[發明專利]一種頂部腐蝕監測實驗系統及監測方法

有效

• 申請號: 201911086980.0
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110702599B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 黃一;王明昱;朱燁森;徐云澤;王曉娜
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發明公開了一種多電極頂部腐蝕監測傳感器、頂部腐蝕監測實驗系統及監測方法。所述多電極頂部腐蝕監測傳感器包括與待測腐蝕環境直接接觸的工作電極元件與參比電極元件，所述頂部腐蝕監測實驗系統包括加熱保溫系統、循環冷卻水制冷系統、可模擬頂部腐蝕環境的實驗裝置、水密攝像頭、多電極頂部腐蝕傳感器、多通道腐蝕監測儀和信號采集控制系統。其中循環冷卻水制冷系統通過溫度探頭信號控制壓縮機開關通斷進而控制冷卻水溫度。本發明可以實現對頂部腐蝕過程的連續性監測，通過各通道的電偶電流、偶合電位得到頂部腐蝕問題中液滴的分布位置及滴落周期等影響頂部腐蝕問題的關鍵性因素。

技術領域

本發明涉及頂部腐蝕監測領域，尤其涉及一種頂部腐蝕監測實驗系統及監測方法。

背景技術

近年來，隨著我國石油工業的快速發展，海底油氣管道的內壁腐蝕問題得到了廣泛的關注。其中，當油氣管道與外部環境存在較大的溫差時，水蒸氣及CO₂、H₂S、有機酸等揮發性介質會在溫度較低的管道頂部凝結，進而導致頂部腐蝕問題。盡管管道中通常加入緩蝕劑來減緩管道內壁的腐蝕速率，然而緩蝕劑通常不具有揮發性，無法有效的保護管道的頂部區域，某些情況下管道的頂部腐蝕危害要遠甚于其它區域。因此，有效的監測管道的頂部腐蝕情況對于管道安全性有著重要的意義。

研究腐蝕問題常采用物理法與電化學法兩種分析手段。頂部腐蝕的腐蝕環境是體積微小的冷凝液滴，且液滴出現的位置具有一定的隨機性，因而難以布置有效的對電極與參比電極，來構造三電極體系。即在頂部腐蝕問題的研究中，常規的電化學方法失效。因此，國內外學者大多采用物理法來研究頂部腐蝕，通過結合掛片失重法與光學顯微鏡、掃描電鏡等表面分析手段，對影響頂部腐蝕的主要因素，如CO₂分壓、溫度、氣體流速、水冷凝率以及CH₃COOH的濃度等進行相關研究。然而，由于失重法的局限性，無法實現對頂部腐蝕的連續性監測。為了得到更為詳細的腐蝕發展狀態，需頻繁取出試片稱重，操作復雜，且會帶來一定的誤差。此外，冷凝液滴分布的隨機性決定了頂部腐蝕是一種局部腐蝕現象，而失重法只能得到平均腐蝕速率，無法得到準確的局部腐蝕信息。因此，實現對頂部腐蝕現象的連續性監測，確定冷凝液滴的滯留時間以及分布位置對頂部腐蝕問題的研究是十分必要的。為此，本發明提出了一種新型的頂部腐蝕監測傳感器，可有效的解決上述問題，為頂部腐蝕的進一步研究奠定了一定的基礎。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種多電極頂部腐蝕監測傳感器、頂部腐蝕監測實驗系統及監測方法。本發明利用頂部腐蝕監測傳感器可以實時監測頂部腐蝕的發展情況，得到冷凝液滴的滯留時間及分布位置等影響頂部腐蝕發展的重要信息。本發明采用的技術手段如下：

一種多電極頂部腐蝕監測傳感器，包括外管、工作電極元件、參比電極元件與絕緣部件，所述工作電極元件和參比電極元件尺寸相同且均固定在外管上，工作電極元件與參比電極元件的工作面與待測腐蝕環境直接接觸，二者除工作面外均用所述絕緣部件包覆，所述工作電極元件為方形管線鋼試片，所述參比電極元件為不銹鋼試片。

進一步地，所述工作電極元件與參比電極元件按照3×3陣列排布，8個工作電極元件環繞四周，1個參比電極元件居中設置。

進一步地，所述工作電極元件和參比電極元件的工作面尺寸、厚度、相鄰元件之間的距離均為適應待檢測環境的預設值，其中，試片邊長小于腐蝕環境形成液滴的直徑。