利用3D光学显微镜预防石油和天然气工业中的腐蚀

据估计，在石油运输和炼油部门，腐蚀导致材料和基础设施退化，每年造成80亿美元的损失。欧洲杯足球竞彩

对石油生产添加剂和材料以及这些产品影响腐蚀速率和程度的方式感兴趣的工程师和研究科学家，需要精确和快速的技术来成像和量化结构损伤。欧洲杯足球竞彩

在这种情况下，精确的计量和高质量的图像使工人能够清楚地记录和跟踪基础设施随时间的变化，也使他们能够有效地描述添加剂和其他预防方法的影响。

三维光学显微镜Bruker提供了高分辨率的超大视场图像，并提供了非常精确的垂直尺度信息，用于描述破坏性腐蚀。这些计量和成像功能被认为是跟踪腐蚀的杰出工具，试图限制或控制这种不可避免的材料和环境过程的破坏性影响。

腐蚀是不可避免的，但却是可控的

在炼油行业，腐蚀经常带来的一个主要问题是对由表面破裂和点蚀引起的局部区域失效的管理。正在运输的原油不会对输送它们的管道造成腐蚀(仅美国就有250多万英里的管道)。相反，腐蚀是由不可避免的微量沉积物和水的存在造成的，随着时间的推移，导致泄漏或故障。

重质原油很可能具有较高的硫或酸含量，这在运输管道的冷环境中不是一个大问题;然而，硫和酸在较高的温度下(例如200°C)会变得具有腐蚀性。

发现和修复并不理想——一盎司的预防如何?

采用“智能清管器”机械检测设备或超声波脉冲技术对管道环境进行常规检测。这些设备有助于检测较重的腐蚀区域，如图1所示。

图1所示。显示管道内部腐蚀。在某些情况下，可能会出现深达10毫米的凹坑。

虽然“找到它并修复它”的方法可以对抗腐蚀，但科学家们不断面临挑战，要创造更好的添加剂、材料和预防措施，以降低并最终控制腐蚀及其有害影响。欧洲杯足球竞彩

如图2所示，当涉及到防止腐蚀时，有机涂层占据了大部分的预防性开支。

腐蚀控制费用
材料和服务	范围	平均成本
	(x十亿美元)	(x十亿美元)	(%）
防护涂料 有机 金属的	40.2 - -174.2 1．4	107.2 1．4	88.3 1．2
金属和合金	7．7	7．7	6．3
腐蚀抑制剂	1．1	1．1	0．9
聚合物	1．8	1．8	1．5
阳极和阴极保护	0.73 - -1.22	0.98	0．8
服务	1．2	1．2	１．０
研究与开发	0.020	０．０２	< 0.1
教育和培训	0．01	0．01	< 0.1
总计	54.16 - -188.65美元	121.41美元	100％

图2。防腐措施费用

涂层的功效和它们对表面的粘附性应该在非常小的范围内借助高精度的测量仪器进行测试。尽管受控实验中的腐蚀发生在非常小的范围内，但它可以用于估算大型基础设施随时间变化的功能性能。

扫描电子显微镜-精确但缓慢和有限

扫描电子显微镜(SEM)是用于测量涂层的众多技术之一。扫描电镜是一种极其精确和精确的成像方法，用于测量和测试在材料添加剂和涂层的影响下的微小的、局部的腐蚀坑，用于防止或减少腐蚀影响。

然而，尽管是一种可靠的成像和测量方法，SEM需要一个稍微复杂的样品制备过程。在制备过程中，通常要对样品进行切片和定位，以确定垂直尺寸和横向尺寸，这在试图检测并随后测量腐蚀点的程度和深度时非常重要。

此外，扫描电镜通常被认为是一种二维(2D)测量方法，它提供了感兴趣区域的横截面数据或剖面信息，而不是真正的三维(3D)数据，这是解释三维腐蚀点和缺陷的性质所需要的。

Bruker 3D光学显微镜提供准确、快速的腐蚀计量

很难量化腐蚀。没有一种单一的测量方法能够充分证明表面的腐蚀程度。然而，表面退化的三维测量，包括点蚀，提供了一种先进的方法，以更全面的方式确定、查看和量化腐蚀。

光的干涉是利用光学轮廓来确定表面的形状和粗糙度。该技术有潜力解决表面异常，从纳米尺度的粗糙度到毫米尺度的台阶高度，工作在典型的腐蚀尺度。

图3。腐蚀片三维显示图像，有代表性的坑用绿色圈出。

通过三维分析，可以测量数百个参数来完整描述表面腐蚀，包括腐蚀的方向性、峰谷比、材料随时间流失的体积等。

图4．腐蚀优惠券样本。

因此，Bruker为其3D光学显微镜系列开发了有针对性的自动化和分析能力，可以降低石油和天然气行业产品开发和腐蚀研究的成本和时间问题。布鲁克显微镜的设计可以大大提高科学家和工程师在涂层和材料研究中监测和验证概念的速度，涂层和材料是防腐蚀成本最大的两个领域。欧洲杯足球竞彩

