腐蝕監(jiān)測技術(shù).ppt

1、腐蝕監(jiān)測技術(shù),劉 晉 副教授,提 綱,一、腐蝕監(jiān)測的作用 二、腐蝕監(jiān)測技術(shù)原理,1、什么是腐蝕監(jiān)測？,腐蝕監(jiān)測是測量各種工藝流體狀態(tài)腐蝕性（主要是對設(shè)備的內(nèi)腐蝕）的一種測試工作。對于油氣田的腐蝕監(jiān)測就是測量油、氣、水及混輸狀態(tài)下介質(zhì)的腐蝕性測試工作。這種測試是主要是通過把試件插入到工藝流體之中，并始終與流體保持接觸來完成。 腐蝕監(jiān)測探頭可以是機(jī)械的、電的、電化學(xué)的裝置。腐蝕監(jiān)測技術(shù)本身即可提供在工業(yè)處理系統(tǒng)中對金屬損耗或腐蝕速度的直接和在線的監(jiān)測結(jié)果。,一、腐蝕監(jiān)測的作用,2、腐蝕監(jiān)測的目的義,（1）測試介質(zhì)的腐蝕性，提供金屬的腐蝕速度。 （2）評價過程參數(shù)的相關(guān)變化對系統(tǒng)腐蝕性的影響，對可能

2、導(dǎo)致腐蝕失效的各種破壞性工況報警。 （3）診斷特殊的腐蝕問題，識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)測的作用,3、腐蝕監(jiān)測點的選擇依據(jù),油氣田腐蝕監(jiān)測點的選擇遵循“區(qū)域性、代表性、系統(tǒng)性”原則?！皡^(qū)域性”是指某一個區(qū)塊或某一個油氣田；“代表性”是指在生產(chǎn)系統(tǒng)中能達(dá)到以點代面的點；“系統(tǒng)性”是指圍繞和貫穿整個油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。 腐蝕監(jiān)測點設(shè)計在生產(chǎn)現(xiàn)場腐蝕環(huán)境最苛刻、可能產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕的部位。從單井

3、井口、計量站外輸（多個單井的匯管）、處理站進(jìn)站（長輸管線的末端）及污水處理系統(tǒng)。在整個生產(chǎn)流程設(shè)計腐蝕監(jiān)測點，滿足系統(tǒng)監(jiān)測要求，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，并可對投加緩蝕劑等防腐措施進(jìn)行評價。,一、腐蝕監(jiān)測的作用,4、腐蝕監(jiān)測評價執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 國內(nèi)油氣田針對污水處理系統(tǒng)執(zhí)行SY/T5329-94 碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法中對注水水質(zhì)腐蝕速率的規(guī)定：腐蝕速率小于0.076mm/a 美國腐蝕工程師協(xié)會NACE RP 0775-2005 油、氣田生產(chǎn)中腐蝕掛片的準(zhǔn)備、安裝、分析以及試驗數(shù)據(jù)的解釋中對腐蝕程度的規(guī)定,一、腐蝕監(jiān)測的作用,5、腐蝕監(jiān)測過程是由三部分組成 獲

4、取腐蝕數(shù)據(jù) 結(jié)果分析與判定 指導(dǎo)生產(chǎn)，緩蝕劑效果評價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)險程度分三個等級 低風(fēng)險狀態(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、探針或兩者有多點在中度腐蝕程度以上） 需重點防范狀態(tài)（掛片、探針或兩者有多點在嚴(yán)重腐蝕程度以上）,一、腐蝕監(jiān)測的作用,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（1）掛片法（試件失重法）,與現(xiàn)場生產(chǎn)管線同材質(zhì)試片插入管線內(nèi)部，根據(jù)一段時間內(nèi)（2個月左右）的失重質(zhì)量計算試件的腐蝕速度。 優(yōu)點：a、測試結(jié)果準(zhǔn)確性高。b、腐蝕產(chǎn)物及微生物可直接獲取。c、可獲取點試數(shù)據(jù)。 缺點：獲得數(shù)據(jù)時間較長，不能獲得實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。,

5、二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,二、腐蝕監(jiān)測的技術(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)測的介質(zhì)內(nèi)，通過一定時間后取出，清洗腐蝕產(chǎn)物后稱重，根據(jù)時間周期、試件表面積、試件材質(zhì)密度、失重量計算其腐蝕速度。 優(yōu)點：a、投資省。b、測試結(jié)果準(zhǔn)確性高。c、腐蝕產(chǎn)物及微生物可直接獲取。d、可獲取點試數(shù)據(jù)。e、設(shè)備不宜損壞。 缺點：獲得數(shù)據(jù)時間較長，不能獲得實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。,（1）掛片法（試件失重法）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（1）掛片法（試件失重法）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,油井管線下部試片腐蝕狀況,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）,

6、二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,某油田地層產(chǎn)出水試片,點蝕數(shù)據(jù)的獲得,點 蝕,（1）掛片法（試件失重法）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(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,掛片法是各種腐蝕監(jiān)測手段中最根本和有效的方法，能夠最大程度的反映真實腐蝕情況，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法選擇方面具有不可替代性！,（2）電阻法（ER探針）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(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

