時是有效的，但是在進行局部性腐蝕測量 時通常不及前者有效。局部性腐蝕具有各種原因，并且難以檢測到。局部性腐蝕的一個示例 是相對較小的表面積被侵蝕和腐蝕的麻點腐蝕。麻點腐蝕可以在其可見之前的數(shù)月或數(shù)年 開始。然而，在一些強腐蝕性的環(huán)境下，嚴重的麻點腐蝕僅在很少幾天內產(chǎn)生在不銹鋼中。 一旦開始，隨著被侵蝕的面積增加，麻點腐蝕以不斷增加的速率滲入，易于侵蝕表面。凹點 通常在重力方向上生長。使用實心犧牲探針通常不易檢測到麻點腐蝕。例如，如果膜的偏 轉量被用于識別麻點腐蝕，則由于麻點腐蝕引起的卸壓面積通常僅可以最低限度地影響膜 的剛度。
[0023] 圖4是提供用于測量局部性腐蝕的敏感性增加的犧牲探針106的一示例性構造的 透視圖。在該構造中，犧牲探針106包括頂部犧牲層170。頂部犧牲層170由從犧牲探針 106的基部174延伸的多個柱或其它支撐件172支撐。柱172可以具有提高犧牲探針106 的剛度的形狀和間距。由于頂部犧牲層170被麻點腐蝕侵蝕，因而剛度上沒有顯著改變。然 而，在一些點處麻點腐蝕將滲透穿過頂部犧牲層170,允許腐蝕性材料接觸柱172。這將導 致對柱172的迅速腐蝕，并且從而導致犧牲探針106的剛度經(jīng)歷顯著的階躍改變。還可以 使用其它的示例，包括不同的材料、不同的層、不同的支撐結構、允許麻點腐蝕促使通過層 滲透的不同技術等。上述的柱是用于支撐外層的支撐結構的一個示例。
[0024] 本文中討論的示例性構造適用于測量材料損耗的任何腐蝕探針，包括試樣以及ER 類型探針。該ER探針可以被制造成具有多個材料層。迅速的材料損耗允許探針具有對腐 蝕的初始較高敏感性，迅速的材料損耗之后是延長探針壽命的較慢的材料損耗。圖4中圖 示的柱狀探針可以被用于檢測麻點腐蝕。穿過外層的滲透可以暴露更易受影響的可以快速 改變電阻的內層。許多變化可以被施加在用于層、結構、厚度等的構造和材料中?？梢允褂?任何適當?shù)募夹g來制成這里討論的各種構造。一個示例性技術使用諸如由3D打印提供的 那些累加式制造技術。
[0025] 如上所述，用于測量犧牲探針106的腐蝕的傳感器110的具體方法和技術可以根 據(jù)任何適當?shù)募夹g。可以用于測量犧牲探針的腐蝕的一個技術是通過測量犧牲膜的響應于 施加壓力的偏轉。圖5是示出用于腐蝕測量系統(tǒng)100中的壓力變送器210的簡化剖視圖。 圖5的構造用于說明性目的，并且可以不提供最優(yōu)的性能。變送器210連接到犧牲探針106 和如下所述的參考探針198。變送器210包括主體212、法蘭213和傳感器主體214。變送 器電路220被容納在主體212中，并且用于提供控制器和測量電路，如圖1所示。
[0026] 如圖5所示，填充有填充流體224的通道190將犧牲探針連接到隔離膜片248。類 似地，參考探針198通過在通道188中容納的隔離流體226來連接到隔離膜片252。參考探 針198可以由基本上不會由于暴露給腐蝕性材料104而腐蝕的材料制成。由于探針106、 198形成的膜偏轉，因而壓力被分別地施加到隔離膜片248和252。這導致壓差通過也容納 有隔離填充流體的通道180和182被施加到壓差傳感器216。由于探針106中的偏轉量由 于腐蝕而改變，與通過參考探針198施加的壓力相關的壓力變化可以與探針106的厚度相 聯(lián)系。該壓力變化指示由探針106經(jīng)歷的相對于探針198的腐蝕量?？梢愿鶕?jù)上文討論的 技術制成探針106,以檢測全面性腐蝕和/或局部性腐蝕。傳感器電路218用于測量壓差， 并且向變送器電路220提供輸出222。變送器電路220可以提供指示腐蝕的局部性輸出，或 可以，例如，通過二線式過程控制回路、無線連接等向另一位置發(fā)送腐蝕信息。
[0027] 本文中闡述的構造允許用戶具有可以基于特定應用的可定制的腐蝕探針。這提供 了延長探針的壽命和/或測量麻點腐蝕的能力?？梢栽谔结樀膲勖陂g控制探針精確性和 壽命長度之間的權衡。進一步，隨著腐蝕從一個區(qū)域改變到另一個區(qū)域，傳感器將輸出探針 的腐蝕的相對的階躍改變。這允許確定探針在多大程度上被腐蝕。該信息可以用于校準腐 蝕傳感器。進一步，當探針的腐蝕從一種材料改變到另一種材料時，應該為了繼續(xù)的測量精 確性更新腐蝕速率校準。與腐蝕速率相關的該校準信息可以被存儲在圖1示出的存儲器 124 中。
