CN109668823B - 一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统 - Google Patents

一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，该系统包括实验弯管和电化学检测装置；实验弯管划分为被观测部与观测部；实验弯管被观测部的内表面设置有多个实验试片安装槽，安装槽中固定有实验试片，参比电极和辅助电极与实验试片构成三电极系统；电化学检测装置根据电化学检测装置连接的实验试片、参比电极和辅助电极进行电化学检测；观测部分设置有观测孔，通过内窥式电动变焦数码显微镜实时获取腐蚀形貌图像。本发明能够实现实验弯管的实时原位在线检测，避免了在实验过程中取下实验试片而造成的人为干扰，同时将腐蚀形貌信息采集与电化学检测相结合，提高了检测的的效率和准确性。

Description

一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统
技术领域
本发明涉及冲刷腐蚀实验技术领域，特别是涉及一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统。
背景技术
弯管是油气运输管道冲刷腐蚀的薄弱环节，由于力学因素与化学因素的相互作用，使得弯管失效风险增大，因此研究弯管处的冲刷腐蚀规律具有很强的现实意义。目前研究管道冲刷腐蚀的装置主要分为旋转电极装置、射流式冲刷腐蚀装置和管流式冲刷腐蚀环道，其中旋转电极装置和射流式冲刷腐蚀装置与管道实际的运行工况差别较大，因此不能很好地模拟实际的冲刷腐蚀状况，而管流式冲刷腐蚀环道由于贴合现场工况，实验结果更直观准确，具有指导意义。
由于弯管处力学因素与化学因素交互作用的复杂性，目前针对弯管的冲刷腐蚀实验装置还较少，且冲刷腐蚀的研究方法主要是电化学检测法结合失重法。在中国发明专利申请公开说明书CN104634684B中，就公开了一种弯管冲刷腐蚀测试系统，使用了电化学检测法和失重法，但失重法必须将试片取下称重，实验将就此结束，无法获取试片在整个实验期间的腐蚀过程；且失重法受称量装置精度的限制，必须在试验周期长的情况下才能获得较准确的结果，无法表征冲刷腐蚀的演变过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，实现冲刷腐蚀形貌的原位在线采集及实时电化学检测，提高检测结果的准确性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，所述系统包括实验弯管和电化学检测装置；所述实验弯管的轴切面将所述实验弯管划分为被观测部与观测部；所述实验弯管被观测部的内表面设置有多个实验试片安装槽，所述安装槽中固定有实验试片，所述实验弯管被观测部的管壁中设置有导线孔、参比电极安装孔和辅助电极安装孔，所述导线孔设置在所述实验试片安装槽底部，所述实验试片焊接的导线通过所述导线孔从所述实验弯管外表面引出，所述参比电极密封镶嵌到所述参比电极安装孔内，所述辅助电极密封镶嵌到所述辅助电极安装孔内，所述参比电极焊接的导线通过所述参比电极安装孔从所述实验弯管外表面引出，所述辅助电极焊接的导线通过所述辅助电极安装孔从所述实验弯管外表面引出，所述参比电极和所述辅助电极与所述实验试片构成三电极系统；所述实验试片焊接的导线、所述参比电极焊接的导线和所述辅助电极焊接的导线分别与所述电化学检测装置相连，所述电化学检测装置根据所述电化学检测装置连接的所述实验试片、所述参比电极和所述辅助电极进行电化学检测；
所述观测部的管壁上均匀设置有观测孔，所述电动变焦数码显微镜的镜头插入所述观测孔内并密封设置，所述电动变焦数码显微镜实时获取所述实验试片的图片。
可选的，所述系统包括氮气置换装置，用于置换所述弯管内介质，以获取清晰图像，同时为所述实验试片提供无氧环境，所述实验弯管一端设置有三通接头，所述氮气置换装置通过所述三通接头与所述实验弯管及直管段连接，所述氮气置换装置与所述三通接头之间设置有闸阀。
可选的，所述电动变焦数码显微镜获取的所述实验试片图像通过数据线及USB接口传入计算机。
可选的，所述电动变焦数码显微镜的镜头插入管插入所述观测孔；所述镜头插入管通过电缆防水接头固定于观测孔。
可选的，所述观测部和所述被观测部通过卡槽和卡凸相咬合的方式连接，咬合处设有密封垫，所述观测部和所述被观测部的两端为一体式法兰，所述一体式法兰上开有螺栓孔，用于通过螺栓与直管段的法兰连接。
可选的，所述电动变焦数码显微镜镜头与所述实验弯管的内壁平齐，所述电动变焦数码显微镜放大倍数为1-700倍，镜头为30万像素
可选的，所述观测孔直径为20mm。
可选的，所述电动变焦数码显微镜为内窥镜式电动变焦数码显微镜。
