一种覆土式储罐阴极保护后腐蚀速率检测装置的制作方法

本发明属于测量电变量的检测设备，具体而言，涉及一种覆土式储罐阴极保护后腐蚀速率检测装置。

背景技术：

1、储罐作为重要的工业设备,广泛应用于石油、化工等领域。为防止储罐在使用过程中发生泄漏等事故,通常会采用阴极保护技术对储罐进行防腐处理。阴极保护是通过在储罐表面施加适当的电流,抑制腐蚀反应的发生,从而达到延长储罐使用寿命的目的。然而,长期运行后,储罐表面仍会产生不同程度的腐蚀,如果不能及时发现并采取有效措施,可能会威胁储罐的安全性,引发严重的环境污染事故。

2、为了及时监测储罐的腐蚀状态,现有技术中常采用电位-偏移法、电化学噪音法等电化学检测技术。其中,电位-偏移法通过检测金属表面的腐蚀电位变化来评估腐蚀程度,但受环境温度、湿度等因素影响较大,难以获得精确的腐蚀指标。电化学噪音法则利用金属表面腐蚀反应产生的微小电流和电位波动信号来分析腐蚀情况,但仪器灵敏度较低,无法监测细微的腐蚀变化。此外,这些现有技术大多采用点位式检测方法,只能获取储罐个别部位的腐蚀信息,很难全面反映储罐的整体腐蚀状态。

3、与此同时,现有的检测设备大多安装在罐体外部,很难对埋地或者覆土的储罐进行实时监测。这就要求检测设备需要具备一定的防水、防尘、耐压等特性,以适应复杂的地下环境。而现有的检测设备通常体积较大,安装和维护都较为不便,限制了其在覆土储罐中的应用。

4、因此,迫切需要一种覆土式储罐阴极保护后腐蚀速率检测装置,能够全面、准确、实时地监测储罐的腐蚀情况,为储罐的安全性评估和维护提供技术支撑。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种覆土式储罐阴极保护后腐蚀速率检测装置，能够解决现有技术大多采用点位式检测方法,只能获取储罐个别部位的腐蚀信息,很难全面反映储罐的整体腐蚀状态的技术问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明提供一种覆土式储罐阴极保护后腐蚀速率检测装置，包括：罐体、护板、底座、球形封头、腐蚀速率检测机构和计算芯片，所述罐体底部两侧对称固定连接有底座，所述罐体的两端均固定连接有球形封头，所述护板呈长方体结构且其内部一侧对称固定连接有导向轨，所述导向轨的两端均固定连接有限位板，两个所述的限位板之间转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆外侧对称设置有导向杆，所述螺纹杆外侧螺纹连接有移动板，所述螺纹杆固定连接于电机的输出端，所述电机固定连接于护板的内部顶壁，所述移动板一侧设置有腐蚀速率检测机构，所述计算芯片设置于护板内部且与所述腐蚀速率检测机构电连接，所述计算芯片中设置有腐蚀速率计算模块，所述腐蚀速率计算模块用于根据腐蚀速率检测机构采集的参数以及预设的数学模型计算腐蚀速率。

4、在上述技术方案的基础上，本发明的一种覆土式储罐阴极保护后腐蚀速率检测装置还可以做如下改进:

5、其中，所述腐蚀速率计算模块，用于执行以下步骤：

6、s10、通过电极传感器测量罐体表面的电化学参数，获取电位值、电流密度值及金属离子浓度值；

7、s20、建立腐蚀电化学模型，根据所述电位值、所述电流密度值及所述金属离子浓度值，计算腐蚀反应速率常数；

8、s30、获取环境参数，包括土壤电阻率、含水量、ph值及氧化还原电位；

9、s40、根据所述环境参数，建立环境修正系数计算模型；

10、s50、建立腐蚀速率计算模型，将所述腐蚀反应速率常数与所述环境修正系数相结合；

11、s60、根据所述腐蚀速率计算模型计算瞬时腐蚀速率；

12、s70、采用移动时间窗口法对所述瞬时腐蚀速率进行平滑处理，得到稳态腐蚀速率；

13、s80、根据所述稳态腐蚀速率计算腐蚀深度，并进行腐蚀预警判断；

14、s90、更新历史数据库，用于后续腐蚀趋势分析。

15、其中，所述腐蚀反应速率常数的计算模型具体表示如下：

16、；

17、式中，为腐蚀反应速率常数，单位为毫米每年；为指前因子，取值范围为至；为活化能，单位为焦耳每摩尔；为气体常数，值为8.314焦耳每摩尔开尔文；为绝对温度，单位为开尔文；为电流密度，单位为安培每平方米；为反应电子转移数；为法拉第常数，值为96485库仑每摩尔。

18、所述环境修正系数计算模型具体表示如下：

19、；

20、式中，为环境修正系数；为土壤电阻率，单位为欧姆米；为标准土壤电阻率，取值1000欧姆米；为土壤含水量，单位为百分比；为标准土壤含水量，取值20%；为土壤酸碱度；为标准土壤酸碱度，取值7；为氧化还原电位，单位为伏特；为标准氧化还原电位，取值0.4伏特；、、、为权重系数，通过实验标定获得。

