ES2368834T3

ES2368834T3 - MATERIAL LOSS MONITORING DEVICE FOR CORROSIVE ENVIRONMENTS.

Info

Publication number: ES2368834T3
Application number: ES04029164T
Authority: ES
Inventors: Philip Forrest Souers
Original assignee: Siemens Energy Inc; Siemens Westinghouse Power Corp
Current assignee: Siemens Energy Inc
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2011-11-22
Anticipated expiration: 2024-12-09

Abstract

Método para monitorizar la corrosión de un tubo (20) de caldera en un entorno corrosivo que comprende: instalar en el mismo entorno que dicho tubo (20) de caldera una pluralidad de probetas (30); unir dichas probetas (30) a un dispositivo (40) de monitorización, en el que dicho dispositivo (40) de monitorización registrará un fallo en al menos una de dicha pluralidad de probetas (30); e interpretar dicho fallo en al menos una de dicha pluralidad de probetas (30) como un nivel de corrosión aproximado en dicho tubo de caldera, caracterizado porque dichas probetas (30) tienen diversos grosores, y porque están enrolladas al menos en parte alrededor de una superficie de dicho tubo (20) de caldera que se expone a dicho entorno corrosivo.Method for monitoring the corrosion of a boiler tube (20) in a corrosive environment comprising: installing in the same environment as said boiler tube (20) a plurality of test pieces (30); joining said specimens (30) to a monitoring device (40), wherein said monitoring device (40) will record a failure in at least one of said plurality of specimens (30); and interpreting said fault in at least one of said plurality of specimens (30) as an approximate level of corrosion in said boiler tube, characterized in that said specimens (30) have different thicknesses, and because they are wound at least in part around a surface of said boiler tube (20) that is exposed to said corrosive environment.

Description

Cross reference to related requests

Esta invención reivindica la prioridad de la solicitud estadounidense provisional 60/528.875, presentada el 11 de diciembre de 2003, titulada “Dispositivo de monitorización de pérdida de material”. This invention claims the priority of provisional US application 60 / 528,875, filed on December 11, 2003, entitled "Material loss monitoring device."

Field of the Invention

El campo de la invención se refiere a monitorizar el daño producido a artículos en un entorno corrosivo. Más particularmente, la presente invención estima el daño a piezas en un entorno corrosivo y ayuda a determinar las condiciones de entorno óptimas. The field of the invention relates to monitoring damage to articles in a corrosive environment. More particularly, the present invention estimates damage to parts in a corrosive environment and helps determine optimal environment conditions.

Background

Muchas industrias tienen maquinaria y piezas que se exponen de manera intermitente o continua a entornos corrosivos. Debido a la naturaleza de estos entornos, habitualmente es imposible la observación directa de las piezas con corrosión puesto que tienden a estar en áreas inaccesibles. En la mayoría de los casos, la medición real de los niveles de corrosión requiere todo el sistema se lleve fuera de línea y se abra. Many industries have machinery and parts that are exposed intermittently or continuously to corrosive environments. Due to the nature of these environments, direct observation of corrosion parts is usually impossible since they tend to be in inaccessible areas. In most cases, the actual measurement of corrosion levels requires the entire system to be taken offline and opened.

Sin embargo, llevar sistemas fuera de línea puede ser muy caro y llevar mucho tiempo, por lo que se tiende a estimar las tasas de corrosión. Puesto que el fallo de algunas piezas puede ser catastrófico, los niveles de corrosión de las piezas se sobrestiman, lo que da como resultado que la operación de los procedimientos en los que se utilizan sea conservadora. Esto reduce el riesgo de fallo debido a corrosión excesiva, sin embargo, al sobrestimar los niveles de corrosión, normalmente se pierde la eficacia del procedimiento. Por tanto, sin una estimación más precisa de los niveles de corrosión, es necesario sacrificar la eficacia para evitar el fallo de una pieza. However, taking systems offline can be very expensive and time-consuming, so corrosion rates tend to be estimated. Since the failure of some parts can be catastrophic, the corrosion levels of the parts are overestimated, which results in the fact that the operation of the procedures in which they are used is conservative. This reduces the risk of failure due to excessive corrosion, however, by overestimating corrosion levels, the effectiveness of the procedure is normally lost. Therefore, without a more accurate estimate of corrosion levels, it is necessary to sacrifice efficiency to avoid the failure of a part.

En la figura 1 se muestra un ejemplo de un sistema de este tipo que tiene un entorno corrosivo. Esta figura ilustra un generador de vapor de recuperación de calor (HRSG) que se usa para transformar gases calientes de otro modo desperdiciados en vapor útil. Los gases calientes entran 2 en el HRSG a partir de fuentes tales como una turbina de gas (no mostrada). Dependiendo de la naturaleza del combustible usado en la turbina de gas, los gases calientes contendrán niveles variables de sustancias corrosivas. En un HRSG, los gases calientes pasan por superficies de transferencia de calor constituidas de tubos en los que el agua a presión se convierte en vapor. El vapor sube por los tubos y se recoge en una serie de tres tambores, un tambor 6 de presión alta (HP), un tambor 8 de presión intermedia (IP) y un tambor 10 de presión baja (LP). Finalmente, los gases calientes se descargan 4 tras reducirse la mayor parte de su calor útil. An example of such a system having a corrosive environment is shown in Figure 1. This figure illustrates a heat recovery steam generator (HRSG) that is used to transform otherwise wasted hot gases into useful steam. Hot gases enter 2 in the HRSG from sources such as a gas turbine (not shown). Depending on the nature of the fuel used in the gas turbine, the hot gases will contain varying levels of corrosive substances. In an HRSG, hot gases pass through heat transfer surfaces consisting of tubes in which the pressurized water is converted into steam. The steam rises through the tubes and is collected in a series of three drums, a high pressure drum (HP) 6, an intermediate pressure drum (IP) 8 and a low pressure drum (LP). Finally, hot gases are discharged 4 after reducing most of their useful heat.

