Меню Рубрики

Установка датчиков скорости коррозии

Виды датчиков и индикаторов скорости коррозии

Индикаторы и датчики скорости коррозии находят применение в области измерения скорости и глубины протекающих коррозионных процессов. Используются для оценки эффективности электрохимзащиты подземных металлических сооружений и определения уровня коррозионной опасности. Рассмотрим, какие виды датчиков и индикаторов существуют.

Индикаторы коррозионных процессов ИКП

В серию ИКП входят индикаторы, выполненные в виде корпуса с находящимися внутри элементами индикации. В конструкцию этих устройств также входит кабель и разъемное соединение, используемое для подсоединения ИКП к анализатору или трубам.

В корпус разъемного соединения встроена плата с микросхемой памяти: здесь сохраняются данные, которые требуются для расчета скорости протекания коррозии и идентификации оборудования.

Находящиеся внутри корпуса элементы индикации имеют полости с разной толщиной дна, заполненные не проводящим ток капиллярно-пористым материалом. В эти полости вводят электроды из металлов, которые подключают к контактам разъемного соединения.

ИКП часто используются вместе с анализаторами: в этом случае глубина коррозии определяется в мм, а скорость — в мм/год.

Анализаторы ИКП

Анализатор — это портативное устройство, которое работает по особой программе под управлением микроконтроллера. Служит для оперативного обслуживания ИКП. Выполняет следующие функции:

  • сохранение и передача информации о состоянии индикаторов из внутренней памяти на компьютер (с помощью USB);
  • инициализация и идентификация сведений;
  • сканирование элементов индикации;
  • расчет и отображение параметров глубины и скорости коррозии.

Устройство производится из полимеров с высокой ударостойкостью. В его корпусе есть окно, защищенное прозрачной вставкой, для установки дисплея. Внутри размещена печатная плата с электронными деталями и литий-ионными аккумуляторными батареями.

Датчики ДСК-1

Датчики этой серии предназначены для стационарной установки в грунт на участке, где находится объект контроля. Существуют различные виды датчиков, используемые в районах с разной скоростью коррозии: менее 0,1 мм/год, от 0,1 до 0,3 мм/год или выше 0,3 мм/год.

Датчик коррозии ДСК-1 имеет следующие преимущества:

  • точные измерения благодаря специальной встроенной схеме — точность не зависит от используемого измерительного прибора;
  • энергонезависимая память;
  • простота снятия показаний;
  • цифровой интерфейс связи для подключения к ноутбуку или планшету.

Блоки пластин-индикаторов

Блоки пластин-индикаторов (БПИ) — изделия однократного использования. Они выпускаются в модификациях, отличающихся количеством проводников, наличием коробки с колодкой для клемм. После применения не подлежат восстановлению и ремонту.

БПИ состоят из нескольких пластин различной толщины, соединенных с общей пластиной. К каждой из них подсоединен контрольный проводник. Контроль опасности коррозии осуществляется посредством измерения электросопротивления между выводом проводника, присоединенного к одной из пластин, относительно проводника, который подключен к общей пластине.

источник

Современные методы мониторинга коррозии

Рубрика: Технические науки

Статья просмотрена: 3408 раз

Библиографическое описание:

Бендов М. С. Современные методы мониторинга коррозии // Молодой ученый. — 2010. — №10. — С. 14-16. — URL https://moluch.ru/archive/21/2109/ (дата обращения: 06.04.2020).

В современном мире коррозия металлов и защита их от коррозии является одной из важнейших научно-технических и экономических проблем.

Успех практической реализации химико-технологических мероприятий по защите от коррозии оборудования нефте- и газоперерабатывающих процессов в большой степени определяется технической эффективностью применяемого метода коррозионного контроля.

В настоящее время системы оперативного контроля и оптимизации коррозионных процессов получили новое развитие – в режиме реального времени, это дает возможность точно определять причины коррозионной активности.

На сегодняшний день существует ряд методов, позволяющих произвести оценку интенсивности и определить характер коррозионных повреждений. На практике наибольшее распространение имеют гравиметрический метод, метод электрического сопротивления и метод линейной поляризации [1].

Измерение коррозии методом электрического сопротивления (ЭС) можно представить как «электронные» купоны коррозии. В этом методе используется зависимость сопротивления металла от коррозии. Измерение электрического сопротивления обеспечивает основное измерение металлической потери (коррозии), но в отличие от купонов, величина металлической потери может быть измерена в любое время.

Измерение коррозии методом электрического сопротивления является способом автоматического контроля скорости. Метод ЭС позволяет измерять электрохимические и механические виды коррозии, такие как эрозия или кавитация.

