NO319794B1 - Probe-anordning for apparat for overvaking av et materiales korrosjon - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår elektrisk motstandskorrosjonsovervåkere for å detektere tap av materiale forårsaket av korrosjon og/eller erosjon forårsaket av interaksjonen til materialet med dets omgivelser. Mer spesifikt, angår den foreliggende oppfinnelsen probeanordninger for elektriske korrosjonsovervåkere.

Det er vanlig å bruke korrosjonsovervåkere for å detektere og overvåke tap av materialer forårsaket av korrosjon og/eller erosjon forårsaket av vekselvirkningen mellom materialet og omgivelsene som er i kontakt med materialet. Korrosjonsovervåkere detekterer generelt tap av materiale ved hjelp av en elektrisk motstandsmetode. Slike korrosjonsovervåkere omfatter typisk en probeanordning som har et element som omfatter et materiale som har lignende erosjons-/korrosjonssuseptibilitet som materialet som skal overvåkes, f.eks. metallmateriale i den indre flaten til stålrør som brukes i gass- og oljerørledninger. Elementet er plassert i det samme miljøet, f.eks. rørledningsvæsken som er i kontakt med metallmaterialet, f.eks. stålrør. Motstanden til elementet øker på grunn av reduksjon av tverrsnittområdet til elementet forårsaket av korrosjon og/eller erosjon av elementet av omgivelsene hvor elementet og metallmaterialet finnes. Økningen i motstand for elementet gir en indikasjon på korrosjon og erosjon av metallmaterialet.

Motstanden til elementet til metallmaterialet i korrosjonsovervåkere blir vanligvis overvåket ved å levere en strøm gjennom probeanordningen som holder det utsatte elementet og et referanseelement, hvor referanseelementet er beskyttet fra og er utilgjengelig for væsken og i serie med det utsatte elementet. Spenningene på tvers av begge elementer blir målt og motstandsforholdet mellom motstanden til det utsatte elementet og motstanden til referanseelementet blir beregnet. Endringen i motstandsforhold er representativ for tap av materiale for det utsatte elementet. Selvfølgelig avhenger følsomheten til korrosjonsovervåkeren både av strømmen som leveres til elementene og motstanden til elementene. Tilsvarende, jo større strømmen og/eller jo større motstandsverdien til elementene er, jo større blir følsomheten til korrosjonsovervåkeren.

Imidlertid er følsomheten til korrosjonsovervåkeren begrenset av ulike faktorer. F.eks., er følsomheten til korrosjonsovervåkeren avhengig av den maksimale strømmen og den maksimale motstanden til elementet. Miljøet hvor elementene Finnes er ofte potensielt eksplosive, slik som i gass- og oljerørledninger. Den maksimale strømmen i slike miljøer er begrenset av indre sikkerhetskrav. Typisk er den maksimale tillatte strømmen mindre enn 100 mA i slike miljøer og den typiske motstanden til elementet er vanligvis i området 1-10 raQ. Høyere elementmotstander, og derved høyere følsomheter, kan oppnås med elementer som har mindre tverrsnittsareal, f.eks. mindre enn 0,5 mm tykk, selv om den nyttige levetiden til et slikt eksponert element er redusert. Tilsvarende er følsomheten til korrosjonsovervåkere begrenset av de relativt små målte resistive spenninger som vanligvis er i området 10-100 mV. Forstyrrelser, slik som støy og dc-forskyvninger som opptrer i de elektroniske kretsene til korrosjonsovervåkeren, og termoelektriske spenninger og elektromagnetisk støy som opptrer i overføringene mellom de elektroniske kretsene og proben gjør nøyaktige høyoppløsningsmålinger av slike små spenninger vanskelig.

I tillegg endrer endringer i temperaturen i omgivelsene hvor elementet finnes motstanden til elementet. F.eks., kan motstanden til stål endres med 0,4 % pr. °C. Tilsvarende, i elektriske motstandskorrosjonsovervåkere konfigurert med et utsatt element og et referanseelement, begrenser endringer i væsketemperaturer merkbart nøyaktigheten og følsomheten til overvåkeren hvis temperaturen til det utsatte elementet er forskjellig fra temperaturen til referanseelementet.

I utforminger i kjent teknikk, begrenser forskjellige verdier for temperaturkoeffisientene for resistivitetene til elementene ytelsen til korrosjonsovervåkeren. Selv om temperaturkoeffisienten til motstandsverdiene avviker med så lite som 10 ppm°C"', forårsaker en endring i probetemperatur på 50° en endring i motstandsforholdet med 500 ppm, noe som gir en falsk indikasjon på korrosjon. Altså er nøyaktigheten og følsomheten til slike elektriske motstandskorrosjonsovervåkere i kjent teknikk begrenset til å detektere korrosjon i dager eller måneder. Slike anordninger er ikke effektive for mange korrosjonshåndteringsanvendelser slik som for å kontrollere og detektere tilførsel av korrosjonsinhibitorer introdusert i rørledningsvæsker.

