CN1729392A - 腐蚀探测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种探测由于在结构上的介质引起的腐蚀的装置。本装置包括由封闭圆盘(4)封闭的室(5)，圆盘用这样的材料制成，使其一旦被介质腐蚀就变成对于介质可以渗透，和用于测量存在于室内的介质的折射率的装置。按照较佳实施例，光学纤维用来测量折射率的变化。

Description

腐蚀探测装置
技术领域
本发明涉及腐蚀探测装置，其中采用折射率获得和传递腐蚀状态的代表性信号。本发明可有利地应用于探测携带流体(例如碳化氢)管道的腐蚀。在较佳的形式中采用光学纤维。
本发明对于承受腐蚀状况的装置的各种实施组合了简单性、精确性和易用性的优点。
发明内容
本发明涉及探测由于介质引起腐蚀的装置，包括用封闭圆盘封闭的室，该圆盘用如此材料制成，使其当一旦被该介质腐蚀后圆盘变成可以被介质渗透，和测量存在于该室中的流体的折射率的装置。
测量装置可包括光源和光探测器。
折射率测量装置可包括至少一个光学纤维部分。
光学纤维的一端可接近于封闭圆盘。
室可包含空气。
封闭圆盘可连接到承受腐蚀介质压力的支承。
介质可以渗透支承。
装置可以包括平衡在圆盘两侧上的压力的装置。
在测量室中可包括折射率测量装置。
装置可包括下列测量传递装置之一：
-波(无线电、超声、电磁)，
-光学纤维，
-导电体。
附图说明
本发明其它特征和优点将通过阅读以下非限制性实施例例子的描述变得明显，并参照附图，其中：
-图1和2示意地显示按照本发明装置的原理，
-图3显示腐蚀状态代表性信号记录的例子，
-图4A和4B显示其结构在压力下的装置应用的例子，
-图5显示按照本发明的探测器实施例一种形式，
-图6A、6B和6C阐明一种形式的工作原理，
-图7和8阐明按照本发明一种形式。
具体实施方式
图1显示放置在腐蚀液体2中的探测器1。探测器1由被圆盘4封闭的壳体3构成，圆盘4把壳体的内部容积5与外界、即腐蚀介质分开。光学纤维6插入壳体3，使纤维的端部接近于圆盘4。
光学纤维6连接于有两光学纤维8和9组成的联接器7上，光学纤维8和9各自连接到光源10和光探测器11。光源10，例如为激光二极管，发射光线由纤维8和6传递到存在于壳体3内部空间的介质A中。介质A按照其固有的反射特性反射光线。反射的光线通过光学纤维6传递到联接器7，后者引导反射光线到连接于光探测器11(例如为光二极管)的光学纤维9，该探测器适合于测量存在于单元中介质A所反射的光线强度。只要圆盘4没有被外界腐蚀介质所侵蚀，或部分地损坏或穿孔，反射光线的强度保持不变。如此圆盘的保存状态就被探测，并且由此推论在圆盘上没有腐蚀影响。圆盘材料和其厚度的选择将依据预定工作状态在腐蚀下要求的预警程度决定。较佳地，圆盘材料与承受腐蚀结构的材料相同。圆盘厚度较佳地选择为小于在设备设计中考虑到结构的腐蚀而决定的容许值。
图2显示说明探测器工作原理部分示意图。圆盘4已经被介质B腐蚀，这使一定量的介质B通过圆盘到达单元的内部空间。当介质B’的数量足够时，反射光线的强度显著地变化，以致介质A和B(或B’)的折射率不同。反射光线的强度变化因此指示出对应于圆盘4厚度的腐蚀程度。
图3显示光二极管Ir所接受信号记录作为时间t的函数。测量IrA给出由于介质A与光学纤维端部接触而形成入射光线的强度水平。在时间tc时，圆盘4在介质B的腐蚀效果下被穿孔。在本试验中，这是H2SO4的5M溶液，而使用的金属圆盘为50m厚。在介质B穿透与光学纤维接触后，光二极管测量反射光线的强度IrB，这显著地低于IrA的强度。
图4A和4B示意地显示按照本发明探测器不同方案的原理，它们适合于安装在压力下的腐蚀液体情况。
在这种情况，腐蚀试验圆盘在压力下直接与介质B接触。圆盘表面因此必须抵抗介质B的压力。现在，为使腐蚀现象的探测足够灵敏，圆盘厚度一般太薄而不能在本质上抵御压力。可以考虑各种系统：
-在圆盘两面维持同样压力以便平衡压力的原理，
-圆盘抵坐在抵御压力的支承上，但具有足够多孔性，一旦圆盘被腐蚀穿孔，使介质B流向光学纤维。
图4A阐明固定在包含压力下的腐蚀介质B的壳体壁部12上的探测器的原理。探测器用凸缘13固定在壁部12的孔14中。用对于腐蚀敏感金属制成的圆盘15抵坐在支承16上，其对于介质B的渗透性如此，使圆盘一旦达到某一腐蚀程度(深坑、多孔等等)，介质B就穿透到光学纤维17的端部，此时，如上所述，光学纤维端部所在的介质的折射率被改变，这反映出腐蚀程度。支承16可以是烧结金属、穿孔圆盘或其它相当者。该支承的功能为夹持圆盘与在压力下的流体接触，而同时容许介质B穿透到光学纤维17的端部，作为被腐蚀穿透圆盘15的结果。当然，当圆盘被腐蚀时密封件可防止泄漏。
图4B示意地阐明圆盘19的原理，该盘很薄。因此对于压力的阻力有限，但适合于决定腐蚀程度。探测器可装在图4A的实施例中。不过，在这一情况，光学纤维21端部所在的室20被设置在与介质B当前同样的压力下。室20因此充满与介质B接近的可压缩性的流体A’，并且通过包括吸取介质B中压力的管线22和使流体A’处于压力下的装置23(例如包括活塞、薄膜)的压力传输装置，被设置在压力下。如此，在圆盘两面压力完全相同，这使其减少厚度。当腐蚀已经达到穿过厚度和制成圆盘材料性质的决定程度，介质B进入含有流体A’的测量室20，与其混合并造成折射率的变化。也可能选择一种流体A’，它能够只要被介质B所污染立即就作出显著的折射率变化。