En el tipo de HRSG representado en la figura 1, el calor procedente de los gases calientes se transfiere o bien a agua, a vapor o bien a una combinación de agua y vapor a través del uso de un tubo de caldera, que es un tipo de intercambiador de calor. Un ejemplo de un tubo 20 de caldera típico en la parte trasera del HRSG se muestra en la figura 2. En esta figura, los gases 24 calientes pasan en primer lugar por tubos 12 de evaporación que calientan el agua contenida en los tubos hasta el punto en que el agua se convierte parcialmente en vapor. Esta mezcla entre agua-vapor entra en el tambor 10 LP, en el que se separa el vapor 11. En este proceso, el tambor LP requiere agua 22 de reposición para sustituir el volumen perdido por la conversión en vapor 11 y por otras causas. Con el fin de capturar la mayor cantidad de calor del gas de escape ahora enfriado, el agua más fría que entra en el sistema se calienta en primer lugar haciéndola pasar a través de un tubo de caldera. El tubo 20 de caldera lleva agua 22 a través de paso central, mientras que los gases 24 calientes pasan por las superficies exteriores, compuestas habitualmente por aletas 26, para transferir el calor desde el gas hasta el agua. Los gases 24 calientes, sin embargo, contienen elementos corrosivos, tales como azufre, que erosionarán el tubo 20 de caldera. Si el tubo de caldera se corroe hasta el punto de que se forme una brecha, todo el sistema de HRSG se vuelve objeto de daño y será necesario llevarlo fuera de línea. In the type of HRSG depicted in Figure 1, heat from hot gases is transferred either to water, steam or a combination of water and steam through the use of a boiler tube, which is a type of heat exchanger. An example of a typical boiler tube 20 at the rear of the HRSG is shown in Figure 2. In this figure, the hot gases 24 first pass through evaporation tubes 12 that heat the water contained in the tubes to the point in which the water partially turns into steam. This water-steam mixture enters the drum 10 LP, in which the steam 11 is separated. In this process, the LP drum requires replacement water 22 to replace the lost volume with the conversion into steam 11 and other causes. In order to capture the greatest amount of heat from the now cooled exhaust gas, the coldest water entering the system is first heated by passing it through a boiler tube. The boiler tube 20 carries water 22 through the central passage, while the hot gases 24 pass through the outer surfaces, usually composed of fins 26, to transfer heat from the gas to the water. The hot gases 24, however, contain corrosive elements, such as sulfur, that will erode the boiler tube 20. If the boiler tube corrodes to the point that a gap forms, the entire HRSG system becomes damaged and it will be necessary to take it offline.

Los tubos de caldera que llevan agua al tambor 10 LP del HRSG son particularmente sensibles a la corrosión, puesto que a temperaturas inferiores, generalmente entre 110-250ºF (43-121ºC), los elementos corrosivos se condensan recibe el agua 28 de reposición es lo más sensible a la corrosión porque es la pieza más fría de la caldera expuesta a los gases 24 calientes. El sistema de HRSG tiene una esperanza de vida de aproximadamente 25 años, y si un tubo de caldera falla antes de este tiempo, la sustitución cuesta una enorme cantidad de tiempo y de dinero. Para evitar el fallo del tubo 20 de caldera, las temperaturas de los tubos que llevan agua al tambor 10 LP se mantienen más altas que las que pueden ser de otro modo, de modo que se condensan menos elementos corrosivos del gas caliente, haciendo que se descargue un gas a temperatura superior al entorno, lo que es un desperdicio de energía térmica así como una fuente de contaminación térmica. A lo largo del transcurso de 25 años, esto representa una pérdida sustancial de ingresos para el usuario, y el desperdicio de energía y el exceso de contaminación térmica pueden tener un gran efecto negativo sobre el entorno. The boiler tubes that carry water to the 10 LP drum of the HRSG are particularly sensitive to corrosion, since at lower temperatures, generally between 110-250ºF (43-121ºC), the corrosive elements condense receives the replacement water 28 more sensitive to corrosion because it is the coldest part of the boiler exposed to hot gases 24. The HRSG system has a life expectancy of approximately 25 years, and if a boiler tube fails before this time, the replacement costs a huge amount of time and money. To avoid the failure of the boiler tube 20, the temperatures of the pipes that carry water to the drum 10 LP are kept higher than those that could be otherwise, so that less corrosive elements of the hot gas are condensed, causing them to Discharge a gas at a temperature above the environment, which is a waste of thermal energy as well as a source of thermal pollution. Over the course of 25 years, this represents a substantial loss of revenue for the user, and energy waste and excess thermal pollution can have a large negative effect on the environment.

Lo que se necesita es un método y un aparato que puedan monitorizar los niveles de corrosión de piezas componentes en entornos corrosivos. What is needed is a method and an apparatus that can monitor the corrosion levels of component parts in corrosive environments.

Summary of the invention

Teniendo en cuenta lo anterior, la presente invención consiste en métodos y aparatos, que entre otras cosas facilitan la monitorización del nivel de corrosión de una pieza en un entorno corrosivo. Se sabe que es muy difícil observar las piezas de maquinaria en un entorno corrosivo, puesto que la creación del entorno corrosivo generalmente requiere la separación del entorno convencional. La dificultad en observar la corrosión puede conducir a que todos los sistemas fallen debido a la corrosión de una pieza esencial. Para superar esto, en la técnica anterior se ha monitorizado el nivel de corrosión. Se conocen dispositivos para monitorizar los niveles de corrosión por ejemplo de los documentos WO-A-2004 003 255, US-A-3.846.795, US-A-4.628.252, US-A-5.297.940 y US-A-5.728.943. Las estimaciones de la técnica anterior, sin embargo, tienden a ser conservadoras y dan como resultado ineficacias o bien haciendo funcionar los sistemas a niveles inferiores a los óptimos, haciendo que las piezas sean más caras o bien sustituyendo las piezas con corrosión demasiado pronto. Taking into account the foregoing, the present invention consists of methods and apparatus, which among other things facilitate the monitoring of the level of corrosion of a piece in a corrosive environment. It is known that it is very difficult to observe the parts of machinery in a corrosive environment, since the creation of the corrosive environment generally requires separation from the conventional environment. The difficulty in observing corrosion can lead to all systems fail due to the corrosion of an essential part. To overcome this, the level of corrosion has been monitored in the prior art. Devices for monitoring corrosion levels are known for example from WO-A-2004 003 255, US-A-3,846,795, US-A-4,628,252, US-A-5,297,940 and US-A- 5,728,943. The prior art estimates, however, tend to be conservative and result in inefficiencies either operating the systems at lower levels than the optimum, making the pieces more expensive or replacing the parts with corrosion too soon.

