基于场指纹法的金属管道内腐蚀在线监测技术研究

A number of practice shows that severe pit corrosion and erosion are hidden disaster sources in pipeline, container and equipment safety operation in the petrochemical field. At present, resistance and polarization probes are widely used to monitor metel corosion state online in the petrochemical field,but these method can only monitor their average corrosion,and have no ability to monitor pit corrosion and erosion on-line. It is a severe problem related to petrochemical operation safety. Field Signature Method, (FSM）has been widely used corrosion monitoring pipelines, important containers and structures due to its advantages of reliability, being able to bear low and high temperature and long-life. However, the problem of drag effect and insolubility of small pit corrosion in FSM has not been solved for a long time and severely affect the monitoring accuracy, especially pit corrosion monitoring accuracy(The internationl highest lever of ccuracy to monitor average corrosion is ±0.5%，but pit corrosion is only ±15-25%）. This program will go deep into the formation cause and mathmatical model of drag effet, innovate a theory and methodology to eliminate drag effect and the insolubility, and verify them sufficiently in experiments so as to establish a stability theory foundation for practical instrument with high accuracy and having the pit corrosion monitoring ability.

大量实践表明严重坑蚀和冲蚀是石油化工行业中油气管道、容器和设备安全运行的重大隐患和危险源。目前石化行业普遍采用电阻探针法和极化探针法在线监测管道的腐蚀状况，但这些方法只能进行均匀腐蚀检测，对危害性极大的坑蚀无监测能力，是石油化工行业迫切需要解决的重大问题。场指纹法（Field Signature Method, FSM）由于可靠性好，耐高低温，寿命长，国外已较广泛地应用于油气管道、重要容器和结构的腐蚀监测，但现有FSM中的牵扯效应和小腐蚀坑不可解问题在理论上却一直没有得以解决，致使坑蚀的监测精度差（国际最高水平均匀腐蚀精度可达±0.5%，但坑蚀监测精度只有±15-25%）。本项目将在理论上深入研究牵扯效应的成因和数学模型，创新性地提出消除牵扯效应和求解小腐蚀坑的理论和方法，并在实验上充分地验证，从而在理论上发展和完善FSM，为构建高精度的具有坑蚀监测能力的实用仪器奠定坚实的理论基础。

项目背景: . 坑蚀和冲蚀是石油化工行业中油气管道、容器和设备安全运行的重大隐患和危险源。目前石化行业普遍采用电阻探针法和极化探针法在线监测管道的腐蚀状况，但这些方法只能进行均匀腐蚀检测，对危害性极大的冲蚀和坑蚀无监测能力，是石油化工行业迫切需要解决的重大问题。. 场指纹法（Field Signature Method, FSM）具有：①监测平均腐蚀率、坑蚀、冲蚀的大小、深度、位置及分布的能力；②温度适应范围大；③可靠性特别高; ④安全性好。但现有FSM在理论上仍然有2个问题多年没有解决，即：牵扯效应和小腐蚀坑不可解问题，致使坑蚀的监测精度较差（国际最高水平均匀腐蚀精度可达±0.5%，但实际的坑蚀监测精度只有±15-25%）。高可靠及高精度的重大危险源坑蚀监测问题已成为石油化工企业迫切需要解决的重大问题之一。.本项目在理论上深入研究和解决这2个问题:,在实验上充分地验证，从而在理论上发展和完善FSM，为构建高精度的实用仪器奠定基础。..主要研究内容: . 1)任意管型的等效电阻网络建模和牵扯因子矩阵的构造; . 2) 小腐蚀坑不可解问题的研究; . 3)极微弱信号的高精度多路采样及处理。..重要结果: .1）提出了牵扯效应的概念模型和解决小腐蚀坑不可解问题的方法，在理论上发展完善了FSM方法。.2）解决了实用仪器构建中的极微弱信号高精度采样与去噪关键技术问题。.3）构建了腐蚀检测研究平台，形成一支腐蚀监测研究团队。.4）在国内外学术刊物上发表高水平论文（EI和SCI）10篇，已获2项国家发明专利授权。.5）四年参加高水平国内学术会议10人/次,国际会议3人/次。..关键数据及其科学意义: .1)牵扯效应的概念模型中的关键数据：将局部腐蚀的检测精度由±20%提高到了±5%。.2)解决小腐蚀坑不可解问题的关键数据： 将小腐蚀坑的可识别范围由Φ30-40mm下降到了Φ10mm。.3)极微弱信号高精度采样与去噪关键数据：将现场电压测试精度提高到了±0.1µV。. 这些核心关键数据的科学意义在于, FSM在理论上的2个问题得到了解决，并为构建高精度的具有坑蚀监测能力的实用仪器奠定了理论基础。