CN117629869B - 一种设备损伤速率的探测方法、装置及系统 - Google Patents
一种设备损伤速率的探测方法、装置及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117629869B CN117629869B CN202410107607.3A CN202410107607A CN117629869B CN 117629869 B CN117629869 B CN 117629869B CN 202410107607 A CN202410107607 A CN 202410107607A CN 117629869 B CN117629869 B CN 117629869B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- resistance
- rate
- detecting
- test box
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000006378 damage Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 72
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 72
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 42
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 25
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 17
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 10
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000011160 research Methods 0.000 claims description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 3
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 claims 6
- 208000014674 injury Diseases 0.000 claims 6
- 208000033999 Device damage Diseases 0.000 claims 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 51
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 21
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011066 ex-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明涉及一种设备损伤速率的探测方法、装置及系统，涉及腐蚀检测的技术领域，所述设备损伤速率的探测方法包括获得阻抗值步骤、计算极化电阻步骤和计算即时腐蚀速率步骤；所述设备损伤速率的探测装置包括探针、测试箱、加热器、电化学工作站和废气吸收组件，所述探针包括壳体、第一电极、第二电极、密封件和薄膜电阻；所述设备损伤速率的探测系统包括设备损伤速率的探测装置，还包括温度传感器、pH传感器和中央处理器。本发明能够准确检测设备的即时腐蚀速率。
Description
技术领域
本发明涉及腐蚀检测的技术领域，尤其是涉及一种设备损伤速率的探测方法、装置及系统。
背景技术
原油中无机盐、含硫量和酸值均较高，极易对石化装置造成严重的腐蚀。当石化装置内部产生的蒸汽低于露点温度时，蒸汽冷凝在金属表面形成液态水，并吸收酸性气体从而形成盐酸电解质薄膜，进而对金属材料造成的腐蚀称为盐酸露点腐蚀。盐酸露点腐蚀是一个动态变化过程，其本质是金属在电解质薄膜下的动态电化学顶部腐蚀。当露点不断发生时，金属表面凝结的液膜不断形成和扩散，金属的即时腐蚀速率增大，随着冷凝的液膜进一步形成酸液滴，并受重力的影响发生滴落时，金属的即时腐蚀速率又变小。
