腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)課件

1、腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)劉 晉 副教授提 綱一、腐蝕監(jiān)測(cè)的作用二、腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)原理1、什么是腐蝕監(jiān)測(cè)？腐蝕監(jiān)測(cè)是測(cè)量各種工藝流體狀態(tài)腐蝕性（主要是對(duì)設(shè)備的內(nèi)腐蝕）的一種測(cè)試工作。對(duì)于油氣田的腐蝕監(jiān)測(cè)就是測(cè)量油、氣、水及混輸狀態(tài)下介質(zhì)的腐蝕性測(cè)試工作。這種測(cè)試是主要是通過(guò)把試件插入到工藝流體之中，并始終與流體保持接觸來(lái)完成。腐蝕監(jiān)測(cè)探頭可以是機(jī)械的、電的、電化學(xué)的裝置。腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)本身即可提供在工業(yè)處理系統(tǒng)中對(duì)金屬損耗或腐蝕速度的直接和在線的監(jiān)測(cè)結(jié)果。一、腐蝕監(jiān)測(cè)的作用2、腐蝕監(jiān)測(cè)的目的義（1）測(cè)試介質(zhì)的腐蝕性，提供金屬的腐蝕速度。（2）評(píng)價(jià)過(guò)程參數(shù)的相關(guān)變化對(duì)系統(tǒng)腐蝕性的影響，對(duì)可能導(dǎo)致腐蝕失效的各種破壞

2、性工況報(bào)警。（3）診斷特殊的腐蝕問(wèn)題，識(shí)別它們的起因和控制腐蝕速度的種種參數(shù)，如壓力、溫度、pH值、流速、含水等等。（4）評(píng)估腐蝕控制和防腐技術(shù)的有效性，如緩蝕劑，并且找出這些技術(shù)的最佳應(yīng)用條件。（5）提供與當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行情況和各種維護(hù)要求有關(guān)的管理信息。一、腐蝕監(jiān)測(cè)的作用3、腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇依據(jù) 油氣田腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇遵循“區(qū)域性、代表性、系統(tǒng)性”原則?！皡^(qū)域性”是指某一個(gè)區(qū)塊或某一個(gè)油氣田；“代表性”是指在生產(chǎn)系統(tǒng)中能達(dá)到以點(diǎn)代面的點(diǎn)；“系統(tǒng)性”是指圍繞和貫穿整個(gè)油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)。 腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)腐蝕環(huán)境最苛刻、可能產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕的部位。從單井井口、計(jì)量站外輸（多個(gè)單井的匯管

3、）、處理站進(jìn)站（長(zhǎng)輸管線的末端）及污水處理系統(tǒng)。在整個(gè)生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)，滿足系統(tǒng)監(jiān)測(cè)要求，反映生產(chǎn)系統(tǒng)的腐蝕狀況、腐蝕嚴(yán)重區(qū)域，起到預(yù)警作用，并可對(duì)投加緩蝕劑等防腐措施進(jìn)行評(píng)價(jià)。一、腐蝕監(jiān)測(cè)的作用4、腐蝕監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)油氣田針對(duì)污水處理系統(tǒng)執(zhí)行SY/T5329-94 碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法中對(duì)注水水質(zhì)腐蝕速率的規(guī)定：腐蝕速率小于0.076mm/a 美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)NACE RP 0775-2005 油、氣田生產(chǎn)中腐蝕掛片的準(zhǔn)備、安裝、分析以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的解釋中對(duì)腐蝕程度的規(guī)定腐蝕程度平均腐蝕速度最大點(diǎn)蝕速率mm/ampymm/ampy輕度0.0251.00.130.2

4、5100.3815一、腐蝕監(jiān)測(cè)的作用5、腐蝕監(jiān)測(cè)過(guò)程是由三部分組成 獲取腐蝕數(shù)據(jù) 結(jié)果分析與判定 指導(dǎo)生產(chǎn)，緩蝕劑效果評(píng)價(jià)與防腐蝕措施建議等6、結(jié)果分析與判定指導(dǎo)思想：將腐蝕風(fēng)險(xiǎn)程度分三個(gè)等級(jí)低風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)（掛片、探針或兩者均為輕度腐蝕程度以下）需關(guān)注狀態(tài)（掛片、探針或兩者有多點(diǎn)在中度腐蝕程度以上）需重點(diǎn)防范狀態(tài)（掛片、探針或兩者有多點(diǎn)在嚴(yán)重腐蝕程度以上）一、腐蝕監(jiān)測(cè)的作用方法監(jiān)測(cè)原理特點(diǎn)檢出信息適用對(duì)象結(jié)果解釋掛片失重法掛片置于腐蝕介質(zhì)中，定期測(cè)量失重需時(shí)較長(zhǎng)，操作復(fù)雜平均腐蝕速率、點(diǎn)蝕任意介質(zhì)容易電阻探針?lè)ǜ鶕?jù)腐蝕造成電阻探針的電阻變化測(cè)量腐蝕速率較快速、應(yīng)用靈活連續(xù)監(jiān)測(cè)、平均腐蝕速率任意介質(zhì)

