CN110346270B

CN110346270B - 一种防锈包装保护状态诊断与预警方法

Info

Publication number: CN110346270B
Application number: CN201910620324.8A
Authority: CN
Inventors: 台闯; 李博文; 张鹏
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2039-07-10
Also published as: CN110346270A

Abstract

本发明公开一种防锈包装保护状态诊断与预警方法，包括以下步骤：1)选择传感器并确定预警阀值Q_war1、报警阀值Q_war2；2)在防锈包装微环境中布置传感器；3)监测腐蚀电偶电流；4)状态诊断并显示；步骤4)状态诊断并显示包括：401)每次测量完成后，计算当前时刻的累积电量值；402)根据保护状态判断依据判断防锈包装保护状态；403)显示出保护状态，可通过灯光或信息推送等方式完成。本发明可在不启封情况下，能够智能判断处于包装空间微环境中的金属设备或装备的被防护状态，为管理人员制定防锈计划提供指导。避免了传统启封检测法因人为判断不准确而导致的人力、物力和财力的浪费。

Description

一种防锈包装保护状态诊断与预警方法

技术领域

本发明涉及一种防锈包装监测技术，具体为一种防锈包装保护状态诊断与预警方法。

背景技术

精密仪器仪表、精密机床、无线电设备、坦克、火炮、弹药、航空备件等大型设备和军械装备均具有技术含量高、价值大、大多为金属制品的特点，在运输、仓储过程中势必会发生锈蚀，影响使用性能和精度。为避免设备、装备在运输和存储过程中发生锈蚀，通常会在其运输和存储期间采用气相防锈封存法、整装封套包装法、真空包装法等包装技术对其进行包装处理。

尽管设备、装备采取了包装技术对其进行防锈包装处理，由于包装的失效具有很强隐蔽性，时有由于包装失效发现不及时而导致的设备、装备发生锈蚀事件发生，给国防建设和国民经济造成无法挽回的损失。包装的失效主要有以下两个形式：一、包装材料的过期失效，包括包装材料性能的变化或防锈有效成分释放浓度的降低等；二、包装的破漏失效，包括在包装实施操作、搬运等过程中发生的包装破损或密封不严。那么如何保证包装封存的防锈能力和可靠性？传统的方法是定期启封进行感官检测(目测法、触觉法)和仪器检测(机械仪器、探伤仪器)。这种方法缺点诸多，其一，及时性差，不能及时发现设备、装备被保护状态的变化，往往上次启封检测时装备状态完好，待下次启封检测却发现已经发生了严重锈蚀，造成不可挽回的损失；其二，传统检测方法精度低、效率低、耗时耗力、对检测人员要求却较高。其三，传统检测方法依靠人为判断何时启封检测，启封后原有的包装材料很难再次利用，需要更换新的包装材料对设备进行包装处理。做不到包装材料的物尽其用，造成大量的资源浪费。

目前，已有的金属锈蚀监测方法如CN101865815B、CN100424497C、CN105842148A等均为用于监测桥梁等混凝土环境中钢筋的锈蚀程度而设计，并不适用于对包装封存微环境中的金属锈蚀情况进行监测，更无法实现防锈包装状态诊断与早期预警。

发明内容

针对现有检测包装防锈能力和可靠性方法及时性差、效率低等诸多缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种在不启封的条件下，能够智能监测诊断处于包装空间微环境中的金属设备或装备的被保护状态，并能够在包装失效后，且金属设备或装备锈蚀前进行早期报警的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种防锈包装保护状态诊断与预警方法，包括以下步骤：

1)选择传感器并确定预警阀值Q_war1、报警阀值Q_war2；

2)在防锈包装微环境中布置传感器；

3)监测腐蚀电偶电流；

4)状态诊断并显示。

步骤4)状态诊断并显示包括：

401)每次测量完成后，计算当前时刻的累积电量值；

402)根据保护状态判断依据判断防锈包装保护状态；

403)显示出保护状态，可通过灯光或信息推送等方式完成。

步骤401)计算当前时刻的累积电量值，通过以下公式实现：

其中，Q_x为当前时刻的累积腐蚀电量；i_x为测量腐蚀电偶电流；t为时间，x为从初始时刻到当前时刻获得的测量数据组数。

步骤402)根据保护状态判断依据判断防锈包装保护状态，是通过比较当前累积电量值Q_x与预警阀值Q_war1和报警阀值Q_war2之间的关系可进行保护状态的诊断，保护状态判断依据如下：