Метод ЭС подходит для измерения возникающей коррозии оборудований, применяемых в нефтехимической и нефтегазовой сфере, рабочей средой которых является электролиты: пары, газы, почвы, «влажные» углеводороды, и безводные жидкости. Область применения датчиков, основанных на измерении ЭС:

Читайте также:  Установка конвертера хонда фит

· Нефтегазовая промышленность и нефте- и газопроводы

· Нефте- и газоперерабатывающие заводы. Нефтехимические процессы

· Внешние поверхности подземных трубопроводов

· Дымовая труба, вытяжная труба

Этот датчик может быть установлен для непрерывного измерения коррозии, или может быть портативным, для периодического сбора данных из разных местоположений. Датчик должен иметь чувствительный элемент из такого же материала, как и оборудование технологического процесса [2].

Электрическое сопротивление металла, элемента или сплава:

L = Длина чувствительного элемента

A = площадь поперечного сечения чувствительного элемента

r = удельное сопротивление чувствительного элемента.

Уменьшение в поперечном сечении чувствительного элемента, или металлическая потеря из-за коррозии, будет сопровождаться пропорциональным увеличением электрического сопротивления.

Практическое измерение коррозии достигнуто при использовании датчиков ЭС, имеющих свободные «открытые – незащищенные» чувствительные элементы, находящиеся в коррозийной жидкости, и «эталонные» элементы, герметизированные в футляре. Измерение отношения сопротивления открытого – незащищенного чувствительного элемента к защищенному элементу сделано как показано в Рис 1.

Рис 1. Принципиальная электрическая схема датчика ЭС.

Rч — чувствительный элемент; R2 – защищенный – эталонный элемент;

R3 — R4 – резисторы. ИЭ- измерительный элемент; ип- источник питания.

Изменение температуры окружающей среды действует на чувствительный и защищенный элемент, поэтому сопротивление у обоих элементов изменяется одинаково, таким образом, влияние изменения температуры окружающей среды к датчику сводится к минимуму. Как только температурное равновесие будет установлено, любое изменение сопротивления показывает потери металла открытого – чувствительного элемента.

Все датчики ЭС имеют элемент «сравнения». Поскольку элемент сравнения также герметизирован в датчике, отношение его сопротивления к эталонному элементу должно остаться неизменным. Любое существенное изменение в этом отношении указывает потерю целостности датчика.

Скорость изменения сопротивления датчика указывает на скорость коррозии. Непрерывно измеренные данные обычно передаются к компьютеру или регистратору данных.

Вычисление скорости коррозии

Когда датчик измеряет электрическое сопротивление, измерительная система вырабатывает линеаризованный сигнал (S), пропорциональный полной металлической потере чувствительного (незащищенного) элемента датчика (M). Его истинное числовое значение является функцией изменения толщины элемента и формы. При вычислении металлической потери (M) геометрические и размерные факторы включены в «Коэффициент датчика» (P), и металлическая потеря определяется формулой:

S и P являются безразмерными величинами. Металлическая потеря традиционно выражена в mils[1], как толщина элемента.

ΔT – промежуток времени в днях между показаниями прибора S1 и S2.

Толщина чувствительного элемента, форма и ожидаемая скорость коррозии являются определяющими факторами датчика. При выборе датчика, для получения оптимальных результатов, учитываются основные параметры (кроме рабочего диапазона температуры и давления среды) – быстродействие (время реагирования) и требуемая “полезная толщина чувствительного элемента”.

Время реагирования – это минимальное время, проходящее с изменения факторов, действующих на коррозию оборудования, до получения сигнала на выходе датчика.

Полезная толщина чувствительного элемента датчика – это эффективная толщина чувствительного элемента, в котором металлическая потеря (изменение сопротивления) остается прямо пропорциональным к коррозии. Т.к. при коррозии чувствительный элемент датчика расходуется, после определенной потери его следует заменять.

Чувствительный элемент, и другие компоненты датчика герметизированы и хорошо защищены от внешних воздействий.

Самая простая конфигурация датчика – это тип датчика с неподвижным чувствительным элементом (Рис. 2.). Чувствительные элементы могут быть выполнены в различных модификациях. Они могут быть в виде петли проводника, ленты, полой трубы и т.д. (Рис. 3).

Рис2. Общий вид датчика ЭС.

Чувствительные элементы, выполненные в разных модификациях, отличаются своими характеристиками. Чувствительные элементы в виде петли проводника – многоиспользуемый вариант датчика. У этого типа есть высокая чувствительность и низкая восприимчивость к шуму системы, и это делает его оптимальным для мониторинга. Датчики с такими чувствительными элементами обычно оборудуются дефлектором потока, чтобы защитить элемент от блуждающих осколков инородных веществ в системе трубопровода.

Рис. 3. Варианты выполнения чувствительного элемента датчика ЭС.