根据本发明提供的发明内容，本发明公开了以下技术效果：本发明的实验弯管的轴切面将所述实验弯管划分为被观测部与观测部，多个实验试片均匀分布在实验弯管被观测部的不同区域，可实现实验弯管冲刷腐蚀的多方位检测，便于分析弯管不同区域冲刷腐蚀的演变过程；通过将所述被观测部实验试片焊接的导线从所述实验弯管外表面引出，能够实现实验弯管的实时原位在线检测，避免了在实验过程中取下实验试片而造成的人为干扰，同时将腐蚀形貌信息采集与电化学检测相结合，提高了电化学检测的的效率和准确性；
本发明系统还包括氮气置换装置，用于当因介质浑浊难以获取清晰图像时将介质置换出来，以获取清晰的腐蚀图像，同时为实验试片提供无氧环境，可避免观测过程中空气对实验试片腐蚀状态的影响，从而使观测的信息更准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统结构示意图；
图2为本发明实施例一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统中实验弯管第一结构示意图；
图3为本发明实施例一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统中实验弯管第二结构示意图；
图4为本发明实施例一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统中实验弯管第一剖视图；
图5为本发明实施例一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统中实验弯管第二剖视图；
图6为本发明实施例一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统中实验弯管第一上视图；
图7为本发明实施例一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统中实验弯管第二上视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，能够实现实验弯管的实时原位在线检测，避免了在实验过程中取下实验试片而造成的人为干扰，提高了电化学检测的的效率和准确性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1-7为本发明实施例一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，如图1所示，本发明公开了一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，所述系统包括实验弯管1、电化学检测装置2和图像采集与处理装置3；实验弯管1的轴切面将实验弯管1划分为被观测部8与观测部7；实验弯管1被观测部8的内表面在不同轴向角及环向角处均匀设置有21个实验试片安装槽15，安装槽15中固定有实验试片，安装槽15与实验试片大小相适应，实验弯管1被观测部8的管壁中设置有导线孔10、参比电极安装孔12和辅助电极安装孔11，导线孔10设置在实验试片安装槽15底部，实验试片背部焊接的导线通过导线孔10从实验弯管1外表面引出，参比电极密封镶嵌到参比电极安装孔12内，辅助电极密封镶嵌到辅助电极安装孔11内，参比电极焊接的导线通过参比电极安装孔12从实验弯管1外表面引出，辅助电极焊接的导线通过辅助电极安装孔11从实验弯管1外表面引出，参比电极和辅助电极与实验试片构成三电极系统；实验试片焊接的导线、参比电极焊接的导线和辅助电极焊接的导线分别与电化学检测装置2相连，电化学检测装置2根据电化学检测装置2连接的实验试片、参比电极和辅助电极进行电化学检测；
观测部7的管壁上入口、中间及出口处均匀设置有九个直径为20mm的观测孔9，图像采集与处理装置3包括电动变焦数码显微镜，电动变焦数码显微镜的镜头插入管插入观测孔9中，电动变焦数码显微镜的镜头与实验弯管1的内壁平齐，电动变焦数码显微镜的镜头插入管与观测孔9之间设置有密封装置
该系统还包括氮气置换装置4，实验弯管1一端设置有三通接头5，氮气置换装置4通过三通接头5与实验弯管1及直管段连接，氮气置换装置4与三通接头5之间设置有闸阀6，当因介质浑浊难以获取清晰图像时，开启氮气置换装置4及闸阀6，将介质置换出来以获取清晰的腐蚀图像，同时为实验试片提供无氧环境，避免在观测过程中空气影响腐蚀过程。
图像采集与处理装置3由AM07X型电动变焦数码显微镜及图像处理软件构成，AM07X型电动变焦数码显微镜放大倍数可达1-700倍，镜头像素达30万，具有四个可调亮度的LED灯作为光源，镜头插入管直径为12mm。AM07X型电动变焦数码显微镜的镜头插入管插入观测孔9，AM07X型电动变焦数码显微镜的镜头插入管通过电缆防水接头固定于观测孔9，电缆防水接头型号为PG 13.5；初始时刻AM07X型电动变焦数码显微镜的镜头与实验弯管1的内壁平齐，观测时根据试片位置实现自动调焦，以实时采集整个冲刷腐蚀演变过程的腐蚀形貌。
