腐蚀监测技术课件.ppt

1、1 1、什么是腐蚀监测？、什么是腐蚀监测？腐蚀监测是测量各种工艺流体状态腐蚀性（主要是对设备的内腐腐蚀监测是测量各种工艺流体状态腐蚀性（主要是对设备的内腐蚀）的一种测试工作。蚀）的一种测试工作。对于油气田的腐蚀监测就是测量油、气、水及对于油气田的腐蚀监测就是测量油、气、水及混输状态下介质的腐蚀性测试工作。混输状态下介质的腐蚀性测试工作。这种测试是主要是通过把试件插这种测试是主要是通过把试件插入到工艺流体之中，并始终与流体保持接触来完成。入到工艺流体之中，并始终与流体保持接触来完成。腐蚀监测探头可以是机械的、电的、电化学的装置。腐蚀监测技腐蚀监测探头可以是机械的、电的、电化学的装置。腐蚀监测技术

2、本身即可提供在工业处理系统中对金属损耗或腐蚀速度的直接和在术本身即可提供在工业处理系统中对金属损耗或腐蚀速度的直接和在线的监测结果。线的监测结果。2 2、腐蚀监测的目的义、腐蚀监测的目的义（1 1）测试介质的腐蚀性，提供金属的腐蚀速度测试介质的腐蚀性，提供金属的腐蚀速度。（2 2）评价过程参数的相关变化对系统腐蚀性的影响，对可能导致腐）评价过程参数的相关变化对系统腐蚀性的影响，对可能导致腐蚀失效的各种破坏性工况报警。蚀失效的各种破坏性工况报警。（3 3）诊断特殊的腐蚀问题，识别它们的起因和控制腐蚀速度的种种诊断特殊的腐蚀问题，识别它们的起因和控制腐蚀速度的种种参数，如压力、温度、参数，如压力、

3、温度、pHpH值、流速、含水等等值、流速、含水等等。（4 4）评估腐蚀控制和防腐技术的有效性评估腐蚀控制和防腐技术的有效性，如缓蚀剂，并且找出这些，如缓蚀剂，并且找出这些技术的最佳应用条件技术的最佳应用条件。（5 5）提供与当前设备运行情况和各种维护要求有关的管理信息。）提供与当前设备运行情况和各种维护要求有关的管理信息。3 3、腐蚀监测点的选择依据、腐蚀监测点的选择依据 油气田腐蚀监测点的选择遵循油气田腐蚀监测点的选择遵循“区域性、代表性、系统性区域性、代表性、系统性”原则原则。“区域性区域性”是指某一个区块或某一个油气田；是指某一个区块或某一个油气田；“代表性代表性”是指在生是指在生产系统

4、中能达到以点代面的点；产系统中能达到以点代面的点；“系统性系统性”是指围绕和贯穿整个油气是指围绕和贯穿整个油气田生产系统的各个环节。田生产系统的各个环节。腐蚀监测点设计在腐蚀监测点设计在生产现场腐蚀环境最苛刻、可能产生严重腐蚀生产现场腐蚀环境最苛刻、可能产生严重腐蚀的部位的部位。从。从单井井口、计量站外输（多个单井的汇管）、处理站进站单井井口、计量站外输（多个单井的汇管）、处理站进站（长输管线的末端）及污水处理系统（长输管线的末端）及污水处理系统。在整个生产流程设计腐蚀监测。在整个生产流程设计腐蚀监测点，满足系统监测要求，反映生产系统的腐蚀状况、腐蚀严重区域，点，满足系统监测要求，反映生产系统

5、的腐蚀状况、腐蚀严重区域，起到预警作用，并可对投加缓蚀剂等防腐措施进行评价。起到预警作用，并可对投加缓蚀剂等防腐措施进行评价。4 4、腐蚀监测评价执行标准、腐蚀监测评价执行标准n国内油气田针对污水处理系统执行国内油气田针对污水处理系统执行SY/T5329-94 SY/T5329-94 碎屑岩油藏注水水碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法质推荐指标及分析方法中对注水水质腐蚀速率的规定：中对注水水质腐蚀速率的规定：腐蚀速率小腐蚀速率小于于0.076mm/a 0.076mm/a n美国腐蚀工程师协会美国腐蚀工程师协会NACE RP 0775-2005 NACE RP 0775-2005 油、气田生产

