CN1011616B - 探测防腐保护层损伤的方法及其测量装置 - Google Patents
探测防腐保护层损伤的方法及其测量装置Info
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Abstract
描述了用于确定管路，尤其是其中流过导电流体的、涂有防腐层的管路的介质防腐层的损伤位置的方法和测量装置。损伤位置的确定是用如下方法实现的：测量沿管路长度方向设置在监视区始端和末端的两电极之间的电位差，所述电极最好与恒流源连接，电源的正端接管路的管体材料，而电源的负端接两电极。最好借助可以连接到测量区的附加电极进行校准。
Description
本发明涉及用于探测具有导电壁的管路，尤其是其中流过电解导电媒质的、涂有防腐层的管路的防腐介质保护层损伤的方法，以及用于实行该方法的测量装置。
西德专利说明书第1293478号（DE-PS1293478）公开了这样一种方法，其中，为发现涂有防腐层的设备的涂层中的损伤而进行连续监测，以便一旦出现涂层损伤时，能借助电流变化立即发现它。在该方法中，为测量损伤电流，将直流电流源的正端连接到导电的管体材料，而将该电流源的另一端连接到涂有防腐层的测量电极，以便能够立即发现工作期间出现的损伤。如果不能立即识别这种损伤，那么，就会在损伤区域发生管体材料的腐蚀，以致不但会引起铁对产品的污染（这种污染在某种情况下是不能容许的），而且，会在相当短的时间内引起设备的管壁穿透，结果，发生产品泄漏，这可能非常危险，或者会造成污染。为了及早发现损伤，还可以用如下方式进行这种监测，即，进行化学分析以测定成品中的含铁量。一旦在成品中发现铁，立即停止生产。
在上述两种方法中，都存在如下的困难，即，常常不可能确定防腐层中发生损伤的位置。如果把上述方法用于检测相当长的管路（这种管路可能有几百米长，并且可能包括构成该管路的许多彼此
连接的管子），那么，这种困难在实用上非常显著。在这种情况下，为了确定损伤的位置，必须将构成管路的各管子分隔开，并且对每根管子进行检查，以便找到真正受损伤的管子。借助高压试验装置可以探测个别管子的损伤位置。然而，因为这种试验方法需要大量的时间并带来惊人的工作量，所以，希望尽可能地减少停机时间和用于确定损伤位置的必要的工作。如果产品的一定程度的污染是可容许的，那么，实际上存在这样的可能性，即，一直等到能够识别液体产品的泄漏为止，以便只需更换个别管子。但是，这通常需要做大量的工作，以便限制上述各种危险，把它们保持在允许的范围内。
因此，从上述事实应当明白本发明所要解决的问题，所述问题是：应当以这样的方式改进用于检测管路介质防腐层的损伤的方法和测量装置，以致只需要相当简单的装置和措施，用于一旦发现损伤时立即确定所发现的损伤的位置，以便避免上述各种缺点和困难。就上述类型的方法而论，通过以下技术特征解决了所述问题（该方法中，可以进行用于识别损伤的电的或者分析的探测）。这些技术特征是：（1）在第一节点和所述液体中的第一测量电极之间加上电位差，所述第一节点是电源的一个电极，（2）在所述第一节点和在所述液体中并离开所述第一测量电极的第二测量电极之间加上电位差，（3）在所述第一测量电极和所述管子之间加上电位差;（4）在所述第二测量电极和所述管子之间加上电位差;（5）测量所述第一和第二电极之间的电位差;以及（6）根据所测到的电位差来确定所述损伤的位置。用于实行这种方法的测量装置的特征在于它包括：（1）用于在第一节点和所述液体中的第一测量电极