GB 2266379 beskriver en korrosjonsprobe av rørtypen som har et testelement formet av et tynt ytre skall 10 og et indre referanseelement 14 montert konsentrisk innenfor det ytre skallet 10. Det ytre skallet 10 og indre element 14 er fremstilt fra samme materiale, men ikke fra samme stykke materiale.

I "Corrosion-Indicating Device", IBM Technical Disclosure Document Bulletin, US, IBM Corp., New York, vol. 32, no. 10A, 1 March 1990 (1990-03-01), Page 25 beskrives en korrosjonsindikerende anordning som består av belagte og ubelagte ledninger som er viklet om et gjenget område.

US 3124771 beskriver en sensoranordning for å overvåke korrsjon hvor en side av sensoren har en langstrakt fordypning for å danne en grense mellom et første elemetn på en side og et annet element på en annen side og forholdet mellom motstandene blir sammenlignet.

Det har blitt gjort forsøk på å øke følsomheten og forbedre oppløsningen for målinger til endringer i motstanden til elementene på grunn av korrosjon og/eller erosjon av elementet i elektrisk motstandskorrosjonsovervåker. Imidlertid er typisk følsomheten i slike korrosjonsovervåkere begrenset til flere dager før korrosjon kan bli målt. F.eks. viser europeisk patentsøknad nr. 84303370.5 en elektrisk motstandskorrosjonsprobe montert i flukt som har et prøveelement og et referanseelement hvor referanseelementet er skjermet fra det korrosive væskemiljøet av prøveelementet og en plugg med isolerende materiale i proben. Selv om referanseelementet er responsivt til temperaturforholdene i miljøet i en slik konfigurert probe, trenger ikke referanseelementet og prøveelementet være på hovedsakelige identiske temperaturer gjennom korrosjonsovervåkning. Siden referanseelementet er beskyttet fra væskemiljøet av prøveelementet og elektrisk isolerende materiale i pluggen som har lav termisk konduktivitet, endres temperaturen og motstanden til referanseelementet langsommere enn temperaturen til prøveelementet. Selv langsomme temperaturendringer som produserer små temperaturforskjeller mellom prøveelementet og referanseelementet kan produsere betydelige endringer i motstandsforholdet. I tillegg er elementene dannet på en måte slik at verdiene for temperaturkoeffisientene til motstand for hvert element kan være forskjellig. Som en følge av dette begrenser disse faktorene følsomheten til en slik konfigurert probe og kan gi falske indikasjoner på korrosjon når temperaturen til væskemiljøet endres eller til og med når temperaturen til væsken er konstant ettersom temperaturen i proben kan være forskjellig fra væskemiljøtemperaturen.

Derfor er det behov for en elektrisk motstandsoverføringsovervåker med større følsomhet for å måle nøyaktig med en høyere oppløsning, f.eks. minutter eller timer, korrosjonen og/eller erosjonen til et materiale i et korrosivt/erosivt miljø hvor omgivelsestemperaturen kan fluktuere.

En hensikt med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe et apparat med forbedret følsomhet for å overvåke endringer i tykkelsen til et element.

Hensikten med oppfinnelsen oppnås med en anordning i henhold til patentkravene.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en probeanordning for bruk i et apparat for å overvåke endringer i motstanden til et element forårsaket av en væske ved dens flate, hvor nevnte probeanordning omfatter et første element som har en flate som er direkte tilgjengelig for en væske, et annet element, som er et referanseelement, som elektrisk er forbundet i serie med nevnte første element og som danner en bane med det for passasje av elektrisk strøm for å strømme gjennom den, idet nevnte første element og nevnte andre element er dannet fra samme stykke materiale, hvor nevnte stykke materiale er delt langs en langstrakt fordypning for å danne en grense for nevnte første element på én side av nevnte fordypning og en grense for nevnte andre element på en annen side av nevnte fordypning.

Eksempler på utførelser av den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med referanse til tegningene hvor: Fig. 1 viser et blokk-kretsdiagram for en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 2 viser et oppriss av en dobbel spiralprobe; Fig. 3 viser et sidetverrsnitt av proben vist i fig. 2; Fig. 4 viser et sidetverrsnitt av en delt rørgjennomtrengende probe; Fig. 5 viser et sideriss av proben vist i fig. 4;

Fig. 6 viser et sidetverrsnitt av en dobbel heliksfremspringende probe; og

Fig. 7 viser et sideoppriss av proben vist i fig. 6.

Fig. 1 omfatter generelt et apparat, slik som en korrosjonsovervåker 1, for å overvåke endringer i motstanden til et eksponert element 101, en probeanordning 3 som omfatter det eksponerte elementet 101 og et referanseelement 103, elektroniske kretser 5 og en kabel 7 for å forbinde elektroniske kretser til proben.