21、所述腐蚀速率计算模型具体表示如下：

22、；

23、式中，为腐蚀速率，单位为毫米每年；为阴极保护电位，单位为伏特；为自腐蚀电位，单位为伏特；为阴极保护效率系数，取值范围为0至1。

24、所述稳态腐蚀速率的计算采用移动时间窗口法，具体表示如下：

25、；

26、式中，为时刻的稳态腐蚀速率；为时间窗口长度；为采样时间间隔，单位为小时。

27、所述腐蚀深度的计算模型具体表示如下：

28、；

29、式中，为时刻的腐蚀深度，单位为毫米；为积分变量。

30、其中，权重系数、、、的标定方法为：

31、1、在不同土壤环境下进行对比试验；

32、2、测量试验样品的实际腐蚀速率；

33、3、采用最小二乘法拟合得到权重系数。

34、其中，所述腐蚀速率检测机构包括螺纹套筒，所述螺纹套筒呈圆柱体结构且内部螺纹连接有螺纹座，所述螺纹座内部中心位置转动连接有伸缩杆，所述伸缩杆的一端固定连接有弧板，所述弧板呈弧形结构且其内弧面与罐体的外表面相匹配，所述弧板的内侧分别固定连接有电极传感器与清理刷，所述电极传感器用于检测罐体表面的腐蚀电位和电流密度。

35、进一步的，所述球形封头一侧固定连接有阴极保护器，所述阴极保护器通过防水电缆与外部电源电连接，所述阴极保护器用于向罐体提供阴极保护电流，所述球形封头一侧的下端固定连接有管道，所述管道的一端固定连接有气体浓度检测器。

36、进一步的，所述导向杆固定连接于两个所述的限位板之间，所述导向杆呈圆柱体结构且表面光滑，所述移动板位于导向杆的外侧滑动连接，所述移动板通过内置的轴承与导向杆滑动配合。

37、进一步的，所述护板的两侧设置有密封条，所述密封条采用橡胶材质制成，所述密封条与罐体外表面紧密贴合，所述护板通过固定螺栓固定于地面，所述护板的长度与罐体的长度相匹配。

38、进一步的，所述螺纹套筒的外侧设置有限位凸起，所述移动板上开设有与限位凸起相配合的限位槽，所述限位凸起与限位槽的配合用于防止螺纹套筒发生旋转。

39、进一步的，所述电机为步进电机，所述步进电机的转速可调节，所述步进电机通过电机座固定于护板内壁，所述电机座采用防震结构，所述步进电机的输出轴与螺纹杆之间设置有联轴器。

40、进一步的，所述底座采用钢筋混凝土结构，所述底座的顶面设置有防滑纹路，所述底座通过膨胀螺栓与地面固定连接，所述底座的高度不小于50厘米。

41、进一步的，所述清理刷包括刷体和刷毛，所述刷体呈长方体结构且其表面均匀分布有刷毛，所述刷毛由耐腐蚀的尼龙材质制成，所述刷体通过螺钉固定连接于弧板的内侧表面，所述刷毛的长度根据罐体表面的粗糙度进行设置。

42、与现有技术相比较，本发明提供的一种覆土式储罐阴极保护后腐蚀速率检测装置的有益效果是：

43、1.全面监测:本发明的检测装置采用整体式检测方法,通过在罐体表面布设密集的检测机构,能够全面获取储罐的腐蚀状态信息,而不仅限于个别部位。这相比现有技术的点位式检测,能够更准确地反映储罐的整体腐蚀情况。

44、2.高精度分析:本发明的检测装置结合了电化学测量和腐蚀模型分析,可以准确计算出瞬时腐蚀速率、稳态腐蚀速率以及腐蚀深度等关键指标。这些指标不仅反映了当前的腐蚀状态,还能预测未来的腐蚀趋势,为储罐的维护提供依据。相比现有技术仅能获取单一的腐蚀电位或电流信息,本发明的分析方法更加全面、准确。

45、3.适用性强:本发明的检测装置专门针对覆土储罐设计,采用防水、耐压的机械结构,能够适应复杂的地下环境,解决了现有技术难以监测埋地或覆土储罐的问题。同时,装置体积较小,便于安装和维护,为广泛应用于实际工程提供了可能。

46、4.智能化:本发明的检测装置配备了微处理器芯片,可以实现对腐蚀状态的自动检测、分析和预警功能。检测数据可以实时上传至监控中心,为管理人员提供决策支持。这种智能化程度高于现有技术的人工检测模式。

47、总之,本发明提出的覆土式储罐阴极保护后腐蚀速率检测装置,在全面监测、高精度分析、适用性和智能化等方面都有明显改进,为提高储罐安全性和延长使用寿命提供了有效的技术手段，解决了现有技术大多采用点位式检测方法,只能获取储罐个别部位的腐蚀信息,很难全面反映储罐的整体腐蚀状态的技术问题。