之间加上电位差的设备，其中所述第一节点是电源的一个电极;（2）用于在所述第一节点和在所述液体中并离开所述第一测量电极的第二测量电极之间加上电位差的设备;（3）用于在所述第一测量电极和所述管子之间加上电位差的设备;（4）用于在所述第二测量电极和所述管子之间加上电位差的设备;（5）用于在所述第一和第二电极之间测量电位差的设备;以及（6）用于根据所测到的电位差来确定所述损伤位置的设备。本发明的各最佳实施例和本发明的其他一些改进的特征在于：（1）所测到的电位差与从所述管道的中点到损伤点的距离有关;（2）所测到的电位差正比于从所述管道中点到损伤点的距离;（3）利用恒流源，在所述第一和第二电极与所述管道之间加上所述电位差;（4）根据管道的长度和导电液体的电导率来调整所述电流的大小;（5）把所述恒流源调整到当所述介质层损伤时提供大约0.5ma至大约10ma电流;（6）所述诸电极限定了测量范围;（7）在进行电位差的测量之前，封闭包含测量范围的管道区域;（8）对测量所述电极之间电位差的测量装置进行校准;（9）所述校准的结果使得测到的电位差与从所述管道中点到损伤点的距离成比例地减小;（10）所述第一和第二测量电极位于所述管道的相对的两端;（11）用于探测其中流过导电液体的导电管道的介质层损伤，并确定损伤位置的方法包括如下步骤：（a）在一个电极和所述管道之间加上电位差，其中所述电极与所述液体接触;（b）测得足够的电路参数，以便确定所述损伤的位置，其中所述电路包含液体和管道;（12）可包括在进行电位差测量之前用于封闭包含测量范围的管路区域的设备;（13）可包括一种用于校准测量装置的设备，所述测量装
置用于测量所述各电极间的电位差;（14）用于校准测量装置的设备包括校准电极，所述校准电极与所述流体接触，并且通过开关连接到测量区;（15）测量电极和校准电极嵌入固定在测量区的起始端和末端的中间环的介质层中;（16）预先确定嵌入的测量电极和校准电极与导电液体的接触表面积，并且两种电极与导电液体的接触表面积基本上相同;（17）用于探测其中流过导电液体的导电管道介质层的损伤，并确定损伤位置的装置包括：（a）连接在第一节点和第二节点之间的可变的第一上阻抗，其中，所述第二节点规定为所述管道的第一端，（b）可变的第二上阻抗，把该阻抗调节到具有等于第一上阻抗的值，并且该阻抗连接在所述第一节点和第三节点之间，其中所述第三节点规定为所述管道的第二端，（c）由在所述管道的所述第一端与所述介质层的损伤点之间的所述管道中的液体构成的第一下阻抗，其中所述管道定义了第四节点，（d）由在所述管道的所述第三端与所述介质层的损伤点之间的所述管道中的液体构成的第二下阻抗，（e）用于在所述第一和第四节点之间加上电位差的设备，以及（f）用于测量所述第二和第三节点之间的电位差、以确定所述损伤位置的设备;（18）用于在所述第一和第四节点之间加上电位差的所述设备是恒流源;（19）用于测量电位差的所述设备可为伏特计;（20）所述第一和第二上阻抗可为可变电阻器;（21）用于探测其中流过导电液体的导电管道的介质层损伤，并确定损伤位置的装置包括：（a）用于在电极和所述管道之间加上电位差的设备，其中所述电极与所述液体接触，（b）用于测得足够的电路参数，以确定所述损伤位置的设备，其中所述电路包括液体和管道。
因此，由上面的描述可见，本发明特有的优点是：一旦发现损
伤，能够立即通过测量两测量电极（它们规定了测量的范围）之间的电位差来确定损伤位置。从而，甚至在管路具有例如200米长度的情况下，也有可能在许多管子中找出出现所述损伤的特定管子。于是，只需要更换个别管子，从而，只需要很短时间的停产和很少的工作量，而且还能够避免污染的危险。
下面将根据附图描述本发明的具体实施例。在各附图中：
图1是用于说明本发明的方法的简图;以及
图2是用于说明本发明的测量装置的简图。
