腐蚀速率测量的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及各种环境中的部件的腐蚀。更具体地，本发明涉及此种腐蚀的监测。
【背景技术】
[0002] 腐蚀是材料被化学物质或其他反应物和其周围环境逐渐毁坏。腐蚀降低材料和结 构的有用特征，包括强度、外观和流体的可渗透性。很多结构合金仅在暴露向空气中的水分 的时候才被腐蚀，但是该过程当暴露向特定物质时可被剧烈地影响。腐蚀可被局部集中以 形成凹点或裂缝，或者该腐蚀可在大面积上延伸以均一地腐蚀表面。
[0003] 腐蚀的测量、控制和防止领域是非常广泛的。腐蚀测量采用各种技术以确定环境 的腐蚀程度如何以及正经历的金属损耗速率是多少。一些腐蚀测量技术可以在在线的且一 直暴露向过程流的情况下被使用，然而其他的腐蚀测量技术提供在实验室分析中被确定的 离线测量。一些技术直接给出金属损耗或腐蚀的测量结果，然而一些技术用于推测可能存 在的腐蚀环境。
[0004] 腐蚀速率指示任何一个过程工厂可以被有用地且安全地操作多长时间。对腐蚀的 测量和对高速腐蚀速率的补救行动允许完成最经济有效的工厂操作，同时降低与操作有关 的生命周期成本。
[0005] 以下的列表详述了被用在工业应用中的最常用的腐蚀监测技术。腐蚀试样、电阻 (ER)和线性极化电阻（LPR)形成了工业腐蚀监测系统的核心并且在下文中将更加详细地 说明。
[0006] ?腐蚀试样（重量损失测量）
[0007] ?电阻（ER)
[0008] ?线性极化电阻（LPR)
[0009] ?电化学 I 电势（Galvanic (ZRA) I Potential)
[0010] ?氢渗透
[0011] 籲微生物
[0012] ?泥沙/腐蚀
[0013] 重量损失技术是最有名的且最简单的腐蚀监测技术。该方法包括将材料样品（试 样）向过程环境暴露给定时间段，然后取走样品以进行分析。由腐蚀试样所确定的基本测 量结果是重量损失。通过腐蚀重量除以材料密度、试样表面积和暴露时间可以计算腐蚀速 率。试样监测在腐蚀速率长时间不显著变化的环境中是最有用的。然而，它们可以提供与 其他技术相关的有用相关性。
[0014] ER探针可以被当作"电子"腐蚀试样。ER探针提供金属损耗的基本测量结果，并 且金属损耗的数值在探针处于现场时的任何时候都可以被测量。ER技术测量暴露向过程的 正被腐蚀的金属元件的电阻的改变。元件的表面上的腐蚀行为导致了截面积的减小并且相 应地导致了元件的电阻的增大。
[0015] LPR技术基于电化学理论。小电压被施加到溶剂中的电极。维持特定的电压偏移 (典型地是IOmV)而所需的电流直接与溶剂中的电极的表面上的腐蚀相关。通过测量电流， 可以推测腐蚀速率。LPR技术的优点是瞬间地进行腐蚀速率的测量，然而对于试样或ER而 言，需要一段时间的暴露以确定腐蚀速率。LPR技术可以只在清洁透明的电解环境中被执行 并且不会在气体中工作。
[0016] 在很多系统中，腐蚀是一种浪费。腐蚀的影响包括生产率的损失、系统中断、系统 故障以及修复时间和花费。防止和监测腐蚀是一种重要的需求。
【发明内容】
[0017] 腐蚀速率测量系统包括第一材料的第一膜，该第一膜被构造为暴露向腐蚀材料并 且响应于腐蚀而偏转。第二膜被构造为暴露向腐蚀材料并且响应于腐蚀而偏转。压力传感 器被可操作地联接到第一和第二膜的至少一个并且被构造为根据压力和第一和第二膜的 至少一个的腐蚀量来测量第一和第二膜的至少一个的偏转。
【附图说明】
[0018] 图1是用于测量腐蚀的包括牺牲涂层的压力传感器的侧视图。
[0019] 图2是被联接到远程密封件以用于测量腐蚀的压差变送器的简化剖视图。
[0020] 图3是基于压差传感器的电容的放大剖视图。
[0021] 图4是被构造为测量腐蚀的压差变送器的侧视剖视图。