5、容易電感探針?lè)ǜ锌沟淖兓瘻y(cè)定敏感元件厚度的減少測(cè)試響應(yīng)時(shí)間快連續(xù)監(jiān)測(cè)、平均腐蝕速率任意介質(zhì)容易線性極化電阻法根據(jù)腐蝕過(guò)程中極化探針表面極化電阻變化測(cè)量腐蝕速率快速、應(yīng)用靈活連續(xù)的腐蝕速率電解質(zhì)較易，存在干擾氫滲透法通過(guò)測(cè)量滲透到氫探針中的氫分子量計(jì)算氫滲透率需時(shí)較長(zhǎng)氫滲透速率任意介質(zhì)較易電化學(xué)噪音法利用腐蝕過(guò)程產(chǎn)生的微弱信號(hào)檢測(cè)腐蝕的劇烈程度受干擾因素較多點(diǎn)蝕，半定量任意介質(zhì)有難度FSM法根據(jù)特制的測(cè)試管段上多點(diǎn)電位變化測(cè)量腐蝕速率費(fèi)用昂貴腐蝕速度管線缺陷任意介質(zhì)較復(fù)雜二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（1）掛片法（試件失重法） 與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管線同材質(zhì)試片插入管線內(nèi)部，根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)（2個(gè)月左右）的失

6、重質(zhì)量計(jì)算試件的腐蝕速度。優(yōu)點(diǎn)：a、測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性高。b、腐蝕產(chǎn)物及微生物可直接獲取。c、可獲取點(diǎn)試數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：獲得數(shù)據(jù)時(shí)間較長(zhǎng)，不能獲得實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理 首先將試件稱重，記錄原始數(shù)據(jù)，然后將試件掛入所需監(jiān)測(cè)的介質(zhì)內(nèi)，通過(guò)一定時(shí)間后取出，清洗腐蝕產(chǎn)物后稱重，根據(jù)時(shí)間周期、試件表面積、試件材質(zhì)密度、失重量計(jì)算其腐蝕速度。 優(yōu)點(diǎn)：a、投資省。b、測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性高。c、腐蝕產(chǎn)物及微生物可直接獲取。d、可獲取點(diǎn)試數(shù)據(jù)。e、設(shè)備不宜損壞。 缺點(diǎn)：獲得數(shù)據(jù)時(shí)間較長(zhǎng)，不能獲得實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。（1）掛片法（試件失重法）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（1）掛片法

7、（試件失重法）滿足分層流動(dòng)監(jiān)測(cè)需要上、中、下 三 組 試 片二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理 油井管線下部試片腐蝕狀況局部腐蝕油井地面管線底部腐蝕狀況集輸管線腐蝕狀況（1）掛片法（試件失重法）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理某油田地層產(chǎn)出水試片 點(diǎn)蝕數(shù)據(jù)的獲得點(diǎn) 蝕（1）掛片法（試件失重法）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（1）掛片法（試件失重法）試棒5mm二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（1）掛片法（試件失重法）掛片法的優(yōu)點(diǎn)掛片法是各種腐蝕監(jiān)測(cè)手段中最根本和有效的方法，能夠最大程度的反映真實(shí)腐蝕情況，盡管現(xiàn)在先進(jìn)的電子方法較多，但任何其它方法的使用，都會(huì)以掛片法作為參考，而進(jìn)行配套使用。尤其是在材料和防腐方

