专利名称：腐蚀监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种腐蚀探测设备，更具体地说，涉及一种能置于管道系统中期望位置的腐蚀探测器，用于检测管道系统中的腐蚀。
管道腐蚀通常是一个许多工业装置常常不能控制的隐藏问题。在化学工业中，腐蚀活动能够限制设备使用寿命，且威胁工业装置的可靠性。在工艺流体中常用的材料能够引起用于处理这类流体的设备腐蚀，从而需要削减操作或关闭处理系统。因此，修正腐蚀作用会导致维修成本升高，因为控制腐蚀常常是难以实行的，故通常在预计的腐蚀损坏阶段通过拆除和更换受损的结构，来处理腐蚀作用。
因此，一种处理管道腐蚀的熟知补救办法是在预定的时间间隔，而不是在危险管道破裂和系统关闭时，更换部分管道。然而，这种方法在管道还有相当长的使用寿命时，如果被更换得太早，则可能会成本过高。因此，处理管道腐蚀的一个问题是如何准确地确定更换管道的最佳时间。
如果可以在明显发生损坏以前得到关于腐蚀活动程度的信息，则能够在腐蚀活动导致设备失效之前采取补救措施去修理工艺设备。因此，一项有效的腐蚀监测计划，通常先得到关于特定装置中发生的腐蚀损坏和腐蚀活动的程度的信息。至于管道腐蚀，已使用各式各样不同的技术，去确定在用于输送工艺流体的管道中发生的腐蚀损坏或腐蚀活动的数量。
美国专利号4,328,462,4,768,373和5,571,955公开了一些探头的使用情况，把这些探头插入一些装有一种引起管道或容器腐蚀的流体的容器或管道中。这些探头根据一种与制成容器或管道的材料的腐蚀响应的已知关系，对流体的腐蚀影响起反应。然而，压力和温度通常涉及化学过程，它们严重限制从容器或管道安装和取出这类探头的可能性，从而限制获取关于想要它们提供的腐蚀活动的信息。
用于确定工艺流体腐蚀活动的其它熟知技术都依赖，为了检测涉及腐蚀活动的腐蚀剂和腐蚀副产物而对处理结构中工艺流体进行的取样。然而，样品检验通常费时，并且能在取样时间与收到腐蚀检验分析结果时间之间被迫造成显著延误。
美国专利号4,389,877描述一种监测管子内发生的侵蚀的量的系统。在管壁内生成一些槽口，从而造成一个强度降低区。在强度降低地点的管子周围建立一个空心的密封套，以提供一个不漏气的壳体。把一个从中空密封套中引出的导管连接于一个外面的探测设备，以监测套中的压力变化。一种预定的压力变化可指示何时在强度降低段发生管子损坏。然而，由于需要提供强度降低区和用特定密封材料和密封接头去提供围绕强度降低区的中空套，故采用“877”专利系统是困难的和昂贵的。此外，“877”专利系统只可监测有凹槽的和用套密封的管子区。因此，不能监测那些不容易靠近的管道系统的区域。从而那些可能容易受到腐蚀损坏的管道系统的远距离区域没有接受足够的监测。
因此，希望提供一种可靠的方法和装置去检测管道系统中任何地方的腐蚀，该装置容易连接于一个管子或管子的一些段，并且能够在高温和/或高压下使用。
本发明的一些目的之一是提供一种准确地检测管道系统中任何一处腐蚀的新颖方法和装置。本发明之另一目的是提供一种准确地检测何时管道系统中的腐蚀已达到一个预定水平的新颖方法和装置。本发明之又一目的是提供一种在不需要对流体取样或不需要把探头插入流体的情况下，检测管道系统腐蚀的新颖方法和装置。本发明之又一目的是提供一种在高温和/或高压条件下，准确地检测管道系统腐蚀的新颖方法和装置。本发明之又一目的是提供一种在不变更现有管子结构的情况下，在管子中安装一个腐蚀检测器的新颖方法和装置。
