腐蝕測量系統技術方案

一種腐蝕測量系統，包括腐蝕傳感器，所述腐蝕傳感器具有與由于暴露于過程流體而導致的腐蝕有關的腐蝕傳感器輸出。過程變量傳感器提供與過程流體的過程變量有關的過程變量輸出。與腐蝕傳感器和過程變量傳感器連接的測量電路，提供基于腐蝕傳感器輸出和過程變量輸出的、與腐蝕有關的輸出。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種腐蝕測量系統，包括腐蝕傳感器，所述腐蝕傳感器具有與由于暴露于過程流體而導致的腐蝕有關的腐蝕傳感器輸出。過程變量傳感器提供與過程流體的過程變量有關的過程變量輸出。與腐蝕傳感器和過程變量傳感器連接的測量電路，提供基于腐蝕傳感器輸出和過程變量輸出的、與腐蝕有關的輸出。【專利說明】腐蝕測量系統
本技術涉及在各種環境中的構件的腐蝕。更具體地，本技術涉及對該腐 蝕的監測。
技術介紹
腐蝕是指與材料的環境的化學反應或其它反應而導致的對材料的逐漸破壞。腐蝕 使材料和結構的有用的特性降低，包括強度、外觀和對流體的滲透性。許多結構合金僅因暴 露于空氣中的濕氣而受腐蝕，但是通過暴露于某些物質可能強烈影響該過程。腐蝕可能局 部集中以形成凹坑或裂縫，或者腐蝕可能在較大區域內延伸，均勻地腐蝕表面。 腐蝕的測量、控制和預防的
非常寬泛。腐蝕測量采用多種技術來確定環 境多么具有腐蝕性，以及金屬損失正在以什么速率進行。一些腐蝕測量技術可以被在線地 使用，不斷地暴露于過程流，而其它技術提供在實驗室分析中確定的離線測量。一些技術給 出金屬損失或腐蝕速率的直接測量，而其它技術被用于推斷腐蝕性環境可能存在。腐蝕速率指示，在多長時間內，任何工藝裝置可以有效地并且安全地運行。腐蝕的 測量以及對較高腐蝕速率的補救行動允許獲得最節省成本的裝置運行，同時降低與運行有 關的壽命周期成本。 下面的列表詳細說明了常見的用于工業應用中的腐蝕監測技術。 腐蝕試片(重量損失測量） 電阻（ER) 線性極化電阻(LPR) 電流(ZRA) I電位 氫氣滲透 微生物 沙粒/侵蝕 重量損失技術是最公知并且最簡單的腐蝕監測技術。該方法包括，在一段給定時 間內，將材料的樣品(試片)暴露于過程環境，然后移除樣品進行分析。由腐蝕試片確定的基 礎測量是重量的損失。可以通過將重量損失除以材料密度、試片表面面積和暴露時間來計 算腐蝕速率。試片監測在腐蝕速率在較長時間內不會顯著改變的環境中最有用。然而，它們 可以提供與其它技術有用的關聯。 ER探針可以被看作是"電子的"腐蝕試片。ER探針提供金屬損失的基礎測量，并且 當探針就位時可以在任何時候可以測量金屬損失的值。ER技術測量暴露于該過程的腐蝕金 屬元件的電阻的改變。在該元件的表面上的腐蝕作用導致其截面面積的降低和其電阻的相 應的增加。 LPR技術基于電化學理論。較小的電壓被施加在溶液中的電極上。需要保持特定電 壓偏移(通常為IOmV)的電流直接與在溶液中的電極的表面上的腐蝕相關。通過測量電流可 以得到腐蝕速率。LPR技術的優點在于瞬間地進行腐蝕速率的測量，而使用試片或ER，則需 要一定的暴露周期來確定腐蝕速率。LPR技術只能在清潔的水電解質環境中實施，而不能在 氣體中工作。
技術實現思路
在許多系統中腐蝕是高代價的。腐蝕的影響包括降低的產量、系統停機時間、系統 故障以及維修時間和成本。非常需要預防并監測腐蝕。 -種腐蝕測量系統包括腐蝕傳感器，所述腐蝕傳感器具有與由于暴露到過程流體 而導致的腐蝕有關的腐蝕傳感器輸出。過程變量傳感器提供與過程流體的過程變量有關的 過程變量輸出。與腐蝕傳感器和過程變量傳感器連接的測量電路，提供基于腐蝕傳感器輸 出和過程變量輸出的、與腐蝕有關的輸出。 目前許多操作員以固定或計劃外的間隔在定期維修和維護過程中檢查腐蝕。新的 技術使得能夠使用裝置控制和自動化系統實時監測腐蝕。這允許以更短的時間間隔評估 腐蝕，能夠控制并且減緩損壞速率。 通過將腐蝕測量集成到自動化系統中，腐蝕監測更容易用其它過程變量執行、自 動操作并且觀察。該方法比傳統的獨立系統更節省成本、需要更少的體力勞動、提供與系統 更大的集成度，以記錄、控制和優化。 本
技術實現思路