Det eksponerte elementet og referanseelementet er elektrisk forbundet i serie og forbundet til en strømgenerator 11,15 som driver strømmen gjennom seriekretsen. De elektroniske kretsene omfatter ytterligere spenningsovervåkningsanordninger 11,19 arrangert for å overvåke spenningen som utvikler seg på tvers av de eksponerte og referanseelementene. I en foretrukket utførelse, omfatter de elektroniske kretsene ytterligere en multiplekser 17 for å svitsje spenningsovervåkningsanordningene til å måle alternerende spenningen på tvers av hvert element.

Fig. 2-7 viser proben 5 med konfigurasjoner på probeelementet. I fig. 2 og 3, er det vist en dobbel spiralprobe og i fig. 4-7 er det vist fremspringende prober. Elementene til proben er plassert nær hverandre for å hjelpe til å sikre at temperaturforskjellene mellom det eksponerte elementet og referanseelementet er minimal og referanseelementet har god termisk kontakt med omgivelsene, slik som væsken i rørledningen. Selv om omgivelsestemperaturen, f.eks. til rørledningsvæsken, er konstant, er det usannsynlig at det eksponerte og referanseelement(ene) er på samme temperatur i konfigurasjoner fra kjent teknikk. Etter som det eksponerte elementet er i kontakt med rørledningsvæsken og referanseelementet ikke er i kontakt med rørledningsvæsken, kan temperaturen til referanseelementet bli påvirket av omgivelsesmiljøet, dvs. probekroppen og de elektriske ledninger. Til forskjell fra kjent teknikk, er det isolerende materialet som beskytter referanseelementet i proben så tynt som mulig og avstanden mellom referanseelementet og utsatt element er også minimalisert for å hjelpe å sikre at referanseelementet og det utsatte elementet er på hovedsakelig identisk temperatur. I kjent teknikk, er referanseelementet i dårlig termisk kontakt på grunn av at referanseelementet er beskyttet fra omgivelsene ved hjelp av minst noen få millimeter med isolerende materiale. For å sikre at enhver inhomogenitet som kan være tilstede i metallet selv og som resulterer fra maskineringsprosessen, kan begge elementer bli maskinert fra samme stykke metall, slik at en smal slisse definerer de to elementene. På denne måten, er enhver inhomogenitet i metallet (som kunne påvirke temperaturkoeffisienten til motstanden til metallet) enten inherent i metallet oppstått fra maskinering eller fra etterfølgende herding og lignende, delt av både det utsatte elementet og referanseelementet og felles for begge slik at deres effekter hovedsakelig er kansellert. På denne måten er temperaturkoeffisientene for resistivitetene i begge probeelementene så nært avpasset som mulig. Å avpasse temperaturkoeffisientene til resistiviteten i hvert element så nært som mulig er viktig fordi, som diskutert over, kan de eksakte metallurgiske karakteristikkene til prøver av stål, selv fra det samme stykket materiale, variere, f.eks. i området 200 ppm°C"' til 500 ppm°C''. Hvis probeelementene har forskjellige temperaturkoeffisienter for resistivitetene, kan dette resultere i falske indikasjoner på korrosjoner. For å illustrere dette, vil en endring i temperaturen på 50°C endre motstandsforholdet med 500 ppm selv om temperaturkoeffisienten til resistivitetene for probeelementene er forskjellig med 10 ppn^C"<1.> Derfor, til forskjell fra kjent teknikk, er ikke bare probeelementene maskinert fra samme stykke materiale, men elementene er definert av en smal slisse dannet i materialet slik at elementene har samme temperaturkoeffisient for resistivitetene så nær som identisk som mulig. I tillegg, siden temperaturkoeffisienten til motstanden til stål kan forårsake en unøyaktig avlesning av endring i motstandsforhold mellom det eksponerte elementet og referanseelementet, er det viktig at temperaturforskjellene mellom de to elementene er så liten som mulig. F.eks., kunne en 0,05°C temperaturforskjell endre den målte motstanden med 20 ppm, noe som ville resultere i feilaktige indikasjoner av korrosjon og/eller erosjon.