8、法選擇方面具有不可替代性?。?）電阻法（ER探針）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理 電阻探針ER 被稱為是“電子的”腐蝕掛片，把探針插入管線與生產(chǎn)介質(zhì)完全接觸，探針電阻的變化量折算成金屬的損失（金屬失重即為發(fā)生腐蝕）。原理：一個(gè)具有固定質(zhì)量和形狀的傳感器的電阻，橫截面積隨腐蝕而變化，電阻讀數(shù)將隨之變化，這個(gè)變化量與一個(gè)未腐蝕的傳感器元件的電阻相比較，當(dāng)二者電阻讀數(shù)表達(dá)為一個(gè)比率時(shí)，比率的變化就表示腐蝕速度的變化。優(yōu)點(diǎn)：可廣泛使用于任何發(fā)生腐蝕的系統(tǒng)。缺點(diǎn)：a、獲取數(shù)據(jù)時(shí)間較長(zhǎng)。b、當(dāng)探針發(fā)生沉積時(shí)，會(huì)得到錯(cuò)誤信息。c、對(duì)硫化物系統(tǒng)中測(cè)量結(jié)果受到較大影響。d、探針的靈敏度高，壽命短，反之亦然。（2）

9、電阻法（ER探針）原理：歐姆定律，金屬或合金元件的電阻為：R=rL/A其中：L元件長(zhǎng)度；A橫截面積；R電阻率。 腐蝕元件橫截面積減?。ń饘贀p失）導(dǎo)致元件電阻增加。測(cè)量探針電阻的儀表將探針跨度（有效壽命）分成1000份，每一份稱為探頭的一個(gè)壽命單元。儀器讀數(shù)為探頭壁厚損失的壽命單元。ML 金屬損失/milsX 任意時(shí)刻的儀器讀數(shù)X2 t2時(shí)刻的儀器讀數(shù)X1 t1時(shí)刻的儀器讀數(shù)t X1 與 X2讀數(shù)之間的時(shí)間差（天）CR 腐蝕速率(mils/年)K = PROBE CONSTANT 探針常數(shù)二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（2）電阻法（ER探針）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（2）電阻法（ER探針）二、

10、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理電阻探針傳感器類型（2）電阻法（ER探針）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（2）電阻法（ER探針）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理安裝座數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器探針延伸桿探針空心旋塞 電阻探針、失重試片聯(lián)合監(jiān)測(cè)安裝示意圖試件高壓腐蝕監(jiān)測(cè)裝置法蘭監(jiān)測(cè)管段說(shuō)明：1、腐蝕監(jiān)測(cè)裝置與監(jiān)測(cè)管段對(duì)焊，監(jiān)測(cè)管段割口直徑50 mm。 2、ER7100腐蝕探針帶旋塞的安裝座與監(jiān)測(cè)管段對(duì)焊，監(jiān)測(cè)管段割口直徑35 mm。 3、監(jiān)測(cè)管線割口要求圓滑無(wú)毛刺。帶旋塞的安裝座延伸接頭ER7100探針數(shù)據(jù)采集器二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理某單井腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)筆記本電腦電阻探針、失重試片聯(lián)合監(jiān)測(cè)實(shí)例二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)

11、方法及原理存儲(chǔ)3100個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的探針文件數(shù)目150個(gè)最大存儲(chǔ)個(gè)數(shù)： 3000個(gè) 電阻探針、失重試片聯(lián)合監(jiān)測(cè)實(shí)例二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（3）氫探針二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理原理：氫探頭最簡(jiǎn)單的也是最常用的一種是薄壁碳鋼試管，中間插人一根實(shí)芯棒，使試管和棒之間形成環(huán)狀空間，插人介質(zhì)中。氫原子可以滲透薄管壁在環(huán)形空間內(nèi)積聚，生成氫氣，而氫氣分子因比原子大而難以逸出，隨著氫氣的增多，壓力不斷提高，并顯示于外面的壓力表，貼片探頭的原理大致相同，只是探頭貼在容器外壁，收集穿過(guò)器壁的氫原子。目前還沒(méi)有一種氫探頭可用來(lái)直接表明腐蝕率，但可以監(jiān)測(cè)工藝過(guò)程的變化。 （3）氫探針二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原

