|
Вернуться на главную |
Метод линейного поляризационного сопротивления (LPR), является единственным способом позволяющим измерить скорость коррозии непосредственно в режиме реального времени. Хотя этот метод ограничивается проводимостью жидкости, временем отклика и точностью данных делают его явно предпочтительным ко всем другим формам контроля коррозии где это необходимо.
Метод (LPR) особенно полезен в качестве метода для быстрого выявления коррозии и оперативного принятия технических мер по исправлению положения, тем самым продлевая срок эксплуатации оборудования и сведения к минимуму незапланированных простоев. Максимальный эффект достигается при установке в системе непрерывного мониторинга.
Эта методика успешно используется на протяжении более тридцати лет, почти во всех видах агрессивных сред на водной основе. Некоторые из наиболее распространенных применений:
Когда металл электрода погружается в электролитически-проводящую жидкость достаточной окислительной мощности, он будет корродировать. Этот процесс включает в себя две одновременные, дополнительные реакции.
На анодных участках, металл будет переходить из твердой поверхности в окружающий раствор и, таким образом, оставлять избыток электронов на поверхности металла. Избыточные электроны потекут в близлежащие катодные участки,на которых они будут окисляться от агрессивной жидкости. Простой пример, как железо растворяется в кислотном растворе, показан на рисунке 1.
Ток коррозии (ICORR), генерированный потоком электронов от анодных участков к катодным, могут быть использованы для расчета скорости коррозии путем применения модифицированной версии закона Фарадея:
где:
C = Скорость коррозии в «миллидюймах в год» (MPY)
E = Эквивалентный вес разрушаемого металла (г)
A = Площадь разрушаемогоэлектрода (см2)
d = Плотность разрушаемогометалла (г / см 3)
Тем не менее, анодные и катодные участки постоянно изменяют положение, и они существуют в непрерывно проводящей среде, что делает прямое измерение ICORRневозможным. Небольшие внешние потенциальные сдвиги (E) будут продуцировать умеренное течение тока (I) на разрушаемом электроде. Динамика навязанным извне током определяется, как ICORR, по степени влияния, с которыми происходят анодные и катодные процессы. Чем больше влияние, тем меньше значение ICORR , и тем меньше значение I для данного изменения потенциала. На самом деле, при малых значениях E, I прямо пропорциональна ICORR и, следовательно, скорости коррозии. Эти отношения, воплощены в теоретических производных уравнения Штерна-Гири:
Числа ba и bc являются эмпирическими константами скорости Тафеля. Поэтому отношение, может быть более просто, выражено как:
ICORR = I/E x constant (3)
Значение E / I известно как Поляризационное Сопротивление. В принципе, легче всего определить, поставив второй электрод (вспомогательный) в жидкость, и подключив его к разрушаемому электроду (тест) через внешний блок питания. Это показано на рисунке 2.
Рисунок 2.
RP = Поляризационное сопротивление
RS= Сопротивление раствора
CE= Емкость электрода
Приложенный потенциал, в этом простом типе двухэлектродного измерения, необходимо преодолеть сопротивление раствора, а также поляризационное сопротивление реакции коррозии. Следовательно, поляризационное сопротивление будет переоценено I (Rs), и измеренная скорость коррозии будет определяться по формуле:
где:
CM = Измеренная скорость коррозии
CA = Истинная скорость коррозии
Сопротивление раствора делает измерение двумя электродами действительными только в системе металл / окружающая среда при низкой скорости коррозии и низким сопротивлением раствора. На практике, такое сочетание бывает редким.
Metal Samples Corrosion Monitoring Systems в значительной степени решает проблему ошибки измерения с помощью собственной трехэлектродной схемы (PAIR™ технология). Эта технология использует отдельные схемы для измерения I и Е. Цепь, в которой производится измерение E, имеет чрезвычайно высокое входное сопротивление, следовательно, сопротивление раствора пренебрежимо мало влияет на величину сдвига потенциала применительно к тест-электроду. Основа технологии PAIR™ иллюстрируется на рисунке 3.
Рисунок 3.Поляризующего напряжения от 10 мВ, который используется в PAIR™ приборе, было выбрано как необходимое в пределах, для которых имеет место линейная зависимость между ICORR и E / I. Кроме того, величина достаточно мала, чтобы причинить никакого существенного нарушения процесса коррозии, так что последующие измерения остаются в силе.
Когда производится измерение, PAIR™ прибор изначально настроен на нулевуюй остаточную разность потенциалов между электродом сравнения (R) и тест-электродом (Т). После чего, ток будет течь от вспомогательного электрода (А) на тест-электрод. Протекание тока, между вспомогательным электродом и тест-электродом, будет увеличиваться, пока потенциал тест-электрода не сдвигается на 10 мВ относительно электрода сравнения. Ток (I), необходимый для поддержания 10 мВ потенциального сдвига пропорционален скорости коррозии тест-электрода.
Поляризующего напряжения от 10 мВ, который используется в PAIR™ приборе, было выбрано как необходимое в пределах, для которых имеет место линейная зависимость между ICORR и E / I. Кроме того, величина достаточно мала, чтобы причинить никакого существенного нарушения процесса коррозии, так что последующие измерения остаются в силе.
Показания прибора отображается как «миллидюйм в год». Коэффициент пропорциональности, применяемом в приборе PAIR™, является эмпирическое число определяемое путем сравнения значения E / I с величиной потери веса для сотни различных систем металл / окружающая среда. Это является экспериментальной базой для калибровки прибора.