1 fig. 2 og 3, er det vist en dobbel spiralprobe 3 i flukt for montering i flukt med veggen til et rør i en rørledning. Dobbeltspiralproben i flukt omfatter en ståldobbelspiral som omfatter det eksponerte elementet 101 og referanseelementet 103 til proben. Den doble spiralen er fortrinnsvis av et lignende materiale som det materialet som skal overvåkes, f.eks. metallmateriale i en stålrørledning. Den doble spiralen er dannet fra en metallskive med tykkelse på f.eks. mellom 0,1 mm til 6 mm, selv om andre tykkelser også kan bli brukt. Metallskiven er delt langs en langstrakt fordypning eller slisse for å danne de eksponerte- og referanseelementene. Prosessen som materialet blir delt med er fortrinnsvis valgt for å minimalisere enhver endring i mikrostruktur i materialet både lokalt nært og fjernt fra fordypning, og kan f.eks. omfatte gnistbearbeiding (eng: spark machining), ledningskorrosjon, etsing og lignende. I denne utførelsen, er to smale spiralslisser 135 og 137 dannet i skiven for å definere det utsatte elementet og referanseelementet. Slissene 135 og 137 er rbrtrinnsvis smale, f.eks. i området 0,2 mm til 4 mm, slissene bør imidlertid være brede nok for at det isolerende materialet kan strømme og fylle gapene mellom elementene ved fremstilling av proben. Den første slissen 135 definerer den indre kanten 139 til referanseelementet 105 og den ytre kanten 141 til det eksponerte elementet 101, og den andre slissen 137 definerer den ytre kanten 143 til referanseelementet og den indre kanten 145 til det utsatte elementet. Fortrinnsvis er referanseelementet med denne konfigurasjonen vist som det ytre elementet og det eksponerte elementet er det indre elementet for å maksimalisere avstanden fra det eksponerte elementet fra huset 115 for å hjelpe å forhindre «brodannelse» forårsaket av elektrisk konduktive forurensninger i væsken som kan befinne seg mellom det eksponerte elementet og huset på proben som kan forårsake feilaktige verdier for motstanden til det eksponerte element. Andre arrangementer av elementene istedenfor den sirkulære spiralkonfigurasjonen kan være konfigurert slik som oval eller rektangulær eller lignende. I denne konfigurasjonen, er det eksponerte elementet 101 60 % kortere enn referanseelementet 103. Bredden til de to elementene kan være de samme, som vist, men i andre utførelsesformer, kan bredden på elementene være forskjellig. Selvfølgelig kan antall spiraler vist tilsvarende være minket eller økt. Hvis det eksponerte elementet er for smalt, er motstanden til det eksponerte elementet mer utsatt for effekter av gropdannelse, dvs. lokalisert korrosjon, som kan resultere i feilaktige avlesninger og som kan forkorte levetiden til proben. I tillegg, for å gi et bedre signal-til-støyforhold, har referanseelementet fortrinnsvis en større motstand enn startmotstanden til det eksponerte element før bruk av proben. Fortrinnsvis er motstanden til referanseelementet omkring to ganger den til det eksponerte elementet før bruk. Praktisk, med denne konfigurasjonen, bør proben bli erstattet med én gang motstanden til det eksponerte elementet har økt, på grunn av tap av metall ved korrosjon og erosjon av væskemiljøet, for å utligne motstanden til referanseelementet. Forlenging av livet til proben utover dette punktet kan resultere i unøyaktige avlesninger på grunn av ikke-uniform korrosjon og erosjon, noe som typisk opptrer i tynnere elementer som diskutert over.

Den doble spiralen er montert i probehuset 115 slik at frontflaten 151 til referanseelementet er tilbaketrukket med hensyn til planet til frontflaten 149 til det eksponerte elementet. Frontflaten 151 til referanseelementet kan være tilbaketrukket på et antall måter, f.eks. ved enten å bøye den doble spiralen ved midtpunktsammenføyningsbærere 129 for å trekke tilbake referanseelementdelen til den doble spiralen eller ved å fysisk fjerne materialet, f.eks. ved hjelp av gnistbearbeiding, fra frontplaten 151 for referanseelementdelen til den doble spiralen, som enten kan være før eller etter maskinering av slissene i skiven. Hvis materialer fra flaten til referanseelementet blir fjernet, er den bakre flaten 155 til referanseelementet i samme plan som den bakre flaten 153 til det eksponerte elementet. Strømledninger og spenningsledninger er føyd sammen med den doble spiralen. Strømledning 121 er forbundet til referanseelementende 159 og strømledning 125 er forbundet til eksponert elementende 157. Felles spenningsledere 117 og 119 er forbundet til og danner separat elektrisk kontakt med det sentrale sperreområdet 129 til den doble spiralen, mens referanseelementspenningsleder 123 og eksponert elementspenningsleder 127 er forbundet nært med strømledere 121 og 125 til referanseelementenden 159 og eksponert elementende 157 til den doble spiralen.

Den doble spiralen er montert i probehuset 115 med et isolerende materiale, f.eks. epoksyharpiks eller keramikk eller lignende, for å forbinde den doble spiralen til en bakplate 133. Praktisk, er bakplaten fortrinnsvis et metall med høy termisk konduktivitet slik som kobber og lignende for å forbedre termisk kontakt for de bakre flater 153 og 155 for elementene med rørledningsvæsketemperaturen. Med denne konfigurasjonen, er forskjellen i temperatur mellom de to elementene som resulterer fra den høyere termiske impedansen til væsken opplevd av referanseelementet på grunn av det tynne beskyttende laget delvis kompensert for av bakplaten. Et tynt lag av isolerende materiale, fortrinnsvis i området 0,1-1 mm, er brukt for å feste probeelementene til bakplaten. Praktisk, hvis referanseelementet er tilbaketrukket ved bøying, kan bakflaten 155 til referansematerialet være nærmere bakplaten. En slik konfigurasjon minimaliserer hovedsakelig den termiske impedansen mellom referanseelementet og bakplaten, noe som hjelper til å kompensere for den høyere termiske impedansen mellom frontflaten 151 til referanseelementet og rørledningsvæsken.