Estos y otros objetos, características y ventajas según la presente invención se proporcionan mediante una pluralidad de probetas de grosor variable que se exponen al mismo entorno, manteniéndose la probeta a la misma temperatura de la pieza mediante el contacto íntimo de la probeta con la pieza de modo que sus tasas de corrosión sean las mismas. Puesto que las probetas se corroen a su través, activan un dispositivo de monitorización, que notificará a un usuario el fallo de la probeta. Puesto que las probetas son de grosor variable, el usuario puede registrar gráficamente la tasa de corrosión y estimar cuando se producirá el fallo debido a corrosión. En sistemas tales como un HRSG en los que las condiciones de corrosión se correlacionan directamente con la eficacia del sistema, puede mantenerse un entorno corrosivo máximo sin el fallo prematuro de la pieza monitorizada. These and other objects, features and advantages according to the present invention are provided by a plurality of specimens of variable thickness that are exposed to the same environment, the specimen being kept at the same temperature of the part by intimate contact of the specimen with the specimen so that their corrosion rates are the same. Since the specimens corrode through them, they activate a monitoring device, which will notify a user of the failure of the specimen. Since the specimens are of variable thickness, the user can graphically record the corrosion rate and estimate when the failure will occur due to corrosion. In systems such as an HRSG in which the corrosion conditions are directly correlated with the efficiency of the system, a maximum corrosive environment can be maintained without premature failure of the monitored part.

La presente invención se define en las reivindicaciones 1 y 13. The present invention is defined in claims 1 and 13.

En una realización particular, la presente invención proporciona un método y un aparato de monitorización de la corrosión de un tubo de caldera en un generador de vapor de recuperación de calor. El método comprende instalar en el tubo de caldera múltiples probetas de grosor variable, en el que las probetas están enrolladas al menos en parte alrededor de una superficie del tubo de caldera que se expone al entorno corrosivo. Las probetas mantienen el contacto térmico sustancial con el tubo de caldera y están unidas a un dispositivo de monitorización. El dispositivo de monitorización registrará un fallo en al menos una de las probetas, en el que el fallo en al menos una de las probetas es una ruptura de al menos una de las probetas. El registro del fallo de al menos una probeta comprende colocar una probeta en tensión que mantiene un resorte en tensión en un extremo terminal de la probeta, en el que la ruptura de la probeta libera el resorte, y la liberación del resorte cierra un circuito particular, y en el que el cierre del circuito particular indica un fallo específico de una probeta de grosor específico. El fallo específico en la probeta de grosor específico se interpreta entonces como un nivel de corrosión aproximado en el tubo de caldera. En una realización más particular se realizan múltiples interpretaciones sobre múltiples fallos de probetas de grosor específico para determinar una tasa de corrosión aproximada en el tubo de caldera. In a particular embodiment, the present invention provides a method and apparatus for monitoring the corrosion of a boiler tube in a heat recovery steam generator. The method comprises installing multiple specimens of varying thickness in the boiler tube, in which the specimens are wound at least in part around a surface of the boiler tube that is exposed to the corrosive environment. The specimens maintain substantial thermal contact with the boiler tube and are attached to a monitoring device. The monitoring device will record a fault in at least one of the specimens, in which the failure in at least one of the specimens is a rupture of at least one of the specimens. The recording of the failure of at least one specimen comprises placing a tension specimen that maintains a tension spring at a terminal end of the specimen, in which the rupture of the specimen releases the spring, and the release of the spring closes a particular circuit , and in which the closing of the particular circuit indicates a specific failure of a specimen of specific thickness. The specific failure in the specimen of specific thickness is then interpreted as an approximate level of corrosion in the boiler tube. In a more particular embodiment, multiple interpretations are made on multiple specimen failures of specific thickness to determine an approximate corrosion rate in the boiler tube.

Breve descripción de las figuras Brief description of the figures

La invención se explica en más detalle a modo de ejemplo con referencia a los siguientes dibujos: The invention is explained in more detail by way of example with reference to the following drawings:

La figura 1 ilustra un generador de vapor de recuperación de calor según la técnica anterior. Figure 1 illustrates a heat recovery steam generator according to the prior art.

La figura 2 ilustra un tubo de caldera típico usado en un generador de vapor de recuperación de calor según la técnica anterior. Figure 2 illustrates a typical boiler tube used in a heat recovery steam generator according to the prior art.

La figura 3 ilustra un dispositivo de monitorización de pérdida de material según una realización de la presente invención. Figure 3 illustrates a material loss monitoring device according to an embodiment of the present invention.

La figura 4 ilustra una realización de un dispositivo de monitorización de pérdida de material montado en un tubo de caldera. Figure 4 illustrates an embodiment of a material loss monitoring device mounted on a boiler tube.

La figura 5 ilustra una realización de un dispositivo para determinar el fallo de una probeta. Figure 5 illustrates an embodiment of a device for determining the failure of a test tube.

La figura 6 ilustra una realización de un dispositivo de monitorización de pérdida de material en la que el dispositivo para determinar el fallo de una probeta está alejado del entorno corrosivo. Figure 6 illustrates an embodiment of a material loss monitoring device in which the device for determining the failure of a specimen is removed from the corrosive environment.

