原油罐底涂层失效过程的EIS研究及恒电量腐蚀检测仪的研制

论文摘要

随着我国原油储罐的建设进入高速发展期,罐底腐蚀带来的严重危害正受到人们的广泛关注。腐蚀检测技术能够对金属腐蚀情况进行实时监测,便于人们采取防护措施,防止事故发生。本文研究了环氧富锌/环氧煤沥青涂层体系在原油罐底沉积液中失效过程的电化学阻抗谱(EIS)的演化过程,并研制改进了有望用于罐底腐蚀监测的恒电量腐蚀检测仪,具体研究内容及结果如下:选择原油罐底常用的涂层体系,在碳钢基体表面,采用环氧富锌涂料作为底漆,环氧煤沥青重防腐涂料作为面漆,研究了该涂层体系在原油罐底沉积液中失效过程的EIS变化情况,并提出相应腐蚀阶段的等效电路,讨论了阻抗谱的特征变化与涂层体系结构及性能变化的关系。结果表明,从EIS特征可以反映出罐底涂层体系所处的腐蚀阶段,利用EIS可以为罐底防腐涂层的维护提供参考依据。恒电量测试技术具有测试速度快,不受溶液电阻影响,并可连续实时检测等优点,且仪器化原理简单,本文研制了一种恒电量腐蚀检测仪,其硬件系统包括CPU与通信电路、恒电量微扰及电解池接口电路、信号放大电路以及模数、数模转换电路等四部分,由总线完成各电路间的相互联系。各电路分别调试通过后组成硬件系统。软件设计采用结构化设计思想。主体程序结构清晰,通过调用子函数完成相应功能,各程序模块分别编译调试后再连接定位成可执行文件写入EPROM中。主机程序采用面向对象的程序设计语言Visual Basic编写,单片机应用系统程序采用汇编语言编写。恒电量测试可实现单片机控制或主机控制。双机通信采用点对点的串行数据通信方式,按照共同的协议,采用软件查询方式进行。采用模拟电解池进行整机测试,结果表明测试数据在允许误差范围内,能够满足工业现场腐蚀检测的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 原油罐底腐蚀概述
• 1.1.1 原油罐底腐蚀现状及危害
• 1.1.2 原油罐底腐蚀的原因
• 1.1.3 原油罐底腐蚀的防护措施
• 1.2 EIS 在涂层金属体系腐蚀检测中的应用
• 1.3 腐蚀测量中的恒电量技术
• 1.3.1 恒电量技术的理论基础
• 1.3.2 恒电量技术的特点
• 1.4 本课题的意义与研究内容
• 第2章 环氧富锌/环氧煤沥青涂层在原油罐底沉积液中失效过程的EIS 研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料及仪器
• 2.2.2 漆膜制备及测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 浸泡初期涂层的EIS 特征
• 2.3.2 浸泡中期涂层的EIS 特征
• 2.3.3 浸泡后期涂层的EIS 特征
• 2.4 本章小结
• 第3章 恒电量腐蚀检测仪的硬件设计
• 3.1 概述
• 3.2 CPU 与通讯电路
• 3.2.1 MCU-BUS 总线
• 3.2.2 CPU
• 3.2.3 存储器空间及存储器
• 3.2.4 串行口
• 3.2.5 并行输入输出口
• 3.2.6 CPU 与通讯电路的初步调试
• 3.3 恒电量微扰及电解池接口电路
• 3.3.1 恒电量微扰及电解池接口电路硬件简介
• 3.3.2 恒电量微扰及电解池接口电路的调试
• 3.4 信号放大电路
• 3.4.1 高输入阻抗运算放大器CA3140
• 3.4.2 单片集成测量放大器AD522
• 3.4.3 信号放大电路的调试
• 3.5 模数、数模转换电路
• 3.5.1 LY-8AD/2DA/22DIO-A 数据模块
• 3.5.2 自制模数、数模转换电路
• 3.6 本章小结
• 第4章 软件设计及整机测试
• 4.1 概述
• 4.2 硬件调试过程的汇编程序
• 4.2.1 8155 的调试程序设计
• 4.2.2 A/D 转换的调试程序设计
• 4.2.3 D/A 转换的调试程序设计
• 4.2.4 自制模数、数模转换电路的调试程序设计
• 4.3 单片机系统与主机软件程序的结构
• 4.4 主机与单片机的数据通信
• 4.4.1 数据通信理论简介
• 4.4.2 Visual Basic 串行通信组件——MSComm 控件
• 4.4.3 串行通信的过程
• 4.5 主机界面设计
• 4.6 数据滤波及拟合
• 4.7 恒电量测试响应曲线及数据分析
• 4.7.1 恒电量测试响应曲线的数学分析
• 4.7.2 恒电量测试结果的拟合
• 4.8 模拟电解池测试
• 4.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间所发表的学术论文
• 致谢