在图1中所示的示意的实施例中，提供一个内壁涂有防腐层的管路1。该管路可以具有几百米的长度。因此，管路1包括许多用法兰接头相互连接的管子部件。这些管子的管体材料是例如低碳钢。各管子部件以导电方式相互连接。利用本发明的方法和测量装置的管路的长度最多可以是大约500米。待监测区的沿管路长度方向的最大长度取决于流过该管路的流体的电导率。
在监测区的沿管路长度方向的起点，将电极A嵌入防腐层中，而在监测区的末端，将电极B嵌入防腐层中。两个测量电极A和B由一种金属，例如铑、铂或金构成，或者由对于相应的用途来说能抗腐蚀的别的材料构成。
在两个测量电极A和B之一的旁边最好设置起校准电极作用的第三电极C。在所示的实施例中，这三个电极做成相同的形状，以使各电极基本上具有相同的、与流过管路的电解导电液体接触的表面。
恒流源的正端与管路1的导电的管体材料连接，而恒流源的负端通过电阻器R1和R2与两个测量电极A和B连接。两电阻器
R1和R2是双联电位器的一部分，并且具有相同的电阻值。电压表2跨接在由两个测量电极A和B所限定的测量区域的两端。
使所述液体和涂有防腐层的管路1之间形成接触的抗腐蚀层中的损伤3的出现，是以已知方式通过连续监视而探测到的。
下面将说明本发明的方法。一旦在连续监测的基础上发现损伤，就有大约0.5ma至10ma的恒定的直流电流加到两个测量电极A和B上。该恒定电流的大小取决于测量范围的长度，并且取决于液体的电导率。为了实行所述测量方法，液体的电导率一般需要大于大约500微西门子每米（μs/m）。由于出现损伤3，结果，经由测量电极A和B之间的液体以及相应于损伤3的位置，形成与管路1的导电管体材料的电连接。因此，在用于本实施例的桥路中，在测量电极A与损伤3的位置之间，以及在测量电极B与损伤3的位置之间，分别存在局部电阻Rxa和Rxb。因此，通过测量两个测量电极A和B之间的电位差，就能够确定两测量电极之间的测量范围内的损伤3的位置。
为了校准测量装置，通过校准开关4，把校准电极连接到恒流源的正端。利用具有两个相同的电阻器R1和R2的双联电位器，把所连接的两个电极之间的电位差校准到100%读数（电压表2的指针满偏转）。这样，就能够实现以下目标：当测量两测量电极之间的电位差时，所述电压表的指针偏转减小，其减小量正比于所述损伤位置离开对应的测量电极到管路中心点的距离。虽然，设置用于校准的另一校准电极C不是绝对必要的，但是使用这种电极还是有好处的，因为直接接触可能产生大约10%的指示误差。此外，应当这样来理解图1中校准开关4的示意图，即，校准期间，恒流
源的正端不与管路1的管体材料连接。
从图2可以看到，通常感兴趣的那种管路1由许多管子部件构成，这些管子部件通过法兰接头彼此连接，因此，为保证各管子部件之间的电连接而设置了连接块7。可以直接在各个管子部件处设置各电极，或者，也可以把各电极设置在其内表面涂有防腐层、并插在各个管子部件之间以限定测量范围的中间环5和6中。为了给已经用于生产中的管路提供本发明的测量装置，可以用作为电极载体的管子部件替换相应的管子部件。另一种方法是，可以插入作为电极载体的中间件。可以在下述各部分中设置这些测量区，即，在这些部分中，存在较大的出现损伤的危险，例如，出口阀之后或者别的阀门之前。
此外，一旦发现损伤，并且在确定其位置之前，以下工作是有益的，并且在某些情况下是必要的：在进行电位差测量之前，通过关闭直接设置在测量区前后的两个阀门而将测量区隔离。这样，就能够避免出现可能引起的分流作用，例如，由没有绝缘的内部金属元件，如所连接的电抗器中的钽塞引起的分流。
应当这样理解管路这个术语，即，它还包括热交换器管道或蒸馏塔或具有相同直径的类似部件的级联。