测量盐酸露点腐蚀的传统方法主要为原位失重法和异位电化学法。原位失重法是将试样暴露在石化装置内部，测量其重量损失并估计腐蚀速率，该方法不能获得与腐蚀速率相关的电化学参数，且计算获得的腐蚀速率远大于实际腐蚀速率。异位电化学法采用盐酸溶液来模拟盐酸露点环境，从而实现各种传统电化学测量，但测量时间较长，且无法反映酸滴在金属表面的吸附和脱落，不符合动态的电解质薄膜下金属的露点腐蚀原理。
目前，基于电化学阻抗原理的检测方法已广泛应用于监测金属设备的大气腐蚀。该方法在用于检测盐酸露点腐蚀过程时，使用电化学阻抗探针进行阻抗测量，根据电化学阻抗原理，用于计算金属表面腐蚀速率的极化电阻等同于电荷转移电阻。处于腐蚀环境中的阻抗探针，其工作电极和溶液界面接触发生电化学反应，当对工作电极进行微小的电位扰动时，流经工作电极的电流密度也发生相应的变化，通过电化学工作站测量由微小电位扰动带来的电流的周期变化以及阻抗数据，进而获得Nyquist谱图。选择合适的模型对谱图进行拟合，计算得到极化电阻，进而通过Stern-Geary公式计算获得即时腐蚀速率。
针对上述技术方案，该方法需要通过人工选择合适的模型对谱图进行拟合，进而计算得到极化电阻和即时腐蚀速率，容易导致测量结果偏离实际结果，检测的准确度较低。
发明内容
为了能够准确检测设备的即时腐蚀速率，本发明提供一种设备损伤速率的探测方法、装置及系统。
第一方面，本发明提供一种设备损伤速率的探测方法，采用如下的技术方案：
一种设备损伤速率的探测方法，包括获得阻抗值步骤、计算极化电阻步骤和计算即时腐蚀速率步骤；
获得阻抗值：两个相同电极与同一酸性液膜接触形成一个电路，以一定的采样频率对电路施加正弦交流激励电位，获取阻抗值，当激励电位的角频率处于高频时，记录阻抗值为/>，当激励电位的角频率处于低频时，记录阻抗值为/>；
计算极化电阻：根据阻抗计算公式计算极化电阻，式中/>为与电极串联的薄膜电阻，/>为两电极之间的溶液电阻，/>为两个电极和溶液之间的界面处的电荷转移电阻，/>为阻抗虚数单位，/>为激励电位的角频率，/>为两个电极表面的界面电容，当激励电位的角频率处于高频时，/>趋近于∞，/>，计算得到溶液电阻/>，当激励电位的角频率处于低频时，/>趋近于零，/>，根据/>和/>计算得到电荷转移电阻为/>，则极化电阻为；
计算即时腐蚀速率：对即时腐蚀速率进行计算，即时腐蚀速率为，单位为/>，式中/>为电极材料的平均原子质量（/>），/>为电子转移数，/>为Stern常数，/>为法拉利常数（/>），/>为电极材料的密度（）。
通过采用上述技术方案，两个电极与同一酸性液膜形成一个电路，两个电极之间通过酸性液膜相连有电流流过，以一定的采样频率对电路施加微小的正弦交流电扰动，由于电极本身电阻和导线电阻可忽略不计，因此薄膜电阻可认为是电极的电阻，由于两个电极使用相同的方法制得，因此两个电极的电荷转移电阻、界面电容均相同，对等效电路模型进行简化，分别测得角频率在高频时的阻抗值/>和低频时的阻抗值/>，根据等效电路的阻抗值/>计算公式，分别计算高频与低频对应的阻抗值计算公式，当/>处于高频时，，计算得到溶液电阻/>，当/>处于低频时，，将/>代入式中，计算得到电荷转移电阻，根据电化学阻抗原理，用于计算金属表面腐蚀速率的极化电阻/>等同于/>，因此极化电阻为/>，进而通过由Stern-Geary公式得到的腐蚀速率计算公式/>计算获得即时腐蚀速率，如此设置，极化电阻值仅与/>、/>和/>的值有关，由于/>和/>的值可直接测量获得，从而通过公式直接计算得到极化电阻值以及即时腐蚀速率，因此能够准确检测即时腐蚀速率，不再需要人工选择模型对谱图进行拟合，提高了检测的准确度和可靠性。
可选的，所述极化电阻步骤中，还根据电极表面的腐蚀情况对阻抗值的计算公式进行补偿，补偿后的阻抗值计算公式为，其中/>为锈层的电阻，/>为锈层的电容，极化电阻等同于电荷转移电阻与锈层电阻之和，极化电阻为。
通过采用上述技术方案，由于锈层对极化电阻值的测量结果影响较小，当对测量精度不做进一步要求时，可不考虑锈层对阻抗值计算公式的补偿，锈层的电阻和电容均可忽略；当电极表面无锈层时，和/>均为零，当电极表面生成锈层后，等效电路模型发生变化，补偿后/>的计算公式不变，/>的计算公式为/>，将/>代入式中计算得到/>，此时极化电阻等同于电荷转移电阻/>与锈层电阻/>之和，因此极化电阻仍为，如此设置，极化电阻值仍然仅与/>、/>和/>的值有关，当电极表面出现锈层时，即时腐蚀速率的计算结果不受锈层的影响，因此能够准确检测即时腐蚀速率，不再需要人工更换不同的模型对谱图进行拟合，提高了检测的准确度和可靠性。
