[实用新型]一种管道内腐蚀在线无损时空分辨监测装置

说明书

本实用新型公开了一种管道内腐蚀在线无损时空分辨监测装置，所述监测装置至少包括夹具、电化学传感器和电化学工作站，所述电化学传感器与所述电化学工作站电性连接，且所述电化学传感器经所述夹具固定于待测试管道的外壁之上。本装置利用外接电化学工作站对金属材料腐蚀原位电化学信号进行检测，开展不同时间下不同区域的电位分布图、电流分布图以及空间电荷层厚度分布图测试，实现管道内腐蚀的时空分辨监测。

技术领域

本实用新型属于油气田腐蚀与防护领域，尤其涉及高温高压高硫化氢环境下管道内腐蚀时空分辨监测方法及装置。

背景技术

随着油气田的开发，腐蚀环境越来越苛刻，更多的油气管处于高温高压高含H₂S的环境中。碳钢或低合金钢暴露于高温高压高含H₂S的环境介质中，除表面生成FeS膜外，因腐蚀而产生的氢侵入钢中，还会引起氢致开裂，在钢的表面可以看到氢鼓泡，在应力作用下还会发生硫化物应力腐蚀开裂。

现今，国内外普遍采用电化学测试方法对H₂S环境腐蚀规律进行研究，但是目前国内外常用三电极体系电化学测试装置均采用一体成型的合金或者玻璃容器。例如，中国实用新型授权公开号：CN104568726A，公开了一种高温高压腐蚀氢渗透动力学测试装置及测试方法，该实用新型提供一种在高温高压下腐蚀氢渗透和疲劳载荷耦合作用下的材料的断裂形式，可以在短时间内测试材料的疲劳载荷，该专利的不足之处是在高温高压下不能实现在空间和时间的在线监测。中国实用新型授权公开号：CN105699285A，公开了一种用于元素硫垢下腐蚀测试的电化学装置，该实用新型对传统一体成型的合金电化学测试装置进行改进，将工作电极插孔设置在下盖，工作电极从下向上穿过工作电极插孔，便于垢样在工作电极上的固定。该专利的缺陷是样品在元素硫垢下腐蚀后的状态，未能实时监测样品的腐蚀过程。

对于石油行业油气管道的在线腐蚀监测手段主要包括电化学交流阻抗探针、电阻探针和电感探针等。在使用时，它们均存在一定的局限性，均适用在常温常压的情况下，但在实际的工业腐蚀监测中，存在高温高压的环境中管道腐蚀监测存在弊端。比如：电化学交流阻抗探针，由于交流阻抗测试的频率范围较宽，测试过程中需要的时间较长，很难反映出实时的腐蚀状态；电阻探针受到温度等干扰因素的影响很大；电感探针其腐蚀监测的结果也受到温度的影响，主要由于温度对钢铁材料导磁性的影响；均不能实现时间和空间上对于管道内壁腐蚀的监测。

正是出于此种考虑，石油化工、金属加工及冶炼行业在进行在线腐蚀监测时，更加趋向于使用无损监测方法以规避可能存在的风险，因此，采用何种手段、通过何种装置来实现对高温高压高含H₂S管道的时间和空间上的腐蚀监测，是个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种管道内腐蚀在线无损时空分辨监测装置，本装置利用外接电化学工作站对金属材料腐蚀原位电化学信号进行检测，开展不同时间下不同区域的电位分布图、电流分布图以及空间电荷层厚度分布图测试，实现管道内腐蚀的时空分辨监测。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：

一种管道内腐蚀在线无损时空分辨监测装置，所述监测装置至少包括夹具、电化学传感器和电化学工作站，所述电化学传感器与所述电化学工作站电性连接，且所述电化学传感器经所述夹具固定于待测试管道的外壁之上；所述电化学传感器至少包括：三电极引线、毛细参比电极、毛细辅助电极、微管和铜棒，所述铜棒一端端部与作为工作电极的管道相连接，且铜棒内设有若干微管，所述毛细参比电极和毛细辅助电极设置于所述微管之内，且所述微管内充有电解质；所述电解质与待测试管道的外壁接触；所述三电极引线的一端分别与毛细参比电极、毛细辅助电极和铜棒相连，另一端与所述电化学工作站相连。

根据一个优选的实施方式，所述监测装置还包括计算处理单元，所述计算处理单元被配置为完成毛细参比电极、毛细辅助电极和工作电极的电化学信号数据的记录、分析处理和输出。