按照本发明提供的腐蚀探测器包括一个套，和一个用于把套连接于一个接收流体的壳体的壁的设备。探测器还包括一个横过套的一段的断口构件，用于在以预定压力维持的套内限定一个密封腔。断口构件由一种构成为在壳体壁受到腐蚀损坏之前会由于腐蚀而损坏的材料形成。断口构件连接于壳体，以便壳体中接收的流体能够在类似于流体接触壳体壁的条件下接触断口构件。断口构件在由于腐蚀而断裂时提供一个通过向密封腔的开口，从而改变腔内的压力条件。腐蚀探测器还包括一个装在密封腔的连接于套的探测系统，以便在密封腔打开时发出断口构件断裂状况的信号。探测系统包括一个压力探沿器和一个发信号设备，该设备和压力探测器合作，以便根据压力探测器测出的预定压力水平，提供一个信号。
在本发明的一个实施例中，断口构件包括一个可破裂的部分，而该部分又包括一个其预定厚度小于断口构件厚度的区域。
本发明还提供一种探测管道系统中腐蚀的方法。方法包括传输一种管道系统内的流体，该系统包括至少一个由容易腐蚀的材料形成的壁。方法还包括把一个探测器连接到管道系统中，以便流体流过管道系统的一段，并且经过探测器而流到管道系统的另一段。方法还包括提供一个用于形成密封腔的探测器中的断口构件，并且这样安排断口构件，以致于流过一个管子的流体可接触断口构件。方法还包括用一种材料形成断口构件，该材料被配置成在管道系统壁由于腐蚀而损坏之前会由于腐蚀而损坏。方法还包括在断口构件断裂时提供一个信号。
在图中，
图1是一个用于检测管道系统中腐蚀的系统的竖截面图，它体现本发明的一个实施例。
参照图1，管子系统10包括一个第一管子段12和一个由腐蚀探测器20连接的第二管子段16。管子段12和16都是熟知的结构，并且能够由一种象304不锈钢之类的金属制成。管子12和16输送一种在0至5范围的低PH值的工艺流体24，例如酸性水。工艺流体24能具有约450°F的温度和约1200p.s.i.g.的压力。腐蚀探测器20包括一个套28，套28具有一个T形段32和一个钟形段34，它们在断口构件44周围连接在一起。套28能够用一种和管子12和16相同的材料制成。
T形段32具有相对的管子连接端36和40，用于按照任何一种适宜的熟知的方式，例如有螺纹或没有螺纹的焊接，分别连接于第一和第二管子段12和16。T形段32还包括一个在管子连接端36与40之间的颈段52，该颈段52终止于法兰盘38。在某些情况下，在流体流动速度较低时，能够在处于端部36与40之间的T形段32中和在与断口构件44相对处，安装一个最好是由陶瓷之类的抗腐蚀材料制成的导流片76。导流片76具有一个流动偏离表面78，以便按照箭头80所示把工艺流体24对着断口构件44而引入颈段52。因此，能够用导流片76把流过管子段12和16的一部分流体24引向断口构件44。
断口构件44包括一个流体暴露表面84，它能够置于流体流动路径之上，并且对着流体导流片76，管子12和16能够具有约6英寸的内径和约1至2英寸的壁厚。能够用任何适宜的熟知方式把断口构件44的流体暴露表面84安装成与管子的内表面齐平，或者从管子连接端36和40的内径处凹进约1至2英寸。当流体暴露表面84凹进时，断口构件44的向上安排有助于避免在流体暴露表面84上从工艺流体24中聚集沉积物或其它污物。如果凹进的断口构件44位于流体流动路径之下，则在断口构件44的暴露表面84上很可能发生沉积物聚集。断口构件44能够由一种类似于管子段12和14的金属的金属制成，但其厚度较小，例如为管子段12和16的壁厚的一半。如果需要，则还能从一种象碳钢之类的金属制成断口构件，这种金属以快于管子12和16的速度腐蚀。
