在线腐蚀检测减少腐蚀可能性降低成本

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(制药) 点击数:773 发布时间:2010-07-05

 

 

 

在流程工业领域中腐蚀几乎是一种不可避免的现象。本文将向您介绍有关减少腐蚀的可能性,并告诉您如何降低此领域的昂贵费用。

在流程工业设备中,温度、压力、流量和酸碱度检测控制的目的是对流程工艺进行优化,以实现最大的产能。之所以没有提到对腐蚀的检测控制,是因为到目前为止尚未有有效的腐蚀检测方法。正因如此,许多的流程设备是在极为艰难的情况下工作的,几乎在其能够承受的负荷上限工作,也给腐蚀带来迅速扩展的机会。

遗憾的是,到目前还没有对腐蚀程度有一个明确清晰的等级划分,没有像温度那样清晰的摄氏度或华氏度测量值的程度标准。而腐蚀在很大程度上受到了化学和物理因素的影响,而且,至今也不能向压力或温度那样直接进行测量。

到目前为止,在流程设备的腐蚀状况检测中,通常采用的是对比法,即用一个与流程设备被检测处材料相同的样件,在一定的时间内腐蚀后的重量损失与原样件重量的对比衡量腐蚀的程度如何。例如,每3个月对样件的重量进行一次检测,对重量进行比较,计算出“年腐蚀度”的数据,多少可以提供流程设备腐蚀的真实情况。这种检测方法所得到的结果是某一个时间阶段的腐蚀情况,又无法了解在当前流程控制情况下的腐蚀状态。这也表示:至今流程设备受到腐蚀状态数据不能作为一个“受控量”进入控制系统,受控制系统的监控。而实际工作表明:化工企业、制药企业、石油工业企业和热力(热电)厂都非常需要实时的腐蚀程度检测方法。因为解决腐蚀带来的损失,也包括预防性的维护保养所需的资金高达上百万,而在解决流程设备的管道腐蚀问题时,有时往往只需要改变一定的参数就能有效的改善管道的腐蚀。而三个月后才能得出结论的腐蚀样件是不能完成实时提供管道腐蚀信息的。

经常出现的管道腐蚀破坏的现象是管道被腐蚀出一个个洞孔或者一条腐蚀缝隙。这是一个均质金属材料表面局部腐蚀的典型表现。出现这种腐蚀的原因可能是金属晶格结构的不均衡,不均匀,含有合金成分等等。而这种腐蚀最令人头疼的是它常常导致流程设备的停产维修,而到目前为止,还没有可靠的预测孔洞性腐蚀的方法,还无法预测可能出现孔洞锈蚀的位置。

我们都知道在腐蚀过程中一般都同时带有电化学的反应过程,通常将这一过程称之为电化学腐蚀过程。而电化学腐蚀的原理是因为局部的电核电压过高。而电化学腐蚀过程总是用电位差的平衡来描述的,换一种说法就是有电流的流动,而这正是腐蚀过程监测的关键所在。

在流程设备管道腐蚀过程中极其微弱的电流可以在传感电极的帮助下被检测到,检测电极带有一定电位的直流电压,可以对通过的电流进行检测。Smartcet腐蚀传感器就是利用这一原理工作的,检测电极使用的材料与被检测的金属管道材料相同,这样一来,在电极上也发生与被测管道相同的腐蚀,传感器对电极腐蚀时产生的电流进行检测,并将检测的数据传送出去,在每一个需要进行管道腐蚀状况监测的部位,都可以安置一个这样有三个检测电极的腐蚀传感器。

 

 

Smartcet腐蚀传感器的功能

Smartcet腐蚀传感器可以被视为“电极被腐蚀了的电子部件”,其功能可用一个等效电路来描述。该等效电路相当于一个阻抗(法拉第电阻)与电容并联的电路,再串联上一个欧姆电阻的电路。阻抗所表示的是离子/电子的交换,电容表示的是金属材料和电极表面的腐蚀情况。在这一等效电路中串联的欧姆电阻相当于电极电阻(管道内介质)。