[0022] 图5是被联接到细长管的且被构造为基于压力的变化而测量腐蚀的压力变送器 的侧视剖视图。
[0023] 图6A、6B和6C分别是形成在传感模块中的腐蚀传感系统的立体图、侧视剖视图和 立体分解图。
[0024] 图6D是用在图6A-6C的模块中的传感器的立体图。
[0025] 图7是用于测量腐蚀的环插入件的侧视图。
[0026] 图8是图7的环插入件的径向剖视图。、
【具体实施方式】
[0027] 精确地测量腐蚀率出于安全、可靠性和效率的考虑是重要的客户需求。将描述多 个实施例。所有的实施例包括一些类型的压力传感器并且在多数情况下是压差传感器。基 本概念大部分利用压差传感器技术进行工作。典型地，油填充的压差传感器系统是被低背 压下的油填充，例如几 PSi (每平方英寸磅数）。本文描述的很多实施例使用压差传感器系 统，该压差传感器系统被填充有位于例如500至1000 psi的内部高背压下的油。高背压油填 充的一个优点是允许较大程度地独立于过程压力而进行腐蚀测量，甚至在〇过程压力下。 另外，压差传感器的高侧膜和低侧膜在过程中总是被放置在相同的位置。因此，外部过程压 差总是0。一些实施例基于在高背压下被密封的油填充的容差传感器。一侧上的牺牲隔离 膜由于将改变其刚度的腐蚀将损失材料。在另一侧的较厚的基准隔离膜也将损失材料，但 是它的刚度改变很少。该传感器系统通过将内部压力平衡到〇而做出反应，继而基于压力 传感器的而移动电容中心隔膜。测量传感器电容改变有效地测量腐蚀速率。另一实施例使 用两个绝对压力传感器或表压力传感器，各个传感器监测两个独立的隔离膜之后的背压。 例如一个膜可以是牺牲膜，而另一个膜用作具有与牺牲膜不同的腐蚀特性的基准膜。通过 跟踪两侧之间的背压改变，可以确定牺牲膜的腐蚀率。
[0028] 很多操作者现今以固定的或未计划的间隔在计划修复和维修期间检查腐蚀。芯的 技术使得可以使用工厂控制和自动化系统实时地监测腐蚀。这允许在短时间内估测腐蚀， 从而能够控制和减轻损坏率。
[0029] 通过将腐蚀测量包含到自动化系统职工，腐蚀监测更加容易利用其他的过程变量 而执行、自动化和观察。该方法比传统的单机系统更加经济有效，需要更少的手动劳动，提 供了与系统的更大程度的融合度以记录、控制和优化。
[0030] 工作操作员期望即使很小量的增大效率和生产率。然而，腐蚀成本是工作操作的 几个领域中的一个，其中该腐蚀成本的大改进可能导致相关的成本降低。腐蚀测量可以被 认为是初始变量，该变量受过程中的控制和优化的限制。
[0031] 根据一个实施例，图1是基于两个纯蓝宝石电容压力传感器102U04的腐蚀测量 传感器或系统100的侧视图。传感器102被构造为基准传感器。该传感器被设计成基本上 不受感兴趣的特定腐蚀剂的影响。该传感器可以是无保护的蓝宝石传感器或带涂层的传感 器。传感器104被构造为牺牲传感器。传感器104自身不被腐蚀但是传感器覆盖有牺牲涂 层108,该牺牲涂层108易于受特定腐蚀剂的影响。传感器102U04可以具有任何适当构 造。一个示例性构造在由弗里克等人于2000年6月27日提出的US6, 079, 276专利中示出。
[0032] 涂层108用作膜并且是较硬的构件。例如，如果过程压力是500psi (每平方英寸 磅数），基准传感器102可以指示500psi，而牺牲涂层108可以只指示IOpsi。随着牺牲涂 层108腐蚀并且变得较薄，牺牲传感器104将指示增大的压力。少油的系统100被示出，该 系统可使得所有材料经受腐蚀过程，该材料包括用于将传感器102U04安装到壳体（在图 1中未示出）的混合金属钎焊。蓝宝石是极度坚硬的，所以牺牲涂层108应该非常厚。系 统100也可从基准传感器中提供过程压力，但是感兴趣的信号是两个被测量压力之间的作 为腐蚀的测量结果的差值。系统100需要过程压力以产生信号。
[0033] 图1也