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电阻探针腐蚀监测系统研制与实验研究

许亚海  
【摘要】:海底管道内壁腐蚀实时监测系统需要应用针对海底管道内壁腐蚀的传感器、高精度腐蚀监测装置以及无人值守的腐蚀监测软件。在本世纪海洋石油开发热潮的背景下,国外已有公司开发出针对海底管道内壁腐蚀实时监测技术产品,国内相应产品的监测方式和精度都不能满足工程实际需求。本文依托“国家重大科技专项——荔湾3-1气田腐蚀监测与防腐系统设计”子课题,开展电阻探针腐蚀实时监测系统的基础研究工作,为研制具有自主知识产权的海底管道内壁腐蚀实时监测系统打下坚实基础。最终期望实现工业化应用,实现远程、实时和在线监测海底油气管道内壁腐蚀状态。 本文所做的主要工作分为以下几部分: (1)研究了基于温度补偿的电阻探针的原理,分析了温度对电阻探针腐蚀监测系统的影响。认为采用基于温度补偿原理的方法进行腐蚀实时监测,可以在一定程度上消除温度在腐蚀监测过程中的影响,并将此影响归结为温度对金属电阻率的影响。深入讨论了温度对电阻探针腐蚀监测系统单个测量周期内的影响,并将此影响归结为由于温度而产生的热电动势的影响,可以采用电流倒向原理对此影响进行补偿。 (2)分析了常用的U型电阻探针的不足,提出了一种新型的基于环状探针对的电阻探针,并制作了实际装置。 (3)研制了腐蚀监测装置(HMMS),开发了配套软件,实现腐蚀监测的自动化。HMMS包含高精度的数控恒流源等单元模块,创新地采用模拟开关解决腐蚀监测过程中待测元件多样化的问题。 (4)进行了电阻探针腐蚀监测系统的温度相关性实验、稳定性实验和加速腐蚀实验,采用了偏移补偿法和电流倒向法降低温度的影响,确定了本文所述系统的金属腐蚀深度监测分辨率达到0.1μm。


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