7、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，這個變化量與一個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)為一個比率時，比率的變化就表示腐蝕速度的變化。 優(yōu)點：可廣泛使用于任何發(fā)生腐蝕的系統(tǒng)。 缺點：a、獲取數(shù)據(jù)時間較長。b、當(dāng)探針發(fā)生沉積時，會得到錯誤信息。c、對硫化物系統(tǒng)中測量結(jié)果受到較大影響。d、探針的靈敏度高，壽命短，反之亦然。,（2）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)

8、致元件電阻增加。測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/mils X 任意時刻的儀器讀數(shù) X2 t2時刻的儀器讀數(shù) X1 t1時刻的儀器讀數(shù) t X1 與 X2讀數(shù)之間的時間差（天） CR 腐蝕速率(mils/年) K = PROBE CONSTANT 探針常數(shù),二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（2）電阻法（ER探針）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（2）電阻法（ER探針）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(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)測的技術(shù)方法及原理,（2）電阻法（ER探

9、針）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,電阻探針、失重試片聯(lián)合監(jiān)測安裝示意圖,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)測的技術(shù)方法及原理,電阻探針、失重試片聯(lián)合監(jiān)測實例,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,存儲3100個數(shù)據(jù),存儲的探針文件數(shù)目150個 最大存儲個數(shù)： 3000個,電阻探針、失重試片聯(lián)合監(jiān)測實例,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（3）氫探針,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,原理：氫探頭最簡單的也是最常用的一種是薄壁碳鋼試管，中間插人一根實芯棒，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

10、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，收集穿過器壁的氫原子。 目前還沒有一種氫探頭可用來直接表明腐蝕率，但可以監(jiān)測工藝過程的變化。,（3）氫探針,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（3）氫探針,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（4）線性極化電阻（LPR）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,原理：測量腐蝕電流從而獲得腐蝕速度。即將一個小電流施加到正在發(fā)生腐蝕的電極上，測量裝置的陽極與陰極之間的電流而獲得數(shù)據(jù)。 優(yōu)點：可隨時獲得讀數(shù)，通常應(yīng)用于時實監(jiān)測。 缺點：不能應(yīng)用含有較高雜質(zhì)（油類）或氣體中，只要對電極造成污染的環(huán)境，所獲得的數(shù)據(jù)可靠性差。,（

11、4）線性極化電阻（LPR）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（5）電感阻抗法,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,原理：是電阻法轉(zhuǎn)化的一項技術(shù)，是在傳感器中埋設(shè)一個線圈，通過其感抗的變化來測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)化了線圈周圍磁場，因此敏感元件厚度的變化將影響線圈的感抗。 優(yōu)點：可廣泛應(yīng)用與各種系統(tǒng)，響應(yīng)時間大大縮短，也可時實獲得數(shù)據(jù)。 缺點：電極需更換，價格較高。,變 送 器,數(shù)據(jù)記錄器,探頭,（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,FSM技術(shù)是經(jīng)過現(xiàn)場檢驗的，通過監(jiān)測電流在金屬結(jié)構(gòu)上流動方向的細(xì)微變化（電壓值與初始設(shè)定的測量值進(jìn)行比較）來檢測由于腐

12、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)測區(qū)域來檢測電場方向的變化。測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，計算實際腐蝕趨向和腐蝕速率。對在線系統(tǒng)，敏感性和重復(fù)性是剩余壁厚的0.1%。,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,穿過焊縫的原理,（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),（4）線性極化電阻（LPR）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),FSM 應(yīng)用于直管監(jiān)測,（4）線性極化電阻（LPR）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),FSM 應(yīng)用于彎頭監(jiān)測,釘

13、檢測針電阻焊,（4）線性極化電阻（LPR）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),FSM 應(yīng)用于三通監(jiān)測,（4）線性極化電阻（LPR）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),焊縫及點蝕（局部腐蝕）,（4）線性極化電阻（LPR）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),FSM-IT,（4）線性極化電阻（LPR）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),FSMLog全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),（4）線性極化電阻（LPR）,二、腐蝕監(jiān)測的技術(shù)方法及原理,（6）FSM-全周向腐蝕監(jiān)測技術(shù),1、非插入式不破壞管線

14、、容器本體結(jié)構(gòu) 沒有泄漏的危險； 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、直接在管壁測量腐蝕 不需耗材（探針、掛片）； 不需取放工具； 最現(xiàn)實的測量均 勻腐蝕、局部腐蝕的方法。 3、適用于H2S環(huán)境 安全；測量不受導(dǎo)電性FeS膜的影響。 4、適用于無線、在線測量 5、不影響通球、掃線作業(yè),Field Data,MultiTrend軟件三維圖,Post Processed Plot,MultiTrend軟件三維圖,Access fitting高壓系統(tǒng)帶壓取放技術(shù),二、腐蝕監(jiān)測的技術(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，掛片數(shù)據(jù)的采集，不影響油氣田的正常生產(chǎn)，解決了因停產(chǎn)所帶來的一切不良后果。,該裝置已有半個多世紀(jì)