小区域上，其不断地加大加深，最终在材料表面形成凹坑或裂缝。局部腐蚀，尤其是点蚀，是非常危险的，这是由于材料在较为集中的区域被腐蚀，而此种腐蚀很难被检测到。点蚀可导致的最危险后果包括容器（如储存罐或管道）的泄漏。这种泄漏的发生多源于使密闭容器的壁穿孔，因此多数容器壁必须具备足够的厚度来抵御腐蚀。然而，当容器处于高温高压的条件下，其构成材料出现裂缝将导致更严重的后果。

目前应用的材料腐蚀的检测方法均存在不足之处，如对环境噪音敏感，每次应用时均需重新设置，无法区分不同的腐蚀类型。近年来，国外开发了一种分析和监测电化学噪音（ECN），或由腐蚀过程产生噪音的方法，通过对这些噪声信号的统计分析，可区分材料腐蚀的腐蚀类型和腐蚀速率。美国专利编号为5139627、5425867和6015484中都对ECN方法的应用实例有所介绍。然而，ECN法也存在不足之处。例如：局部腐蚀产生的电化学噪音非常微小，难以被检测到。此外，被腐蚀的材料周围的电动机，断路器，开关，和射频发生器所产生的环境噪音均有可能覆盖或干扰腐蚀噪音信号，从而导致ECN的数据不准确。

美国专利编号为4412174中，报道了一种利用放射性探头检测点蚀的方法。此方法将放射性探头置于腐蚀性流体中。当点蚀发生时，放射性探头被破坏，其部分碎片进入腐蚀流体中，此时这些存在于腐蚀流中的放射性碎片将被下游的放射性物质检测器检测到。此法可提供探头腐蚀速率的数据。但此方法的不足之处在于，其不能区分不同的局部腐蚀类型，例如开裂和点蚀。

声波发射法也可用于绝缘管表面腐蚀的检测。此方法在美国专利编号为5526689中有所描述。此方法核心在于沿绝缘管表面的声波发射的传输装置，其可对绝缘管表面腐蚀进行定位。然而此方法也不能区分不同的腐蚀类型。

美国专利编号为5719503中提到电磁脉冲传输法。此方法将两个电磁传感器安装在一个被腐蚀的材料上。这两个传感器将发送两个脉冲信号，通过检测这两个脉冲信号交点出异常信号，可判断被腐蚀的材料腐蚀发生的区域。此方法也不能区分不同的腐蚀类型。

此外，欧洲专利EP0335470介绍了一种被腐蚀材料外壁腐蚀程度的测量方法和设备，美国专利US4539846发明了一种高精确度的原位超声波腐蚀监测仪。而美国专利US5571955中，介绍了一种利用压力传导装置监测压力条件下腐蚀导致的材料破裂的监测方法和装置。

综上所述，目前极其有必要开发一种准确可靠，并且能够区分不同的腐蚀类型（如均匀腐蚀、点蚀、裂缝、压力诱导腐蚀开裂）的检测方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供了一种检测金属腐蚀状态的装置和方法，将探头置于腐蚀性环境中，与被腐蚀材料同时进行测试。探头与被腐蚀材料由几乎相同的金属材料制成。与探头相连的传感元件可以通过探头接收和发射超声或无线电频率的信号。接收的信号可以反映探头的腐蚀情况，进而传达出被腐蚀区域的腐蚀状态。进一步分析这些被接受的信号，可以确定探头产生腐蚀的类型、大小、位置、以及腐蚀速率，从而可以推导出被腐蚀金属材料的腐蚀状况。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种检测金属腐蚀状态的装置，包括探头，传感器，金属环和信号数据收集器，所述探头与传感器固连，所述传感器通过导线连接信号数据收集器，所述金属环固定在探头上。

还包括另一个传感器，两个传感器固定在探头的两端，并通过导线连接信号数据收集器。

进一步的，所述传感器内嵌于探头内部。

进一步的，所述两个传感器内嵌于探头内部。

进一步的，所述探头的横截面为椭圆形或圆形。

进一步的，所述探头与被腐蚀金属为同类材料。