6、中腐蚀挂片油、气田生产中腐蚀挂片的准备、安装、分析以及试验数据的解释的准备、安装、分析以及试验数据的解释中对腐蚀程度的规定中对腐蚀程度的规定腐蚀程度腐蚀程度平均腐蚀速度平均腐蚀速度最大点蚀速率最大点蚀速率mm/ampymm/ampy轻度轻度0.0251.00.130.25100.38155 5、腐蚀监测过程是由三部分组成、腐蚀监测过程是由三部分组成l 获取腐蚀数据获取腐蚀数据l 结果分析与判定结果分析与判定l 指导生产，缓蚀剂效果评价与防腐蚀措施建议等指导生产，缓蚀剂效果评价与防腐蚀措施建议等6 6、结果分析与判定指导思想：将腐蚀风险程度分三个等级、结果分析与判定指导思想：将腐蚀风险程度分三个

7、等级 低风险状态低风险状态（挂片、探针或两者均为轻度腐蚀程度以下）（挂片、探针或两者均为轻度腐蚀程度以下）需关注状态需关注状态（挂片、探针或两者有多点在（挂片、探针或两者有多点在中度腐蚀中度腐蚀程度以上）程度以上）需重点防范状态需重点防范状态（挂片、探针或两者有多点在（挂片、探针或两者有多点在严重腐蚀程度严重腐蚀程度以上）以上）方法方法监测原理监测原理特点特点检出信息检出信息适用适用对象对象结果解释结果解释挂片失重挂片失重法法挂片置于腐蚀介质中，定期测挂片置于腐蚀介质中，定期测量失重量失重需时较长，需时较长，操作复杂操作复杂平均腐蚀速率、平均腐蚀速率、点蚀点蚀任意任意介质介质容易容易电阻探针电

8、阻探针法法根据腐蚀造成电阻探针的电阻根据腐蚀造成电阻探针的电阻变化测量腐蚀速率变化测量腐蚀速率较快速、应较快速、应用灵活用灵活连续监测、连续监测、平均腐蚀速率平均腐蚀速率任意任意介质介质容易容易电感探针电感探针法法感抗的变化测定敏感元件厚度感抗的变化测定敏感元件厚度的减少测试的减少测试响应时间快响应时间快连续监测、连续监测、平均腐蚀速率平均腐蚀速率任意任意介质介质容易容易线性极化线性极化电阻法电阻法根据腐蚀过程中极化探针表面根据腐蚀过程中极化探针表面极化电阻变化测量腐蚀速率极化电阻变化测量腐蚀速率快速、应用快速、应用灵活灵活连续的连续的腐蚀速率腐蚀速率电解电解质质较易，存较易，存在干扰在干扰氢

9、渗透法氢渗透法通过测量渗透到氢探针中的氢通过测量渗透到氢探针中的氢分子量计算氢渗透率分子量计算氢渗透率需时较长需时较长氢渗透氢渗透速率速率任意任意介质介质较易较易电化学噪电化学噪音法音法利用腐蚀过程产生的微弱信号利用腐蚀过程产生的微弱信号检测腐蚀的剧烈程度检测腐蚀的剧烈程度受干扰因素受干扰因素较多较多点蚀，半定量点蚀，半定量任意任意介质介质有难度有难度FSMFSM法法根据特制的测试管段上多点电根据特制的测试管段上多点电位变化测量腐蚀速率位变化测量腐蚀速率费用昂贵费用昂贵腐蚀速度腐蚀速度管线缺陷管线缺陷任意任意介质介质较复杂较复杂二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理 与现场生

10、产管线与现场生产管线同材质试片同材质试片插入管线内部插入管线内部，根据一段时间内（，根据一段时间内（2 2个个月左右）的失重质量计算试件的腐蚀速度。月左右）的失重质量计算试件的腐蚀速度。优点：优点：a a、测试结果准确性高。、测试结果准确性高。b b、腐蚀产物及微生物可直接获取。、腐蚀产物及微生物可直接获取。c c、可、可获取点试数据。获取点试数据。缺点：获得数据时间较长，不能获得实时监测数据。缺点：获得数据时间较长，不能获得实时监测数据。fhfgftSmmF3650)(二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理 二、腐蚀监

11、测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理满足分层流动监测满足分层流动监测需要需要上、中、下上、中、下 三三 组组 试试 片片二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理 油井管线下部试片腐蚀状况油井管线下部试片腐蚀状况集输管线腐蚀状况集输管线腐蚀状况二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理某油田地层产出水试片某油田地层产出水试片 二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理试棒试棒5mm5mm二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理l 挂片法是各种腐蚀监测手段中最根本和有效的方法，能够最大程度的反挂片法是各种腐蚀监测手段中最根本和有

12、效的方法，能够最大程度的反映真实腐蚀情况，尽管现在先进的电子方法较多，但任何其它方法的使用，映真实腐蚀情况，尽管现在先进的电子方法较多，但任何其它方法的使用，都会以挂片法作为参考，而进行配套使用。都会以挂片法作为参考，而进行配套使用。l 尤其是在材料和防腐方法选择方面具有不可替代性！尤其是在材料和防腐方法选择方面具有不可替代性！二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理l 电阻探针电阻探针ER ER 被称为是被称为是“电子的电子的”腐蚀挂片，把探针插入管线与生产介质腐蚀挂片，把探针插入管线与生产介质完全接触，完全接触，探针电阻的变化量折算成金属的损失（金属失重即为发生腐蚀）探针电