AM07X型电动变焦数码显微镜获取的试片腐蚀形貌图像通过自带的数据线及USB接口传入电脑，再经相关图像处理软件进行处理、分析。
实验弯管1包括观测孔9在外侧的外侧图像采集弯管及观测孔9在内侧的内侧图像采集弯管两种；实验弯管1为分体式，观测部7和被观测部8通过卡槽和卡凸相咬合的方式连接，咬合处设有密封垫，观测部7和被观测部8的两端为一体式法兰13，一体式法兰13上开有螺栓孔14，用于通过螺栓与直管段的法兰连接。试验后将实验试片取出以更换新的实验试片，适应性广并且能够实现冲刷腐蚀实验弯管的重复利用。
电动变焦数码显微镜为内窥镜式电动变焦数码显微镜。
观测孔9还可以采用蓝宝石玻璃片对观测孔9进行密封，蓝宝石玻璃片的外围侧表面设有与观测孔9相匹配的螺纹。
本发明的实验弯管的轴切面将实验弯管划分为被观测部与观测部，多个实验试片均匀分布在实验弯管被观测部的不同区域，可实现实验弯管冲刷腐蚀的多方位检测，便于分析弯管不同区域冲刷腐蚀的演变过程；通过将所述被观测部实验试片焊接的导线从所述实验弯管外表面引出，能够实现实验弯管的实时原位在线检测，避免了在实验过程中取下实验试片而造成的人为干扰，同时将腐蚀形貌信息采集与电化学检测相结合，提高了电化学检测的的效率和准确性；本发明系统还包括氮气置换装置，用于当因介质浑浊难以获取清晰图像时将介质置换出来，以获取清晰的腐蚀图像，同时为实验试片提供无氧环境，可避免观测过程中空气对实验试片腐蚀状态的影响，从而使观测的信息更准确；另外本发明的实验弯管为分体式，实验试片能够取出更换新的试片，从而使实验弯管重复利用，进而提高了实验弯管的利用率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，其特征在于，所述系统包括实验弯管和电化学检测装置；所述实验弯管的轴切面将所述实验弯管划分为被观测部与观测部；所述实验弯管被观测部的内表面设置有多个实验试片安装槽，所述安装槽中固定有实验试片，所述实验弯管被观测部的管壁中设置有导线孔、参比电极安装孔和辅助电极安装孔，所述导线孔设置在所述实验试片安装槽底部，所述实验试片焊接的导线通过所述导线孔从所述实验弯管外表面引出，所述参比电极密封镶嵌到所述参比电极安装孔内，所述辅助电极密封镶嵌到所述辅助电极安装孔内，所述参比电极焊接的导线通过所述参比电极安装孔从所述实验弯管外表面引出，所述辅助电极焊接的导线通过所述辅助电极安装孔从所述实验弯管外表面引出，所述参比电极和所述辅助电极与所述实验试片构成三电极系统；所述实验试片焊接的导线、所述参比电极焊接的导线和所述辅助电极焊接的导线分别与所述电化学检测装置相连，所述电化学检测装置根据所述电化学检测装置连接的所述实验试片、所述参比电极和所述辅助电极进行电化学检测；所述观测部的管壁上均匀设置有观测孔，电动变焦数码显微镜的镜头插入所述观测孔内并密封设置，所述电动变焦数码显微镜实时获取所述实验试片的图片；
所述系统还包括氮气置换装置，用于置换所述弯管内介质，以获取清晰图像，同时为所述实验试片提供无氧环境，所述实验弯管一端设置有三通接头，所述氮气置换装置通过所述三通接头与所述实验弯管及直管段连接，所述氮气置换装置与所述三通接头之间设置有闸阀。
2.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，其特征在于，所述电动变焦数码显微镜获取的所述实验试片图像通过数据线及USB接口传入计算机。
3.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，其特征在于，所述电动变焦数码显微镜的镜头插入管插入所述观测孔；所述镜头插入管通过电缆防水接头固定于观测孔。
4.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，其特征在于，所述观测部和所述被观测部通过卡槽和卡凸相咬合的方式连接，咬合处设有密封垫，所述观测部和所述被观测部的两端为一体式法兰，所述一体式法兰上开有螺栓孔，用于通过螺栓与直管段的法兰连接。
5.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，其特征在于，所述电动变焦数码显微镜镜头与所述实验弯管的内壁平齐，所述电动变焦数码显微镜放大倍数为1-700倍，镜头为30万像素。
6.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，其特征在于，所述观测孔直径为20mm。
7.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀形貌原位在线采集及电化学检测系统，其特征在于，所述电动变焦数码显微镜为内窥镜式电动变焦数码显微镜。
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