Detailed description of the invention

La presente invención proporciona un método y un aparato de monitorización de la tasa de corrosión. En una realización, la invención proporciona múltiples probetas de grosor variable que se exponen al mismo entorno corrosivo que una pieza que se desea monitorizar. Cuando las probetas se corroen a su través, activan un dispositivo de monitorización, que notificará a un usuario el fallo de la probeta. Puesto que las probetas son de grosor variable, el usuario puede registrar gráficamente la tasa de corrosión y estimar cuándo se producirá un fallo debido a corrosión. En sistemas tales como un HRSG en el que las condiciones de corrosión se correlacionan directamente con la eficacia del sistema, puede mantenerse un entorno corrosivo máximo sin un fallo prematuro de la pieza monitorizada. The present invention provides a method and apparatus for monitoring the corrosion rate. In one embodiment, the invention provides multiple specimens of varying thickness that are exposed to the same corrosive environment as a piece to be monitored. When the specimens corrode through them, they activate a monitoring device, which will notify a user of the failure of the specimen. Since the specimens are of variable thickness, the user can graphically record the corrosion rate and estimate when a failure will occur due to corrosion. In systems such as an HRSG in which corrosion conditions correlate directly with the efficiency of the system, a maximum corrosive environment can be maintained without premature failure of the monitored part.

En referencia a la figura 3, se muestra una realización de la presente invención en la que el dispositivo de monitorización de pérdida de material comprende múltiples probetas 30 que forman una trayectoria elíptica y se conectan a un dispositivo 40 de monitorización. En esta realización, todo el dispositivo de monitorización de pérdida de material puede colocarse en el entorno corrosivo. Un segundo dispositivo de monitorización (no mostrado) fuera del entorno y conectado al primer dispositivo 40 de monitorización permite que un usuario compruebe el estado de las probetas 30. Referring to Figure 3, an embodiment of the present invention is shown in which the material loss monitoring device comprises multiple specimens 30 that form an elliptical path and are connected to a monitoring device 40. In this embodiment, the entire material loss monitoring device can be placed in the corrosive environment. A second monitoring device (not shown) outside the environment and connected to the first monitoring device 40 allows a user to check the status of the specimens 30.

En la figura 3, las probetas 30 se disponen para enrollarse alrededor de una pieza cilíndrica tal como una tubería o tubo de caldera. En esta realización, un extremo de la probeta 30 se une al dispositivo 40 de monitorización mediante un perno de anilla, mientras que el otro extremo se une de nuevo a un punto fijo en el dispositivo 40 de monitorización usando una clavija 32 que proporciona tensión a la probeta 30. En esta realización, el perno de anilla puede formar parte del dispositivo 40 de monitorización y en una realización particular es necesario para determinar el fallo de la probeta (comentado más adelante). De esta forma, una pluralidad de probetas 30 se unen a un perno de anilla, se enrollan parcialmente alrededor de una pieza que va a monitorizarse, y luego se tira para tensarlas usando la clavija 32 y se unen de nuevo al dispositivo 40 de monitorización. El extremo libre de la probeta también podría unirse a otro punto de anclaje, sin embargo puede que no se disponga fácilmente de otros puntos de anclaje cuando se está instalando el dispositivo de monitorización de pérdida de material. In Figure 3, the specimens 30 are arranged to wrap around a cylindrical part such as a boiler pipe or tube. In this embodiment, one end of the specimen 30 is attached to the monitoring device 40 by a ring bolt, while the other end is again attached to a fixed point in the monitoring device 40 using a pin 32 that provides voltage to the test tube 30. In this embodiment, the ring bolt may be part of the monitoring device 40 and in a particular embodiment it is necessary to determine the failure of the test piece (discussed below). In this way, a plurality of test pieces 30 are attached to a ring bolt, partially wound around a piece to be monitored, and then pulled to be tensioned using pin 32 and attached to the monitoring device 40 again. The free end of the specimen could also be attached to another anchor point, however, other anchor points may not be readily available when the material loss monitoring device is being installed.

En la figura 3 también se muestra un dispositivo 36 de montaje. En esta realización, el dispositivo de montaje se instala en la pieza que va a monitorizarse. Esta realización del dispositivo que se está montando también se ilustra en la figura 4, en la que el dispositivo 36 de montaje se une mediante un tornillo de banco a un tubo 20 de caldera. En otras realizaciones, el dispositivo de montaje puede ser una variedad de objetos y diseños, tales como una abrazadera, tornillo de banco, cadena, soporte o puede ser solidario con la unidad que va a monitorizarse tal como una lengüeta. En realizaciones particulares, el dispositivo de montaje ayuda a mantener las probetas 34 tensadas así como a estabilizar el dispositivo 40 de monitorización. A mounting device 36 is also shown in Figure 3. In this embodiment, the mounting device is installed in the part to be monitored. This embodiment of the device being mounted is also illustrated in Figure 4, in which the mounting device 36 is connected by a bench screw to a boiler tube 20. In other embodiments, the mounting device may be a variety of objects and designs, such as a clamp, vise, chain, bracket, or it may be integral with the unit to be monitored such as a tongue. In particular embodiments, the mounting device helps keep the specimens 34 tensioned as well as stabilize the monitoring device 40.

Las probetas serán de grosores variables y de una variedad de formas. La presente invención puede usarse para monitorizar fases sucesivas de corrosión y se usan múltiples probetas de grosor variable. El grosor de probeta inicial es una medición conocida y se asocia a un punto particular en el dispositivo de monitorización. En una realización particular, las probetas son más gruesas en lugares a lo largo de su longitud en los que no se desea el fallo. Por ejemplo, en la figura 4, es deseable medir la corrosión donde la probeta 34 toca el tubo 20 de caldera donde la tasa de corrosión es la mayor. Sin embargo, en ciertos entornos en que las partes de las probetas se exponen completamente al entorno corrosivo abierto, pueden fallar más rápido que la pieza de la probeta que está en contacto íntimo con la pieza monitorizada. Por tanto, en esta realización, se aumenta el grosor de las probetas que no está en contacto con la pieza monitorizada para evitar el fallo prematuro en ese punto. Alternativamente, las probetas pueden aislarse a lo largo de la longitud cuando no se desea el fallo prematuro. The specimens will be of varying thicknesses and in a variety of ways. The present invention can be used to monitor successive phases of corrosion and multiple specimens of varying thickness are used. The initial test tube thickness is a known measurement and is associated with a particular point in the monitoring device. In a particular embodiment, the specimens are thicker in places along their length where failure is not desired. For example, in Figure 4, it is desirable to measure the corrosion where the specimen 34 touches the boiler tube 20 where the corrosion rate is the highest. However, in certain environments where the parts of the specimens are fully exposed to the open corrosive environment, they may fail faster than the specimen piece that is in intimate contact with the monitored part. Therefore, in this embodiment, the thickness of the specimens that is not in contact with the monitored part is increased to avoid premature failure at that point. Alternatively, the specimens can be isolated along the length when premature failure is not desired.

