NO336735B1

NO336735B1 - Anordning for korrosjonsdeteksjon.

Info

Publication number: NO336735B1
Application number: NO20052990A
Authority: NO
Inventors: Xavier Longaygue; Didier Frot; Francoise Guillou
Original assignee: Inst Francais Du Petrole
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2015-10-26
Also published as: JP2006511812A; US20060077379A1; AU2003298417A1; US7129471B2; ATE499597T1; NO20052990L; EP1579199A1; FR2849194B1; EP1579199B1; DE60336172D1; FR2849194A1; CN1729392A; NO20052990D0; WO2004065942A1; KR20050088467A

Description

OPPFINNELSESOMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en korrosjonsdetekterende anordning hvor måling av en brytningsindeks anvendes for å oppnå og overføre et sig-nal som er representativt for en korrosjonstilstand. Oppfinnelsen kan fordelaktig anvendes for å detektere korrosjon av et rør som fører en effluent, f.eks. hydro-karboner. I en foretrukket variant anvendes en optisk fiber.

Den foreliggende oppfinnelse kombinerer fordelene med enkelhet, presisjon og lett tilpasningsevne til forskjellige implementeringer av anordninger utsatt for korrosjonsbetingelser.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en anordning for detektering av korrosjon indusert av et medium, omfattende et kammer som lukkes av en lukkeskive fremstilt av et slikt materiale, at skiven blir permeabel for mediet når den først er korrodert av dette medium, og måleanordningerforå måle brytningsindeksen av fluidet tilstede i kammeret.

Måleanordningen kan omfatte en lyskilde og en fotodetektor.

Anordningen for måling av brytningsindeksen kan omfatte i det minste en optisk fiberdel.

En ende av den optiske fiber kan være nær lukkeskiven.

Kammeret kan inneholde luft.

Lukkeskiven kan være forbundet til en understøttelse som motstår trykket av det korrosive medium.

Understøttelsen kan være permeabel for mediet.

Anordningen kan omfatte midler for å balansere trykket på hver side av skiven.

Anordningen for måling av brytningsindeksen kan være inkludert i kammeret.

Anordningen kan omfatte én av de følgende måleoverføringsmidler:

bølger (radiobølger, ultralydbølger, elektromagnetisk bølger),

optisk fiber,

elektrisk leder.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE

Andre trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå ved lesing av den etterfølgende beskrivelse av ikke-begrensende utførelseseksempler, med henvisning til de vedføyde figurer hvor: - Figurene 1 og 2 viser skjematisk prinsippet for anordningen ifølge oppfinnelsen, - Figur 3 viser et eksempel på en registrering av signalet som er representativt for en korrodert tilstand, - Figurene 4A og 4B viser et eksempel på anvendelse av anordningen for en struktur under trykk,

- Figur 5 viser en utførelsesvariant av detektoren ifølge oppfinnelsen,

- Figurene 6A, 6B og 6C illustrerer utførelsesprinsipper av en variant, og

- Figurene 7 og 8 illustrerer varianter ifølge oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE

Fig. 1 viser en detektor 1 anbrakt i en korrosiv væske 2. Detektoren 1 består av et hus 3 lukket av en skive 4 som separerer det indre volum 5 av huset 3 fra utsiden, dvs. det korrosive medium. En optisk fiber 6 er innført i huset 3 slik at enden av fiberen er posisjonert nær skiven 4.

