金属腐蚀速率指示探头(ER探头)基于电阻变化原理,通过测量金属试片因腐蚀导致的电阻增量,结合温度补偿算法,精确计算腐蚀深度与速率。
一、测量原理技术要求
电阻变化机制
探头内置与被测金属材质相同的敏感试片(如316不锈钢、碳钢),当试片暴露于腐蚀环境时,表面因腐蚀导致横截面积减小,电阻增大。
通过惠斯通电桥或恒流源电路精确捕捉电阻变化量(分辨率可达1μΩ),结合材质常数(电阻率ρ)、初始电阻(R₀)及试片厚度(d₀),推导腐蚀深度(Δd)与速率(v):
Δd=R0+ΔR2R0ΔR⋅d0(v=ΔtΔd)
示例:若试片初始厚度1mm、初始电阻10Ω,腐蚀后电阻增至10.1Ω,则腐蚀深度约5μm,年腐蚀速率为5μm/a。
温度补偿技术
内置PT100或NTC热敏电阻,实时监测环境温度(T),通过算法修正电阻测量值:
Rcorrected=Rmeasured⋅1+α⋅T01+α⋅T
其中,α为材质温度系数,T₀为基准温度,消除温度对电阻的干扰。
二、性能参数技术要求
测量精度与范围
测量精度:≤0.01%试片厚度,可检测纳米级腐蚀量(如阴极保护状态下的低腐蚀速率环境)。
腐蚀速率范围:0.001mm/a至10mm/a,覆盖从微弱腐蚀到严重腐蚀场景。
环境适应性
温度范围:-50℃至400℃(常规型号-30℃至50℃),适应极端高温/低温环境。
压力承受:高压场景下采用法兰式安装,压力等级可达PN160。
介质兼容性:可在气体、液体、土壤等多介质中使用,不受电解质导电性限制。
信号输出与传输
支持4-20mA模拟信号或Modbus数字信号输出,兼容DCS系统。
无线🛜传输:4G/5G/LoRa模块,数据上传至云端管理平台,实现远程监控与异常报警。
三、安装规范技术要求
位置选择
埋地管道:探头距管道0.1-0.5m,埋深与管道相同,确保与土壤紧密接触。
油罐监测:试片背向油罐埋设,离罐约30cm,减少罐壁干扰。
水下设施:安装在管道表面或关键连接部位,避免水流冲击。
固定与连接
使用导热胶或焊接固定探头,确保电连接良好,涂抹绝缘胶防止短路。
电缆敷设:专用电缆连接测试桩或数据记录仪,避免机械损伤,必要时采用保护套管。
极化处理
埋设前用泥土覆盖试片表面,保持充分极化,提高测量准确性。