以及摘要被提供用于以簡化方式引入選擇的概念，所述概念將在 下面在【具體實施方式】部分進一步描述。本
技術實現思路
以及摘要并不旨在確定所要求保護 的主題的關鍵特征或實質特征，它們也不旨在被用作輔助確定所要求保護的主題的范圍。【附圖說明】 圖1是圖示腐蝕速率與溫度之間的關系的曲線圖。圖2A和2B為圖示壓力與腐蝕速率之間的關系的曲線圖。 圖3是圖示流量與腐蝕速率之間的關系的曲線圖。 圖4是用于基于來自腐蝕傳感器和輔助過程變量傳感器的輸出以測量腐蝕的腐蝕 測量系統的簡化的方框圖。 圖5是圖4的應用在過程變量變送器中的腐蝕測量系統的側剖視圖。【具體實施方式】 提供了一種用于測量腐蝕和工業過程的系統，所述系統包括腐蝕傳感器以及附加 的(或輔助)過程變量傳感器。來自腐蝕傳感器和過程變量傳感器的輸出被用于提供附加信 息，例如具有改進精度的腐蝕速率的確定、預測性的腐蝕相關信息、補償相關信息、性能相 關信息或其它信息。腐蝕傳感器可以依照任何合適的技術。類似地，過程變量傳感器可以感 測任何過程變量，包括但不限于壓力、溫度、流量、液位、濁度、pH、導電性等等。 對裝置操作者來說，期望即使非常小程度地提高效率和生產力。然而，腐蝕成本 是裝置運行的幾個方面之一，在這幾個方面中，較大的改善可能伴隨相關的成本降低。腐蝕 測量可能被視為易于過程中的控制和優化的主要變量。 由于多種因素影響腐蝕測量，包括多種類型的腐蝕、各種腐蝕劑、各種容器材料、 獨特的化學作用以及腐蝕對諸如溫度和壓力的變量的依賴。提供了一種多變量腐蝕傳感 器，其不僅包括直接感測腐蝕的傳感器，還包括輔助的過程變量傳感器。 腐蝕速率可能受多種因素影響，例如溫度、壓力和流量。例如，圖1為曲線圖，示出 了在不同溫度下作為溶氧濃度的函數的腐蝕。除了在過程中出現的溫度變化，腐蝕過程本 身可以是放熱的，導致溫度上升，該溫度上升可以需要被考慮，以精確地確定腐蝕速率。 類似地，在許多情況下，腐蝕速率隨著壓力上升而上升。這可能是由于諸如重要著 的腐蝕劑(例如C〇2、H2S和O 2)的多種源在更高的壓力下更易溶于水。圖2A和2B是在兩個不同 的溫度下腐蝕速率相對于壓力的曲線圖。 與壓力和溫度類似，流量也可能導致腐蝕速率的增大。增大的腐蝕速率可能是由 于來自過程流體中諸如沙粒的固體顆粒的出現而增大的侵蝕。增大的流量也會通過不同的 機制增大化學腐蝕，例如通過揭去防腐膜或補充例如溶解氧的腐蝕劑。圖3是流速相對于不 同的硫化物濃度的曲線圖，示出了腐蝕速率隨著流速增大而增大。 如前所述，期望提供改進的腐蝕測量信息。該改進包括易用性、改進的性能、獲取 多過程變量測量、提供預測性的分析和針對獨特的過程條件的可定制化的應用信息。 圖4是示出根據一個示例性實施例的、與過程容器102連接的多變量腐蝕速率測量 系統100的簡化方框圖。過程容器102承載腐蝕性過程流體104。系統100包括過程變量傳感 器106,程變量傳感器106被配置為感測過程流體104的過程變量。腐蝕傳感器110被設置為 提供與腐蝕相關的輸出。腐蝕傳感器110依照任何合適的技術運行，包括在本文中具體討論 的那些技術以及其它技術。腐蝕傳感器110可以直接與過程流體104連接或者能夠遠程監測 流體104。腐蝕傳感器110還可以被實施用于非侵入式腐蝕測量。腐蝕傳感器110與傳感器 電路120連接，該傳感器電路被配置為測量腐蝕傳感器110的輸出或特性。示例性特性包括 電阻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種腐蝕測量系統，包括：腐蝕傳感器，所述腐蝕傳感器具有與由于暴露于過程流體而導致的腐蝕有關的腐蝕傳感器輸出；過程變量傳感器，所述過程變量傳感器具有與過程流體的過程變量有關的過程變量輸出；以及測量電路，所述測量電路與腐蝕傳感器和過程變量傳感器連接并具有基于腐蝕傳感器輸出和過程變量輸出的、與腐蝕有關的輸出。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：羅伯特·C·海德克，查理斯·R·威爾科克斯，
申請(專利權)人：羅斯蒙特公司，
類型：新型
國別省市：美國;US