Индивидуальные измерения скорости коррозии показывают характеристики распада, из-за емкостных эффектов, которые существуют на всех разрушаемых поверхностях электродов. Эта картина распада показана на рисунке 4.
Рисунок 4.
Истинное значение скорости коррозии, является равновесным значением (Ce), которое установлено после интервала времени Tc. Это временное отставание будет варьироваться в зависимости от конкретных характеристик металл /среда, примерно от 30 секунд до нескольких часов. С ослаблением асимптотической характеристики, даже системы с экстремальными «емкостными инерциями» равновесие будет наступать в течение 15-20 минут, так что наиболее практичным измерения могут быть проведены в течение 0,5-20 минут.Для учета этого емкостного запаздывания в автоматическом приборе PAIR ™ предусмотрена переменная функция «временной цикл».
Трехэлектродные зонды поставляются треугольной или линейно-контактной конфигурации или в виде концентрических колец. Когда сопротивление раствора достигает крайне высоких значений(10k/cm), выбор конфигурации электродов становится важным. Это связано с распространением эффекта от высокого удельного сопротивления по текущему полю между тестом и вспомогательным электродом, что в какой-то момент, позволит току воздействовать на эталонный электрод и замещать свой потенциал. Эффект иллюстрируется на рисунке 5.
Рисунок 5.
Очевидно, что у электродов линейно-контактной конфигурации меньше происходит эффект «рассеивания тока», чем у треугольных конструкций. Концентрические кольцевые электроды в основном свободны от эффекта «рассеивания тока», из-за взаимных помех текущего поля на противоположных секторах диска. Треугольные конструкции электродов могут быть использованы в растворах, имеющих удельное сопротивление до 10k/cm,а линейной конфигурации до 50k/cm. В принципе, электроды-заподлицо будут успешно работать до тех пор, пока окружающая среда будет электролитически - проводимой до 500k/cm. Таким образом, выбор конфигурации электрода датчика имеет первостепенное значение.
Большинство других критериев выбора датчика связаны с физическими характеристиками системы, такие как температура и давление. А так же, должна ли операция установки / извлечения зонда проводиться без системы разгерметизации. Metal Samples Corrosion Monitoring Systems предлагает широкий выбор конфигураций зондов. Простейшая конструкция формы зонда показана на рисунке 6.
Рисунок 6.
Фиксированный зонд PAIR™ обычно оснащен втулкой с конической трубной резьбой NPT, непосредственно ввинчивается на место. Установка зонда требует сброса давления в системе. Версии этого зонда с резьбами втулки 1" NPT, 1Ѕ" NPT, 2" NPT доступны, с максимальным рабочим давлением до 3600 psi(253 атм.).Версии с регулируемой длиной (рис. 7) также доступны для давления до 1500 psi(106 атм.).
Рисунок 7.
Выдвижной зонд, снабжен резьбой 1" FNPT и сальником. Используется в сочетании с 1'', полнопроходным шаровым краном.Этот зонд может быть установлен и извлечен без разгерметизации системы. Рассчитанна рабочее давление до 1500 psi(106 атм.).
Выдвижной зонд может поставляться с каркасом безопасности, который предотвращает отдачу зондав системах свысоким вибрациям и ретрактор для установки / извлечения при рабочем давлении свыше 250 psi (18 атм.).
Для установки / извлечения при высоких давлениях, Metal Samples® предлагает извлекаемый зонд. Этот зонд может быть установлен и удален без разгерметизации системы, при рабочих давлениях до 3600 psi(253 атм.). Для достижения надежной работы при высоком давлении, зонды оснащаются специальными фитингами, колпаками, кранами и инструментом. Все типоразмеры оборудования показаны в соответствующем разделе данного каталога. Схема зонда показана на рисунке 8.
Рисунок 8.
Стандартным материалом, из которого изготавливается все корпуса зондов является нержавеющая сталь AISI 316L, которая соответствует стандарту NACE MR-0175 для условий эксплуатации в кислотной среде. Кроме того, все выпускаемые зонды PAIR™ испытаны при давлении 6000 psi(408 атм.) для обеспечения надежной герметизации.
MetalSamples® также предлагает широкий спектр лабораторных зондов PAIR™ и тест-ячейки для стендовых лабораторных исследований.
Metal Samples® предлагает широкий спектр PAIR™ приборов, для измерения скорости коррозии. Выпускаются измерители коррозии следующих видов:
• Портативный коррозиметр (с или без хранения данных)на батарейках,
• Одноканальный, автоматический
• Многоканальный измеритель
• Для распределенного сбора данных 4-20 мА
• Многофункциональный
Конструкция зондов Metal Samples® предполагает несложную замену электродов. После отработки это можно сделать легко и быстро без специальных инструментов или методов.
Замену электродов часто проводят для сравнения металлов и сплавов в условиях эксплуатации при выборе материала сооружаемого трубопровода.
При замене электродов возможно провести проверочное исследование гравиметрическим методом по потере массы. Такая сравнительная оценка способствует более точному результату.
Электроды продаются в комплекте. По желанию заказчика возможно изготовление из требуемой марки стали. Каждый электрод упакован в бумажный пакет пропитанный ингибитором вместе с прокладкой. Уплотнение Viton® являются стандартным.
Viton® является зарегистрированной торговой маркой Du Pont DowE lastomers.
| Главная | Купоны | Зонды | Измерительные приборы | Фитинги высокого давления | Инжекционные системы |