[发明专利]一种管道管壁表面极化电阻和腐蚀速度的监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于腐蚀电化学领域，更具体地，涉及一种管道管壁表面极化电阻和腐蚀速度的监测方法及装置，该监测方法及装置是通过直接监测管道的管壁表面极化电阻R_p，从而在线直接监测管道本体的腐蚀速度。本发明中的监测方法及装置可用于管道的在线腐蚀监测，是一种能够实现直接从被监测对象获得信息进而得到设备本身腐蚀速度的监测方法。

背景技术

目前在线腐蚀监测方法主要有挂片法、电阻探针法、电化学线性极化探针法、场指纹法等。挂片法操作简单方便、数据可靠、可以用于任何介质环境，该方法操作周期过长，且只能反映这一段时间内挂片本身的腐蚀信息。电阻探针法主要采用与所测设备相同材料的探头进行测量，内置一个相同材料的补偿试片作为参比电极；金属材料在遭受腐蚀时，其横截面面积会减小，从而其电阻值会相应的增大。由测得电阻的变化，算出探头的减薄量，从而间接计算出探头材料元件在介质中的腐蚀速度。电化学线性极化探针法指当腐蚀系统受活化极化控制；腐蚀金属的自然腐蚀电位E_corr相距两个局部反应的平衡电位较远时，电极电位E与腐蚀电流I符合Stern-Geary方程；即腐蚀电位附近电流的变化和电位的变化之间成直线关系；并具体包含两种方式，一是线性扫描(阶跃)法；二是交流阻抗法。场指纹法的核心在于将测量电极阵列及配套设备安装在监测管道外部，由于管道发生腐蚀之后，腐蚀区变薄导致电阻增加。通过在监测段加载恒定电流，测量被测对象的电位差分布变化，根据所测量电极间的电压微小变化来监测管道内壁的腐蚀情况。

目前包括上述的所有腐蚀测试方法，除场指纹法外，都不能直接获取被监测体系的腐蚀信息，均是通过测量探针的腐蚀速度来表征被监测体系的腐蚀速度。实际上探针材料的状态、表面介质环境的流态与管道表面并不一致，两者的腐蚀速度和状态未必有完全的一致性。而场指纹法虽能直接从被监测对象(管道)获取信息，但耗资大精度要求高，且不适用于已在使用的埋地管道。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种管道管壁表面极化电阻和腐蚀速度的监测方法及装置，其中通过对监测方法关键的整体工艺设计、极化电流的施加方式及大小、管道管壁表面极化电阻的计算方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决只能从腐蚀探针上获取腐蚀信息而无法直接获得设备(如管道)本身腐蚀信息的问题。本发明中的监测方法能够实现直接从设备(即管道)本体获取腐蚀电化学信息，并且，本发明通过对被监测设备(即管道)施加微小恒电流极化的同时监测不同位置处的电位信号，来获取管道腐蚀状况的信息，能够实现方便快捷地从被监测对象本身获得信息，从而更直接合理的反映被监测对象腐蚀情况。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种管道管壁表面极化电阻的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以待监测的管道为工作电极；并且，在该管道的中心轴线上设置辅助电极，记该管道的中心轴线为x轴，则所述辅助电极对应的中心轴线上的位置为x轴原点；此外，在所述管道的管壁表面设置多个参比电极，则所述参比电极在所述管道中心轴线上的投影距所述原点之间的距离为x；所述管道中还容纳有腐蚀介质；

(2)监测与所述参比电极相对应的各个管壁表面位置处的电位，任意一个所述管壁表面位置处在所述管道中心轴线上的投影与相应的所述参比电极在所述管道中心轴线上的投影两者相重合，待监测到的电位稳定后，记稳定后的监测到的电位值为对应的所述管壁表面位置处的自腐蚀电位；接着，向所述辅助电极施加极化电流，并监测所述各个管壁表面位置处的电位，待监测到的电位稳定后，记录所述各个管壁表面位置处相应的电位极化值V，所述电位极化值V为相应的所述管壁表面位置处施加所述极化电流后监测到的电位与相应的所述自腐蚀电位之间的差值；所述电位极化值V与所述x一一对应；

(3)对所述电位极化值V与所述x两者之间的函数关系进行拟合，从而通过数据拟合分析，计算得出所述管道的管壁表面极化电阻R_p。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)的所述参比电极中有一个所述参比电极是设置在管道管壁表面与所述原点对应的位置上；优选的，所述步骤(1)中，所述参比电极在所述管道中心轴线上的投影距所述原点之间的距离为0～5D，其中所述D为管道内径。