Den optiske fiber 6 er forbundet til en kopling 7 bestående av to optiske fibere 8 og 9, forbundet til henholdsvis en lyskilde 10 og en fotodetektor 11. Lyskilden 10, f.eks. en laserdiode, emitterer en lysstråle som overføres av fibrene 8 og 6 til mediet A tilstede i det indre rom av huset 3. Medium A reflekterer lysstrålen i-følge sin egen refleksjonskarakteristikk. Den reflekterte stråle overføres ved hjelp av den optiske fiber 6 til koplingen 7 som styrer den reflekterte lysstråle til den optiske fiber 9 forbundet til en fotodetektor, f.eks. en fotodiode, egnet for å måle intensiteten av strålen reflektert av medium A tilstede i cellen. Så lenge som skiven 4 ikke er angrepet, eller delvis ødelagt eller perforert av det ytre korrosive medium, forblir intensiteten av den reflekterte stråle konstant. Konserveringstil-standen av skiven detekteres på denne måte og det utledes derfra at det ikke er noen korrosjonseffekt på skiven. Seleksjon av materialet i skiven og dens tykkelse vil avhenge av det ønskede varslingsnivå under forut bestemte driftsbetingelser under korrosjon. Foretrukket er materialet i skiven det samme som det materiale av strukturen som er utsatt for korrosjon. Tykkelsen av skiven velges foretrukket mindre enn det dimensjoneringstillegg som bestemmes under konstruksjon av ut-styret for å ta hensyn til korrosjon av strukturen. Fig. 2 viser et skjematisk delriss som illustrerer driftsprinsippet av detektoren. Skiven 4 er blitt korrodert av mediet B som har tillatt passasje av en viss mengde av medium B gjennom skiven til å nå det indre rom 5 av cellen. Når denne mengde av medium B' er tilstrekkelig endres intensiteten av den reflekterte stråle markert i den utstrekning at brytningsindeksene av A og B (eller B') er forskjellige. Intensitetsvariasjonen av den reflekterte stråle indikerer derfor en korro-sjonsgrad tilsvarende tykkelsen av skiven 4. Fig. 3 viser en registrering av signalet mottatt av fotodioden Ir som en funk-sjon av tiden t. Målingen IrA gir intensitetsnivået av den innfallende stråling som resulterer fra medium A i kontakt med enden av den optiske fiber. Ved tiden tc, ble skiven 4 perforert under korrosjonsvirkningen av medium B. I den foreliggende test er denne en H2S04 5M-oppløsning og den anvendte metallskive er 50-urn tykk. Etter penetrasjon av medium B i kontakt med den optiske fiber måler fotodioden intensiteten IrB av den reflekterte stråling, idet denne intensitet er markert lavere enn intensiteten av IrA. Fig. 4A og 4B illustrerer skjematisk prinsipper for forskjellige varianter av detektoren ifølge oppfinnelsen, egnet for anvendelse i installasjoner hvori det korrosive fluid er under trykk.