可选的，所述获得阻抗值步骤中采样频率的范围为100KHz-1.0Hz。
通过采用上述技术方案，传统的电化学阻抗测试方法中的三电极体系，其时间常数为界面电容与电荷转移电阻的乘积，时间常数的值较大，需要在100KHz-0.01Hz的频率范围内进行单次腐蚀速率的测试，测试所需的时间较长，通常为十几分钟，与传统测试方法相比，本方法中，阻抗值的计算公式可换算为，令，则/>，由电化学阻抗原理可知，该电路的阻抗模型对应的时间常数为/>，由于，因此时间常数的值相对较小，在进行阻抗测试时，时间常数的值越小，其低频测试频率可相应变大，即可认为/>，因此本方法使用100KHz-1.0Hz的采样频率进行单次腐蚀速率的测试，即可快速获得测试结果，单次腐蚀速率的测试时间可缩短为十几秒，提高了检测速度，降低了检测误差，能够准确且快速地检测即时腐蚀速率，进一步提高了检测的准确度和可靠性。
第二方面，本发明提供一种设备损伤速率的探测装置，采用如下的技术方案：
一种设备损伤速率的探测装置，包括探针、测试箱、加热器和电化学工作站，所述测试箱设置在加热器上，所述测试箱内部装有酸性介质，所述探针插入测试箱中，并与测试箱密封连接，所述探针靠近测试箱内部的一端位于酸性介质上方；
所述探针包括壳体、第一电极、第二电极、密封件和薄膜电阻，所述第一电极和第二电极的材料和结构均相同，所述第一电极和第二电极的一端设置在壳体内部，另一端暴露在壳体外部，所述密封件设置在第一电极和第二电极之间，所述第一电极、薄膜电阻和第二电极依次串联，所述第一电极与电化学工作站的研究电极（WE）端连接，所述第二电极与电化学工作站的辅助/参比电极（CE/RE）端连接。
通过采用上述技术方案，在检测即时腐蚀速率时，将第一电极连接电化学工作站的研究电极（WE）端，第二电极连接电化学工作站的辅助/参比电极（CE/RE）端，将探针插入测试箱上方，并将探针与测试箱密封连接，使两个电极的下端暴露在酸性介质上方，通过加热器控制测试箱中酸性介质的温度，使酸性介质中的水和酸性物质挥发，从而凝结在探针表面形成酸性液膜，探针中的电极与探针表面的酸性液膜形成一个电路，电化学工作站对电路施加微小的正弦交流电扰动，并通过电化学工作站测得高频和低频时的阻抗值，进而计算得到极化电阻值以及即时腐蚀速率，如此设置，通过高频和低频时的阻抗值就可以准确计算与腐蚀相关的电化学参数，不再需要人工选择模型对谱图进行拟合，能够准确检测即时腐蚀速率，提高了检测的准确度和可靠性。
可选的，所述第一电极和第二电极为碳钢电极。
通过采用上述技术方案，碳钢材料为石化装置中的常用材料，用碳钢材料制成电极，可以更准确的进行盐酸露点腐蚀过程的监测，进而计算与腐蚀相关的电化学参数，检测结果接近真实结果，提高了检测的准确度和可靠性。
可选的，所述装置本体还包括用于吸收酸性蒸汽的废气吸收组件，所述废气吸收组件包括废气管和废气瓶，所述废气瓶内部装有碱性溶液，所述废气管一端与测试箱内部连通，另一端伸入废气瓶中碱性溶液的液面下方。
通过采用上述技术方案，在加热器对酸性介质加热的过程中，酸性介质中的水和酸性物质大量挥发，形成酸性蒸汽，酸性蒸汽通过废气管进入废气瓶中，与碱性溶液进行中和，降低了酸性蒸汽的过量积累对检测结果准确性的影响，同时降低了对测试人员的危害，提高了使用的安全性和可靠性。
第三方面，本发明提供一种设备损伤速率的探测系统，采用如下的技术方案：
一种设备损伤速率的探测系统，包括如第二方面所述的一种设备损伤速率的探测装置，还包括温度传感器、pH传感器和中央处理器，所述温度传感器和pH传感器均设置在测试箱的上端，且位于酸性介质上方，所述加热器、电化学工作站、温度传感器和pH传感器均与中央处理器电信号连接。
通过采用上述技术方案，通过中央处理器设定检测的参数，如检测总时长和检测温度等，设定完成后，中央处理器将信号传递给电化学工作站以及加热器，从而进行相应参数条件下的检测；检测过程中，测试箱的上方形成酸性蒸汽，pH传感器检测酸性蒸汽的pH并将信号传递给中央处理器，中央处理器实时记录检测时的pH变化，便于测试人员根据当前的pH及时调整检测进度；温度传感器检测酸性蒸汽的温度，当温度传感器检测到温度过低或过高时，温度传感器将信号传递给中央处理器，中央处理器将信号传递给加热器，控制加热器进行加热或停止加热，如此设置，能够准确检测即时腐蚀速率，提高了检测的自动化程度。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过设备损伤速率的探测方法的设置，极化电阻值仅与、/>和/>的值有关，由于/>和/>的值可直接测量获得，从而通过公式直接计算得到极化电阻值以及即时腐蚀速率，因此能够准确检测即时腐蚀速率，不再需要人工选择模型对谱图进行拟合，提高了检测的准确度和可靠性。
