CN201130147Y - 一种局部腐蚀速度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种局部腐蚀速度测量装置，包括测量探头及其检测电路，所述检测电路具有：模拟信号测量单元，将接收到的测量信号经计算放大后输出至数据采样模块；数据采样单元，对由模拟信号测量单元输入的数据进行A/D转换，将数字量经由通讯模块送至上位机的串行接口；所述模拟信号测量单元包括由一个或多个运算放大器组成的测量电路，每个运算放大器的输入端与输出端之间并联多个可选择的采样电阻；所述在采样电阻两端并联滤波电容；所述采样电阻通过切换开关进行选择切换。本实用新型弥补了对金属局部腐蚀检测的不足，性能稳定，测量结果误差小、精度高，使用方便，可由多组本实用新型组成监测网络，测量范围广。
Description
技术领域
本实用新型涉及电化学测量领域，具体地说是一种局部腐蚀速度测量装置。
背景技术
金属的局部腐蚀包括点蚀、缝隙腐蚀、氧浓差腐蚀等，腐蚀通常发生在金属表面局部位置，形成的腐蚀坑较深，而其他位置腐蚀则较慢。金属的局部腐蚀是储罐、管道以及其他设备腐蚀失效的主要原因之一。对金属材料局部腐蚀速度的测量对防止设备的服役期内提前失效、预防重大腐蚀事故具有非常重要的意义。与金属的均匀腐蚀不同，局部腐蚀具有发生点随机、腐蚀速度快、难以测量等特点。对均匀腐蚀速度测量的研究与应用开展的较早，技术也比较成熟，目前对局部腐蚀速度的测量主要集中在实验室内，电化学噪声、开尔文探针、扫描微电极等技术只能应用于实验室内测量或严格限定条件的有限实际工矿条件。各种孔深探测仪、超声、X射线等方法只能对已发生发展的局部腐蚀进行检测，属事后测量，这些方法均无法实现对设备进行原位、实时的局部腐蚀速度测量，极大的限制了对设备局部腐蚀发生、发展速度的预测与评价。
实用新型内容
为解决上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型基于对局部腐蚀机理的长期研究，开发的一种可以在实际工况条件下原位、实时对介质对金属材料局部腐蚀速度的局部腐蚀速度测量装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型局部腐蚀速度测量装置，包括测量探头及其检测电路，所述检测电路具有：模拟信号测量单元，将接收到的测量信号经计算放大后输出至数据采样模块；数据采样单元，对由模拟信号测量单元输入的数据进行A/D转换，将数字量经由通讯模块送至上位机的串行接口。
所述模拟信号测量单元包括由一个或多个运算放大器组成的测量电路，每个运算放大器的输入端与输出端之间并联多个可选择的采样电阻；所述在采样电阻两端并联滤波电容；所述采样电阻通过切换开关进行选择切换。
本实用新型具有以下有益效果及优点：
1.弥补了对金属局部腐蚀检测的不足。本实用新型采用闭塞区腐蚀电池原理，可对被测介质进行原位、实时局部腐蚀速度测量，测量结果快速、精确、可靠；
2.性能稳定。本实用新型可在腐蚀初期准确测量介质对材料的局部腐蚀速度，并可对材料在介质中的局部腐蚀速度进行长期实时监测；
3.测量结果误差小，精度高。由于本实用新型采用高速16位A/D转换器，D-A干扰小，降低系统测量误差；
4.使用方便。本实用新型采用小型化、集成化设计，并采用电池供电，可以在野外进行便携测量，应用范围更加广泛；
5.可由多组本实用新型组成监测网络，通过控制程序调控，可对大型体系进行局部腐蚀速度监测。
6.测量范围广。本实用新型可以广泛应用于石油、化工、冶金、电力、市政等各行业领域中，适用各种电化学腐蚀介质。
附图说明
图1为本实用新型电气结构框图；
图2为本实用新型模拟信号测量单元电气原理图；
图3为本实用新型探头安装示意图；
图4为本实用新型控制流程图。
具体实施方式
本实施例以铁电极单通道测量为例。
如图1所示，本实用新型包括测量探头及其检测电路，其中检测电路具有模拟信号测量单元，将由测量探头1接收到的测量信号经运算放大后输出至数据采样单元；数据采样单元对由模拟信号测量单元输入的数据进行A/D转换，将转换后的数字量经由通讯单元送至上位机的串行接口。