13、阻的变化量折算成金属的损失（金属失重即为发生腐蚀）。l 原理：一个具有固定质量和形状的传感器的电阻，横截面积随腐蚀而变化，原理：一个具有固定质量和形状的传感器的电阻，横截面积随腐蚀而变化，电阻读数将随之变化，这个变化量与一个未腐蚀的传感器元件的电阻相比较，电阻读数将随之变化，这个变化量与一个未腐蚀的传感器元件的电阻相比较，当二者电阻读数表达为一个比率时，比率的变化就表示腐蚀速度的变化。当二者电阻读数表达为一个比率时，比率的变化就表示腐蚀速度的变化。l 优点：可广泛使用于任何发生腐蚀的系统。优点：可广泛使用于任何发生腐蚀的系统。l 缺点：缺点：a a、获取数据时间较长。、获取数据时间较长。b b

14、、当探针发生沉积时，会得到错误信息。、当探针发生沉积时，会得到错误信息。c c、对硫化物系统中测量结果受到较大影响。、对硫化物系统中测量结果受到较大影响。d d、探针的灵敏度高，寿命短，、探针的灵敏度高，寿命短，反之亦然。反之亦然。原理：原理：欧姆定律，金属或合金元件的电阻为：欧姆定律，金属或合金元件的电阻为：R=rR=rL/AL/A其中：其中：LL元件长度；元件长度；AA横截面积；横截面积；RR电阻率。电阻率。腐蚀元件横截面积减小（金属损失）导致元件电阻增加。测量探针电阻的仪表将探腐蚀元件横截面积减小（金属损失）导致元件电阻增加。测量探针电阻的仪表将探针跨度（有效寿命）分成针跨度（有效寿命）

15、分成10001000份，每一份称为探头的一个寿命单元。仪器读数为份，每一份称为探头的一个寿命单元。仪器读数为探头壁探头壁厚损失的寿命单元厚损失的寿命单元。1000KXMLtKXXCR1000365)(12ML ML 金属损失金属损失/mils/milsX X 任意时刻的仪器读数任意时刻的仪器读数X2 t2X2 t2时刻的仪器读数时刻的仪器读数X1 t1X1 t1时刻的仪器读数时刻的仪器读数t X1 t X1 与与 X2X2读数之间的时间差（天）读数之间的时间差（天）CR CR 腐蚀速率腐蚀速率(mils/(mils/年年)K =PROBE CONSTANT K =PROBE CONSTANT

16、探针常数探针常数二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理电阻探针传感器类型电阻探针传感器类型二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理安装座安装座数据采集器数据采集器数据存储器数据存储器探针延伸杆探针延伸杆探针探针空心旋塞空心旋塞试件试件高压高压腐蚀监测装置腐蚀监测装置法兰法兰监测管段监测管段说明：说明：1、腐蚀监测装置与监测管段对焊，监测管段割口直径、腐蚀监测装置与监测管段对焊，监测管段割口直径5

17、0 mm。2、ER7100腐蚀探针带旋塞的安装座与监测管段对焊，监测管段割口直径腐蚀探针带旋塞的安装座与监测管段对焊，监测管段割口直径35 mm。3、监测管线割口要求圆滑无毛刺。、监测管线割口要求圆滑无毛刺。带旋塞的带旋塞的安装座安装座延伸接头延伸接头ER7100ER7100探针探针数据采集器数据采集器二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理笔记本电脑笔记本电脑二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理 二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理l 原理：氢探头最简单的也是最常用的一种是薄壁碳钢

18、试管，中间插人一原理：氢探头最简单的也是最常用的一种是薄壁碳钢试管，中间插人一根实芯棒，使试管和棒之间形成环状空间，插人介质中。氢原子可以渗透根实芯棒，使试管和棒之间形成环状空间，插人介质中。氢原子可以渗透薄管壁在环形空间内积聚，生成氢气，而氢气分子因比原子大而难以逸出，薄管壁在环形空间内积聚，生成氢气，而氢气分子因比原子大而难以逸出，随着氢气的增多，压力不断提高，并显示于外面的压力表，贴片探头的原随着氢气的增多，压力不断提高，并显示于外面的压力表，贴片探头的原理大致相同，只是探头贴在容器外壁，收集穿过器壁的氢原子。理大致相同，只是探头贴在容器外壁，收集穿过器壁的氢原子。l 目前还没有一种氢探