12、理（3）氫探針二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理插入式貼片式（4）線性極化電阻（LPR）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理原理：測(cè)量腐蝕電流從而獲得腐蝕速度。即將一個(gè)小電流施加到正在發(fā)生腐蝕的電極上，測(cè)量裝置的陽(yáng)極與陰極之間的電流而獲得數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：可隨時(shí)獲得讀數(shù)，通常應(yīng)用于時(shí)實(shí)監(jiān)測(cè)。缺點(diǎn)：不能應(yīng)用含有較高雜質(zhì)（油類）或氣體中，只要對(duì)電極造成污染的環(huán)境，所獲得的數(shù)據(jù)可靠性差。（4）線性極化電阻（LPR）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（5）電感阻抗法二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理原理：是電阻法轉(zhuǎn)化的一項(xiàng)技術(shù)，是在傳感器中埋設(shè)一個(gè)線圈，通過(guò)其感抗的變化來(lái)測(cè)定敏感元件厚度的減少。具有高磁導(dǎo)率強(qiáng)度的敏感元件強(qiáng)化了線圈周

13、圍磁場(chǎng)，因此敏感元件厚度的變化將影響線圈的感抗。優(yōu)點(diǎn)：可廣泛應(yīng)用與各種系統(tǒng)，響應(yīng)時(shí)間大大縮短，也可時(shí)實(shí)獲得數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：電極需更換，價(jià)格較高。變送器數(shù)據(jù)記錄器探頭（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理FSM技術(shù)是經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的，通過(guò)監(jiān)測(cè)電流在金屬結(jié)構(gòu)上流動(dòng)方向的細(xì)微變化（電壓值與初始設(shè)定的測(cè)量值進(jìn)行比較）來(lái)檢測(cè)由于腐蝕引起的金屬損失，脆裂和凹坑。傳感針或電極呈矩陣式分布在被監(jiān)測(cè)區(qū)域來(lái)檢測(cè)電場(chǎng)方向的變化。測(cè)量電壓與最初的參考電壓進(jìn)行比較。探針間距一般為壁厚的2-3倍。系統(tǒng)提供圖解曲線表明凹坑和脆裂的位置和嚴(yán)重程度，計(jì)算實(shí)際腐蝕趨向和腐蝕速率。對(duì)在線系統(tǒng)，敏感性和重復(fù)性是剩余壁

14、厚的0.1%。 二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理穿過(guò)焊縫的原理（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)WELD焊縫Fixed Current Flow固定的電流Corro-sionCorroded Weld腐蝕的焊縫腐蝕管壁管壁初始電壓降：E1初始電壓降：E2Sensing Pin 傳感針New Weld新焊縫（4）線性極化電阻（LPR）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)FSM 應(yīng)用于直管監(jiān)測(cè)（4）線性極化電阻（LPR）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)FSM 應(yīng)用于彎頭監(jiān)測(cè)釘檢測(cè)針電阻焊（4）線性極化電阻（LPR）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（6）FS

15、M-全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)WeldsCurrent inCurrent outPin MatrixElectrical field patternFSM 應(yīng)用于三通監(jiān)測(cè)（4）線性極化電阻（LPR）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)局部腐蝕焊縫腐蝕焊縫及點(diǎn)蝕（局部腐蝕）（4）線性極化電阻（LPR）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)FSM-IT（4）線性極化電阻（LPR）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)RS232 FSMLog儀器 FIU 接線盒傳感針矩陣太陽(yáng)能電池供電筆記本電腦或RS485機(jī)房臺(tái)式電腦局域網(wǎng) FSMLog

16、全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)（4）線性極化電阻（LPR）二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)1、非插入式不破壞管線、容器本體結(jié)構(gòu) 沒(méi)有泄漏的危險(xiǎn)； 提高在H2S環(huán)境中的安全性； 適用于困難 的位置（高溫、高壓）。2、直接在管壁測(cè)量腐蝕 不需耗材（探針、掛片）； 不需取放工具； 最現(xiàn)實(shí)的測(cè)量均 勻腐蝕、局部腐蝕的方法。3、適用于H2S環(huán)境 安全；測(cè)量不受導(dǎo)電性FeS膜的影響。4、適用于無(wú)線、在線測(cè)量5、不影響通球、掃線作業(yè)Field Data7006005004003002001000,0- 0,1Exposure Period暴露時(shí)間METALLOSS -MmmGrowing Pit at 6 Oclock6點(diǎn)鐘位置蝕坑生長(zhǎng)Uniform Corrosion均勻腐蝕Change in Process Composition流程成分的變化FSMTrend Plot40MultiTrend軟件三維圖41Post Processed PlotMultiTrend軟件三維圖42Access fitting高壓系統(tǒng)帶壓取放技術(shù)二、腐蝕監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法及原理該技術(shù)可在不停產(chǎn)情況下進(jìn)行掛片、探針的更換