的Vision64®软件来自Bruker的特征是一个强大的高斯滤波器来平坦图像，它的多区域分析识别腐蚀坑并定量测量它们的体积和大小。

腐蚀优惠券测量

大多数管道运营商使用腐蚀“挡板”来跟踪腐蚀。这些副板通常是管道材料的代表性样品，通常以环、条、棒、盘等形式，成型以适合于管道接头之间，或进入测试单元。

这些卷板被放置在重要地点的管道中，然后间歇性地移除并测试腐蚀迹象。腐蚀片是一种简单、经济、有效的工具，可以定量评估运行中的系统的腐蚀速率。

这些腐蚀片在暴露前和暴露后都要称重，以确定重量损失，它们也要检查裂纹和凹坑。关于材料寿命的有用信息可以通过观察暴露的贴片每年的腐蚀速率来获得。此外，腐蚀片还可以直观地显示所观察到的系统中可能发生的腐蚀性质。

腐蚀片的评估是腐蚀监测的基本和广泛使用的技术，因为它们被认为是最可靠的物理防腐。腐蚀片还提供有关腐蚀速率、腐蚀程度、腐蚀性质、平均材料损耗和局部腐蚀分布的数据。

腐蚀附带结果可以检测出腐蚀保护不可接受或可接受的趋势，检测或保护过程或程序的改进需求，或处理程序的变化带来的收益。

如图5所示，布鲁克NPFLEX™3D光学显微镜平台是一种可负担得起的3D计量工具，非常适合监测腐蚀片。

图5。布鲁克的NPFLEX 3D光学显微镜。它的大名义工作体积处理小或大的样品卷和多样品托盘。

巨大的工作区域和XY工作台允许NPFLEX容纳大量的夹具，这些夹具可以容纳许多用于检测的腐蚀片(参见图6c)。这有助于在类似条件下同时测试各种涂层和材料。欧洲杯足球竞彩

图6 a。NPFLEX小圆柱形腐蚀片的测量。

图6 b。NPFLEX三维分析图显示腐蚀坑。NPFLEX从一个小圆柱体上获取线性缝合测量数据。

图6 c。安装在NPFLEX旋转工作台卡盘上的圆柱形夹具上的金属腐蚀片。

图6 d。多个小圆柱形腐蚀片装在一个多片夹具中，便于测量。

图6 e。NPFLEX平台上的自动优惠券托盘。

更紧凑的光学显微镜对内径成像或从末端透视定位更大的样品提出了挑战。NPFLEX的3D大型龙门架解决了这个问题，可以容纳更大的部件，例如定制的多贴片夹具(如图6c和6d所示)，或腐蚀贴片托盘(如图6e所示)，通过一个简单的设置就可以建立多个贴片。

为了加速微小圆柱形组件的测量，NPFLEX 3D光学显微镜可以借助一个小型滚轮工作台进行配置，可以一次性安装许多小型圆柱形组件(见图6d)。各种多卷板支架和滚轮级允许在一次测量运行中从多个卷板获取数据，最大限度地减少操作时间，提高测量效率。

这种仪器的一个主要优点是它也可以在近线生产中使用。开放式龙门桥设计不受近线工业环境中常见的振动水平影响，内置的空气工作台提供额外的稳定性，在更紧凑的占地范围内实现可重复的结果。通过这种开放式龙门桥式设计，NPFLEX仪器的前后都可以很容易地访问，便于支持和维护。此外，超长的工作距离目标使从难以访问的地区收集数据成为可能。

这些综合功能使NPFLEX 3D光学显微镜能够对许多样品进行重复和多次测量，即使是在复杂的角度。公制表面尺寸数据可以很容易地转换为典型的报告，提供了一种类似的、客观的度量能力。

该系统的腐蚀坑自动识别和分析在涂料和材料开发过程中也具有重要的应用价值。欧洲杯足球竞彩研究实验室最近开发的材料可以根据当前使欧洲杯足球竞彩用的材料来确定。

多区域分析-自动识别和计算的分析

多区域分析(MRA)是布鲁克公司提供的一种强大的检测能力Vision64软件．在这个特殊的软件特征的帮助下，可以自动检测和分析获取的图像中的几个不同的兴趣区域(见图7)。

图7。MRA分析结果显示了腐蚀坑的计算和代表性的尺寸和深度。

对于涂层和材料开发过程以及腐蚀监测欧洲杯足球竞彩，这种快速、自动化的检测和监测腐蚀的大小和深度的方法是一个重要的、节省时间的功能。通过轻松和快速的结合，可以获得信息并随后用于解释实验结果，这为材料科学研究和改进涂层的制造节省了相当大的成本。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球由于预防材料和涂层的开发是防腐过程中支出最高的领域，Bruker的3D显欧洲杯足球竞彩微镜技术为这一领域提供了相当大的附加值。

结论

在油气行业，腐蚀是一个具有挑战性且成本高昂的问题;然而，为了提高可靠性和降低成本，有许多技术可以应对这些挑战。

Bruker的NPFLEX 3D光学显微镜，凭借其分析能力、自动数据采集和巨大的样品面积，为那些参与开发新型防腐涂层和材料的人提供了完整的解决方案。欧洲杯足球竞彩Bruker公司的3D光学显微镜可以为防腐过程中的这一关键步骤节省大量的检验和计量成本(无论是美元还是时间)。

参考文献

• Larsen, KR，《管理原油输送管道的腐蚀》NACE国际，第52卷(2013)第29-35页。
• Koch, G.， Brongers, M.， Thompson, N.， Virmani, Y.， and Payer, j.h.，《美国的腐蚀成本和预防策略》，美国交通部，联邦高速公路管理局。（2002）．
• 《气体和液体输送管道》，纽约州汤普森出版，www.corrosionda.com/corrosioncost.html(2006)。

这些信息来源于布鲁克纳米表面公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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