[发明专利]一种用于监测工业设备腐蚀的多功能腐蚀监测探头

说明书

技术领域

本发明涉及腐蚀电化学监测设备，尤其是涉及一种用于监测工业设备腐蚀的多功能腐蚀监测探头。

背景技术

工业生产工况复杂，环境多变，工业设备易发生腐蚀。而工业设备的腐蚀往往会降低生产效率、造成重大经济损失，甚至引发严重的突发事故。如能采用有效的在线实时腐蚀监测技术，对工业设备的一些关键部位进行全程跟踪监测，及时了解其腐蚀状态，对工业设备的科学维护、优化生产工艺、提高生产效率以及安全生产有重大的实际意义。

国内外传统监测工业设备腐蚀有挂片失重、定点测厚、声波探伤、化学分析等方法，但这些方法都难以在线实时地监测工业设备的腐蚀状态。目前，国内外采用电阻探针、极化曲线技术交流阻抗对工业设备的腐蚀进行在线实时地监测。例如杨景林等人（中国专利CN201697859U）发明的管道土壤传感器；曹洁玉等人（中国专利CN1590981）用与热交换管相同的材质制作探针监测热交换管的腐蚀状态；苗健等人（中国专利CN201060160）制作的在线腐蚀监测探针能够将挂片法和电阻法应用在一起；郭兴蓬等人（中国专利CN102128784A）等发明了电偶电化学噪声腐蚀监测探针能够灵敏地得到金属局部腐蚀的信息；但是均无法同时监测工业设备的腐蚀电位、腐蚀电流、极化电阻、交流阻抗等腐蚀电化学参数的更全面的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于监测工业设备腐蚀的多功能腐蚀监测探头。

本发明设有中心电极和n支环绕电极，所述n支环绕电极设于中心电极周围，所述中心电极与n支环绕电极由绝缘材料包封，所述中心电极和n支环绕电极的下端分别设连接导线，绝缘材料外侧设有外壳，n为≥2的整数。

所述中心电极的材质可采用碳钢、不锈钢、铜、铝等金属或合金，所述中心电极的直径可为1～20mm，长度为3～30mm；所述中心电极可采用碳钢圆柱形电极，碳钢圆柱形电极的直径可为3～8mm，长度可为5～15mm。

所述环绕电极可采用各种惰性贵金属材料或石墨制作；所述各种惰性贵金属可选自铂、铱、钯、金、钛等或其合金，环绕电极的直径可为0.2～5mm，长度可为3～30mm；所述环绕电极可优选铂丝电极，铂丝电极的直径可为0.5～2mm，长度可为3～12mm。

n可为偶数，所述环绕电极最好对称设于中心电极周围。

所述中心电极与连接导线可通过焊接相连接；所述环绕电极与连接导线可通过焊接相连接，用绝缘材料密封其焊接部位。

所述绝缘材料可选自环氧树脂、硅橡胶、二氧化硅、陶瓷、塑料、聚四乙烯等中的一种。

所述外壳可采用不锈钢外壳、塑料外壳或聚四氟乙烯外壳等。

本发明集成了中心电极和周围环绕电极；可应用极化电阻、交流阻抗、循环伏安等多种电化学测量技术在线实时监测工业设备的腐蚀状态。本发明可用于在线实时监测服役中的水溶液环境下工业设备的腐蚀速度、腐蚀电位、极化电阻、交流阻抗和金属溶解浓度等腐蚀电化学参数，实时全面地评估生产中的工业设备的腐蚀状态。特别适用于对冷凝塔、换热器、精馏塔、各种反应器、输液管道等大型工业设备服役安全进行长期跟踪监测。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为不同浓度的FeSO₄溶液的循环伏安曲线。在图2中，a为0.0005M，b为0.001M，c为0.0025M，d为0.005M，e为0.0075M，f为0.01M，g为0.05M。

图3为图2的局部放大图。在图3中，a为0.0005M，b为0.001M，c为0.0025M，d为0.005M，e为0.0075M，f为0.01M，g为0.05M。

图4为各种浓度FeSO₄溶液循环伏安曲线的氧化峰电流和Fe²⁺浓度的关系。

图5为各种浓度FeSO₄溶液循环伏安曲线的还原峰电流和Fe²⁺浓度的关系。

图6为以20#为材质的中心电极在不同浓度Na₂S溶液中的交流阻抗谱图。在图5中，a为0.01mol·L^-1，b为0.001mol·L^-1，c为0.0001mol·L^-1，d为0.00001mol·L^-1。