Устройство для контроля коррозионной активности среды

 

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для контроля коррозионной активности среды в трубопроводах или в каких-либо технологических аппаратах. Устройство для контроля коррозионной активности среды включает в себя блоки питания и обработки информации, соединенные с датчиком контроля коррозионной активности среды, содержащим размещаемый в агрессивной среде чувствительный элемент, изготовленный из электропроводящего материала. Датчик выполнен в виде перевернутого полого корпуса с днищем, внутри которого параллельно днищу размещены две плоские катушки индуктивности с расположенным между ними диэлектриком, залитые химстойким изоляционным материалом, а чувствительный элемент закреплен на химстойком изоляционном материале одной своей стороной параллельно катушкам индуктивности. При этом датчик может быть снабжен постоянным магнитом, размещенным в корпусе между днищем и катушкой индуктивности, чувствительный элемент может быть выполнен из фольги и закреплен на химстойком изоляционном материале с помощью химически термостойкого клея. С противоположной стороны от днища по краю внешней поверхности корпуса может быть выполнена резьба, на которую навинчена гайка с буртиком, закрепляющая чувствительный элемент на химстойком изоляционном материале и исключающая контакт химстойкого изоляционного материала с агрессивной средой. Данное изобретение обеспечивает непрерывный контроль активности исследуемой коррозионной среды и повышение чувствительности соответствующих измерений во времени. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано, в частности, для контроля коррозионной активности сред, в том числе сероводородсодержащих, в технологических аппаратах и трубопроводах на установках переработки газа и при его транспорте.

Известно устройство для контроля коррозионной активности среды, включающее блоки питания и обработки информации, соединенные с датчиком контроля коррозионной активности среды, содержащим размещаемый в агрессивной среде чувствительный элемент, изготовленный из электропроводящего материала (справочник "Коррозия"/ Под редакцией Шрайера Л.П. - М.: Металлургия, 1981, с.616, рис.10.47). Чувствительный элемент выполнен в виде петли из проволоки или ленты. Во время выдержки чувствительного элемента в агрессивной среде поперечное сечение петли уменьшается, а электрическое сопротивление чувствительного элемента увеличивается, что вызывает изменения в цепи измерительного прибора, так как большинство продуктов коррозии имеет более высокое электрическое сопротивление, чем металл, из которого они образуются.

К недостаткам известного устройства можно отнести: - малую чувствительность к изменению электрического сопротивления в зависимости от коррозионной активности среды; - малую разрешающую способность, что требует проведения длительных испытаний и не дает точных данных при быстрых изменениях коррозионной активности; - ограниченную область применения в средах, содержащих сероводород (вследствие наводораживания и образования электропроводных продуктов коррозии чувствительный элемент не определяет тенденций процесса коррозии).

Задачами предлагаемого изобретения являются обеспечение непрерывного контроля, повышение чувствительности к изменению во времени коррозионной активности среды и получение надежных данных при использовании устройства в различных агрессивных средах.

Поставленные задачи решаются благодаря тому, что в устройстве для контроля коррозионной активности среды, включающем блоки питания и обработки информации, соединенные с датчиком контроля коррозионной активности среды, содержащим размещаемый в агрессивной среде чувствительный элемент, изготовленный из электропроводящего материала, согласно изобретению датчик выполнен в виде перевернутого полого корпуса с днищем, внутри которого параллельно днищу размещены две плоские катушки индуктивности с расположенным между ними диэлектриком, залитые химстойким изоляционным материалом, а чувствительный элемент закреплен на химстойком изоляционном материале одной своей стороной параллельно катушкам индуктивности, причем датчик выполнен с возможностью обеспечения f_ч.э = к•f₀, где 10 ≥ к ≥ 1; f₀ - частота генерации магнитного поля без чувствительного элемента, Гц; f_ч.э - частота генерации магнитного поля с чувствительным элементом, Гц.

При этом датчик снабжен постоянным магнитом, размещенным в корпусе между днищем и катушкой индуктивности.

Кроме того, чувствительный элемент выполнен из фольги.

При этом чувствительный элемент закреплен к химстойкому изоляционному материалу с помощью химически термостойкого клея.

Кроме того, с противоположной стороны от днища по краю внешней поверхности корпуса выполнена резьба, на которую навинчена гайка с буртиком, закрепляющая чувствительный элемент на химстойком изоляционном материале и исключающая контакт химстойкого изоляционного материала с агрессивной средой.

На фиг. 1 изображена схема устройства для контроля коррозионной активности среды.

На фиг.2 изображена конструкция датчика контроля коррозионной активности среды.

На фиг. 3 представлена кривая изменения коррозионной активности слабоминерализованной среды.

На фиг. 4 представлена кривая изменения коррозионной активности стандартного кислого (NACE ТМ 01-77) раствора, насыщенного сероводородом.

На фиг.5 представлена кривая изменения коррозионной активности аминового раствора, насыщенного сероводородом, с добавлением диоксида углерода.

Устройство для контроля коррозионной активности среды 1 включает в себя блок питания 2, блок обработки информации 3 и датчик контроля коррозионной активности 4, который состоит из перевернутого полого корпуса 5 с днищем 6, параллельно которому внутри корпуса 5 размещены две катушки индуктивности 7 и 8 с расположенным между ними диэлектриком 9. Между днищем 6 и катушкой индуктивности 7 размещен постоянный магнит 10. Чувствительный элемент 11, размещенный параллельно катушкам индуктивности 7 и 8, одной своей стороной закреплен на химстойком изоляционном материале 12 с помощью химически термостойкого клея 13 и гайки 14 с буртиком 15, которая навинчена на корпус 5 с противоположной стороны от днища 6.