La forma de la probeta también puede variarse dependiendo de la realización. En muchas realizaciones una probeta de hilo metálico puede ser demasiado fina y fallar mecánicamente a partir de la vibración u otras fuerzas mecánicas y también puede corroerse demasiado rápido debido a la gran área superficial por volumen. Por tanto, se prefieren las probetas con forma de cinta en algunas realizaciones ya que aumentan el área de sección transversal sin añadir grosor a la probeta. Además, la probeta con forma de cinta proporciona una medición de corrosión más precisa en relación con el grosor, puesto que la corrosión en los lados de la probeta con forma de cinta tiene poco efecto sobre el fallo de la probeta. Otras formas de probetas incluyen, pero no se limitan a, espirales, cuadradas, de eslabones de cadena o hebras trenzadas. The shape of the specimen can also be varied depending on the embodiment. In many embodiments a metal wire specimen may be too thin and fail mechanically from vibration or other mechanical forces and may also corrode too quickly due to the large surface area by volume. Therefore, tape-shaped specimens are preferred in some embodiments as they increase the cross-sectional area without adding thickness to the specimen. In addition, the tape-shaped specimen provides a more accurate corrosion measurement in relation to thickness, since corrosion on the sides of the tape-shaped specimen has little effect on the failure of the specimen. Other forms of specimens include, but are not limited to, spirals, squares, chain links or braided strands.

Para aumentar adicionalmente la precisión de la medición de la corrosión en relación con el grosor de la probeta, puede tirarse de las probetas para tensarlas a través de las piezas monitorizadas. Esto limita la exposición de un lado de la probeta al entorno corrosivo. Además, esto permite la conductividad térmica entre la probeta y el dispositivo monitorizado. Tal como se comentó en la figura 2, un tubo 20 de caldera conduce agua 22 fría a través de su centro, y se expone a gases 24 calientes en su exterior. La naturaleza fría del tubo de caldera es la que permite que los elementos corrosivos se condensen sobre su superficie. En tales circunstancias, es necesario que las probetas estén tirantes contra el tubo de caldera de modo que permanezcan esencialmente a la misma temperatura. Sin embargo, es importante no tensar en exceso las probetas, puesto que muchos materiales se corroen más rápido cuando se tensan. El dispositivo de monitorización de pérdida de material puede quedar instalado en su sitio durante años o décadas, por lo que incluso un pequeño aumento de corrosión puede tener un efecto a largo plazo. To further increase the accuracy of the corrosion measurement in relation to the thickness of the specimen, the specimens can be pulled to be tensioned through the monitored parts. This limits the exposure of one side of the specimen to the corrosive environment. In addition, this allows thermal conductivity between the specimen and the monitored device. As mentioned in Figure 2, a boiler tube 20 conducts cold water 22 through its center, and is exposed to hot gases 24 outside. The cold nature of the boiler tube is what allows corrosive elements to condense on its surface. In such circumstances, it is necessary that the specimens be braced against the boiler tube so that they remain essentially at the same temperature. However, it is important not to strain the specimens too much, since many materials corrode faster when they are tensed. The material loss monitoring device can be installed in place for years or decades, so even a small increase in corrosion can have a long-term effect.

Probetas pueden estar en contacto con piezas monitorizadas en una variedad de formas diferentes. Pueden enrollarse varias veces alrededor de una pieza que va a monitorizarse, o pueden tocarla formando un arco. En la figura 4, las probetas 34 se unen alrededor de la circunferencia del tubo 20 de caldera, aunque en otras realizaciones pueden colocarse parcialmente hacia abajo por la longitud del tubo. A menudo las piezas tienen áreas superficiales contorneadas tales como aletas. Las probetas de la presente invención pueden colocarse entre los contornos y entrar en contacto con el tubo donde la corrosión es mayor. Probes can be in contact with monitored parts in a variety of different ways. They can be rolled several times around a piece to be monitored, or they can touch it in an arc. In Figure 4, the specimens 34 are joined around the circumference of the boiler tube 20, although in other embodiments they may be partially placed down the length of the tube. Often the pieces have contoured surface areas such as fins. The specimens of the present invention can be placed between the contours and come into contact with the tube where corrosion is highest.

El material del que están compuestas las probetas puede variarse dependiendo de la naturaleza del entorno corrosivo y de la composición de la pieza que va a monitorizarse. Algunos ejemplos incluyen, pero no se limitan a, acero al carbono, metales y aleaciones, fibras sintéticas y plásticos. En realizaciones particulares, las probetas están compuestas por el mismo material que las piezas a la que están monitorizando. The material of which the specimens are composed can be varied depending on the nature of the corrosive environment and the composition of the piece to be monitored. Some examples include, but are not limited to, carbon steel, metals and alloys, synthetic fibers and plastics. In particular embodiments, the specimens are composed of the same material as the parts they are monitoring.

Tal como se comentó anteriormente, algunas piezas en entornos corrosivos tienen esperanzas de vida de años o décadas. Si las piezas fallan pronto entonces todo el sistema puede resultar afectado. Sin embargo, si los niveles de corrosión se estiman con demasiada precaución, entonces se pierde eficacia. Mediante el uso de probetas de grosor variable, la presente invención puede usarse para optimizar el funcionamiento de sistemas en entornos corrosivos. Por ejemplo, en un HRSG, las probetas presentarse de manera que se estime que se rompan cada seis meses o cada año. Si las probetas se rompen antes de lo esperado, entonces puede aumentar la temperatura de los gases que rodean el tubo de caldera o la temperatura del fluido dentro del tubo. Si las probetas están durando más tiempo de lo esperado, entonces puede reciclarse más calor procedente de los gases calientes. As previously mentioned, some parts in corrosive environments have life expectancies of years or decades. If the parts fail soon then the entire system may be affected. However, if corrosion levels are estimated with too much caution, then efficiency is lost. By using variable thickness specimens, the present invention can be used to optimize the operation of systems in corrosive environments. For example, in an HRSG, the specimens are presented in a way that is estimated to be broken every six months or every year. If the specimens break earlier than expected, then the temperature of the gases surrounding the boiler tube may increase or the temperature of the fluid inside the tube. If the specimens are lasting longer than expected, then more heat from the hot gases can be recycled.