I dette tilfelle er korrosjonstestskiven i direkte kontakt med medium B under trykk. Overflaten av skiven må derfor motstå dette trykk av medium B. For detektering av at et korrosjonsfenomen nå skal være sensitiv nok, vil tykkelsen av skiven generelt være for tynn for i seg selv å motstå trykket. Forskjellige systemer kan betraktes: - prinsippet med opprettholdelse av det samme trykk på hver side av skiven slik at trykket mot denne balanseres, - prinsippet med å avsette skiven på en understøttelse som motstår trykket men som er tilstrekkelig porøs til å tillate at medium B strømmer mot den optiske fiber så snart skiven er perforert av korrosjon. Fig. 4A illustrerer prinsippet med en detektor festet til veggen 12 av et skall inneholdende et korrosivt medium B under trykk. Detektoren er festet ved hjelp av en flens 13 til en boring 14 i veggen. En skive 15 fremstilt av et korrosjonssensitivt metall er avsatt på en understøttelse 16 med slik permeabilitet overfor medium B at så snart skiven 15 når et bestemt korrosjonsnivå (groptæring, porøsitet, ...), penetrerer medium B opp til enden av den optiske fiber 17. Ved dette tidspunkt, som beskrevet i det foregående, modifiseres brytningsindeksen av det medium hvori enden av fiberen er lokalisert, noe som informerer om korrosjonsgraden. Understøttelsen 16 kan være et sintret metall, en perforert skive, eller ekvivalent derav. Funksjonene av denne understøttelse er å holde opp skiven i kontakt med et fluid under trykk, mens medium B tillates å penetrere opp til enden av den optiske fiber 17 som et resultat av denne perforasjon ved korrosjon av skiven 15. Selvfølgelig hindrer tetninger lekkasje når skiven er korrodert. Fig. 4B illustrerer skjematisk prinsippet av en skive 19 som er tynn og derfor har begrenset trykkstyrke, men som er egnet for bestemmelse av et korrosjonsnivå. Detektoren kan være montert som i utførelsesformen i fig. 4A. I dette tilfelle er imidlertid kammeret 20, hvori enden av den optiske fiber 21 er lokalisert, anbrakt under det samme trykk som det som hersker i medium B. Kammeret 20 er derfor fylt med et fluid A' med kompressibilitet nær kompressibiliteten av medium B, og satt under trykk ved hjelp av en trykkoverføringsanordning omfattende led-ning 22 for å tappe trykket i medium B, med anordninger 23 (f.eks. et stempel, en membran) for å bringe fluidet A' under trykk. Trykket er således identisk på begge sider av skiven, idet dette tillater en redusert tykkelse. Når korrosjonen har nådd et forut bestemt nivå gjennom tykkelsen og alt etter egenarten av det materiale som skiven er fremstilt av, kommer medium B inn i kammeret 20 inneholdende fluid A', blandes dermed og bevirker variasjon av brytningsindeksen. Det er også mulig å velge et fluid A' som undergår en signifikant brytningsindeksendring så snart det er forurenset av medium B. Fig. 5 illustrerer prinsippet for en variant av detektoren ifølge oppfinnelsen. Anordningen 30 er festet til veggen 31 av en struktur i kontakt med de korrosive fluider av medium B. En skive 32 lukker enden av detektorens hoveddel 33. En understøttelse 34 fremstilt av et porøst og permeabelt materiale holder oppe skiven 32 under trykkpåvirkningen av medium B. Hoveddelen av detektoren inneholder en "kapsel" 35 for å detektere brytningsindeksvariasjonen. I denne figur er den skjematiske representasjon av kapselen 35 identisk med representasjonen illustrert i fig. 6A beskrevet senere. Denne kapsel omfatter måleoverføringsanordnin-ger - ved hjelp av elektrisk leder, optisk fiber, bølger (radiobølger, ultralydbølger, elektromagnetiske bølger, ...) som representert ved henvisningstallet 36. Detektoren kan således i en variant være fri for enhver materiell overføringslink. Det vil være enkelt å multiplisere antallet detektorer anbrakt på en struktur for å overvåke korrosjonen av denne struktur, f.eks. ved bruk av skiver med forskjellige tykkelser på forut bestemte steder, eller ved å anordne dem på det samme sted for lokal korrosjonsovervåking. Fig. 6A illustrerer prinsippet med kapselen 35 hvori en optisk fiber 37 holdes nær bunnen 38 av kapselen ved hjelp av et harpikslag 39. En lyskilde (f.eks. en diode) emitterer en lysstråle som overføres til basen 38 ved hjelp av den optiske fiber. Bunnen 38 av kapselen er i kontakt med eller er i nærheten av porøst materiale 34 (fig. 5) eller ekvivalent derav, slik at fluidet av medium B som strømmer gjennom både den korroderte skive 32 og det porøse materiale 34 fører til en variasjon i brytningsindeksen ved enden av fiberen 37. Denne variasjon måles av en detektor 41 (f.eks. en fotodiode). Kapselen omfatter også elektroniske midler (ikke vist) for å styre og bearbeide informasjonen for å overføre denne til brukeren, f.eks. ved hjelp av bølger som illustrert i fig. 5. Fig. 6B viser anvendelsen av en grenseflate bestående av et medium A' og av medium B' som har gått inn i det porøse materiale 34. En detektor 43 måler en karakteristikk av den reflekterte lysstråle 44, som resulterer fra en innfallende stråle 45 som kommer fra en lyskilde 46. Som i tilfellet med kapselen i fig. 6A styrer og overfører den elektroniske anordning inne i kapselen informasjonen relativ til brytningsindeksvariasjonen av medium B' til brukeren. Fig. 6C tar opp prinsippet illustrert ved figurene 1, 2, 4A og 4B, hvor detektoren inneholder enden av en optisk fiber 50 som fortsettes av en ytterligere fiber-lengde 52, forbundet ved hjelp av f.eks. en konnektor 51. En målekapsel 53 inneholder kilden 54 og anordninger 55 for å måle brytningsindeksvariasjonen ved enden av fiberen 50. Fig. 7 og 8 illustrerer en korrosjonsdetekterende anordning hvori den for-delaktige mulighet med å separere "korrosjons"-funksjonen fra "korrosjonsmåle"-funksjonen anvendes, noe som tillater forskjellige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 7 illustrerer en korrosjonsdetekterende anordning 30 bestående av to deler 60 og 61. Delen 60 er festet til veggen 31 av strukturen og omfatter hoved-sakelig korrosjonsskiven 32, skiveunderstøttelsen eller ekvivalent 34, og en optisk