Det isolerende materialet er formet i flukt med enden 161 til probehuset og frontflaten 149 til det eksponerte element 101 for å gi et tynt beskyttende lag 113 med isolerende materiale over frontflaten 151 til referanseelementet 103. Fortrinnsvis, er det beskyttende laget et 0,2 mm lag av isolerende materiale som er tynnere enn det beskyttende laget i kjent teknikk og derfor er den termiske kontakten som referanseelementet er i med væskemiljøet forbedret. Det isolerende laget dekker frontflaten 151 for referanseelementet 103, men enhver dybde av isolerende materiale kan dekke referanseelementet så lenge referanseelementet forblir i god termisk kontakt med væskemiljøet.

I enhver utførelse av proben, kan den tynne beskyttende dekningen, f.eks. 113, være et ikke-korrosivt metallisk dekningslag. Det metalliske deknngslaget kan f.eks. omfatte gull, platina, eller krom eller et annet relativt inert materiale eller annet metall som ikke korroderer til en betydelig grad når det blir eksponert til den aktuelle væsken. Å tilveiebringe et ikke-korrosivt metallisk dekningslag 113 over referanseelementet 103 gir fordelen av å gi referanseelementet god termisk kontakt med rørledningsvæsken. Fortrinnsvis er det metalliske laget relativt tynt slik at det ikke signifikant modifiserer motstanden til strømbanen tilveiebragt av referanseelementet i sin helhet.

I fig. 4 og 5, er det vist en splittet rørfremspringende probe for montering i en vegg til et rør og som springer frem inn i væskemiljøet i rørledningen. Den delt rør fremspringende proben omfatter et delt rør omfattende det eksponerte elementet 101 og referanseelementet 103. Det delte røret er av samme metallisk materiale som det i røret, f.eks. stål, og er maskinert fra en metallstang. Stangen er sentralt boret fra én ende 163 av stangen langs den langsgående aksen til stangen til 5-10 mm fra den andre enden 165 til stangen for å danne et tynnvegget rør med en bro 131 i én ende 165. Tykkelsen på rørveggene er fortrinnsvis i området 0,1 mm til 6 mm. Røret kan være gnistbearbeidet for å danne probeelementene 101 og 103. To slisser (bare én sliss er vist, sliss 167) er dannet langs den langsgående aksen til rørdelen opp til broen 131 for å definere det eksponerte elementet 101 og referanseelementet 103. Slissene kan være så trange som diskutert over, men for denne utførelsen kan slissene være bredere enn for andre utførelser. De smale slissene definerer kantene (bare kanter 169 og 171 er vist) for hvert probeelement.

Det delte røret er montert til en stålflens 173 med en passende forsegling slik som en epoksyharpiks eller keramikk eller lignende. En koaksial metallstang 175 er tilføyd, f.eks. ved støping, til broen og strekker seg i røret rett under enden 163 til røret. Den koaksiale metallstangen kan dele de samme formål som bakplaten som diskutert over i den doble spiralproben i fluktutførelsen. F.eks., er den koaksiale metallstangen fortrinnsvis et metall med høy termisk konduktivitet slik som kobber eller lignende for å forbedre termisk kontakt for de bakre flatene til probeelementene med rørledningsvæsken og for å hjelpe å holde de to elementene på så nær identisk temperatur som mulig. Den koaksiale metallstangen 175 styrker også den strukturelle integriteten til den helt rør fremspringende proben. Strømleder 121 er forbundet til referanseelementende 181 og strømleder 125 er forbundet til eksponert elementende 179. Felles spenningsledere 117 og 119 er forbundet til endene 177 til den koaksiale metallstangen 175, mens spenningsleder 123 og 127 er forbundet nært med strømlederne 121 og 125, til referanseelementenden 181 og den eksponerte elementenden 179.

Det delte røret er fylt med et passende isolerende materiale, f.eks. epoksyharpiks eller keramikk eller lignende, for å beskytte de indre flater 183 og 185 til probeelementene fra væskemiljøet i rørledningen. For å beskytte referanseelementet 103, er den ytre flaten 189 til referanseelementet og referanseelementdelen til broen 191 tynt dekket av fortrinnsvis 0,2 mm lag av isolerende materiale som diskutert over i utførelsen med den doble spiralproben i flukt. Den ytre flaten 187 til det eksponerte elementet og den eksponerte elementdelen til broen er udekket.

I fig. 6 og 7, er det vist en dobbel heliksfremspringende probe som er lignende den delte rørfremspringende proben diskutert over. Den dobbelt heliksfremspringende proben omfatter røret som maskinert over for den delte rørfremspringende proben, men det eksponerte elementet 101 og referanseelementet 103 er hver helikske strimler definert av to helikske smale slisser 195 og 197 dannet langs den longitudinale aksen til røret. De to heliske smale slissene er maskinert inn i røret for å danne probeelementene. For denne utførelsen, kan slissene være så smale som diskutert over, men fortrinnsvis er slissene 1 mm. Den første slissen 195 definerer den nedre kanten 199 til det eksponerte elementet 101 og den øvre kanten 201 til referanseelementet, mens den andre slissen 197 definerer den øvre kanten 203 til det eksponerte elementet og den nedre kanten 205 til referanseelementet.

