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電場指紋法壁厚智能測量系統(TIMS-FSM)



1TIMS-FSM簡介

TIMS-FSM(壁厚智能測量系統FSM)是一種新型的在線、原位、實時測量的無損檢測技術。本質是電位矩陣法。由按照一定間距焊接到管道外壁上的電極矩陣和測量系統構成。整個系統與介質無直接接觸,是一種非介入式的測量方法。通過電極矩陣的電壓變化直接測量材料本體的壁厚損失。不僅可測量均勻腐蝕,坑蝕、沖蝕等局部腐蝕,還可以定位局部腐蝕。


2TIMS-FSM使用環境

TIMS-FSM可廣泛適用于油氣管道,工藝管道,海底管道,容器設備等高風險部位的剩余壁厚監測。





3TIMS-FSM產品技術參數

l  FSM使用環境:油氣管道、工藝管道、海底管道、容器等高風險部位

l   主機使用環境:Ex d II B T4 GbIP65,-2085°C

l   電極矩陣使用溫度:與管道同溫度,<500°C

l   電極矩陣使用壽命:焊接可靠的電極矩陣壽命可與管道同壽命

l   測量精度:0.5%WT(WT—測量時刻金屬裝備監測部位的剩余壁厚,簡稱壁厚)

l   厚度測量范圍:<50mm。 更大的壁厚和特殊的構型需要定制

l   系統軟件:TIMS-ViewPro軟件自動分析處理測量數據,并具備遠程硬件診斷功能

l   通訊接口:GPRS/RS485/北斗衛星/WIFI/無線232

l   供電方式:市電(220V50HZ)、太陽能等

l   服務:按企業的需求(例如培訓、報告、維護)


4TIMS-FSM監測數據云平臺

所有的監測節點都可以通過GPRS/RS485/北斗衛星/WIFI/無線232物聯網方式將數據傳輸到管理中心,實現數據的有效管理



5、數據云平臺管理軟件TIMS-ViewPro


6TIMS-FSM的專有技術—牽扯效應、小腐蝕坑問題

① 解決業界多年來意識到但一直沒有解決的牽扯效應問題。建立FSM中牽扯效應的數值模型和消除方法。在理論上完善FSM方法。

② 解決小于對應電極區域內坑蝕面積、深度不可求解的問題,在理論上發展FSM方法。

6.1  TIMS-FSM牽扯效應

當某一區塊的電阻由于腐蝕變薄而電阻增加時,它的電流將減少,電壓相對增加,但它的前、后、左、右電阻上的電流場將受到牽扯的擾動影響而變化,導致電壓發生變化,造成很大誤差,即電流的分布由于腐蝕坑的存在將不再均勻,表觀測量電阻與實際厚度變化不再一致。。特別在變化電阻的相鄰區域影響很大,導致坑蝕測量誤差很大。這種現象為牽扯效應。

牽扯效應多年前就已經被國外學者意識到,但由于腐蝕區域的大小、深度和位置的隨機性和復雜性,受干擾的電流場分布難以量化和確定,使該問題一直沒有得以解決。

國外同類型產品也尚未解決這個問題。

我們利用電阻網絡數學模型,成功解決了牽扯效應。




6.2  小腐蝕坑問題

FSM在理論上還有一個極大的缺陷:在坑蝕面積小于一對電極對所覆蓋的區域時(我們定義為小腐蝕坑), 測得的電壓變化在求解坑蝕面積與深度是多解的, 即由測得的電壓變化是無法準確得知坑蝕面積與深度的。僅僅依靠一對電壓變化是無法準確得知坑蝕面積與深度的。目前國際上通用的辦法是:

①在經驗的基礎上,根據電壓變化值和經驗公式得到腐蝕量。我們的理論分析和實驗表明,根據經驗公式得到腐蝕量誤差極易達到10-20%壁厚。

②限定被測坑蝕面積必須大于一定的值。

我們提出主副電壓法,成功解決了這個問題。


7、各種監測技術的特點對比


7.1  TIMS-FSM的特點


7.2  傳統技術的兩大主要特點


8、現場應用


8.1、管道及TIMS-FSM的基本情況




8.2、管道壁厚隨監測時間的變化趨勢




結論:數據顯示,管道壁厚數據9.5mm-10.4mm之間,壁厚偏差符合《GBT 9711-2011石油天然氣工業管道輸送用管》的規定。


8.3、管道腐蝕量隨監測時間的變化趨勢





結果顯示:此案例,在腐蝕發生的監測過程中,管道壁厚損失在0.05mm以內。


8.4、現場案例



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