19、头可用来直接表明腐蚀率，但可以监测工艺过程的目前还没有一种氢探头可用来直接表明腐蚀率，但可以监测工艺过程的变化。变化。二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理l 原理：测量腐蚀电流从而获得腐蚀速度。即将一个小电流施加到正原理：测量腐蚀电流从而获得腐蚀速度。即将一个小电流施加到正在发生腐蚀的电极上，测量装置的阳极与阴极之间的电流而获得数据。在发生腐蚀的电极上，测量装置的阳极与阴极之间的电流而获得数据。l 优点：可随时获得读数，通常应用于时实监测。优点：可随时获得读数，通

20、常应用于时实监测。l 缺点：不能应用含有较高杂质（油类）或气体中，只要对电极造成缺点：不能应用含有较高杂质（油类）或气体中，只要对电极造成污染的环境，所获得的数据可靠性差。污染的环境，所获得的数据可靠性差。二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理l 原理：是电阻法转化的一项技术，原理：是电阻法转化的一项技术，是在传感器中埋设一个线圈，通过其是在传感器中埋设一个线圈，通过其感抗的变化来测定敏感元件厚度的减感抗的变化来测定敏感元件厚度的减少。具有高磁导率强度的敏感元件强少。具有高磁导率强度的敏感元件强化了线圈周围磁场，因此敏感

21、元件厚化了线圈周围磁场，因此敏感元件厚度的变化将影响线圈的感抗。度的变化将影响线圈的感抗。l 优点：可广泛应用与各种系统，响优点：可广泛应用与各种系统，响应时间大大缩短，也可时实获得数据。应时间大大缩短，也可时实获得数据。l 缺点：电极需更换，价格较高缺点：电极需更换，价格较高变变送送器器数据记录器数据记录器探探头头二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理l FSMFSM技术是经过现场检验的，通过监测电流在技术是经过现场检验的，通过监测电流在金属结构上流动方向的细微变化（金属结构上流动方向的细微变化（电压值与初始电压值与初始设定的测量值进行比较设定的测量值进行比较）来检测由于腐

22、蚀引起的）来检测由于腐蚀引起的金属损失，脆裂和凹坑。金属损失，脆裂和凹坑。l 传感针或电极呈矩阵式分布在被监测区域来传感针或电极呈矩阵式分布在被监测区域来检测电场方向的变化。测量电压与最初的参考电检测电场方向的变化。测量电压与最初的参考电压进行比较。探针间距一般为壁厚的压进行比较。探针间距一般为壁厚的2-32-3倍。倍。l 系统提供图解曲线表明凹坑和脆裂的位置和系统提供图解曲线表明凹坑和脆裂的位置和严重程度，计算实际腐蚀趋向和腐蚀速率。对在严重程度，计算实际腐蚀趋向和腐蚀速率。对在线系统，敏感性和重复性是线系统，敏感性和重复性是剩余壁厚的剩余壁厚的0.1%0.1%。二、腐蚀监测的技术方法及原理

23、二、腐蚀监测的技术方法及原理WELD焊缝焊缝Fixed Current Flow固定的电流固定的电流Corro-sionCorroded Weld腐蚀的焊缝腐蚀的焊缝腐蚀腐蚀初始电压降：初始电压降：E1E1初始电压降：初始电压降：E2E2Sensing Pin New Weld新焊缝新焊缝二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理WeldsCurrent inCurrent outPin MatrixElectrical field pattern二、腐蚀监测的技术方法

24、及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理RS232 RS232 仪器仪器 FIU FIU 接线盒接线盒传 感 针 矩传 感 针 矩阵阵太阳能电池太阳能电池供电供电笔记本电脑笔记本电脑或或RS485RS485机 房 台 式 电机 房 台 式 电脑脑局域网局域网 二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理Field DataField Data7006005004003002001000,0-0,1Exposure Period暴露时间暴露时间METALLOSS-MmmGrowi

25、ng Pit at 6 Oclock6点钟位置蚀坑生长点钟位置蚀坑生长Uniform Corrosion均匀腐蚀均匀腐蚀Change in Process Composition流程成分的变化流程成分的变化FSMTrend Plot40三维图三维图41Post Processed PlotPost Processed Plot三维图三维图42二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理l 该技术可在不停产情况下进行挂片、探针的更换，挂片数据的采集，不该技术可在不停产情况下进行挂片、探针的更换，挂片数据的采集，不影响油气田的正常生产，解决了因停产所带来的一切不良后果。影响油气田的正常生产，解决了因停产所带来的一切不良后果。该装置已有半个多世纪的使用经验，性能稳定，可以应用在高压、高温装置该装置已有半个多世纪的使用经验，性能稳定，可以应用在高压、高温装置上，被世界各大腐蚀监测公司广泛采用，各公司的接口通用上，被世界各大腐蚀监测公司广泛采用，各公司的接口通用44二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理