Som med den delt rør fremspringende proben, er elementene montert til en stålflens 173 med en passende forsegling slik som epoksyharpiks eller keramikk eller lignende. En koaksial metallstang 175 har samme formål som bakplaten som diskutert over i dobbelspiralprobeutførelsen i flukt og den koaksiale metallstangen som diskutert i delt rør fremspringende probeutførelsen. Den koaksiale metallstangen kan fortrinnsvis også være et metall av høy termisk konduktivitet slik som kobber og lignende for å forbedre termisk kontakt for den bakre flaten av probeelementet med rørledningsvæsken og for å hjelpe å holde de to elementene på så nær identisk temperatur som mulig. Den koaksiale metallstangen er også forbundet til broen og strekker seg i røret like under enden 163 i røret, noe som også styrker den strukturelle integriteten til den doble heliksfremspringende proben. Strømleder 121 er forbundet til referanseelementende 181 og strømleder 125 er forbundet til eksponert elementende 179. Felles spenningsleder 117 og 119 er forbundet til ende 177 til koaksial metallstang 175, mens spenningsleder 123 og 127 er forbundet nært med strømleder 121 og 125 til henholdsvis referanseelementende 181 og det eksponerte elementet 179. Det delte røret er også fylt med et passende isolerende materiale, f.eks. epoksyharpiks eller keramikk eller lignende, for å beskytte de indre flatene 207 og 209 til probeelementene. For å beskytte referanseelementet 103, er de ytre flatene 211 til referanseelementet og referanseelementdel 213 til broen tynt dekket av det isolerende materialet med fortrinnsvis et 0,2 mm lag som diskutert over i utførelsen med dobbel spiralprobe i flukt. Den ytre flaten 217 til det eksponerte elementet og den eksponerte elementdelen 215 til broen er udekket.

Den doble heliksfremspringende proben, som den delt rør fremspringende proben, kompenserer for enhver aksiell variasjon i temperaturkoeffisient for motstand i røret. Den doble heliksfremspringende proben kompenserer også for enhver periferi variasjon i temperaturkoeffisienten til motstanden til røret. I tillegg, i den doble heliksfremspringende proben som har et rør med samme lengde og veggtykkelse, er motstanden til elementene høyere enn motstanden til elementene i den delte rørfremspringende proben. Som diskutert over, økes følsomheten til proben ved senkning av motstanden til det eksponerte elementet ved forbedret oppløsning av målingene til endringene i motstand for det eksponerte elementet på grunn av korrosjon og/eller erosjon av væskerørledningen. F.eks., for en 10 mm diameter probe med slisser maskinert for å danne 3 mm brede probeelementer, er motstanden til den doble heliksfremspringende proben tilnærmet 28 ganger høyere enn motstanden til delt rør fremspringende proben. Lignende, for 5 mm brede elementer, er motstanden til heliksfremspringende probe tilnærmet 10 ganger høyere enn den til den delt rør fremspringende proben.

Fortrinnsvis, i alle utførelsene, kan korrosjonsovervåkeren bli konfigurert for å overvåke temperaturen til proben. Et tredje resistivt element, en kalibreringsmotstand 105, kan bli inkludert i elektroniske kretser 5 som vist i fig. 1. En slik kalibreringsmotstand i overvåkning av temperaturen til proben, og dermed temperaturen til rørledningsvæsken, uten behov for spesielle temperatursensorer som konvensjonelle korrosjonsprober. I fig. I, kan kalibreringsmotstanden 105 være omfattet i elektronikk-kretser 5 i serie med det utsatte elementet 101 og referanseelementet 103.1 en foretrukket utførelse, kan en svitsj, slik som en multiplekser 17, forbinde separate spenningsterminaler for hver av de eksponerte elementene 101, referanseelement 103, og kalibreringsmotstand 105 til spenningsovervåkningsanordninger 11, 19.

Kalibreringsmotstand 105 tillater nøyaktig måling av ' referanseelementtemperaturen uten behov for ytterligere temperatursensorer. Den absolutte motstanden til referanseelementet 103 er bestemt med ligningen Rr =

(Vr/Vc)Rc, hvor Rr er motstanden til referanseelementet, Vr er spenningen på tvers av referanseelementet, Vc er spenningen på tvers av kalibreringsmotstanden og Rc er motstanden til kalibreringsmotstanden. Siden forholdet mellom motstand og temperatur er nært lineært, er simpelthen en lineær interpolasjon mellom kalibreringspunkter passende, men kalibreringsprosedyren til proben kan omfatte en oppslagstabell som omfatter verdier for Rr lagret ved forskjellige kjente temperaturer i en kalibreringsprosedyre for å bestemme sanntidstemperaturen for motstanden Rr. Dette gir en nøyaktig verdi for temperaturen for referanseelementet og gir en indikasjon på temperaturen til rørledningsvæsken. En slik oppslagstabell kan bli lagret i en hukommelse (ikke vist) i elektroniske kretser 5..

