一种金属管道、金属压力容器局部腐蚀剩余厚度的测量方法

摘要

本发明公开了一种基于场指纹法的高精度的检测/监测金属管道或压力容器局部腐蚀后剩余厚度的方法。该方法用测量电极探针矩阵和参考电极获得取样电压并据此计算出场指纹系数FC后，再顺序计算各探针对所在部位的管道电阻值、计算各个电阻上的电流值、计算电阻变化所在列流向相邻一列的电流值，最后计算出管道或压力容器局部腐蚀后的剩余厚度。本方法大幅度提高了检测精度，能够对局部腐蚀剩余厚度进行确定性的计算，比目前常用的方法的精度更高，得到的结果更加可靠，为判断因腐蚀带来的事故隐患提供了可靠依据。

主权项

一种金属管道、压力容器局部腐蚀剩余厚度测量方法，基于场指纹法原理，在金属管道或压力容器的外壁设置测量电极探针矩阵，所述测量电极探针矩阵在管道圆周方向探针为i行，在轴线方向探针为j列，在压力容器上电极探针矩阵布置方式与管道一致，在轴向上的任意两支相邻探针构成一个探针对，设置一个参考板，该参考板的材质和厚度与管道或压力容器相同，在参考板上设有一对电极作为参考电极对，按如下步骤测量管道或压力容器局部腐蚀的剩余厚度：(1)、向管道或压力容器输入恒电流，用精密电压测量模块测量电极探针矩阵中各探针对和参考电极对的电压值；(2)、按下式计算场指纹系数FC值：${\mathrm{FC}}_{i,j;i+1,j}=(\frac{\frac{V_{i,j;i+1,j}\left(t_x\right)}{V_{i,j;i+1,j}\left(t_0\right)}}{\frac{V_{\mathrm{ref}}\left(t_x\right)}{V_{\mathrm{ref}}\left(t_0\right)}}-1)\times 1000$(单位：ppt,Part per thousand)      (5)其中：V_i,j；i+1,j(t₀)，V_i,j；i+1,j(t_x)—探针(i,j)和(i+1，j)在初始时刻t₀和当前时刻t_x的电压；V_ref(t₀)，V_ref(t_x)—参考电极对在t₀和t_x时刻的电压；(3)、按下式计算各探针对所在部位的管道或压力容器电阻值：$R_{i,j;i+1,j}\left(t_x\right)=\frac{{\mathrm{\rho l}}_{i,j;i+1,j}}{w_{i,j;i,j+1}{h}_{i,j;i+1,j}^{\prime }}---\left(6\right)$其中：ρ是管道电阻率；l_{i，j；i+1，j}是探针(i,j)和(i+1，j)之间的距离；w_i,j；i,j+1是探针(i,j)和探针(i，j+1)之间的距离；h'_i,j；i+1,j是探针(i,j)和(i+1，j)之间的原始厚度；列上电阻值计算与上式类似，距离是探针(i,j)和(i，j+1)之间的长度，且l和w之间互换位置；(4)、按下式计算各个电阻上的电流值：$\left\{\begin{array}{c}{R}_{i,j;i+1,j}{I}_{i,j;i+1,j}=R_{i,j;i,j+1}{I}_{i,j;i,j+1}+R_{i,j+1;i+1,j+1}{I}_{i,j+1;i+1,j+1}+R_{i+1,j+1;i+1,j}{I}_{i+1,j+1;i+1,j}\\ I_{i-1,j;i,j}=I_{i,j;i,j+1}+I_{i,j;i,j-1}+I_{i,j;i+1,j}\end{array}\right.---\left(7\right)$其中：R_i,j；i+1,j是探针(i,j)和(i+1，j)之间的电阻值；I_{i,j；i‑1,j}是探针(i,j)和(i‑1，j)之间电流值；(5)、设局部腐蚀发生时对应的探针所在点为(i,j)和(i+1，j)，按下式计算电阻变化所在列流向相邻一列的电流值：ΔI＝I_{i，j；i‑1，j}+Ｉ_{i，j‑1；i‑1，j－１}+…+I_{2，1；1，1}      (8)其中：ΔI是电阻变化所在列流向相邻一列的电流值；I_{i,j；i‑1,j}是探针(i,j)和(i‑1，j)之间电流值；(6)、按下式计算测量区域管道局部腐蚀后的剩余厚度：$h_{i,j;i+1,j}=\frac{Q_{i,j;i+1,j}{h}_{i,j;i+1,j}^{\prime }}{1+Q_{i,j;i+1,j}}---\left(9\right)$其中：$Q_{i,j;i+1,j}=\frac{1000(1-a)-{\mathrm{aFC}}_{i,j;i+1,j}}{{\mathrm{FC}}_{i,j;i+1,j}},a=\frac{2\Delta {\mathrm{IR}}_{i,j;i+1,j}}{R_{i,j;i+1,j}^{\prime }{I}_i-{2\mathrm{\Delta IR}}_{i,j;i+1,j}^{\prime }};$h_i,j；i+1,j是管道或压力容器局部腐蚀后探针对(i,j)和(i+1，j)所在部位的剩余厚度；h'_i,j；i+1,j是管道或压力容器上探针(i,j)和(i+1，j)所在部位的原始厚度；I_i是未腐蚀时流过该行探针的电流值；R_i'_,j；i+1,j是腐蚀后探针(i,j)和(i+1，j)之间的电阻变化值；R_i,j；i+1,j是未腐蚀时探针(i,j)和(i+1，j)之间的电阻值。