2.通过设备损伤速率的探测装置的设置，通过电化学工作站测得高频和低频时的阻抗值，进而计算得到极化电阻值以及即时腐蚀速率，如此设置，通过高频和低频时的阻抗值就可以准确计算与腐蚀相关的电化学参数，不再需要人工选择模型对谱图进行拟合，能够准确检测即时腐蚀速率，提高了检测的准确度和可靠性。
3.通过设备损伤速率的探测系统的设置，通过中央处理器设定检测的参数，如检测总时长和检测温度等，设定完成后，中央处理器将信号传递给电化学工作站以及加热器，从而进行相应参数条件下的检测；pH传感器检测酸性蒸汽的pH并将信号传递给中央处理器，温度传感器检测酸性蒸汽的温度并将信号传递给中央处理器，中央处理器控制加热器进行加热或停止加热，如此设置，能够准确检测即时腐蚀速率，提高了检测的自动化程度。
附图说明
图1是本发明实施例1的流程图；
图2是本发明实施例1的等效电路图；
图3是本发明实施例1简化后的等效电路图；
图4是本发明实施例1探针表面生成锈层后的等效电路图；
图5是本发明实施例2的结构示意图；
图6是本发明实施例2中探针的剖面结构示意图；
图7是本发明实施例3的结构示意图。
附图标记：1、探针；11、壳体；12、第一电极；13、第二电极；14、密封件；15、薄膜电阻；2、装置本体；21、测试箱；22、加热器；23、电化学工作站；24、废气吸收组件；241、废气管；242、废气瓶；3、检测系统本体；31、温度传感器；32、pH传感器；33、中央处理器。
具体实施方式
以下结合图1-图7对本发明作进一步详细说明。
实施例1：本实施例公开了一种设备损伤速率的探测方法，参照图1-图4，包括获得阻抗值步骤S1、计算极化电阻步骤S2和计算即时腐蚀速率步骤S3；
S1：获得阻抗值：两个相同电极与同一酸性液膜接触形成一个电路，以一定的采样频率对电路施加正弦交流激励电位，获取阻抗值，当激励电位的角频率处于高频时，记录阻抗值为/>，当激励电位的角频率处于低频时，记录阻抗值为/>，本实施例中选用碳钢作为两个电极的材料，本实施例中采样频率的范围为100KHz-1.0Hz；
S2：计算极化电阻：根据阻抗计算公式计算极化电阻，式中/>为与电极串联的薄膜电阻，/>为两电极之间的溶液电阻，/>为两个电极和溶液之间的界面处的电荷转移电阻，/>为阻抗虚数单位，/>为激励电位的角频率，/>为两个电极表面的界面电容，/>为锈层的电阻，/>为锈层的电容，当激励电位的角频率处于高频时，趋近于∞，/>，计算得到溶液电阻/>，当激励电位的角频率处于低频时，/>趋近于零，/>，根据/>和/>计算得到，则极化电阻为；
S3：计算即时腐蚀速率：对即时腐蚀速率进行计算，即时腐蚀速率为，单位为/>，式中/>为碳钢的平均原子质量（/>），/>为电子转移数，/>为Stern常数，/>为法拉利常数（/>），/>为碳钢的密度（/>）。
本实施例一种设备损伤速率的探测方法的实施原理为：
两个电极与同一酸性液膜形成一个电路，两个电极之间通过酸性液膜相连有电流流过，以一定的采样频率对电路施加微小的正弦交流电扰动，由于电极本身电阻和导线电阻可忽略不计，因此薄膜电阻可认为是电极的电阻，由于两个电极使用相同的方法制得，因此两个电极的电荷转移电阻、界面电容均相同，对等效电路模型进行简化，分别测得角频率在高频时的阻抗值/>和低频时的阻抗值/>，根据等效电路的阻抗值/>计算公式，分别计算高频与低频对应的阻抗值计算公式，当/>处于高频时，/>，计算得到溶液电阻/>，当/>处于低频时，/>，计算得到电荷转移电阻/>，根据电化学阻抗原理，极化电阻/>等同于电荷转移电阻/>与锈层电阻/>之和，因此极化电阻为，进而通过由Stern-Geary公式得到的腐蚀速率计算公式/>计算获得即时腐蚀速率，如此设置，极化电阻值仅与/>、/>和/>的值有关，由于/>和/>的值可直接测量获得，从而通过公式直接计算得到极化电阻值以及即时腐蚀速率，因此能够准确检测即时腐蚀速率，不再需要人工选择模型对谱图进行拟合；
当电极表面无锈层时，和/>均为零，当电极表面生成锈层后，由于锈层对极化电阻值的测量结果影响较小，当对测量精度不做进一步要求时，可不考虑锈层对阻抗值计算公式的补偿，锈层的电阻和电容均可忽略，进而将阻抗值计算公式简化为，此时，计算得到电荷转移电阻，极化电阻为/>；
