[發明專利]用于產生和分析熱水系統的溫度和壓力氧化還原電勢標記以便預防腐蝕的方法和設備

有效

• 申請號: 200880108320.1
• 申請日: 2008-07-22
• 公開（公告）號: CN101808949A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 彼得·D·?？怂?/a>;大衛·A·格雷坦
• 申請（專利權）人: 納爾科公司
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 楊淑媛;鄭霞

技術領域

本發明通常涉及獲取熱水系統中的實時氧化還原電勢(“ORP”)數據的方法。更具體地說，本發明涉及在工作溫度和工作壓力下測量一個或多個操作保護區域內的實時ORP并利用這些測量結果來產生熱水系統的ORP標記(signature)和/或ORP空間。本發明與局部地和/或全面地抑制簡單的或復雜的熱水系統中的腐蝕特別相關。?

背景?

熱水系統可以包括全黑色金屬冶金(all-ferrous?metallurgy)或混合冶金諸如銅或銅合金系統、鎳和鎳基合金、不銹鋼，且可以與低碳鋼組分混合。存在許多普通種類/部分的熱水系統，諸如鍋爐、熱水加熱器、換熱器、蒸汽發生器、核能電力系統、內燃機和柴油機冷卻劑系統、蒸發器系統、熱脫鹽系統、造紙操作、發酵工藝、類似系統以及附屬到其上的輔助設備。這些系統是動態的操作系統，動態的操作系統經受大量的REDOX應力事件(Stress?event)(即，熱水系統中與氧化電勢或還原電勢的變化有關的任何電化學事件)。這種事件通常包括牽涉系統中的ORP標記或空間的任何過程。?

這些事件源于多種因素，這些因素包括來自不同部件的泄漏、來自漏入空氣的污染物、故障泵、密封件、真空管線以及計量器。而且，諸如鍋爐補給水、回流蒸汽冷凝物和/或未凈化的地表水或地下水的富氧水的增大使用、脫氣器故障、汽輪機負荷擺動以及有關化學品供給泵的問題造成了化學處理供給速率意外地減小或增大。不受控制的REDOX應力事件可以?造成嚴重的腐蝕問題，諸如熱水系統中的局部腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞和/或流動加速腐蝕問題。就這些問題的性質來說，這些問題往往是電化學問題且因而與環境的氧化還原特性和結構材料的相互作用有關。?

當今，雖然施行了一些常規方法來識別熱水系統中的REDOX應力事件，但是由于熱水系統的動力學，所以大多數REDOX應力事件是不可預測的。由于這些方法具有固有的缺陷(參見下述內容)，所以它們并未得到廣泛實施。因此，大部分REDOX應力事件是未被檢測的且因而是未被調整的。不受控制的REDOX應力事件可以導致這些系統中的嚴重的腐蝕問題，這會對工廠設備壽命預期、可靠性、生產能力、安全性、環境管制、資本支出和總的工廠操作成本產生不利的影響。?

識別REDOX應力事件目前包括在線儀器和隨機采集的樣品濕法化學分析測試法(grab?sample?wet?chemical?analysis?test?method)。在兩種方法中，在測量之前，樣品必須首先經受樣品調節，諸如冷卻。在線儀器的示例包括溶解氧計、陽離子導電率儀器、室溫ORP儀器、pH儀器、鈉分析儀、硬度分析儀、比導率計、二氧化硅分析儀、顆粒和濁度計、還原劑分析儀以及類似物。通常在冷卻樣品之后或在高溫下施行諸如試樣和電化學分析的均勻腐蝕監測。隨機采集的樣品測試法包括分析溶解氧、pH、硬度、二氧化硅電導率、總的和可溶的鐵、銅和二氧化硅、還原劑過量以及類似物。?

這些方法中的一些缺陷包括下述內容。隨機采集的樣品分析給出了時間測量中的單一點且因此并不是用于REDOX應力事件的可靠的連續監測法。還通常具有不足夠低水平的檢測限值。在線監測器未提供REDOX應力的直接測量，且因而不能指示在任何特定的時間REDOX應力事件是否發生。腐蝕監測器檢測均勻腐蝕，但是不能夠測量由REDOX應力事件引起的局部腐蝕速率的變化。在線還原劑分析儀測量了還原劑的量，但不是在系統的溫度和壓力下系統正在經受的凈REDOX應力。因而，在明顯存在還原劑時可以發生REDOX應力是此技術的另一缺陷。?

溶解氧(“DO”)計具有類似的缺陷。測量DO(氧化劑)的量，但是系統正在經受的凈REDOX應力并不必須是腐蝕應力的準確指示?(indicator)。在進行DO測量之前，還必須冷卻樣品，因而在REDOX應力事件開始時，增加了檢測的滯后時間。而且，樣品管線中的氧消耗的電勢能夠造成不準確的讀數。在明顯不存在DO時還可以發生REDOX應力，且樣品中很少的或沒有DO可能是假陰性(false?negative)。此外，上述所有儀器購買相對昂貴，且需要經常校準和維護。?

腐蝕試樣給出了總的系統腐蝕的時間平均的結果。而且，此技術并不提供REDOX應力事件的實時指示或控制。在線電化學腐蝕工具不足以用于局部腐蝕確定且不能使用在低電導率的環境中。?