如图2所示，所述模拟信号测量单元包括由一个或多个运算放大器组成的测量电路(本实施例采用4个)，每个运算放大器的正输入端与输出端之间并联多个可选择的采样电阻用于测量量程的切换(本实施例的测量量程设为三档，通过采用手动切换开关来切换)，采样电阻两端并联滤波电容以滤除电路产生的噪声。
如图3所示，将本实用新型的测量探头安装在被测设备或管道中，首先将测量探头的后端与法兰盖焊接，经由工艺流程设备或管道的取样口或者开孔通过法兰连接，测量探头与工艺流程设备或管道内的被测腐蚀介质充分接触，稳定一段时间后可以进行测量。
本实用新型的工作原理如下：局部腐蚀速度的发生发展的机理为闭塞区阳极腐蚀。局部腐蚀速度测量探头利用结构模拟了闭塞区阳极，并与外部同材质的阴极形成闭塞阳极-阴极腐蚀电池。图1中对探头的腐蚀电池电流进行测量采样，并计算出局部腐蚀的发展速度。
本实用新型的模拟信号测量单元采用多个高阻计算放大器组成的零阻电流测量电路，输入阻抗非常小，对测量探头闭塞阳极区与阴极区之间形成的微小电流能够准确捕捉，并几乎没有带来测量误差，模拟信号测量单元将采集到的电流信号通过精密电阻转变成电压信号，由数据采样单元接收，转换成数字信号，通过上位机(本实施例采用便携式计算机)的RS232接口由计算机接收并存储。数据采样单元由4个高速A/D转换器组成，配合前端4组测量单元可以组成多达4通道测量体系。
本实用新型的电流计算金属在介质中的局部腐蚀速度公式如下：
其中VL.C.(mm/a)为金属在介质中的局部腐蚀速度，VW(g/m2h)为金属的局部重量损失，ρ(g/cm3)为金属的密度，M(g/mol)为金属的原子量，n为金属腐蚀反应中的电子数，F为法拉第常数(26.8Ah/mol)，iL.C.(μA/cm2)：测量计算的电流密度；
将Fe的相应常数带入公式(1)和(2)，得到铁的腐蚀电流与局部腐蚀速度的关系为：
VL.C.(mm/a)＝iL.C.(μA/cm2)×11.68×10-3 (3)
如图4所示，本实用新型的工作过程如下：
装置上电，对控制程序进行程序初始化；
选择测量通道；
设置通道测量时差及通讯端口；
开始测试，并由上位机实时进行状态显示及数据存储；
对测量的数据进行结束判定，如结束则截取符合要求的数据，对上述数据进行拟合计算，得到局部腐蚀速度的测量结果，根据需要继续测量或结束程序。
否则继续测量并显示及存储。
本实用新型的工作范围与测量范围：
本实用新型可以广泛应用于石油、化工、冶金、电力、市政等各行业领域中，适用各种电化学腐蚀介质，探头的工作介质温度范围为0～150℃，工作压力为0～3MPa，测量电流密度范围为：0～2.0mA/cm2，局部腐蚀速度测量范围为：0～23.4mm/a(对于铁)。
Claims (4)
1.一种局部腐蚀速度测量装置，包括测量探头及其检测电路，其特征在于所述检测电路具有：
模拟信号测量单元，将接收到的测量信号经计算放大后输出至数据采样模块；
数据采样单元，对由模拟信号测量单元输入的数据进行A/D转换，将数字量经由通讯模块送至上位机的串行接口。
2.按权利要求1所述的局部腐蚀速度测量装置，其特征在于：所述模拟信号测量单元包括由一个或多个运算放大器组成的测量电路，每个运算放大器的输入端与输出端之间并联多个可选择的采样电阻。
3.按权利要求2所述的局部腐蚀速度测量装置，其特征在于：所述在采样电阻两端并联滤波电容。
4.按权利要求2所述的局部腐蚀速度测量装置，其特征在于：所述采样电阻通过切换开关进行选择切换。
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Cited By (2)
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| CN107228823A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-10-03 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种铝合金局部腐蚀评价装置 |
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