传统的电化学阻抗测试方法中的三电极体系，其时间常数为界面电容与电荷转移电阻的乘积，时间常数的值较大，需要在100KHz-0.01Hz的频率范围内进行单次腐蚀速率的测试，测试所需的时间较长，通常为十几分钟，与传统测试方法相比，本方法中，阻抗值的计算公式可换算为，令，则/>，由电化学阻抗原理可知，该电路的阻抗模型对应的时间常数为/>，由于，因此时间常数的值相对较小，在进行阻抗测试时，时间常数的值越小，其低频测试频率可相应变大，即可认为/>，因此本方法使用100KHz-1.0Hz的采样频率进行单次腐蚀速率的测试，即可快速获得测试结果，单次腐蚀速率的测试时间可缩短为十几秒，提高了检测速度，降低了检测误差，能够准确且快速地检测即时腐蚀速率，进一步提高了检测的准确度和可靠性。
实施例2：本实施例公开了一种设备损伤速率的探测装置，应用实施例1所述的一种设备损伤速率的探测方法，参照图5，包括探针1、测试箱21、加热器22、电化学工作站23和废气吸收组件24，所述测试箱21设置在加热器22上，所述测试箱21内部装有酸性介质，所述探针1的一端插入测试箱21中，并与测试箱21密封连接，所述探针1靠近测试箱21内部的一端位于酸性介质上方；
所述探针1包括壳体11、第一电极12、第二电极13、密封件14和薄膜电阻15，所述第一电极12和第二电极13的材料和结构均相同，所述第一电极12和第二电极13的一端密封连接在壳体11内部，另一端暴露在壳体11外部，所述密封件14密封连接在第一电极12和第二电极13之间，所述第一电极12、薄膜电阻15和第二电极13依次串联，所述第一电极12与电化学工作站23的研究电极（WE）端连接，所述第二电极13与电化学工作站23的辅助/参比电极（CE/RE）端连接，所述废气吸收组件24包括废气管241和废气瓶242，所述废气瓶242内部装有碱性溶液，所述废气管241一端与测试箱21内部连通，另一端伸入废气瓶242中碱性溶液的液面下方。
本实施例中所述第一电极12和第二电极13选用碳钢电极，所述密封件14选用环氧树脂板，在其他实施例中，所述第一电极12和第二电极13还可以选用铜电极、镍电极等，所述密封件14还可以选用聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂等。
本实施例一种设备损伤速率的探测装置的实施原理为：
在检测即时腐蚀速率时，将第一电极12连接电化学工作站23的研究电极（WE）端，第二电极13连接电化学工作站23的辅助/参比电极（CE/RE）端，将探针插入测试箱21上方，并将探针与测试箱21密封连接，使两个电极的下端暴露在酸性介质上方，通过加热器22控制测试箱21中酸性介质的温度，使酸性介质中的水和酸性物质挥发，从而凝结在探针表面形成酸性液膜，探针中的两个电极与探针表面的酸性液膜形成一个电路，两个电极之间通过酸性液膜相连有电流流过，电化学工作站23对电路施加微小的正弦交流电扰动，通过电化学工作站23分别测得角频率在高频和低频时的阻抗值，由于电极本身电阻和导线电阻可忽略不计，因此薄膜电阻15可认为是两个电极的电阻，由于两个电极使用相同的方法制得，因此两个电极的电荷转移电阻、界面电容均相同，对等效电路模型进行简化，分别计算高频与低频对应的阻抗值计算公式，进而计算得到电荷转移电阻，根据电化学阻抗原理，用于计算金属表面腐蚀速率的极化电阻等同于电荷转移电阻，进而计算得到即时腐蚀速率；
如此设置，极化电阻值仅与薄膜电阻15、高频阻抗值和低频阻抗值有关，可通过直接计算得到极化电阻值，进而计算得到即时腐蚀速率，因此能够准确检测即时腐蚀速率，相比与传统测试方法中使用的三电极探针，本装置只需要通过高频和低频区域两点的阻抗值就可以准确计算与腐蚀相关的电化学参数，不再需要人工选择模型对谱图进行拟合，提高了检测的准确度和可靠性；
碳钢材料为石化装置中的常用材料，用碳钢材料制成电极，可以更准确的进行盐酸露点腐蚀过程的监测，进而计算与腐蚀相关的电化学参数，检测结果接近真实结果，提高了检测的准确度和可靠性；
在加热器22对酸性介质加热的过程中，酸性介质中的水和酸性物质大量挥发，形成酸性蒸汽，酸性蒸汽通过废气管241进入废气瓶242中，与碱性溶液进行中和，降低了酸性蒸汽的过量积累对检测结果准确性的影响，同时降低了对测试人员的危害，提高了使用的安全性和可靠性。
实施例3：本实施例公开了一种设备损伤速率的探测系统，参照图7，包括实施例2所述的一种设备损伤速率的探测装置，还包括温度传感器31、pH传感器32和中央处理器33，所述温度传感器31和pH传感器32均设置在测试箱21的上端，且位于酸性介质上方，所述加热器22、电化学工作站23、温度传感器31和pH传感器32均与中央处理器33电信号连接。
