Сущность гравиметрического метода заключается в определении потери массы металлических образцов за время их пребывания в испытуемой среде. При гравиметрическом методе скорость коррозии определяется по формуле:

ν_ƨ? = 10^-3·Δ?/(ρ·?·?)

где ν_ƨ? – скорость коррозии по, мм/год; Δ? – потеря массы, г; ρ – плотность металла, г/м³; ? – площадь поверхности металла образца-свидетеля, контактирующей с коррозионной средой, на которой определяют скорость коррозии, м²; ? – время, за которое определяется скорость коррозии, год. Как правило, образец-свидетель выбирают таким образом, чтобы он максимально соответствовал тому, из которого сделан трубопровод или оборудование, которое исследуется.

Принцип ER измерения скорости коррозии в АРКТЕХ-ИСМ

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; ? - площадь поперечного сечения проводника; ? - 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 (?), который пропорционален суммарным потерям металла (?) на чувствительном элементе. Реальное значение потери металла зависит от формы и геометрических размеров зонда. При расчёте форма и размер учитывается коэффициентом (?), содержащий реальный объём металла и срок службы зонда. Коэффициент К является табличным значением и индивидуален для каждого типа зонда.

?=?×?

где: ? – значение потери металла, мм; ? – сигнал с измерительного блока; ? – коэффициент зонда. Скорость коррозии (?_??) рассчитывается по следующей формуле:

где: ?₁ и ?₂ - значения потери металла зонда в начале и в конце исследуемого периода; Δ? – 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.

Преимущества ультразвуковой системы коррозионного мониторинга

• Высокая точность измерения ±0,0025 мм;
• Устанавливается на трубы любого диаметра и давления;
• Быстрая установка (врезка в трубопровод не требуется);
• Ультразвуковые датчики легко демонтируются и перемещаются;
• Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69: ХЛ, УХЛ от −60 ˚С;
• Диапазон измеряемой температуры до + 500 ˚С;
• Автоматизированный сбор, накопление и передача данных в режиме online и/или offline;
• Питание автономное и/или от сети 220В.

Основные технические характеристики

Выходные данные:	Толщина стенки, скорость коррозии и эрозии, температура, необработанные сигналы
Ультразвуковые сенсорные модули:	Диаметр сенсора 10 мм, типовая частота ультразвука 5-50 МГц, класс защиты оболочки — IP67
Мощность, потребляемая сенсорным датчиком:	До 1 Вт в активном режиме и до 0,1 Вт в режиме ожидания
Число датчиков в системе:	Для общепромышленной зоны — 256, для взрывоопасной зоны — 32
Наружный диаметр трубы:	От 50 мм и более
Толщина стенки:	До 200 мм
Материал стенки:	Сталь или сплошные однородные материалы
Материалы внешнего покрытия:	Может работать через эпоксидное покрытие, нанесение наплавлением, гомогенное покрытие из полиуретана, полиэтилена или полипропилена
Разрешающая способность измерения скорости утонения стенки	±0,0025 мм
Сертификация для работы во взрывоопасной среде	Да
Лицензионное программное обеспечение (ПО):	Для планшетов и компьютеров с ОС Windows. Используется для ввода в эксплуатацию и эксплуатации оборудования АРКТЕХ-УЛЬТРАКС. Предоставляет конечному пользователю данные о коррозии и эрозии, изменении толщины стенки, температуре и необработанные результаты измерений.
Требования к компьютеру для установки ПО	Процессор Core i5, оперативная память 4Гб, видео память 512 Мб и накопитель ёмкостью не менее 250 Мб
Требования к планшету для установки ПО	Microsoft Surface 3 или аналог, накопитель емкостью не менее 64 Гб, ОС Windows 8
Переносной измерительный блок (ПИБ)	Планшет или ноутбук во взрывобезопасном исполнении с ОС Windows или лицензионным ПО. Подает питание к ультразвуковым сенсорным модулям и управляет ими через порт USB.
Стационарный измерительный блок (СИБ)	Автономное управление группой сенсорных модулей. Корпусе из нержавеющей стали, оболочка класса IP65. Варианты исполнения СИБ: — общепромышленное; — взрывозащищенное.
Напряжение питания СИБ	Аккумуляторное — 24В, или от сети 220В+/- 10% переменного тока.
Мощность, потребляемая СИБ	Не более 6 Вт в стандартном исполнении, не более 9 Вт во взрывозащищенном исполнении.
Возможности связи у СИБ	По сети Ethernet (проводная) или по беспроводному каналу, протоколы Modbus TCP/IP, ОРС, RS485.
Рабочая температура трубопровода	От −60 до +500°С
Рабочая температура окружающей среды	Стационарный измерительный блок (СИБ)	Переносной измерительный блок (ПИБ)	Ультразвуковые сенсорные модули
	От −60 до +60°С	От −40 до +50°С	От −60 до +500°С