Kalibreringsmotstanden er fortrinnsvis svært stabil og ufølsom for temperaturfluktuasjoner med en motstand som fortrinnsvis er lik den til probeelementene. Kalibreringsmotstanden har fortrinnsvis også en lavtemperaturkoeffisient for motstand (f.eks. + 10 ppm°C"') og en lav induktans. Alternativt, hvis en motstand med koeffisientene for motstanden over ikke er tilgjengelig, kan feilen bli korrigert ved å måle temperaturen til kalibreringsmotstanden direkte i elektroniske kretser og bestemme dens aktuelle motstand fra dens kjente temperaturkoeffisient for motstanden. Bruken av et metallisk, ikke-korrosivt dekningslag på referanseelementet, er særlig fordelaktig ved måling av temperatur, siden det metalliske laget generelt vil ha en høyere termisk konduktivitet og kan være relativt tynn slik at temperaturen til referanseelementet følger tett på temperaturen til væsken.

Praktisk, i enhver av utførelsene, kan korrosjonsovervåkeren være konfigurert for å overvåke elektrisk konduktivitet til rørledningsvæsken. I korrosjonsovervåkeren, utvikles en spenning Va som er overvåket i korrosjonsproben 3, på tvers av det eksponerte elementet 101 når strømgenerator 11,15 driver en strøm gjennom det eksponerte elementet 101. Hvis rørledningsvæsken er ledende, f.eks. en rørledningsvæske slik som olje kan inneholde spor av vann, en lekkasjestrøm II kan strømme fra det eksponerte elementet 101 gjennom den ledende væsken, f.eks. vann, til kroppen til proben 115. Dette kan opptre f.eks. i den doble spiralproben 3

i flukt vist i fig. 2 og 3, hvor avstanden mellom de ytre lemmene av de eksponerte elementer 101 og probekroppen 115 kan være relativt små.

I fig. 1 er det tilveiebragt en rørledningsvæskekonduktivitetsmålemotstand 107. I proben er punktene hvor probeelementene 101, 103 er forbundet ikke elektrisk forbundet direkte til probekroppen 115. I stedet er konduktivitetsmålemotstand 107 elektrisk forbundet der hvor probeelementene 101, 103 er elektrisk forbundet, f.eks. det sentrale sperreområdet 129 til den doble spiralen i fig. 2 og til jord. Konduktivitetsmålemotstand 107 har fortrinnsvis en endelig motstand Rm,, f.eks. 10 kQ til 1 MQ, og er forbundet til jord. Lekkasjestrøm IL som strømmer gjennom konduktivitetsmålemotstanden 107 utvikler en spenning IlRm som er målt av spenningsovervåkningsmidler 11, 19.1 en foretrukket utførelse, kan en svitsj, slik som en multiplekser 17 forbinde spenningsterminaler for

konduktivitetsmålemotstanden 107 til spenningsovervåkningsmidler 11, 19.

Konduktivitetsmålemotstanden 107 tillater nøyaktig måling av elektrisk konduktivitet for rørledningsvæsken. Lekkasjestrømmen strømmer fra yttervindingen til det eksponerte elementet 101 spiralen til probekroppen. Den gjennomsnittelige spenningen som utvikles langs yttervindingen er en fraksjon f av spenningen VA dannet av strømmen drevet av strømgenerator 11,15 gjennom det eksponerte elementet 101. Verdiene for denne fraksjonen kan avhenge av flere faktorer omfattende geometrien til det eksponerte elementet 101 og er generelt i området 0,1-0,5.

Konduktiviteten til rørledningsvæsken blir bestemt av den ekvivalente motstanden i rørledningsvæsken, dvs. motstanden til væsken fra de ytre lemmene til det eksponerte elementet 101 til probekroppen 115. Konduktiviteten til rørledningsvæsken kan bli bestemt fra motstanden til rørledningsvæsken ved kalibrering i væsker med kjent elektrisk konduktivitet. Dermed er ekvivalent motstand til rørledningsvæsken bestemt ved ligningen Rl=Rm (l+fVA/VM), hvor VM/RM=fvV(RM+RL), siden IL=f<y>A/(RM+RL) og Vm=IlRm og hvor RL 106 representerer den ekvivalente motstanden til rørledningsvæsken og er representert i fig. 1. 1 denne konfigurasjonen kan konduktiviteten til rørledningsvæsken bli overvåket i sann tid. Dette er nyttig for å bestemme f.eks. vanninnholdet i en rørledningsvæske slik som olje. Dermed, jo høyere vanninnholdet er jo høyere er konduktiviteten til rørledningsvæsken. Overvåkning av konduktiviteten til en rørledningsvæske er også nyttig for å overvåke tilkomster av korrosive inhibitorer til rørledningsvæsken. Konduktiviteten til rørledningsvæsken kan gi et mål på korrosiviteten til væsken og kan bli brukt som en del av et avansert varslingssystem ved forutsigelse av rørledningskorrosjon slik at passende forebyggende handlinger kan bli gjort.