чувствительный элемент в виде а) проводника; б) ленты; в) трубы

Ленточная петля – плоский элемент, сформированный в форме петли. Ленточная петля – очень чувствительный элемент. Они очень хрупки и рассматриваются лишь в системах, где процессы происходят медленно.

Использование датчиков, имеющих чувствительные элементы в виде трубы, рекомендуются там, где необходима высокая чувствительность датчика и быстрое обнаружение низких скоростей коррозии. У таких датчиков чувствительный элемент выполнен в виде маленькой просветленной, полой трубы. Датчики с трубчатым элементом могут быть оборудованы дефлектором потока, чтобы защитить чувствительный элемент и минимизировать возможные искажения в измерении в быстротекучих системах.

Читайте также:  Установка асбестоцементных труб для дымохода

Мониторинг коррозии, создаваемый применением датчиков коррозии на технологическом процессе, может дать следующие преимущества:

● Автоматизированный контроль в режиме реального времени позволяет непрерывно получать информацию с датчиков контроля о происходящих изменениях скорости коррозии.

● Система измерений, основанных на датчиках ЭС, позволит своевременно реагировать на появление коррозии оборудования.

● Можно создать схему испытания ингибитора коррозии. Это позволит собрать данные для выявления закономерностей и динамики разрушения металлических оборудований под действием коррозии, а также проводить испытания с целью оценки экономической целесообразности и эффективности предлагаемых химических ингибиторов.

● При применении ингибиторов коррозии возможна коррекция подачи ингибитора от показаний датчика. Это приведет к точному расходу ингибиторов коррозии и получению наилучших антикоррозионных показателей в системе.

● Рациональная организация системы мониторинга коррозионной обстановки и управления подачей ингибитора обеспечит достижение высокого процентного уровня защиты системы и снижение аварийности.

Таким образом, использование современных датчиков коррозии не только значительно облегчит работу операторов и обслуживающего персонала, но также позволит оперативно и качественно получать информацию о технологическом процессе, отслеживать состояние оборудования установки и контролировать значения регулируемых параметров.

1. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии. / Под ред. И.В. Семеновой – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.

[1] Mils- единица измерения длины равной 0,001 дюйма или »0,0254 мм

источник

Оценка интенсивности коррозии в реальном времени

Существующие методы анализа позволяют экспертам получать очень точные данные об интенсивности коррозии, но эти данные понятны только специалистам, а не операторам установки или инженерам системы управления. Ситуацию меняет технология коррозионных датчиков.

Эти датчики используют уникальные патентованные алгоритмы и методы обработки данных, которые позволяют точно измерять интенсивность общей и точечной коррозии. Для увеличения эффективности используемого в промышленности метода поляризационного сопротивления (LPR, linear polarization resistance – в зарубежной терминологии) используется анализ гармонических искажений. Для большего увеличения эффективности датчик использует специальный коэффициент Штерна Гери (коэффициент В), который можно задать с учетом конкретного трубопровода и материала.

Дискретный контроль давления

Дискретный контроль интенсивности коррозии

Непрерывный контроль давления

Непрерывный контроль интенсивности коррозии

Реальные параметры процесса могут сильно отличаться от измеренных

Во время измерительного цикла, коррозионные датчики проводят уникальные измерения электрохимического шума (ECN — electrochemical noise). Эта информация в сочетании с данными об интенсивности общей коррозии позволяют оценить питтинг. По окончании каждого измерительного цикла рассчитанное значение интенсивности коррозии (или питтинга) выдается для дальнейшего использования в виде постоянного тока 4-20 мА.

Основанный на соотношении Штерна-Гери метод поляризационного сопротивления (LPR) долго оставался промышленным стандартом общего контроля коррозии. Этот коэффициент В соотносит потенциальное возбуждение и коррозионный ток, что необходимо при измерении поляризационного сопротивления. В дальнейшем это сопротивление используется при расчете общей степени коррозии. Данный метод требует знания точного значения коэффициента B, поэтому, вообще говоря, он не является самодостаточным. Анализ гармонических искажений является основой дальнейшего развития метода LPR. Промодулировав измерительный ток низкочастотной синусоидой, можно рассчитать сопротивление коррозийного раствора с помощью анализа гармонических искажений результирующего сигнала. Учитывая как поляризационное сопротивление, так и сопротивление раствора, значение интенсивности коррозии удается определить более точно.

Метод измерения электрохимического шума (ECN) позволяет оценить интенсивность точечной коррозии. Суть метода состоит в измерении спонтанных флуктуаций, возникающих в коррозийном слое между металлом и раствором. Эти измерения, позволяющие выявить точки коррозии, возможны только при наличии трех электродов.