Расположение чувствительного элемента 11 и постоянного магнита 10 параллельно катушкам индуктивности 7 и 8 и вплотную к ним позволяет повысить чувствительность и разрешающую способность датчика, а также обеспечивает длительный режим непрерывной регистрации. Кроме того, такая конструкция обеспечивает компактность датчика 4 и простоту его сборки. Закрепление чувствительного элемента 11 на химстойком изоляционном материале 12 с помощью химически термостойкого клея 13 и гайки 14 с буртиком 15 обеспечивает защиту катушек индуктивности 7 и 8 от воздействия агрессивной среды 1.

Для работы датчика 4 необходимо обеспечить соотношение f_ч.э = к•f₀, где 10 ≥ к ≥ 1, которое зависит от характеристик чувствительного элемента, параметров индуктивных катушек и их расположения относительно чувствительного элемента.

При к < 1 наступает зона нечувствительности магнитного потока, что является признаком выхода устройства из строя; при к = 1 чувствительный элемент полностью израсходован от воздействия среды; к ≥ 10 невозможно обеспечить данными технологическими параметрами датчика и его конструкцией.

Работает устройство для контроля коррозионной активности среды следующим образом.

На датчик 4 от блока питания 2 подают напряжение и, включив блок обработки информации 3, регистрируют исходную величину сигнала датчика f_ч.э, который может быть преобразован в информационный стандартный сигнал - напряжение или ток. Причем f_ч.э при тарировке устройства соответствует нулевому значению сигнала f₀, когда толщина фольги равна нулю. Затем, разместив датчик 4 в агрессивной среде 1, осуществляют контроль коррозионной активности среды 1, регистрируя воздействие агрессивной среды 1 на чувствительный элемент 11 (f_ч.э) непрерывно или дискретно.

По полученным данным f_ч.э строят кривые изменения коррозионной активности среды 1 во времени (фиг.3-5).

Так кривая на фиг.3 показывает, что коррозия образца из стали 08 КП в слабоминерализованном растворе фиксируется уже в первые минуты воздействия, что подтверждает высокие чувствительность и разрешающую способность предлагаемого устройства.

На фиг.4 и 5 показана различная активность сероводородсодержащих сред, в том числе различный ход течения процесса коррозии образца из стали 08 КП от периодического воздействия агрессивных компонентов.

На фиг.4 показана кривая изменения коррозионной активности среды, представляющей собой стандартный кислый раствор NACE ТМ 01-77 (0,5% уксусной кислоты и 5% хлористого натрия в дистиллированной воде), насыщенный сероводородом. Продукты коррозии, образующиеся в начальный момент, на некоторое время замедляют процесс коррозии (отрезок а-в), однако с течением времени чувствительный элемент фиксирует продолжение воздействия агрессивной среды. Процесс коррозии после точки "в" прототипом уже не контролируется.

Как видно из кривых на фиг.4 и 5, утончение фольги до 80% в растворе NACE с сероводородом происходит ≈ в 100 раз быстрее, чем в аминовом растворе с сероводородом.

На фиг. 5 показано воздействие аминового раствора, насыщенного сероводородом, на углеродистую сталь. Сначала раствор оказывает ингибирующее действие на образец, но с повышением содержания сероводорода активность среды возрастает и фиксируется процесс коррозии. С введением в раствор диоксида углерода резко повышается процесс коррозии, что хорошо видно на кривой.

Предлагаемое устройство для контроля коррозионной активности среды позволяет непрерывно и дискретно осуществлять контроль коррозии в любых средах, в том числе содержащих сероводород и другие коррозионно-активные компоненты, обладает высокой чувствительностью к изменению частоты генерации магнитного поля благодаря своей конструкции, обеспечивает получение точных данных при быстрых изменениях коррозионной активности среды.

Предлагаемое устройство может быть использовано в любых отраслях промышленности для диагностики агрессивности сред в технологических аппаратах, а также в лабораторных установках при изучении кинетики процесса коррозии.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля коррозионной активности среды, включающее блоки питания и обработки информации, соединенные с датчиком контроля коррозионной активности среды, содержащим размещаемый в агрессивной среде чувствительный элемент, изготовленный из электропроводящего материала, отличающееся тем, что датчик выполнен в виде полого корпуса с днищем, внутри которого параллельно днищу размещены две плоские катушки индуктивности с расположенным между ними диэлектриком, залитые химстойким изоляционным материалом, а чувствительный элемент закреплен на химстойком изоляционном материале одной своей стороной параллельно катушкам индуктивности, причем датчик выполнен с возможностью обеспечения соотношения f_ч.э= к•f₀,
где 10≥к≥1;
f₀ - частота генерации магнитного поля без чувствительного элемента, Гц;
f_ч.э - частота генерации магнитного поля с чувствительным элементом, Гц.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик снабжен постоянным магнитом, размещенным в корпусе между днищем и катушкой индуктивности.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен из фольги.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что чувствительный элемент закреплен на химстойком изоляционном материале с помощью химически термостойкого клея.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что с противоположной стороны от днища по краю внешней поверхности корпуса выполнена резьба, на которую навинчена гайка с буртиком, закрепляющая чувствительный элемент на химстойком изоляционном материале и исключающая контакт химстойкого изоляционного материала с агрессивной средой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5