Система мониторинга коррозии АРКТЕХ-ИСМ предназначена для измерения, регистрации, отображения и контроля состояния трубопровода на предмет проходящих в нём коррозионных процессов. В зависимости от исполнения система может функционировать в ручном или автоматическом режиме.
Система мониторинга коррозии АРКТЕХ-ИСМ предназначена для мониторинга состояния трубопровода по измеренным значениям и их совокупности с использованием аналитических и математических моделей, разработанных на базе национальных и международных стандартов, оценки и прогнозирования технического состояния трубопровода и определения его остаточного ресурса.
Мониторинг коррозии внутренней поверхности методом электрического сопротивления предполагает использование ER-датчика – конструктивно обособленного первичного преобразователя (активного элемента), выполненного из материала, что и объект исследования. ER-зонд может быть размещен на значительном расстоянии от средства измерений, принимающего его сигналы.
ER принцип построен на методе измерения изменения электрического сопротивления чувствительного элемента зонда. Зонд вводится в исследуемую среду и на основании изменения сопротивления чувствительного элемента делается вывод о скорости процесса коррозии. Данный метод схож с гравиметрическим методом (потеря массы чувствительного элемента), но не требует дополнительных лабораторных исследований и может контролировать состояние зондов в режиме реального времени. На основании полученных в результате измерений данных производится расчёт скорости коррозии. Физический принцип ER систем заключается в том, что в результате коррозионных процессов на поверхности чувствительного элемента измерительного зонда, происходит постепенное уменьшение площади поперечного сечения чувствительного элемента, а его длина остаётся неизменной.
Известно, что сопротивление определяется формулой
где
ρ - удельное электрическое сопротивление материала проводника;
𝑆 - площадь поперечного сечения проводника;
𝑙 - длина проводника.
Из формулы видно, что сопротивление зонда обратно пропорционально площади поперечного сечения зонда. Именно это обстоятельство является основополагающим в математической модели системы. Для компенсации влияния изменения температуры на сопротивление в корпусе зонда встроен опорный элемент, который принимает температуру среды и не подвержен коррозии. Расчёт потери металла производится уже с учётом компенсации температуры, при этом нет необходимости измерять её отдельно, что увеличивает надёжность всей системы.
При измерении зонда измерительный прибор выдаёт линеаризованный сигнал (𝐶), который пропорционален суммарным потерям металла (𝑀) на чувствительном элементе. Реальное значение потери металла зависит от формы и геометрических размеров зонда. При расчёте форма и размер учитывается коэффициентом (𝐾), содержащий реальный объём металла и срок службы зонда. Коэффициент К является табличным значением и индивидуален для каждого типа зонда.
𝑀=𝐶×𝐾
где:
𝑀 – значение потери металла, мм;
𝐶 – сигнал с измерительного блока;
𝐾 – коэффициент зонда.
Скорость коррозии (𝑣𝐸𝑅) рассчитывается по следующей формуле:
где:
𝑀1 и 𝑀2 - значения потери металла зонда в начале и в конце исследуемого периода;
Δ𝑇 – продолжительность исследуемого периода в сутках.
В конце каждого этапа испытаний рассчитывается среднее значение скорости коррозии каждого ER зонд на данном этапе.
Конструктивно различные геометрические конфигурации ER зондов имеют различные заводские толщины чувствительного элемента и минимально допустимую остаточную толщину использования элемента. Данный конструктив автоматически учитывает стационарный измерительный блок СИБ при выборе номера чувствительного элемента в программном каталоге путем применения в расчетах константы Р, которая соответствует типу зонда, его геометрии и габаритным размерам.
Для проектного выбора типа чувствительного элемента необходимо учитывать две основные характеристики функционирования – это время отклика (ВО) и допустимая продолжительность использования элемента (ДПИЭ). ДПИЭ элемента прямо пропорционально его толщине, в то время как ВО обратно-пропорциональна толщине элемента. ВО равняется минимальному промежутку времени для получения существенного изменения электрического сопротивления элемента, которое может различить как изменение измерительным блоком при данной скорости коррозии для данного типа зонда. В общем случае ВО это время, необходимое для изменения толщины чувствительного элемента на 0,4% от его первоначальной заводской толщины чувствительного элемента. Таким образом, при проектировании системы мониторинга коррозии необходимо найти верную комбинацию требуемой продолжительностью использования чувствительного элемента и временем отклика при выборе типа зонда-датчика.
Другой важной характеристикой функционирования, которая связана с геометрией элемента, является воспроизводимость измерения. При идеальных условиях воспроизводимость измерения будет соответствовать разрешению прибора, которое имеет значение +0.1% для большинства приборов. Однако, элементы с низким сопротивлением в системах, которые проявляют частые (30-60 минутный цикл), или достаточно большие (±20-25°), колебания температур, могут достигать воспроизводимости только в +0.5%. Элементов с такой низкой сопротивляемостью следует избегать, в тех случаях, когда возможна указанная температурная нестабильность, за исключением случаев, когда одновременно возможны высокие скорость коррозии (0,5 мм/год).
Последний вопрос, связанный с чувствительными элементами датчиков – это материал, из которого они изготовлены. Как и в случае с гравиметрическим методом, его выбирают таким образом, чтобы он максимально соответствовал тому, из которого сделан трубопровод или оборудование, которое исследуется. Почти любая геометрическая конфигурация и толщина элемента может изготовляться из любого имеющегося на рынке сплава.