Ytterligere modifikasjoner til utførelsene beskrevet heri vil være åpenbare for fagmannen.

Claims (19)

1. En probeanordning for bruk i et apparat for å overvåke endringer i motstanden til et element forårsaket av en væske ved dens flate, hvor nevnte probeanordning omfatter et første element som har en flate som er direkte tilgjengelig for en væske, et annet element, som er et referanseelement, som elektrisk er forbundet i serie med nevnte første element og som danner en bane med det for passasje av elektrisk strøm for å strømme gjennom den, karakterisert ved at nevnte første element og nevnte andre element er dannet fra samme stykke materiale, hvor nevnte stykke materiale er delt langs en langstrakt fordypning for å danne en grense for nevnte første element på én side av nevnte fordypning og en grense for nevnte andre element på en annen side av nevnte fordypning.

2. En probeanordning som i krav 1, hvor hver av nevnte første og andre elementer er dannet som strimler fra nevnte stykke materiale.

3. En probeanordning som i krav 1 eller 2, hvor lokaliseringen av nevnte fordypning strekker seg om en akse.

4. En probeanordning som i et av de foregående krav, hvor nevnte, første og andre elementer er definert av første og andre spiralfordypninger dannet i nevnte stykke materiale slik at hver fordypning definerer både en kant for nevnte første element på én side av den og en kant for nevnte andre element på den andre side av den.

5. En probeanordning som i krav 4, hvor nevnte første og andre elementer er elektrisk forbundet ved en posisjon på eller nær senter av deres respektive spiraler.

6. En probeanordning som i et av de foregående krav, som ytterligere omfatter et lag av materiale over nevnte andre element for å forhindre kontakt mellom en væske og nevnte andre element.

7. En probeanordning som i krav 6, som ytterligere omfatter et metallelement plassert nær flaten til nevnte andre element som ved bruk vender bort fra nevnte væske, for å øke den termiske koblingen mellom nevnte væske og nevnte andre element.

8. En probeanordning som i krav 7, karakterisert ved at den omfatter et lag av materiale over nevnte andre element for å forhindre kontakt mellom væsken og nevnte andre element og hvor nevnte materialelement er nærmere nevnte andre element enn nevnte første element.

9. En probeanordning som i krav 1, karakterisert ved at nevnte stykke materiale omfatter et langstrakt element og nevnte første og andre elementer er definert av nevnte fordypning som strekker seg longitudinalt i nevnte element.

10. En probeanordning som i krav 9, karakterisert ved at nevnte element omfatter et rørelement og nevnte første og andre elementer er definert av første og andre fordypninger som strekker seg lineært og hovedsakelig parallelt med den longitudinale aksen til nevnte rørelement.

11. En probeanordning som i krav 9 eller 10, karakterisert ved at den er arrangert i en strøm eller væske, hvor nevnte andre element har en flate som er tilgjengelig for nevnte væske, hvor nevnte fordypning eller fordypninger er arrangert slik at flaten til nevnte første element som er tilgjengelig av nevnte væske er rettet inn i strømmen av væske og flaten til nevnte andre element som er tilgjengelig for nevnte væske er rettet hovedsakelig vekk fra nevnte strøm.

12. En probeanordning som i krav 9, karakterisert ved at nevnte element omfatter et rørelement og nevnte første og andre elementer er definert av første og andre heliske fordypninger som strekker seg rundt den longitudinale aksen til nevnte rørelementer.

13. En probeanordning som i et av kravene 10-13, karakterisert ved at den ytterligere omfatter et lag av materiale over nevnte andre element for å forhindre kontakt mellom en væske og nevnte andre element.

14. En probeanordning som i et av kravene 9-13, . .. karakterisert ved at nevnte første element er elektrisk forbundet til nevnte andre element i et punkt nær én ende av nevnte langstrakte element.

15. En probeanordning som i et av kravene 10-14, som ytterligere omfatter et metallelement som er montert innenfor og som strekker seg lani gs nevnt,<e >rørelement.

16. En probeanordning som i krav 15, karakterisert ved at nevnte metallelement er elektrisk forbundet til både første og andre element i et punkt nær eller ved enden til nevnte rørelement.

17. En probeanordning som i krav 16, karakterisert ved at nevnte metallelement er anbragt nær nevnte element for å øke den termiske koblingen mellom nevnte væske og nevnte andre element.

18. En probeanordning som i et av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte andre element har en elektrisk motstand som er større enn den til nevnte første element langs nevnte bane.

19. En probeanordning som i et av de foregående krav i kombinasjon med et apparat for å overvåke endringer i motstanden til nevnte første element forårsaket av en væske ved dens flate, hvor nevnte apparat omfatter drivemidler for å generere strøm og drive nevnte strøm gjennom nevnte første og andre elementer og overvåkningsmidler arrangert for å overvåke de respektive spenningene på tvers av nevnte første og andre elementer.