fiberdel 62 montert slik at den er i stand til å detektere et fluid innført gjennom skiven og til å bli forbundet til en optisk link ved hjelp av forbindelsesanordningen 63a. Denne del 60 omfatter derfor bare passive elementer.

Delen 61 er måle- og deteksjonselementet som sådant, og som omfatter forbindelseselementer 63b som samvirker med forbindelsesanordningen 63a av den fikserte del 60. Som beskrevet i det foregående omfatter denne del lyskilden og måledetektoren for brytningsindeksen. Informasjonen sendes til brukeren ved hjelp av 36 eller ved hjelp av hvilke som helst andre ekvivalente midler.

Denne utførelsesform tillater de følgende fordeler: - lett endring av den akt-ive del (måling, transmisjon); - anvendelse av en enkelt måleanordning som av-hengig av behovene er forbundet til hvert fiksert korrosjonskontrollpunkt.

Fig. 8 er en ytterligere anvendelse av konstruksjonsprinsippet illustrert i

fig. 7. Som i fig. 7 er den samme fikserte del 60 installert på en vegg 31 av strukturen, ved det punkt hvor korrosjon skal overvåkes. I det foreliggende tilfelle tillater en ytterligere vegg 64 ikke direkte adkomst til delen 60 og til forbindelsesanordningen 63a for måling. En optisk fiber 65 forbundet til den indre optiske fiber 62 løper gjennom den andre vegg 64 og er forbundet til forbindelsesanordningens 63c, tilgjengelig på den andre vegg 64. Den forlengede optiske fiber 65 kan være konti-nuerlig med den indre fiber 62, eller samvirke med anordningen 63a gjennom forbindelsesanordningen 63b. For å gjennomføre kontrollmålinger av korrosjonstil-standen av strukturen må bare en måledel 61 forbindes til forbindelsesan-ordningene 63c.

Utførelsesformen ifølge fig. 8 anvendes med fordel i tilfellet av overvåkning av strukturer med dobbelte vegger: isolerte tanker, doble skipsskrog, ...

Det er også mulig å gruppere alle de korresponderende optiske fibere 65 sammen ved alle korrosjonskontrollpunktene for å gjøre deres ender (forbindelsesanordningen 63c) tilgjengelig på et enkelt sted, f.eks. en kontrollkabin.

En ytterligere anvendelse består i å arrangere måledelen 61 utenfor et eks-plosjonssikret sikkerhetsområde.

Claims

1. Anordning for deteksjon av korrosjon indusert av et medium,karakterisert vedat den omfatter et kammer (5) lukket med en lukkeskive (4) fremstilt av et slik materiale at skiven blir permeabelt for det nevnte medium når den først er korrodert av det nevnte medium, og måleanordninger for å måle brytningsindeksen av fluidet tilstede i kammeret.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat måleanordningen omfatter en lyskilde (10) og en fotodetektor (11).

3. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 eller 2,karakterisert vedat måleanordningen for brytningsindeksen omfatter minst én optisk fiberdel.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert vedaten ende av den optiske fiber er nær skiven.

5. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat kammeret inneholder luft.

6. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat skiven er forbundet til en understøttelse som motstår trykket av det korrosive medium.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert vedat understøttelsen er permeabel for det nevnte medium.

8. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5,karakterisert vedat den omfatter midler for å balansere trykket på begge sider av skiven.

9. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat måleanordningen for brytningsindeksen er inkludert i kammeret.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert vedat den omfatter minst én av de følgende måleover-føringsanordninger: - bølger, - optisk fiber, - elektrisk leder.