当断口构件44由与管子段12和16相同的材料制成，并且其厚度为管子12和16壁厚的一半时，则断口构件的损坏速度会约为管子12和16相应速度的两倍。如果断口构件由一种与管子12和16壁相等厚度的碳钢制成，则断口构件44也很可能在一个比管子损坏所花时间要快的时间损坏。根据由管子输送的流体介质的具体特征，能够预定在断口构件44断裂与管子段12和16断裂之间的相对时间差。
如果希望，则能够制成一个具有可断裂段68的断口构件44，该段厚度小于断口构件其余段的厚度。例如，能够把可断裂段68作成直径盲孔88之下的剩余厚度，能够在断口构件44上钻或镗盲孔88。如果用不锈钢制成断口构件，则能够例如用管子12和16壁厚度一半的厚度制成可断裂段68。
钟形段34限定一个腔48，腔48具有一个带有法兰盘42的开口端。断口构件44夹于T形段法兰盘38与钟形段法兰盘42之间，它们以任何适宜的熟知方式连接在一起，以形成一个不漏气的接头。因此，腔48被密封，并且最好用一个压力放气阀104维持于环境压力。
用一个与腔48连通的导管64，把一个用于对断口构件44的可断裂段68的断裂状态发送信号的探测设备或探测器60，连接于钟形段34。探测器60包括一个在导管64上的常规压力阀98，它可使导管64与一个压力检测器或压力指示器96连通。一个常规报警或信号系统100与压力检测器96连通。
在管子系统10和腐蚀探测器20的操作中，通过管子12和16输送工艺流体24。导流片76，尤其在12000p.s.i.g.之类的较高压力下在流动系统中工作的导流片76，帮助把工艺流体24引入T形段32的颈段52中，并且引向断口构件44。在一段预定的时间以后，管子12和16由于暴露于工艺流体24而会遭受腐蚀。如果在流过管子12和16的液体中有比较重的颗粒状物质，例如灰、腐蚀碎片和烟垢，则通常省略导流片76。
断口构件44，不论是用与管子12和16相同还是不同的材料制成，都被安排成在管子12和16之前遭受腐蚀损坏。因此，能够将断口构件44构成为在管道的预期使用寿命的预定几分之一的时间里，例如二分之一的时间里损坏。因此，当断口构件44损坏时，在管子也损坏之前仍有一段预定量的管子使用寿命。
断口构件44的断裂使通常处于高压下的流体24进入腐蚀腔48。在这个现在处于管子系统10的压力下的腔48中，通过探测其环境压力的变化，压力检测器96检测断裂状态。压力检测器96在预定压力下起动报警器100，以指示断口构件44已发生损坏。
因为断口构件44被置于管子段12与16之间，靠近管子段12和16中流体的流动路径，故断口构件44经历的流动状态基本上相同于管子段12和16中的流动状态。因为断口构件44靠近管子段12和16，故断口构件44的腐蚀可代表那种影响管子段12和16的腐蚀。因为能够在管道中方便地安装腐蚀探测器20，故有可能把腐蚀探测器20用于在管道的基本上全部的段检测腐蚀。
因为能够在不背离本发明范围的情况下对上述结构和方法作出各种变更，故我们的意图是上面描述中包含的或者附图显示的全部事情都应解释为说明性的，没有限制之意。
权利要求
1．一种腐蚀探测器，包括一个套；一个用于把所述套连接于一个接收流体的壳体的壁的装置；一个横过所述套的一段而延伸的断口构件，用于在所述套中限定一个密封腔，其中所述断口构件在断裂时提供一个通向所述密封腔的开口，制成所述断口构件的材料及其厚度会使所述断口构件在所述壳体壁由于腐蚀而损坏之前由于腐蚀而损坏，并且所述断口构件被安排成能使所述壳体中接收的流体接触所述的断口构件；和一个在所述密封腔连接于所述套的探测设备，用于当所述密封腔打开时发出一个所述断口构件的断裂状态的信号。
2．根据权利要求1的腐蚀探测器，其中所述的断口构件的厚度约等于所述壳体壁厚度的一半。