本实施例一种设备损伤速率的探测系统的实施原理为：
通过中央处理器33设定检测的参数，如检测总时长和检测温度等，设定完成后，中央处理器33将信号传递给电化学工作站23以及加热器22，从而进行相应参数条件下的检测；
检测过程中，测试箱21的上方形成酸性蒸汽，pH传感器32检测酸性蒸汽的pH并将信号传递给中央处理器33，中央处理器33实时记录检测时的pH变化，便于测试人员根据当前的pH及时调整检测进度；
温度传感器31检测酸性蒸汽的温度，当温度传感器31检测到温度过低或过高时，温度传感器31将信号传递给中央处理器33，中央处理器33将信号传递给加热器22，控制加热器22进行加热或停止加热，如此设置，能够准确检测即时腐蚀速率，提高了检测的自动化程度。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种设备损伤速率的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获得阻抗值：两个相同电极与同一酸性液膜接触形成一个电路，以一定的采样频率对电路施加正弦交流激励电位，获取阻抗值，当激励电位的角频率处于高频时，记录阻抗值为/>，当激励电位的角频率处于低频时，记录阻抗值为/>；
计算极化电阻：根据阻抗计算公式计算极化电阻，式中/>为与电极串联的薄膜电阻，/>为两电极之间的溶液电阻，/>为两个电极和溶液之间的界面处的电荷转移电阻，/>为阻抗虚数单位，/>为激励电位的角频率，/>为两个电极表面的界面电容，当激励电位的角频率处于高频时，/>趋近于∞，/>，计算得到溶液电阻/>，当激励电位的角频率处于低频时，/>趋近于零，，根据/>和/>计算得到电荷转移电阻为/>，则极化电阻为/>；
计算即时腐蚀速率：对即时腐蚀速率进行计算，即时腐蚀速率为，单位为/>，式中/>为电极材料的平均原子质量/>，/>为电子转移数，/>为Stern常数，/>为法拉利常数/>，/>为电极材料的密度/>。
2.根据权利要求1所述的一种设备损伤速率的探测方法，其特征在于：所述极化电阻步骤中，还根据电极表面的腐蚀情况对阻抗值的计算公式进行补偿，补偿后的阻抗值计算公式为/>，其中/>为锈层的电阻，/>为锈层的电容，极化电阻等同于电荷转移电阻与锈层电阻之和，极化电阻为/>。
3.根据权利要求1所述的一种设备损伤速率的探测方法，其特征在于：所述获得阻抗值步骤中采样频率的范围为100KHz-1.0Hz。
4.一种设备损伤速率的探测装置，应用如权利要求1-3中任意一项所述的一种设备损伤速率的探测方法，其特征在于：包括探针（1）、测试箱（21）、加热器（22）和电化学工作站（23），所述测试箱（21）设置在加热器（22）上，所述测试箱（21）内部装有酸性介质，所述探针（1）插入测试箱（21）中，并与测试箱（21）密封连接，所述探针（1）靠近测试箱（21）内部的一端位于酸性介质上方；
所述探针（1）包括壳体（11）、第一电极（12）、第二电极（13）、密封件（14）和薄膜电阻（15），所述第一电极（12）和第二电极（13）的材料和结构均相同，所述第一电极（12）和第二电极（13）的一端设置在壳体（11）内部，另一端暴露在壳体（11）外部，所述密封件（14）设置在第一电极（12）和第二电极（13）之间，所述第一电极（12）、薄膜电阻（15）和第二电极（13）依次串联，所述第一电极（12）与电化学工作站（23）的研究电极WE端连接，所述第二电极（13）与电化学工作站（23）的辅助/参比电极CE/RE端连接。
5.根据权利要求4所述的一种设备损伤速率的探测装置，其特征在于：所述第一电极（12）和第二电极（13）为碳钢电极。
6.根据权利要求4所述的一种设备损伤速率的探测装置，其特征在于：装置本体（2）还包括用于吸收酸性蒸汽的废气吸收组件（24），所述废气吸收组件（24）包括废气管（241）和废气瓶（242），所述废气瓶（242）内部装有碱性溶液，所述废气管（241）一端与测试箱（21）内部连通，另一端伸入废气瓶（242）中碱性溶液的液面下方。