在施加一定的电压后,法拉第阻抗会出现复杂的,线性阻值变化。据Stern和Gaery腐蚀理论,在已知电阻阻值,电极材料性能和电极表面状况时,可以得知一般腐蚀/线性腐蚀的程度。为了能测量法拉第阻抗的大小,需施加一定的直流电压,对流过的电流进行检测。在这种情况下的校正系数是Stearn-Geary值“B”,利用这一校正值可以对线性腐蚀过程测量值的正确性进行验证。遗憾的是在这一校正电子线路模型中,还包含了模拟“管道内部介质”的欧姆电阻。为了能够使这一电阻实现定量化,还要参考对比管道内介质的导电性能进行测量。在Smartcet腐蚀传感器7min一个周期的检测过程中,同样也对管道介质的导电性能进行一次检测。电子模型中的电容及其容量也都经过了计算,并以KMI因子的形式发送出去。

精确的动态计算

由于流程设备管道腐蚀是一个动态的变化过程,而且在很大程度上受到整个系统,边际条件的影响,因此,为了获得准确的数值必须使用各个不同流程设备特有的校正系数“B”。而每一个流程设备系统不同的电子模型中的校正系数“B”是根据极化电阻线性变化的偏差来确定的。遗憾的是这一系数无法直接计算出来,一般情况下是通过校验检测与测量结果的比较而得出来的,并且与经验数据有着密切的关系。在Smartcet腐蚀传感器中,通过缓慢的改变施加在电极上的直流电压,通过系统对非线性法拉第欧姆电阻部分的变化来确定的。从而得到腐蚀检测模型在线检测的校正系数“B”,有了这一系数之后,就可以精确的测定管道锈蚀的程度了,因为系统保证了测量的可靠性。

腐蚀孔位置的确定

孔洞性腐蚀是一种表现方式,它表示在均质材料的局部有不均质的点。通过微观检测,可以看到在这些点的表面有结构缺陷,晶界缺陷或者有沉积物、盐或氧化层。从电化学的角度来观察,认为在晶格局部的电位差与周围的金属材料不同。在Smartcet腐蚀传感检测技术中,将这些变化的现象归结为系统的“固有杂质影响”,腐蚀点的测定是通过两个电极和一个参考电极对腐蚀点的检查来确定的,在线性腐蚀中,干扰信号的振幅是确定腐蚀点的尺度。因此,传感器发出的腐蚀点信息是腐蚀点与一般腐蚀比例关系的因数。
Smartcet电极的结构(电极材料与被测金属相同)对测量没有影响。这种腐蚀检测技术的优点就在于其速度很快,Smartcet检测系统可以在几分钟内提供流程设备腐蚀的信息,使流程设备的操作者可以实时地对设备工作参数进行调整。

应用领域

由于腐蚀每年都会给企业带来不少的经济损失,仅在德国由腐蚀而带来的经济损失总额就高达几千亿欧元。这些腐蚀损失中的一部分是不可避免的,因为自然界的规律是不可抗拒的。但是,我们可以将不可抗拒的损失限制在一定的范围内。其中,在制造流程设备时正确的选择材料是实现这一目的的前提。无论在什么情况下,仔细的观察流程设备关键部位的腐蚀状态,有目的地进行维护保养是必不可少的。最有意义的是及时地测量腐蚀变化的数据,从而有可能在流程设备正常运行的同时修改流程设备的工艺参数。Smartcet腐蚀传感器每7min进行一次腐蚀检测,提供出极有价值的测量数据,这些数据既可以汇总到流程设备的控制系统之中,也可以用其他数据采集仪器来采集。在它的帮助下,人们一方面可以及时地采取有效的措施,另一方面可以了解到腐蚀的发展趋势,从而不断的改进流程设备的生产工艺。令人感兴趣的是,可以利用Honeywell对腐蚀传感器检测到的数据进行远程无线传输。它大大的方便了腐蚀传感器在重要检测点的安装,而且还不需要任何连接导线和电缆,而这在复杂的流程设备腐蚀检测中,在对现有流程设备的技术改造中有着重要的意义。腐蚀检测已不再是理论上的科学知识了,相反是流程设备中实实在在的一个组成部分,是一个跨专业,多学科研究的结晶。在过去,腐蚀检测是一个只有专家们才能谈论的课题,而今天,它已经不再是一个问题了。Smartcet现在为您提供了经过实践检验的,具有专利保护的腐蚀检测系统,使您能对流程设备的腐蚀情况一目了然,并且有可能定期的控制、调节腐蚀过程。