图2中所示的，与所述测量有关的实施例包含与控制装置相联系的电子测量装置，因此，有可能利用同一套测量装置来发现损伤以及一旦识别出损伤，立即确定损伤的位置。例如，在确定位置期间，可以进行这样的评定，使得能够借助显示装置，指示哪一个管件有损伤因而必须更换。此外，在出现损伤之前或之后可以调整测量范围。如果要避免，或者必须避免由电解引起的沉积作用，那么，
一般说来，图1中恒流源正端必须与管体材料相连接。
但是，在某些情况下，相反的极性也是可能的，并且，与使用恒流源的最佳实施例相反，恒压源能够装备有两种可能的极性。使用交流电压或交流电流也是可能的。
Claims (14)
1、一种用于探测构成其中流过导电流体的导电管道内表面的介质层内故障点的方法，其特征在于，它包括下述步骤：
(a)所述电介质层内有故障发生时，将来自一电源的恒定电流加到第一节点与第二节点之间，其中，所述第二节点位于所述导电管道上发生所述故障的位置；
(b)测定所述电路的第三节点与第四节点之间的电位差，其中所述第一和第三节点由一第一可变阻抗连接起来，所述第一和第四节点则由调节得使其阻抗值等于所述第一阻抗的一第二可变阻抗连接起来，且规定所述第三节点即为所述管道中第一位置处的流体，规定所述第四节点即为所述管道中第二位置处的流体；和
(c)根据所测到的电位差来确定所述故障的位置。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于：所测到的电位差与从所述管道某一段长度的中点到所述故障点的距离有关。
3、根据权利要求1的方法，其特征在于：所测到的电位差正比于从所述管道某一段长度的中点到所述故障点的距离。
4、根据权利要求3的方法，其特征在于：根据管道的长度和导电液体的导电率来调整所述恒定电流的大小。
5、根据权利要求4的方法，其特征在于：把所述恒流源调整到当所述介质损伤时提供大约0.5ma至大约10ma电流。
6、根据权利要求1的方法，其特征还在于：在进行电位差的测量之前，关闭管道中第一位置之前和第二位置之后的诸阀门，以此来封闭管道的某一区域。
7、根据权利要求1的方法，其特征在于：所述第三和第四节点位于所述管道的两端。
8、一用于探测构成其中流过导电液体的导电管道内表面的介质层内的故障点的具四节点的电桥电路，其特征在于，该电路包括：
（a）所述电介质层内有故障发生时将来自一电源的恒定电流加到第一节点与第二节点之间的设备，所述第二节点位于所述导电管道上发生所述故障的位置;
（b）测定所述电路的第三节点与第四节点之间电位差的设备，所述第一和第三节点由第一可变阻抗连接起来，所述第一和第四节点则由调节得使其阻抗值等于所述第一阻抗的第二可变阻抗连接起来，且规定所述第三节点即为所述管道中第一位置处的流体，规定所述第四节点即为所述管道中第二位置处的流体;和
（c）用于根据所测到的电位差来确定所述故障位置的设备。
9、根据权利要求8的装置，其特征在于：所测到的电位差与从所述管道的中点到故障点的距离有关。
10、根据权利要求8的装置，其特征在于：所测到的电位差正比于从所述管道某一段长度的中点到故障点的距离。
11、根据权利要求10的装置，其特征在于：根据管道的长度和导电液体的电导率来调整所述恒定电流的大小。
12、根据权利要求11的装置，其特征在于：把所述恒流源调整到当所述介质层损伤时提供大约0.5ma至大约10ma电流。
13、根据权利要求12的装置，其特征在于，用于在进行电位差的测量之前，封闭管道在第一位置与第二位置之间的区域的设备。
14、根据权利要求8的装置，其特征在于：所述第三和第四节点位于所述管道的两端。
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