7.一种设备损伤速率的探测系统，其特征在于：包括如权利要求4-6中任意一项所述的一种设备损伤速率的探测装置，还包括温度传感器（31）、pH传感器（32）和中央处理器（33），所述温度传感器（31）和pH传感器（32）均设置在测试箱（21）的上端，且位于酸性介质上方，所述加热器（22）、电化学工作站（23）、温度传感器（31）和pH传感器（32）均与中央处理器（33）电信号连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410107607.3A CN117629869B (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 一种设备损伤速率的探测方法、装置及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410107607.3A CN117629869B (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 一种设备损伤速率的探测方法、装置及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117629869A CN117629869A (zh) | 2024-03-01 |
| CN117629869B true CN117629869B (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=90016702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410107607.3A Active CN117629869B (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 一种设备损伤速率的探测方法、装置及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117629869B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101398369A (zh) * | 2007-09-30 | 2009-04-01 | 通用电气公司 | 监测表面腐蚀的设备和方法 |
| JP2011089872A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 腐食速度推定方法及び腐食速度推定装置 |
| CN108362637A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-08-03 | 厦门大学 | 腐蚀电化学测试装置及腐蚀电化学测试方法 |
| JP2018205124A (ja) * | 2017-06-05 | 2018-12-27 | 日本電信電話株式会社 | 腐食速度測定装置及び腐食速度測定方法 |
| CN111398157A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-10 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种小管径铜合金管路极化电阻测试装置和方法 |
| CN113970516A (zh) * | 2021-09-26 | 2022-01-25 | 北京航空航天大学 | 一种金属材料腐蚀监测系统和方法 |
-
2024
- 2024-01-26 CN CN202410107607.3A patent/CN117629869B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101398369A (zh) * | 2007-09-30 | 2009-04-01 | 通用电气公司 | 监测表面腐蚀的设备和方法 |
| JP2011089872A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 腐食速度推定方法及び腐食速度推定装置 |
| JP2018205124A (ja) * | 2017-06-05 | 2018-12-27 | 日本電信電話株式会社 | 腐食速度測定装置及び腐食速度測定方法 |
| CN108362637A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-08-03 | 厦门大学 | 腐蚀电化学测试装置及腐蚀电化学测试方法 |
| CN111398157A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-10 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种小管径铜合金管路极化电阻测试装置和方法 |