3．根据权利要求2的腐蚀探测器，其中所述的断口构件材料是与所述第一材料相同的材料。
4．根据权利要求2的腐蚀探测器，其中所述断口构件的材料以快于壳体壁材料的速度腐蚀。
5．根据权利要求4的腐蚀探测器，其中所述的断口构件由一种金属组成。
6．根据权利要求5的腐蚀探测器，其中所述的断口构件包括一个可断裂段，该段具有一个其预定厚度小于断口构件厚度的区域。
7．根据权利要求6的腐蚀探测器，其中所述的断口构件包括一个非工艺侧，并且通过在所述断口构件的非工艺侧上形成一个盲孔，来产生所述小厚度区域。
8．根据权利要求7的腐蚀探测器，其中所述的探测设备包括一个压力指示器和一个报警器。
9．根据权利要求8的腐蚀探测器，其中所述的壳体包括一个管子，并且所述的连接装置包括一个T形段。
10．根据权利要求9的腐蚀探测器，其中所述的T形段包括一个与所述断口构件相对的导流片，用于把在所述壳体内以预定方向流动的流体引向所述的断口构件。
11．根据权利要求1的腐蚀探测器，其中所述的套包括一个T形段和一个连接于所述T形段的钟形段，并且其中所述的断口构件被夹于所述T形段与所述钟形段之间。
12．根据权利要求1的腐蚀探测器，其中所述的壳体壁具有一个内侧表面，并且所述的断口构件被安装得与所述壁内侧表面齐平。
13．根据权利要求1的腐蚀探测器，其中所述的壳体壁具有一个内侧表面，并且所述的断口构件从所述壁的内侧表面凹进一段预定量的距离。
14．一种用于探测腐蚀的系统，包括一个用于容纳或传输流体的壳体，所述壳体具有一个壁，并且所述壁具有一个开口；和一个固定地安装于所述壳体壁开口中的腐蚀探测器，所述的探测器具有一个套，一个把所述套连接于所述壁开口的装置，一个横过所述套的一段而延伸的断口构件，用于在所述套中限定一个密封腔，制成所述断口构件的材料及其厚度会使所述断口构件在所述壳体壁由于腐蚀而损坏之前由于腐蚀而损坏，并且其中所述的断口构件被安排成能够使所述壳体中接收的流体接触所述的断口构件；和一个在所述密封腔处连接于所述套的探测设备，用于发送所述断口构件的一个断裂状态信号，其中所述的断口构件在断裂时使所述流体进入所述的密封腔，以起动所述探测设备去发送一个断裂状态信号。
15．一种用于探测管道系统中腐蚀的方法，包括在一个具有多个管子的管道系统内输送一个流体，所述系统具有至少一个由可腐蚀性材料制成的壁；把一个探测器连接于所述管子之一，使流过所述这个管子的流体也流过所述探测器；提供一个横过所述探测器的断口构件，以形成一个密封腔，并且把断口构件安排成，使流过所述这个管子的流体接触所述的断口构件，形成所述断口构件的材料及其厚度会使所述断口构件，在所述壁由于腐蚀而损坏之前由于腐蚀而损坏；和在所述断口构件破裂时，发送所述断口构件的一个断裂状态信号。
全文摘要
一种用于探测腐蚀的腐蚀探测器(20)包括一个套(28),和一个用于把套(28)连接于一个接收流体(24)的管道系统(10)壁的设备(36)。探测器(20)还包括一个横过套(28)的一段而延伸的断口构件(44),用于在套(28)中形成一个密封腔(48)。断口构件(44)在破裂时提供一个通向密封腔(48)的开口。形成断口构件(44)的材料及其厚度会使断口构件(44),在壳体壁由于腐蚀而损坏之前由于腐蚀而损坏。探测器还包括一个在密封腔(48)连接于套(28)的探测设备(100),用于发送断裂状态信号。
文档编号G08B21/00GK1225733SQ97196443
公开日1999年8月11日 申请日期1997年7月11日 优先权日1996年7月17日
发明者唐纳德·D·布鲁克, 米切尔·E·法里龙, 伯龙·V·克劳克, 乔治·N·里奇特 申请人:德士古发展公司