En referencia a la figura 5, se muestra una realización del dispositivo de monitorización que detecta un fallo de probeta. Un perno de anilla ancla un extremo de una probeta (no mostrado). La tensión de la probeta comprime un resorte 44 de tensión. Mientras que la probeta permanece intacta, el resorte 44 de tensión permanece comprimido. Sin embargo cuando la probeta falla, el resorte 44 de tensión se libera y cierra un circuito (no mostrado). El resorte de tensión está protegido del entorno corrosivo por una membrana 42 que evita que los elementos corrosivos entren en el dispositivo de monitorización. La expresión resorte tensado tal como se usa en el presente documento se refiere a resortes comprimidos. Referring to Figure 5, an embodiment of the monitoring device that detects a test tube failure is shown. A ring bolt anchors one end of a specimen (not shown). The test tube tension compresses a tension spring 44. While the specimen remains intact, the tension spring 44 remains compressed. However, when the specimen fails, the tension spring 44 is released and closes a circuit (not shown). The tension spring is protected from the corrosive environment by a membrane 42 that prevents corrosive elements from entering the monitoring device. The term "tensioned spring" as used herein refers to compressed springs.

El dispositivo de monitorización detecta un fallo de probeta cuando un circuito se conmuta desde un estado desactivado (“off”) hasta un estado activado (“on”). En otras realizaciones, el fallo de una probeta conmutará un circuito desde un estado activado hasta un estado desactivado. En realizaciones particulares, la propia probeta comprende parte del circuito, por lo que cuando la probeta se rompe, el circuito se abre. Sin embargo, es necesario tomar precauciones extras para esta realización, puesto que hacer circular una corriente eléctrica a través de una probeta puede aumentar por sí misma la corrosión, y la corriente eléctrica puede fallar antes de que la probeta se haya roto realmente. The monitoring device detects a test tube failure when a circuit is switched from a deactivated state (“off”) to an activated state (“on”). In other embodiments, the failure of a specimen will switch a circuit from an activated state to a deactivated state. In particular embodiments, the specimen itself comprises part of the circuit, so that when the specimen is broken, the circuit is opened. However, it is necessary to take extra precautions for this embodiment, since circulating an electric current through a specimen can increase corrosion on its own, and the electric current can fail before the specimen has actually broken.

El propio dispositivo de monitorización puede tener sus propios sistemas de auto-monitorización. Por ejemplo, un circuito activo dentro del dispositivo de monitorización que es propenso a corrosión fallará si entran elementos corrosivos en el dispositivo de monitorización. Este tipo de circuito de auto-monitorización puede colocarse en la proximidad de zonas vulnerables, tales como la membrana 42 que protege al resorte 44 de tensión del entorno corrosivo. Esto puede ser particularmente útil en realizaciones en las que es necesario activar un circuito de monitorización, en lugar de desactivarlo tal como se describió anteriormente. The monitoring device itself can have its own self-monitoring systems. For example, an active circuit within the monitoring device that is prone to corrosion will fail if corrosive elements enter the monitoring device. This type of self-monitoring circuit can be placed in the vicinity of vulnerable areas, such as the membrane 42 that protects the tension spring 44 from the corrosive environment. This can be particularly useful in embodiments where it is necessary to activate a monitoring circuit, rather than deactivating it as described above.

La expresión fallo de probeta tal como se usa en los ejemplos anteriores se refiere generalmente a la ruptura de una probeta por corrosión. Sin embargo, tipos adicionales de fallo también pueden indicar corrosión dependiendo de la realización, tal como que la probeta se afloje o que no transporte suficiente corriente. The term "test tube failure" as used in the previous examples generally refers to the rupture of a test tube by corrosion. However, additional types of failure may also indicate corrosion depending on the embodiment, such as the test tube becoming loose or not carrying enough current.

En referencia a la figura 6, se ilustra una realización de un dispositivo 46 de monitorización que se coloca a distancia del entorno corrosivo. Múltiples probetas 30 se enrollan parcialmente en la circunferencia de un tubo 20 de caldera que se expone a un entorno corrosivo. Las probetas salen entonces del entorno corrosivo a través de una pared 50 y se unen a un dispositivo 46 de monitorización alejado. El dispositivo 46 de monitorización puede mostrar el estado de las probetas 48 en su parte frontal, o puede transmitir el estado a una ubicación más alejada (no mostrada). En esta realización, los extremos de las probetas pueden comprobarse físicamente y estirarse cuando sea necesario. Referring to Fig. 6, an embodiment of a monitoring device 46 is shown which is placed at a distance from the corrosive environment. Multiple specimens 30 are partially wound in the circumference of a boiler tube 20 that is exposed to a corrosive environment. The specimens then leave the corrosive environment through a wall 50 and are attached to a remote monitoring device 46. The monitoring device 46 may show the state of the test tubes 48 at its front, or it may transmit the status to a more remote location (not shown). In this embodiment, the ends of the specimens can be physically checked and stretched when necessary.

En una realización, la presente invención proporciona un método de monitorización de la corrosión de una pieza en un entorno corrosivo. El método comprende instalar en la pieza múltiples probetas de grosor variable, en el que las probetas se exponen al menos en parte al entorno corrosivo. Las probetas se unen a un dispositivo de monitorización, que puede estar alejado del entorno corrosivo, en el que el dispositivo de monitorización registrará un fallo en al menos una de las múltiples probetas. El fallo se interpreta entonces como un nivel de corrosión aproximado en la pieza. In one embodiment, the present invention provides a method of monitoring the corrosion of a part in a corrosive environment. The method comprises installing multiple specimens of varying thickness in the piece, in which the specimens are exposed at least in part to the corrosive environment. The specimens are attached to a monitoring device, which may be remote from the corrosive environment, in which the monitoring device will register a fault in at least one of the multiple specimens. The fault is then interpreted as an approximate level of corrosion in the part.