| CN113970516A (zh) * | 2021-09-26 | 2022-01-25 | 北京航空航天大学 | 一种金属材料腐蚀监测系统和方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 用线性极化电阻在线检测腐蚀率;张尧庆;氯碱工业;20000925(第09期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117629869A (zh) | 2024-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206192402U (zh) | 一种sf6气体微水、密度在线监测系统 | |
| RU2596631C1 (ru) | Температурная диагностика для монокристаллического датчика давления рабочей жидкости | |
| CN108362637B (zh) | 腐蚀电化学测试装置及腐蚀电化学测试方法 | |
| CN108827853B (zh) | 基于核磁共振的致密储层岩电测量装置及测量方法 | |
| CN108680493B (zh) | 金属焊接接头部位电偶腐蚀中腐蚀电流密度的测定方法 | |
| CN102313758B (zh) | 基于独立型传感器的谐波法测量材料蓄热系数装置及方法 | |
| Song et al. | Field corrosion detection of nuclear materials using electrochemical noise techinique | |
| CN106338323A (zh) | 一种流量计现场检定方法及检定系统 | |
| CN112129415B (zh) | 一种基于温度动态校准的变电站红外测温装置及方法 | |
| CN117629869B (zh) | 一种设备损伤速率的探测方法、装置及系统 | |
| US6543931B2 (en) | Method of evaluating the glass-transition temperature of a polymer part during use | |
| CN210775151U (zh) | 致密敏感性储层自发渗吸实验装置 | |
| CN111788478B (zh) | 腐蚀测量装置 | |
| HU231267B1 (hu) | Eljárás és mérési elrendezés acélszerkezetek belső oldali korróziósebességének meghatározására | |
| CN116990357B (zh) | 一种基于介电常数的土性原位测试系统及方法 | |
| CN111638177B (zh) | 丝状微电极及其对电化学腐蚀速率的修正方法与应用 | |
| JP5811406B2 (ja) | 湿度計測装置および湿度計測方法 | |
| CN117686418A (zh) | 一种检测即时和累积腐蚀速率的耦合探针、方法及系统 | |
| CN202057621U (zh) | 基于独立型传感器的谐波法测量材料蓄热系数装置 | |
| CN105546354B (zh) | 一种降低电场指纹法测试温度误差的装置及方法 | |
| CN212111238U (zh) | 一种海水电导率传感器自校准装置 | |
| US5612621A (en) | Method for monitoring cracks and critical concentration by using phase angle | |
| Torrest et al. | Improved conductivity system for measurement of turbulent concentration fluctuations | |
| CN112782256A (zh) | 用于腐蚀监测的多参数探头、腐蚀检测系统 | |
| CN220271221U (zh) | 一种测量溶液浓度的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |