本发明专利技术公开了一种基于场指纹法的高精度的检测/监测金属管道或压力容器局部腐蚀后剩余厚度的方法。该方法用测量电极探针矩阵和参考电极获得取样电压并据此计算出场指纹系数FC后，再顺序计算各探针对所在部位的管道电阻值、计算各个电阻上的电流值、计算电阻变化所在列流向相邻一列的电流值，最后计算出管道或压力容器局部腐蚀后的剩余厚度。本方法大幅度提高了检测精度，能够对局部腐蚀剩余厚度进行确定性的计算，比目前常用的方法的精度更高，得到的结果更加可靠，为判断因腐蚀带来的事故隐患提供了可靠依据。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于场指纹法的高精度的检测/监测金属管道或压力容器局部腐蚀后剩余厚度的方法。该方法用测量电极探针矩阵和参考电极获得取样电压并据此计算出场指纹系数FC后，再顺序计算各探针对所在部位的管道电阻值、计算各个电阻上的电流值、计算电阻变化所在列流向相邻一列的电流值，最后计算出管道或压力容器局部腐蚀后的剩余厚度。本方法大幅度提高了检测精度，能够对局部腐蚀剩余厚度进行确定性的计算，比目前常用的方法的精度更高，得到的结果更加可靠，为判断因腐蚀带来的事故隐患提供了可靠依据。【专利说明】
本专利技术涉及，属于测量
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技术介绍
在石化行业，腐蚀是管道(例如石油、天然气输送管道)发生事故的主要原因，占事故总数的70%~90%。腐蚀形态分为:均匀腐蚀(general corrosion)、局部腐蚀(localcorrosion)、坑蚀(pit corrosion)、焊缝腐蚀(welding corrosion)和冲蚀(erosion)。目前石化行业普遍采用电阻探针法和极化探针法在线监测管道的腐蚀状况，但这些方法只能进行间接均匀腐蚀检测，对危害性极大的局部腐蚀无监测能力。高精度和高可靠性的局部腐蚀监测方法和技术是石油化工行业安全运营迫切需要的技术之一。场指纹法(FieldSignature Method, FSM)具有直接检测局部典型范围内在役管道的均匀腐蚀、局部腐蚀、焊缝腐蚀、冲蚀的能力。与传统的腐蚀检测方法相比较，场指纹法属于直接测量，精度高，可靠性好，耐高低温，寿命长，目前已被广泛应用于国外石化行业中。场指纹法的本质是测试金属体电阻的变化，它的基本原理是测量置于管道外侧表面探针的电压变化:由于管道腐蚀之后，该局部区域(由一对电极所覆盖区域)变薄导致电阻增加，在恒流源的作用下，测量和分析测量电极间电压变化得到管道内腐蚀的状况。场指纹法安装电压探针矩阵在被测件的外表面，在离测量区域一定距离的位置注入直流电或者是频率非常低的交流电(几Hz左右)；与此同时，为了消除温度和注入电流变化的影响，须增加一对参比电极，通常放置在一个紧贴在管道外部且和管道绝缘的金属板上，如图1所示。在得到测量的电压数据后，与初始的测量电压进行对比，通过计算得到指纹系数(FC值)。任一对测量电极所代表的腐蚀程度由指纹系数判断。场指纹法由挪威学者H.Hannestad 1983年在专利WO 83/03675中首次提出的。受当时元器件和仪表工业水平的限制，这一技术没有得到推广应用。1989年，挪威CorrOcean公司在购买以上专利的基础上，开发了比较实用的场指纹法产品。很多学者对相关技术做出大量的研究和贡献。最具代表性的有:挪威R.StiOmmen等人提出了改进的场指纹法的模型，通过增加一参考板，减少了温度和激励电流变化的影响，提出了场指纹系数FC概念和算法，使一对电极所全部覆盖的区域腐蚀量监测精度得到了提高。英国学者D.M Farrell以及G.Sposito、Peter Cawley等人认识到了当电流经过局部腐蚀区域时,均匀电流将受到扰动，导致系统的精度下降。根据国外文献资料，代表管道测量区域腐蚀信息的FC值的计算公式如下:【权利要求】1.一种金属管道、压力容器局部腐蚀剩余厚度测量方法，基于场指纹法原理，在金属管道或压力容器的外壁设置测量电极探针矩阵，所述测量电极探针矩阵在管道圆周方向探针为i行，在轴线方向探针为j列，在轴向上的任意两支相邻探针构成一个探针对，设置一个参考板，该参考板的材质和厚度与管道或容器相同，在参考板上设有一对电极作为参比标准电极，按如下步骤测量管道或压力容器局部腐蚀的剩余厚度: (1)、经参考板向管道或压力容器输入恒电流，用精密电压测量模块测量电极矩阵中各探针对和参考电极对的电压值； (2)、按下式计算场指纹系数FC值:2.如权利要求1所述的金属管道、压力容器局部腐蚀剩余厚度测量方法，其特征在于，所述向管道或压力容器输入的恒电流是直流或频率不大于20Hz的交流电流。【文档编号】G01N27/20GK103472098SQ201310132200【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2013年4月16日 【专利技术者】万正军, 甘芳吉, 许华文, 宋康, 廖俊必 申请人:四川大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属管道、压力容器局部腐蚀剩余厚度测量方法，基于场指纹法原理，在金属管道或压力容器的外壁设置测量电极探针矩阵，所述测量电极探针矩阵在管道圆周方向探针为i行，在轴线方向探针为j列，在轴向上的任意两支相邻探针构成一个探针对，设置一个参考板，该参考板的材质和厚度与管道或容器相同，在参考板上设有一对电极作为参比标准电极，按如下步骤测量管道或压力容器局部腐蚀的剩余厚度：（1）、经参考板向管道或压力容器输入恒电流，用精密电压测量模块测量电极矩阵中各探针对和参考电极对的电压值；（2）、按下式计算场指纹系数FC值：FCi,j;i+1,j=(Vi,j;i+1,j(tx)Vi,j;i+1,j(t0)Vref(tx)Vref(t0)-1)×1000(单位：ppt,Part?per?thousand)????（5）其中：Vi,j;i+1,j(t0)，Vi,j;i+1,j(tx)—探针(i,j)和(i+1，j)在初始时刻t0和当前时刻tx的电压；Vref(t0)，Vref(tx)—标准电极对在t0和tx时刻的电压；（3）、按下式计算各探针对所在部位的管道或压力容器电阻值：Ri,j;i+1,j(tx)=ρli,j;i+1,jwi,j;i,j+1h′i,j;i+1,j??（6）其中：ρ是管道电阻率；li,j;i+1,j是探针(i,j)和(i+1，j)之间的距离；wi,j;i,j+1是探针P(i,j)和探针P（i，j+1）之间的距离；h“i,j;i+1,j是探针(i,j)和(i+1，j)之间的原始厚度；列上电阻值计算与上式类似，距离是探针(i,j)和(i，j+1)之间的长度，且l和w之间互换位置；（4）、按下式计算各个电阻上的电流值：Ri,j;i+1,jIi,j;i+1,j=Ri,j;i,j+1Ii,j;i,j+1+Ri,j+1;i+1,j+1Ii,j+1;i+1,j+1+Ri+1,j+1;i+1,jIi+1,j+1;i+1,jIi-1,j;i,j=Ii,j;i,j+1+Ii,j;i,j-1Ii,j;i+1,j??（7）其中：Ri,j;i+1,j是探针(i,j)和(i+1，j)之间的电阻值；Ii,j;i?1,j是探针(i,j)和(i?1，j)之间电流值；（5）、设局部腐蚀发生时对应的探针所在点为(i,j)和(i+1，j)，按下式计算电阻变化所 在列流向相邻一列的电流值：ΔI＝Ii,j;i?1,j+Ii,j?1;i?1,j?1+…+I2,1;1,1????（8）其中：ΔI是电阻变化所在列流向相邻一列的电流值；Ii,j;i?1,j是探针(i,j)和(i?1，j)之间电流值；（6）、按下式计算测量区域管道局部腐蚀后的剩余厚度：hi,j;i+1,j=Qi,j;i+1,jh′i,j;i+1,j1+Qi,j;i+1,j??（9）其中：Qi,j;i+1,j=1000(1-a)-aFCi,j;i+1,jFCi,j;i+1,j,a=2ΔIRi,j;i+1,jRi,j;i+1,j′Ii-2ΔIRi,j;i+1,j′;hi,j;i+1,j是管道或压力容器局部腐蚀后探针对(i,j)和(i+1，j)所在部位的剩余厚度；h“i,j;i+1,j是管道或压力容器上探针(i,j)和(i+1，j)所在部位的原始厚度；Ii是未腐蚀时流过该行探针的电流值；R′i,j;i+1,j是腐蚀后探针(i,j)和(i+1，j)之间的电阻变化值；Ri,j;i+1,j是未腐蚀时探针(i,j)和(i+1，j)之间的电阻值。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：万正军，甘芳吉，许华文，宋康，廖俊必，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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