[0028] 雖然已經(jīng)參照優(yōu)選的實施例描述了本實用新型，但是本領域的技術人員將認識到 可以在沒有脫離本實用新型的精神和范圍的情況下對形式和細節(jié)進行改變。犧牲探針可以 由任何適當?shù)牟牧稀?、層的物理構造等根?jù)需要單獨或結合地制成。以上討論提供了多材 料探針、具有外殼承載的結構的探針、柱狀犧牲探針和其結合的示例。可以使用任何適當?shù)?技術來測量對犧牲探針的腐蝕，包括改變探針的剛度，改變諸如探針的電阻的電參數(shù)，探針 的重量或其它的技術。雖然具體地圖示了壓力傳感器，但是在一個構造中，傳感器110包括 ER傳感器或感測探針的可以與腐蝕相聯(lián)系的物理特性的一些其它的傳感器?？梢愿鶕?jù)任何 適當?shù)募夹g生產(chǎn)犧牲探針，包括諸如3D打印的累加式技術。犧牲構造的另一示例性探針可 以是諸如音叉的共振結構。在該構造中，探針的共振頻率隨著探針材料被腐蝕而改變。在 一個構造中，犧牲探針是操作為膜的大致平坦的結構。在以上示例中，探針被以一定方式制 成，使得探針的腐蝕速率在探針暴露給腐蝕性材料時是非線性的。雖然使用了術語"非線 性"，但是可以同樣使用其它的術語，其中探針暴露給規(guī)定的腐蝕性材料時的腐蝕速率隨著 腐蝕進行而改變。改變可以是從較快的腐蝕速率到較慢的腐蝕速率，從較慢的腐蝕速率到 較快的腐蝕速率，并且還可以包括諸如多個速率改變的中間階段。
【主權項】
1. 一種腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，該腐蝕速率測量系統(tǒng)包括： 犧牲探針，所述犧牲探針被構造成用于暴露給腐蝕性材料； 傳感器，所述傳感器被布置成用于檢測所述犧牲探針的與腐蝕性材料對所述犧牲探針 的腐蝕相關的物理特性；和 測量電路，所述測量電路連接到所述傳感器，并且具有指示所述犧牲探針暴露給所述 腐蝕性材料的腐蝕速率的輸出； 所述犧牲探針被暴露給所述腐蝕性材料時的腐蝕速率是非線性的。
2. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述犧牲探針包括多層結 構。
3. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述犧牲探針包括外殼承 載的結構。
4. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述犧牲探針包括具有不 同的腐蝕速率的多種不同的材料。
5. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述犧牲探針的剛度響應 于腐蝕而改變。
6. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述犧牲探針被構造成用 于檢測麻點腐蝕。
7. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述犧牲探針包括通過支 撐結構支撐的外層。
8. 根據(jù)權利要求7所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，對外層的腐蝕允許所述腐 蝕性材料接觸所述支撐結構。
9. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述物理特性包括剛度。
10. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述物理特性包括電阻。
11. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述犧牲探針包括多個 層，并且所述犧牲探針的暴露給腐蝕性材料的一層具有大于犧牲探針的基層的腐蝕速率。
12. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述犧牲探針包括增加所 述犧牲探針的剛度的結構。
13. 根據(jù)權利要求12所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述結構包括暴露給腐 蝕性材料的薄的結構。
14. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述犧牲探針通過累加式 工藝制成。
15. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器基于施加的壓 力來測量所述犧牲探針的偏轉。
16. 根據(jù)權利要求15所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，該腐蝕速率測量系統(tǒng)還 包括參考探針。
17. 根據(jù)權利要求1所述的腐蝕速率測量系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器測量所述犧牲 探針的電阻。
【專利摘要】本實用新型公開一種腐蝕速率測量系統(tǒng)，所述腐蝕速率測量系統(tǒng)包括被構造成用于暴露給腐蝕性材料的犧牲探針。傳感器被布置成用于檢測犧牲探針中由于腐蝕性材料對犧牲探針的腐蝕引起的物理變化。測量電路連接到傳感器，并且提供指示犧牲探針暴露給腐蝕性材料的腐蝕速率的輸出。犧牲探針具有導致犧牲探針以非線性速率腐蝕的物理特性。
【IPC分類】G01N17-00, G01N17-04
【公開號】CN204536169
【申請?zhí)枴緾N201420802745
【發(fā)明人】羅伯特·C·海德克
【申請人】羅斯蒙特公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2014年12月17日