[发明专利]一种顶部腐蚀监测实验系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种多电极顶部腐蚀监测传感器、顶部腐蚀监测实验系统及监测方法。所述多电极顶部腐蚀监测传感器包括与待测腐蚀环境直接接触的工作电极元件与参比电极元件，所述顶部腐蚀监测实验系统包括加热保温系统、循环冷却水制冷系统、可模拟顶部腐蚀环境的实验装置、水密摄像头、多电极顶部腐蚀传感器、多通道腐蚀监测仪和信号采集控制系统。其中循环冷却水制冷系统通过温度探头信号控制压缩机开关通断进而控制冷却水温度。本发明可以实现对顶部腐蚀过程的连续性监测，通过各通道的电偶电流、偶合电位得到顶部腐蚀问题中液滴的分布位置及滴落周期等影响顶部腐蚀问题的关键性因素。

技术领域

本发明涉及顶部腐蚀监测领域，尤其涉及一种顶部腐蚀监测实验系统及监测方法。

背景技术

近年来，随着我国石油工业的快速发展，海底油气管道的内壁腐蚀问题得到了广泛的关注。其中，当油气管道与外部环境存在较大的温差时，水蒸气及CO₂、H₂S、有机酸等挥发性介质会在温度较低的管道顶部凝结，进而导致顶部腐蚀问题。尽管管道中通常加入缓蚀剂来减缓管道内壁的腐蚀速率，然而缓蚀剂通常不具有挥发性，无法有效的保护管道的顶部区域，某些情况下管道的顶部腐蚀危害要远甚于其它区域。因此，有效的监测管道的顶部腐蚀情况对于管道安全性有着重要的意义。

研究腐蚀问题常采用物理法与电化学法两种分析手段。顶部腐蚀的腐蚀环境是体积微小的冷凝液滴，且液滴出现的位置具有一定的随机性，因而难以布置有效的对电极与参比电极，来构造三电极体系。即在顶部腐蚀问题的研究中，常规的电化学方法失效。因此，国内外学者大多采用物理法来研究顶部腐蚀，通过结合挂片失重法与光学显微镜、扫描电镜等表面分析手段，对影响顶部腐蚀的主要因素，如CO₂分压、温度、气体流速、水冷凝率以及CH₃COOH的浓度等进行相关研究。然而，由于失重法的局限性，无法实现对顶部腐蚀的连续性监测。为了得到更为详细的腐蚀发展状态，需频繁取出试片称重，操作复杂，且会带来一定的误差。此外，冷凝液滴分布的随机性决定了顶部腐蚀是一种局部腐蚀现象，而失重法只能得到平均腐蚀速率，无法得到准确的局部腐蚀信息。因此，实现对顶部腐蚀现象的连续性监测，确定冷凝液滴的滞留时间以及分布位置对顶部腐蚀问题的研究是十分必要的。为此，本发明提出了一种新型的顶部腐蚀监测传感器，可有效的解决上述问题，为顶部腐蚀的进一步研究奠定了一定的基础。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种多电极顶部腐蚀监测传感器、顶部腐蚀监测实验系统及监测方法。本发明利用顶部腐蚀监测传感器可以实时监测顶部腐蚀的发展情况，得到冷凝液滴的滞留时间及分布位置等影响顶部腐蚀发展的重要信息。本发明采用的技术手段如下：

一种多电极顶部腐蚀监测传感器，包括外管、工作电极元件、参比电极元件与绝缘部件，所述工作电极元件和参比电极元件尺寸相同且均固定在外管上，工作电极元件与参比电极元件的工作面与待测腐蚀环境直接接触，二者除工作面外均用所述绝缘部件包覆，所述工作电极元件为方形管线钢试片，所述参比电极元件为不锈钢试片。

进一步地，所述工作电极元件与参比电极元件按照3×3阵列排布，8个工作电极元件环绕四周，1个参比电极元件居中设置。

进一步地，所述工作电极元件和参比电极元件的工作面尺寸、厚度、相邻元件之间的距离均为适应待检测环境的预设值，其中，试片边长小于腐蚀环境形成液滴的直径。