[發明專利]用于原位測量腐蝕的方法和系統

有效

• 申請號: 201480028276.9
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN105209902B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: J·小博娜蒂斯;G·貝爾;J·D·塔特;P·M·拉塞爾
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/22;G01N29/24;G01N29/44;G01N17/00;G01N17/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華

本發明提供用于測量設備材料的腐蝕速率的系統和方法。系統可以包括腐蝕探針主體，用于插入腐蝕流體流過的所述設備的內部。所述腐蝕探針主體上的至少一個傳感器包含：超聲波源，其經配置以將超聲波信號提供到所述探針主體材料中；以及接收器，其經配置以從所述探針主體材料接收所述超聲波信號的反射并且產生指示所述超聲波信號的行進時間的電響應信號。熱交換器可以放置成與所述探針主體流體連通以將加熱或冷卻流體傳遞到所述探針主體。處理器經配置以處理所述電響應信號并且產生對應的腐蝕數據。

相關申請案的交叉引用

本申請案要求2013年5月28日提交的第61/827號美國臨時申請案的優先權，所述臨時申請案以全文引用的方式并入本文中。

背景技術

對用于制造、裝運、存儲和各個處理程序的工藝設備的適當維護對設備可靠地、安全地且經濟地運行而言至關重要。通常監視工藝設備的完整性以檢測任何腐蝕或其它降解。當設備經受高腐蝕性環境時或當工藝設備含有尤其有害的材料時，監視工藝設備完整性的需要變得更加迫切。此環境可能由例如氯、氧化劑、酸和/或堿制造等的侵蝕性過程或已知對操作員避免毀壞工藝設備和/或安全殼的缺失形成挑戰的其它此類過程產生。因此，對高腐蝕性環境中的材料腐蝕的快速和準確評估有助于保持設備的可靠和安全的操作，并且在一些情況下所述評估是法定的。

監視技術已用于確定在延長的時間段內材料的平均腐蝕速率。一些監視技術，例如，使用超聲波技術的那些監視技術執行從工藝設備外部確定腐蝕，例如，厚度測量用于推斷金屬損失且因此推斷降解或腐蝕的量。然而，確定在延長的時間段內的平均腐蝕速率并不提供關于材料的降解的實時信息。相反地，這是經過一段時間的多個腐蝕事件的整合。此外，從工藝設備外部確定腐蝕可能損害所述設備內的所估計腐蝕情況的準確性。這些非原位方法通常還涉及將人員安置在測量點附近，有時安置在工藝設備內的高隆起處，這可能將人員安置在危險情況下。

電阻(ER)探針已用于測量工藝設備內的腐蝕速率。ER探針使用與所關注材料類似的組成的高度變形的金屬塊，并且基于變形金屬的電阻與目標材料的腐蝕的變化比例來確定目標材料的腐蝕速率。ER探針對溫度變化高度敏感，從而引起低準確性。此外， ER探針通常很細，這限制了測量的動態范圍并且導致傳感器壽命短。此外，高度變形的金屬與具有相同組成的金屬相比以不同方式腐蝕，但具有較少機械變形。另外，ER 探針不會尋址非導電材料。

取樣片還用于工藝設備內部的腐蝕監視。取樣片是附接到工藝設備內部的小金屬塊。在長時間(標稱地以年為單位)暴露于腐蝕性環境中之前和之后確定取樣片的質量。因此所估計腐蝕速率是一段時間內的腐蝕事件的整合；不識別單個腐蝕事件。使用取樣片的一個困難是在最終稱重之前需要從所暴露的取樣片清除附著的腐蝕產物。需要謹慎從事，使得清除過程不會使最終結果產生偏差。另外，可能在清除和檢驗之前消耗取樣片而不具有任何指示。在不具有實時腐蝕測量能力的情況下，難以做出改進或識別關于腐蝕事件的過程變量。

此外，電化學裝置已用于工藝設備內部的腐蝕監視。金屬的腐蝕在本質上是電化學的，因此可以通過使用電化學來測量腐蝕速率，例如，電子從陰極到陽極的傳送。此過程假設腐蝕機制和電壓/電流，即，V/I都是已知的，并且這些假設由于電化學計算的復雜性而容易產生錯誤。

發明內容

根據本發明，定義一種用于測量設備材料的腐蝕速率的系統和方法。在一個實施例中，系統可以包括腐蝕探針主體，用于插入腐蝕性流體流過的設備的內部，其中所述腐蝕探針主體包括與設備材料基本上相同的材料(關于化學性質和冶金史)。所述系統可以進一步包括：腐蝕探針主體上的至少一個傳感器，所述傳感器包含超聲波源，其經配置以將超聲波脈沖提供到所述探針主體材料中，以及接收器，其經配置以從所述探針主體材料接收所述超聲波脈沖的反射并且產生指示所述超聲波脈沖的行進時間的電響應信號；處理器，其經配置以處理所述電響應信號并且產生對應的金屬厚度數據；以及通信單元，用于將對應的腐蝕數據傳送到所述材料的外表面上的顯示器。