En una realización, las probetas tienen forma de cinta. En una realización relacionada, el grosor variable de las probetas es de desde 0,1” (0,25 cm) hasta el grosor del fallo de la pieza. Las probetas se enrollan al menos parcialmente alrededor de la pieza. In one embodiment, the specimens are tape-shaped. In a related embodiment, the variable thickness of the specimens is from 0.1 "(0.25 cm) to the thickness of the part failure. The specimens are wrapped at least partially around the part.

En otra realización, el dispositivo de monitorización registra el fallo por la ruptura de al menos una de las probetas. La ruptura de al menos una de las probetas libera un resorte tensado, y la liberación del resorte tensado cierra un circuito. El cierre del circuito es entonces el registro del fallo. En una realización particular, cada una de las múltiples probetas tiene un circuito específico que registra una ruptura de probeta específica. Todavía en otra realización relacionada se hace pasar una corriente eléctrica a través de las probetas, y el dispositivo de monitorización registra el fallo por la ruptura de las probetas, en la que la ruptura de al menos una de las probetas interrumpe la corriente eléctrica. En algunos casos, las probetas con corrosión pueden no transportar la corriente eléctrica antes de la ruptura, lo que también se registrará como un fallo. In another embodiment, the monitoring device records the failure by breaking at least one of the specimens. The rupture of at least one of the specimens releases a tensioned spring, and the release of the tensioned spring closes a circuit. The closing of the circuit is then the fault record. In a particular embodiment, each of the multiple specimens has a specific circuit that records a specific specimen rupture. In yet another related embodiment, an electric current is passed through the specimens, and the monitoring device records the failure by the breaking of the specimens, in which the breaking of at least one of the specimens interrupts the electrical current. In some cases, corrosion specimens may not carry electrical current before rupture, which will also be recorded as a failure.

En una realización particular, la presente invención proporciona un método y un aparato de monitorización de la corrosión de un tubo de caldera en un generador de vapor de recuperación de calor. El método comprende instalar en el tubo de caldera múltiples probetas de grosor variable, en el que las probetas están enrolladas al menos en parte alrededor de una superficie del tubo de caldera que se expone al entorno corrosivo. Las probetas mantienen el contacto térmico sustancial con el tubo de caldera y se unen a un dispositivo de monitorización. El dispositivo de monitorización registrará un fallo en al menos una de las probetas, en el que el fallo en al menos una de las probetas es una ruptura de al menos una de las probetas. El registro del fallo de al menos una probeta comprende colocar una probeta en tensión que mantiene un resorte en tensión en un extremo terminal de la probeta, en el que la ruptura de la probeta libera el resorte, y la liberación del resorte cierra un circuito particular, y en el que el cierre del circuito particular indica un fallo específico de una probeta de grosor específico. El fallo específico en la probeta de grosor específico se interpreta entonces como un nivel de corrosión aproximado en el tubo de caldera. En una realización más particular se realizan múltiples interpretaciones sobre múltiples fallos de las probetas de grosor específico para determinar un nivel de corrosión aproximado en el tubo de caldera. In a particular embodiment, the present invention provides a method and apparatus for monitoring the corrosion of a boiler tube in a heat recovery steam generator. The method comprises installing multiple specimens of varying thickness in the boiler tube, in which the specimens are wound at least in part around a surface of the boiler tube that is exposed to the corrosive environment. The specimens maintain substantial thermal contact with the boiler tube and are attached to a monitoring device. The monitoring device will record a fault in at least one of the specimens, in which the failure in at least one of the specimens is a rupture of at least one of the specimens. The recording of the failure of at least one specimen comprises placing a tension specimen that maintains a tension spring at a terminal end of the specimen, in which the rupture of the specimen releases the spring, and the release of the spring closes a particular circuit , and in which the closing of the particular circuit indicates a specific failure of a specimen of specific thickness. The specific failure in the specimen of specific thickness is then interpreted as an approximate level of corrosion in the boiler tube. In a more particular embodiment, multiple interpretations are made about multiple failures of specimens of specific thickness to determine an approximate level of corrosion in the boiler tube.

En otra realización relacionada, las probetas son de una pluralidad de materiales. En realizaciones particulares, las probetas son del mismo material o similar al de la pieza que se está monitorizando. Las probetas pueden unirse al mismo dispositivo de monitorización, o pueden usarse múltiples dispositivos de monitorización. En alguna realización, la misma probeta se une a más de un dispositivo de monitorización. In another related embodiment, the specimens are of a plurality of materials. In particular embodiments, the specimens are of the same material or similar to that of the part being monitored. The specimens can be attached to the same monitoring device, or multiple monitoring devices can be used. In some embodiment, the same specimen is attached to more than one monitoring device.

El término corrosivo, tal como se usa en el presente documento, incluye entornos erosivos, cáusticos, de desgaste y similares. The term corrosive, as used herein, includes erosive, caustic, wear and similar environments.

Aunque se han descrito realizaciones específicas de la invención en detalle, los expertos en la técnica apreciarán que podrían desarrollarse diversas modificaciones y alternativas a esos detalles a la luz de las enseñanzas globales en la descripción. En consecuencia, se pretende que las disposiciones particulares dadas a conocer sean únicamente ilustrativas y no limitativas del alcance de la invención que viene dado por toda la amplitud de las reivindicaciones adjuntas. Although specific embodiments of the invention have been described in detail, those skilled in the art will appreciate that various modifications and alternatives to those details could be developed in light of the overall teachings in the description. Accordingly, it is intended that the particular provisions disclosed are only illustrative and not limiting the scope of the invention that is given by the full extent of the appended claims.

Claims

1. Method for monitoring the corrosion of a boiler tube (20) in a corrosive environment comprising:

install in the same environment as said boiler tube (20) a plurality of test pieces (30);

joining said specimens (30) to a monitoring device (40), wherein said monitoring device (40) will record a failure in at least one of said plurality of specimens (30); and

interpreting said fault in at least one of said plurality of test pieces (30) as an approximate level of corrosion in said boiler tube,

characterized in that said test pieces (30) have different thicknesses, and because they are wound at least in part around a surface of said boiler tube (20) that is exposed to said corrosive environment.