当Q_x<Q_war1时，为受保护状态，表明当前包装状态完好；

当Q_war1≤Q_x<Q_war2时，为预警状态，表明当前包装失效，但设备或装备仍未发生肉眼可见的锈蚀；

当Q_war2≤Q_x时，为报警状态，表明当前包装失效，设备或装备已经发生了肉眼可见的锈蚀。

预警阀值Q_war1和报警阀值Q_war2为预先通过实验确定好的数值。

步骤1)中选择传感器并确定预警阀值Q_war1、报警阀值Q_war2为：

101)根据被保护设备或装置的材质选择合适的腐蚀电偶电流传感器，传感器测量电极材料优选对环境较为敏感的金属材料；

102)依据被选传感器参数，通过实验确定预警值Q_war1和报警阀值Q_war2。

步骤2)在防锈包装微环境中布置传感器为：传感器随被保护货物一并包装在防锈包装微环境中，在同一包装内的不同部位根据需要可布置多个传感器。

步骤3)腐蚀电偶电流监测为：

301)在完成包装并检查合格后，根据需要设置测量时间间隔开始监测腐蚀电偶电流；

302)每次测量完成后记录测量日期、时间和获得的腐蚀电偶电流值。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明可在不启封情况下，能够智能判断处于包装空间微环境中的金属设备或装备的被防护状态，为管理人员制定防锈计划提供指导。避免了传统启封检测法因人为判断不准确而导致的人力、物力和财力的浪费。

2.本发明可在防锈包装失效后，金属设备或装备锈蚀发生前及时进行早期报警，提醒管理人员及时处理，避免了传统启封检测法因检测不及时所带来的设备或装备的锈蚀风险。

附图说明

图1为本发明实施过程流程图

图2为本发明中腐蚀电偶电流监测曲线示意图；

图3为本发明中累积腐蚀电量监测曲线示意图。

具体实施方式

本发明是基于准确监测环境腐蚀电偶电流的基础上来完成。环境腐蚀电偶电流监测传感器在包装实施过程中同被保护设备或装备一起被放置于防锈包装微环境中。传感器测量电极材料优选对气相环境腐蚀较为敏感的金属材料，如Fe等。待包装实施完成并检查合格后，开始实时监测包装空间微环境对传感器的腐蚀电偶电流，每两次测量之间的时间间隔是预先设定好的，该间隔可根据需要进行设置。每次测量完成后将当前测量日期和测量得到的腐蚀电偶电流值存入远程数据库或本地仪表中。根据监测数据可绘制出一条包装空间微环境中的腐蚀电偶电流监测曲线，如图2所示。

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，本发明一种防锈包装保护状态诊断与预警方法，包括以下步骤：

1)选择传感器并确定预警阀值Q_war1、报警阀值Q_war2；

2)在防锈包装微环境中布置传感器；

3)监测腐蚀电偶电流；

4)状态诊断并显示。

步骤2)在防锈包装微环境中布置传感器为：传感器随被保护货物一并包装在防锈包装微环境中，在同一包装内的不同部位根据需要布置多个传感器。

步骤3)腐蚀电偶电流监测为：

302)每次测量完成后自动记录测量日期、时间和获得的腐蚀电偶电流值。

步骤4)状态诊断并显示包括：

401)每次测量完成后，自动计算当前时刻的累积电量值；

402)根据保护状态判断依据判断防锈包装保护状态；

403)显示出保护状态，可通过灯光或信息推送等方式完成。

步骤401)计算当前时刻的累积电量值，通过以下公式实现：

其中，Q_x为当前时刻的累积腐蚀电量，单位：库伦(C)；i_x为测量腐蚀电偶电流，单位：安培(A)；t为时间，单位：小时(h)，x为从初始时刻到当前时刻获得的测量数据组数。

通过累计腐蚀电量与测量时间，可绘制一条累积腐蚀电量监测曲线，如图3所示。进一步通过比较当前累积电量值Q_x与预警阀值Q_war1和报警阀值Q_war2之间的关系可进行保护状态的诊断。保护状态判断依据如下：

步骤402)根据保护状态判断依据判断防锈包装保护状态，是通过比较当前累积电量值Q_x与预警阀值Q_war1和报警阀值Q_war2之间的关系进行保护状态的诊断，保护状态判断依据如下：