图5阐明按照本发明探测器的方案。设备30固定在与腐蚀介质B接触的结构的壁31上。圆盘32封闭探测器的主体端部。用多孔的可渗透材料制成的支承34在介质B的压力应力下夹持圆盘32。探测器主体包含一个“胶囊”35用于探测折射率变化。在该图中，胶囊35的示意性表示与以下图6A中描述的表示完全相同。该胶囊包括测量传递装置：用参考数字36代表的导电体、光学纤维、波(无线电、超声、电磁等)。这样，探测器可以在一种方案中没有任何材料传递联结。可以简单地增加放在结构上探测器数量以便管理结构的腐蚀，例如利用在预定位置上不同厚度的圆盘，或者通过布置其在同一位置上以便监控局部腐蚀。
图6A阐明胶囊35的原理，其中光学纤维37通过树脂层39保持在胶囊底部38附近。光源(例如二极管)发射光线通过光学纤维传递到底部38。胶囊的底部38与多孔材料34接触或者处于其附近(图5)，或者相当地，使介质B流体流过腐蚀的圆盘32和多孔材料34导致在光学纤维37端部的折射率变化。这种变化由探测器41(例如一个光二极管)测量。胶囊也包括电子装置(未示)用来管理和处理信息以便传递到用户，例如通过如图5所示的波装置。
图6B显示使用由介质A’和进入多孔材料34的介质B’构成的界面。探测器43测量从光源46发出的入射线45所形成的反射光线44的特性。如同在图6A中胶囊的情况，在胶囊中电子装置管理和传递关于介质B’折射率变化的信息到用户。
图6C采取图1、2、4A和4B阐明的原理，其中探测器包含光学纤维50的端部，纤维50被另一纤维段52(例如通过连接器51连接)而连续。测量胶囊53包含光源54和装置55用于测量在纤维50端部折射率的变化。
图7和8阐明腐蚀探测装置，其中利用从“腐蚀测量”功能分离“腐蚀”功能的有利可能性，这容许本发明各种实施例的实现。
图7阐明由两部分60及61组成的腐蚀探测装置30。部分60固定在结构的壁部31上，并且基本上包括腐蚀圆盘32、圆盘支承或相当零件34、和光学纤维部分62，如此安装使其能够探测通过圆盘引入的流体并且通过连接装置63a连接到光学连接件。部分60因此只包括无源元件。
部分61为测量和探测元件，它包括与固定部分60的连接装置63a合作的连接元件63b。如以上描述，该部分包括光源和折射率探测器。信息通过装置36或任何其它相当装置输送到用户。
该实施例提供下列优点：-容易更换作用零件(测量、传递)；-使用单独的连接于(按照需要)各固定腐蚀控制点的测量装置。
图8为由图7阐明设计原理的另一种应用例子。如同在图7中，固定部分60安装在结构的壁部31上，在需要监控腐蚀的点上。在当前情况中，另一壁部64不容许直接接近部分60和连接装置63a进行测量。连接于内部光学纤维62的光学纤维65穿过第二壁部64并且连接于可以在第二壁部64上接近的连接装置63c。延伸光学纤维65可以与内部纤维62连续，或者通过连接装置63b与装置63a合作。为实施结构腐蚀状态的控制测量，测量部分61只需连接到连接装置63c。
按照图8的实施例可以有利地在由双壁(即绝缘槽、船舶双壳等)构成的结构监控情况中采用。
也可能组合在所有腐蚀监控点上的所有相应光学纤维65，使其端部(连接装置63c)可以到达一个单独地点、例如一个控制室。
另一种应用是把测量部分61布置在防爆安全区域外面。

Claims (10)

1.一种探测由于介质引起的腐蚀的装置，其特征在于，其包括由封闭圆盘(4)封闭的室(5)，该圆盘由这样的材料制成，使所述圆盘一旦被所述介质腐蚀就对于所述介质可渗透，和用于测量存在于室中的流体的折射率的装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量装置包括光源(10)和光探测器(11)。
3.如权利要求1或2中任何一个所述的装置，其特征在于，所述折射率测量装置包括至少一个光学纤维部分。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，光学纤维的一端接近于圆盘。
5.如以上权利要求中任何一个所述的装置，其特征在于，所述室包括空气。
6.如以上权利要求中任何一个所述的装置，其特征在于，所述圆盘连接于抵御腐蚀介质压力的支承。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述支承对于所述介质是可渗透的。
8.如权利要求1到5中任何一个所述的装置，其特征在于，包括用于平衡所述圆盘两侧上的压力的装置。
9.如以上权利要求中任何一个所述的装置，其特征在于，折射率测量装置包括在所述室内。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，包括以下测量传递装置中的至少一个：
-波(无线电、超声、电磁)，
-光学纤维，
-导电体。
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