2. 2.: Método según la reivindicación 1, en el que dicha pluralidad de probetas (30) tienen forma de cinta. Method according to claim 1, wherein said plurality of test pieces (30) are tape-shaped.

3. 3.: Método según la reivindicación 1, en el que dicho fallo de al menos una de dicha pluralidad de probetas (30) consiste en una ruptura de al menos una de dicha pluralidad de probetas (30). Method according to claim 1, wherein said failure of at least one of said plurality of specimens (30) consists of a rupture of at least one of said plurality of specimens (30).

4. Four.: Método según la reivindicación 1, en el que dichas probetas (30) están al menos parcialmente en contacto térmico con dicho tubo (20) de caldera. Method according to claim 1, wherein said specimens (30) are at least partially in thermal contact with said boiler tube (20).

5. 5.: Método según la reivindicación 1, en el que el grosor variable de dichas probetas (30) es de desde 0,1” (0,25 cm) hasta el grosor del fallo de dicho tubo (20) de caldera. Method according to claim 1, wherein the variable thickness of said specimens (30) is from 0.1 "(0.25 cm) to the thickness of the failure of said boiler tube (20).

6. 6.: Método según la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo (40) de monitorización registra dicho fallo por la ruptura de al menos una de dichas probetas (30), en el que la ruptura de al menos una de dichas probetas (30) libera un resorte (44) tensado, y en el que la liberación de dicho resorte (44) tensado cierra un circuito, en el que el cierre de dicho circuito es el registro de dicho fallo. Method according to claim 1, wherein said monitoring device (40) records said failure by breaking at least one of said test pieces (30), in which the breaking of at least one of said test pieces (30) releases a tensioned spring (44), and in which the release of said tensioned spring (44) closes a circuit, in which the closure of said circuit is the recording of said fault.

7. 7.: Método según la reivindicación 5, en el que cada una de dicha pluralidad de probetas (30) tiene un circuito específico que registra una ruptura de probeta específica. Method according to claim 5, wherein each of said plurality of specimens (30) has a specific circuit that registers a specific specimen rupture.

8. 8.: Método según la reivindicación 7, en el que se hace pasar una corriente eléctrica a través de dicha pluralidad de probetas (30), y en el que dicho dispositivo (40) de monitorización registra dicho fallo por la ruptura de al menos una de dichas probetas (30), en el que la ruptura de al menos una de dichas probetas Method according to claim 7, wherein an electric current is passed through said plurality of test pieces (30), and in which said monitoring device (40) records said fault by breaking at least one of said test pieces (30), in which the rupture of at least one of said specimens

(30) interrupts said electric current.

9. 9.: Método según la reivindicación 1, en el que dichas probetas (30) están compuestas por un material similar al de dicho tubo (20) de caldera. Method according to claim 1, wherein said specimens (30) are composed of a material similar to said boiler tube (20).

10. 10.: Método según la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo (40) de monitorización está alejado de dicho entorno corrosivo. Method according to claim 1, wherein said monitoring device (40) is away from said corrosive environment.

11. eleven.: Método según la reivindicación 1 para monitorizar la corrosión de un tubo (20) de caldera en un generador de vapor de recuperación de calor que comprende: Method according to claim 1 for monitoring the corrosion of a boiler tube (20) in a heat recovery steam generator comprising:

installing said test tubes (30) in said boiler so as to maintain substantial thermal contact with said boiler tube (20);

wherein said failure in at least one of said plurality of specimens (30) is a rupture of at least one of said plurality of specimens (30);

wherein the recording of said failure of at least one test tube (30) comprises placing a tension test tube (30) that holds a tension spring (44) at a terminal end of said test tube (30), in which said rupture of said specimen (30) releases said spring (44), and releasing said spring (44) closes a particular circuit, in which the closure of said particular circuit indicates a specific failure of a specimen

(30) of specific thickness; and

interpreting said specific failure in said specimen (30) of specific thickness as an approximate level of corrosion in said boiler tube (20).

12. 12.: Método según la reivindicación 11, en el que se realiza una pluralidad de interpretaciones sobre una pluralidad de fallos de probetas (30) de grosor específico para determinar un nivel de corrosión aproximado en dicho tubo (20) de caldera. A method according to claim 11, wherein a plurality of interpretations are made on a plurality of specimen failures (30) of specific thickness to determine an approximate level of corrosion in said boiler tube (20).

13. 13.: Tubo (20) de caldera dotado de un aparato para monitorizar la corrosión de dicho tubo (20) de caldera en un entorno corrosivo comprendiendo dicho aparato: una pluralidad de probetas (30); Boiler tube (20) provided with an apparatus for monitoring the corrosion of said boiler tube (20) in a corrosive environment comprising said apparatus: a plurality of test pieces (30);

a support for said test pieces (30); and a monitoring device (40) operatively coupled to said specimens (30) so that it can record a fault in each of said specimens (30);

wherein said specimens (30) are exposed to said corrosive environment in a manner similar to said tube

(20) boiler, and

wherein said monitoring device (40) can register a separate fault in each of said plurality of test pieces (30) and in which said fault separated from said plurality of test pieces (30) correlates with an approximate corrosion level in said piece,

14. 14.: Tubo de caldera según la reivindicación 13, en el que dicha pluralidad de probetas (30) son de una pluralidad de materiales. Boiler tube according to claim 13, wherein said plurality of test pieces (30) are of a plurality of materials.

15. fifteen.: Tubo de caldera según la reivindicación 13, en el que dicho aparato comprende además una pluralidad de dispositivo (40) de monitorización. Boiler tube according to claim 13, wherein said apparatus further comprises a plurality of monitoring device (40).

16. 16.: Tubo de caldera según la reivindicación 13, en el que dichas probetas (30) están compuestas por un material similar al de dicho tubo (20) de caldera. Boiler tube according to claim 13, wherein said specimens (30) are composed of a material similar to said boiler tube (20).

17. 17.: Tubo de caldera según la reivindicación 13, en el que dichas probetas (30) están en contacto íntimo con dicho tubo (20) de caldera. Boiler tube according to claim 13, wherein said test pieces (30) are in intimate contact with said boiler tube (20).