Мониторинг коррозии в режиме реального времени

С помощью сигнала с током 4-20 мА оператор установки может следить за состоянием коррозии в режиме реального времени. Оператор может сравнить текущие показания с предыдущими и быстро определить изменения качества воды, ее состава, а также оценить эффективность работы ингибитора (антиокислителя). Все перечисленные факторы, влияющие на интенсивность коррозии трубопровода, можно контролировать и управлять ими более эффективно с помощью системы мониторинга коррозии. Более того, оператор, использующий такую систему, может планировать замену оборудования, вызывающего сомнения, в рамках упреждающего техобслуживания.

Читайте также:  Установка webasto в салехарде

Традиционный метод контрольных пластин, основанный на оценке коррозийного эффекта за некоторый промежуток времени, не позволяет выделить связь коррозии с остальными процессами. Он не идет ни в какое сравнение с передовыми технологиями коррозийных датчиков, которые позволяют измерять интенсивность общей и точечной коррозии в реальном времени. Теперь интенсивность коррозии, как и любой параметр процесса (такой как давление, поток, уровень, температура и pH), может отслеживаться оператором установки или инженером системы управления с помощью пользовательского интерфейса.

Технология коррозийных датчиков позволяет обнаруживать питтинг даже при низком уровне общей коррозии. Это очень важно, так как точечная коррозия, не обнаруженная и не устраненная на ранней стадии, становится особенно опасной.

Для управления процессом критически важен непрерывный контроль параметров, таких как давление, температура и уровень (смотри рисунки: непрерывный и дискретный контроль давления и коррозии). Поэтому трудно переоценить необходимость непрерывного контроля степени коррозии, ведь последствия возможного затопления, выхода системы из-под контроля, даже просто проржавевшие трубы, могут привести к большим убыткам.

Подробнее о мониторинге коррозии.

Вследствие электрохимических процессов, металл или сплав, погруженный в проводящую жидкость, подвергается воздействию коррозии. На следующем примере видно, как металл (железо) реагирует с кислотным раствором:

Когда ион железа Fe 2+ переходит с поверхности ржавеющей трубы или резервуара в раствор, на ней образуется анодный участок. В результате этого процесса на металлической поверхности появляются избыточные электроны, которые затем перемещаются к ближайшему катодному участку, создавая коррозионный ток Icorr.

Окислители, присутствующие в растворе, поглощают избыточные электроны.

Анодные и катодные участки, распределенные по всей проводящей поверхности, постоянно меняют положения. Измерение Icorr становится невозможным из-за полной непредсказуемости структуры анодно-катодных участков. Технология коррозионных датчиков преодолевает это ограничение. Зонд, представляющий собой три измерительных электрода из одного материала, помещается в коррозийный раствор. На электроды подается небольшое напряжение и измеряется результирующий ток, появляющийся вследствие тех же коррозионных процессов.

При высокой интенсивности коррозии электродов, ионы металла (в нашем примере Fe 2+ ) легко поступают в раствор, и невысокое напряжение на электродах вызывает сильный ток, пропорциональный Icorr. Если же интенсивность коррозии невысока, ионы поступают в раствор медленно, и то же напряжение вызывает слабый ток.

С помощью специальных методов обработки данных, коррозионные датчики преобразуют эту информацию в сигнал 4-20 мА.

Стандартные зонды, используемые для обнаружения коррозии, состоят их трех электродов: два измерительных и один опорный. Для достижения высокой точности измерений, электроды должны быть сделаны из того же материала, что и контролируемый трубопровод или резервуар. На электродах создается небольшое напряжение, после чего их помещают непосредственно в коррозийную среду. Датчик снимает и анализирует показания электродов с семиминутной периодичностью, предоставляя точные данные о процессе коррозии.

В наличии имеются различные типы механических зондов фиксированной и регулируемой длины, как для непосредственной, так и для удаленной установки. Температура коррозийной среды может достигать 125 °C, а сам датчик функционирует при температурах от -28 до +70 °C. Вещество внутри трубопровода или резервуара должно содержать, по крайней мере, 1% воды. Датчики коррозии подходят для любых промышленных задач: от очистки сточных вод до химической переработки нефти. Если датчики не установлены в зоне повышенной опасности (во взрывоопасных зонах), их можно подключить к аналоговым вводам системы сбора данных или программируемому логическому контроллеру согласно местным и общегосударственным нормам.

Для задач второй категории риска (Division 2 applications) маломощность датчиков допускает их непосредственную установку в зонах повышенной опасности, если вещество в трубопроводе не является легко воспламеняющимся. В этом случае контрольный сигнал (ток 4-20 мА) должен подключаться согласно нормам второй категории опасности государственного стандарта по установке электрооборудования.

Основные сведения о коррозии.

Коррозия – это процесс химического износа материала, обычно металла, вследствие реакции с окружающей средой.

Как правило, коррозия возникает в системах:

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector