一种煤矿输送管线环焊缝腐蚀监测传感器及腐蚀检测方法

技术特征：
1.一种用于煤矿输送管线环焊缝腐蚀监测的高通量腐蚀传感器，其特征在于，该腐蚀传感器包括机架(1)、手柄(2)、丝杠(3)、左侧半环形结构(4)、丝束电极(6)、弧形挡圈(7)、右侧半环形结构(8)；所述左侧半环形结构(4)和右侧半环形结构(8)通过滑槽安装在机架(1)上，并且右侧半环形结构(8)固定在机架(1)上不动，所述左侧半环形结构(4)可沿滑槽在机架(1)上做直线往复运动；所述左侧半环形结构(4)和右侧半环形结构(8)设置有凹槽，所述左侧半环形结构(4)和右侧半环形结构(8)上分别均匀分布钻孔，所述钻孔位于凹槽两侧，并且，钻孔内设置有弹簧，所述弧形挡圈(7)通过螺栓固定在弹簧上；所述丝束电极(6)包括表面覆盖硅橡胶的金属丝(6-1)、半环型绝缘模板(6-2)、导线(6-3)，所述金属丝(6-1)套嵌于半环形绝缘模板(6-2)中，金属丝(6-1)的一端与绝缘模板(6-2)上的孔内表面贴合，金属丝(6-1)的另一端与导线(6-3)连接以形成n行、m列的金属丝阵列；所述丝束电极(6)通过螺栓安装在左侧半环形结构(4)和右侧半环形结构(8)上的凹槽中。2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿输送管线环焊缝腐蚀监测的高通量腐蚀传感器，其特征在于，所述左侧半环形结构(4)和机架(1)的侧边通过丝杠(3)连接，丝杠(3)设置有手柄(2)，转动手柄(2)时，丝杠(3)使左侧半环形结构(4)沿滑槽在机架(1)上做直线往复运动。3.根据权利要求1所述的一种用于煤矿输送管线环焊缝腐蚀监测的高通量腐蚀传感器，其特征在于，所述丝束电极(6)内各个金属丝(6-1)另一端所连接的导线(6-3)均从左侧半环形结构(4)和右侧半环形结构(8)顶部的导出孔(5)引出。4.根据权利要求1中所述的一种用于煤矿输送管线环焊缝腐蚀监测的高通量腐蚀传感器，其特征在于：所述半环型绝缘模板(6-2)为亚克力塑料，所述丝束电极(6)底部引出的导线放置于左侧半环形结构(4)和右侧半环形结构(8)上的凹槽中。5.根据权利要求2中所述的一种用于煤矿输送管线环焊缝腐蚀监测的高通量腐蚀传感器，其特征在于：所述丝束电极(6)的内圆直径为500mm，宽度为60mm，所述半环型绝缘模板(6-2)内圆表面与左侧半环形结构(4)和右侧半环形结构(8)的内圆表面重合。6.根据权利要求1-5任一项所述的高通量腐蚀传感器实现的用于煤矿输送管线环焊缝腐腐蚀检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：转动转动手柄(2)将左侧半环形结构(4)和右侧半环形结构(8)卡住待测煤矿输送管道的焊缝区域，将所述导线(6-3)连接至丝束电极电位扫描仪；通过丝束电极电位扫描仪分别获取t＝[t1,t2,
……
,t
p
,
……
,t
n
]不同时刻下的焊接区域表面电流集合i＝[i(t1),i(t2),
……
,i(t
p
),
……
,i(t
n
)]，n为时刻总数；其中，i(t
p
)＝[i
1,1
(t
p
),i
1,2
(t
p
),i
1,3
(t
p
),
……
,i
1,j
(t
p
),
……
,i
1,n
(t
p
),i
2,1
(t
p
),i
2,2
(t
p
),i
2,3
(t
p
),
……
,i
2,j
(t
p
),
……
,i
2,n
(t
p
),
……
,i
i,j
(t
p
),
……
,i
m,1
(t
p
),i
m,2
(t
p
),i
m,3
(t
p
),
……
,i
m,j
(t
p
),
……
,i
m,n
(t
p
)]，其中，i
i,j
(t
i
)为t
i
时刻下焊接区域内任意一点的电流数据；步骤2：逐个判断表面电流密度集合i中每一个表面电流数据i
i,j
(t
p
)是否小于零，若小于零，则将对应的电流数据置零；步骤3：丝束电极上每一个测量点面积的计算方法为：
其中，s为传感器丝束电极面积；步骤4：分别计算t＝[t1,t2,
……
,t
p
,
……
,t
n
]不同时刻下煤矿输送管线环焊缝区域局部腐蚀速率集合r＝[r(t1),r(t2),
……
,r(t
p
),
……
,r(t
n
)]，其中，r(t
p
)＝[r
1,1
(t
p
),r
1,2
(t
p
),r
1,3
(t
p
),
……
,r
1,j
(t
p
),
……
,r
1,n
(t
p
),r
2,1
(t
p
),r
2,2
(t
p
),r
2,3
(t
p
),
……
,r
2,j
(t
p
),
……
,r
2,n
(t
p
),
……
,r
i,j
(t
p
),
……
,r
m,1
(t
p
),r
m,2
(t
p
),r
m,3
(t
p
),
……
,r
m,j
(t
p
),
……
,r
m,n
(t
p
)]，计算方法为：其中，r
i,j
(t
p
)为t
p
时刻下环焊缝区域内对应于丝束电极第i行第j列位置的局部腐蚀速率，q为原子价，m为煤矿管线金属的摩尔质量，f为法拉第常数；步骤5：计算t＝[t1,t2,
……
,t
p
,
……
,t
n
]不同时刻下平均腐蚀速率r
a
＝[r
a
(t1),r
a
(t2),
……
,r
a
(t
p
),
……
,r
a
(t
n
)]，任意时刻t
p
下的平均腐蚀速率r
m
(t
p
)计算方法为：步骤6：分别从t＝[t1,t2,
……
,t
p
,
……
,t
n
]不同时刻下局部腐蚀速率集合r＝[r(t1),r(t2),
……
,r(t
p
),
……
,r(t
n
)]中选取腐蚀速率最高四个数据和腐蚀速率最低的四个数据分别为：[r
max1
(t
p
),r
max2
(t
p
),r
max3
(t
p
),r
max4
(t
p
)]和[r
min1
(t
p
),r
min2
(t
p
),r
min3
(t
p
),r
min4
(t
p
)]；步骤7：通过如下计算判断t＝[t1,t2,
……
,t
p
,
……
,t
n
]不同时刻下环焊缝区域腐蚀速率整体分布情况，定义变量p＝[p(t1),p(t2),
……
,p(t
p
),
……
,p(t
n
)]，对于t
p
时刻下的p(t
p
)，计算方法如下：设定腐蚀检测阈值，若p＝[p(t1),p(t2),
……
,p(t
p
),
……
,p(t
n
)]中任意一个值大于所设定的腐蚀速率评估阈值，则当前时刻下煤矿输送管线环焊缝存在腐蚀。

技术总结
本发明提出一种用于煤矿输送管线环焊缝腐蚀监测的高通量腐蚀传感器，包括机架、手柄、丝杠、左侧半环形结构、丝束电极、弧形挡圈、右侧半环形结构；所述左侧半环形结构和右侧半环形结构通过滑槽安装在机架上，并且右侧半环形结构固定在机架上不动，所述左侧半环形结构可沿滑槽在机架上做直线往复运动；所述左侧半环形结构和右侧半环形结构设置有凹槽，所述左侧半环形结构和右侧半环形结构上分别均匀分布钻孔，所述钻孔位于凹槽两侧，并且，钻孔内设置有弹簧，所述弧形挡圈通过螺栓固定在弹簧上；所述丝束电极通过螺栓安装在左侧半环形结构和右侧半环形结构上的凹槽中。和右侧半环形结构上的凹槽中。和右侧半环形结构上的凹槽中。


技术研发人员：王承涛 许少毅 李威 王禹桥 杨雪锋 邢方方 申冠一 管明浩 裴浩林
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/3/3