当Q_x<Q_war1时，为受保护状态，表明当前包装状态完好；

预警阀值Q_war1和报警阀值Q_war2为预先通过实验确定好的数值，该数值根据传感器参数(测量电极材料、极间电位差、传感器有限暴露面积等)不同而发生变化。

下面以包装一台精密机床为例，详细描述其保护状态监测和失效预警实现过程。

首先，选择Cu-Fe腐蚀电偶电流传感器作为用于监测该机床保护状态的传感器，传感器有效暴露面积5cm²。经实验确定该传感器的预警阀值Q_war1＝18C和报警阀值Q_war2＝42C；

将5支相同的传感器分别布置在精密机床的前、中、后、上、下部位，并对这台精密机床和传感器一起进行防锈密封包装处理；

就其中1台传感器而言，完成包装动作并检查合格后，将传感器相邻两次测量时间间隔设置为1小时，并开启监测程序。

每次测量完成后，自动记录测量时间和电偶电流值，如03/01/2019 08:300.01E-9A，并自动计算得当前累积电量值Q_x＝0.01E-9C，比较当前累积电量值与预警阀值18C和报警阀值42C之间的关系并以灯光方式显示保护状态：此时0.01E-9C<18C，灯光显示绿色，表明当前防锈包装状态完好。如此循环往复。

直到2019年4月18日14：00时防锈包装发生失效，在2019年4月18日14：30时测量完成后计算得当前累积电量值为Q_x＝18.002C，比较当前累积电量值与预警阀值18C和报警阀值42C之间的关系并以灯光方式显示保护状态：此时18C<18.002C<42C，灯光显示黄色，表明当前包装失效，但精密机床仍未发生肉眼可见的锈蚀。如此循环往复。

直到2019年4月20日09：30时测量完成后计算得当前累积电量值为Q_x＝42.006C，比较当前累积电量值与预警阀值18C和报警阀值42C之间的关系并以灯光方式显示保护状态：此时42C<42.006C，灯光显示红色，表明当前防锈包装失效并且精密机床已经发生了肉眼可见的锈蚀。如此循环往复。

直到程序被人为结束。

其他几台传感器与此相同。

本发明可在不启封情况下，能够智能判断处于包装空间微环境中的金属设备或装备的被防护状态，为管理人员制定防锈计划提供指导。避免了传统启封检测法因人为判断不准确而导致的人力、物力和财力的浪费。

Claims

1.一种防锈包装保护状态诊断与预警方法，其特征在于包括以下步骤：

1）选择传感器并确定预警阀值Q_war1、报警阀值Q_war2；

2）在防锈包装微环境中布置传感器；

3）监测腐蚀电偶电流；

4）状态诊断并显示；

步骤4）状态诊断并显示包括：

401）每次测量完成后，计算当前时刻的累积电量值；

402）根据保护状态判断依据判断防锈包装保护状态；

403）显示出保护状态，通过灯光或信息推送方式完成；

步骤401）计算当前时刻的累积电量值，通过以下公式实现：

其中，Q_x为当前时刻的累积腐蚀电量；i_x为测量腐蚀电偶电流；t为时间，x为从初始时刻到当前时刻获得的测量数据组数，t_x为测量第x组数据的时间；

步骤402）根据保护状态判断依据判断防锈包装保护状态，是通过比较当前累积电量值Q_x与预警阀值Q_war1和报警阀值Q_war2之间的关系进行保护状态的诊断，保护状态判断依据如下：

当Q_x< Q_war1时，为受保护状态，表明当前包装状态完好；

当Q_war2≤Q_x时，为报警状态，表明当前包装失效，设备或装备已经发生了肉眼可见的锈蚀；

预警阀值Q_war1和报警阀值Q_war2为预先通过实验确定好的数值；

步骤2）在防锈包装微环境中布置传感器为：传感器随被保护货物一并包装在防锈包装微环境中，在同一包装内的不同部位根据需要布置多个传感器。

2.根据权利要求1所述的一种防锈包装保护状态诊断与预警方法，其特征在于步骤1）中选择传感器并确定预警阀值Q_war1、报警阀值Q_war2为：

101）根据被保护设备或装置的材质选择合适的腐蚀电偶电流传感器，传感器测量电极材料为对环境较为敏感的金属材料；

102）依据被选传感器参数，通过实验确定预警值Q_war1和报警阀值Q_war2。

3.根据权利要求1所述的一种防锈包装保护状态诊断与预警方法，其特征在于步骤3）腐蚀电偶电流监测为：

301）在完成包装并检查合格后，根据需要设置测量时间间隔开始监测腐蚀电偶电流；

302）每次测量完成后记录测量日期、时间和获得的腐蚀电偶电流值。