用Bruker 3D光学显微镜进行快速准确的腐蚀监测，用于炼油行业的成本节约

腐蚀导致石油运输和炼油行业的材料和基础设施每年退化的成本约为80亿美亚博网站下载元。研究石油生产材料和添加剂及其对腐蚀速率和程度的影响的科学家和工程师需要快速准确的结构损伤成像和量化技术。当准确的计量和高质量的图像可用时，可以清楚地监控和记录基础设施随时间的变化。

此外，可以有效地描述预防技术（如添加剂）的影响。Bruker提供的3D光学显微镜提供了具有高分辨率和高精度垂直尺度数据的大视场图像，以表征破坏性腐蚀。这些计量和成像能力对于腐蚀监测至关重要，以减轻这种不可避免的材料和环境过程的有害影响。

腐蚀是不可避免的，但却是可控的

在炼油工业中，管理因表面破裂或点蚀引起的局部故障是腐蚀带来的一个关键挑战。仅在美国，就有超过250万英里的管道。输送原油的管道实际上并没有受到腐蚀。在这些管道中发现的腐蚀是由沉积物或微量水的存在引起的，随着时间的推移会导致泄漏或故障。在通过管道运输时，重质原油中酸或硫的比例较高，在低温环境中不会造成任何问题，但在高温（例如，200°C）的精炼环境中，它们在性质上具有腐蚀性。

发现和定影并不理想 - 一盎司预防差异如何？

被称为“智能猪”的机械检测设备，或超声脉冲技术用于管道环境的常规分析，允许检测较重的腐蚀区域(图1)。尽管腐蚀可以通过“发现它并修复它”的方法来处理，但科学家们一直在努力创造更好的材料、添加剂、亚博网站下载以及降低并最终控制腐蚀及其危害的预防技术。

图1所示。显示管道内部腐蚀。在某些情况下，可出现深达10毫米的凹坑。

应用有机涂层来防止腐蚀是预防支出的主要部分(图2)。在非常小的范围内，需要高精度的测量仪器来测试这些涂层在表面上的有效性和粘附性。尽管在受控实验中腐蚀发生的规模很小，但这些数据对于预测大型基础设施随时间变化的功能性能是有用的。

图2。腐蚀预防措施的成本

扫描电子显微镜精确但速度慢且有限

扫描电子显微镜（SEM）是用于测量涂层的高精度和准确的成像方法。这种稳健的成像和测量技术适用于测量和测试施加施加腐蚀效应的材料涂层和添加剂的影响的微小局部腐蚀坑。

SEM的一个主要缺点是样品制备过程较长，包括取样切片和定位，以实现纵向尺寸和横向尺寸的测量。这些数据对于识别和量化腐蚀点的程度和深度至关重要。此外，扫描电镜是一种二维测量方法，提供有关感兴趣区域的剖面信息或横截面数据。真正的三维数据对于了解三维腐蚀点和缺陷的本质至关重要。

Bruker 3D光学显微镜提供准确，快速的腐蚀性计量

量化腐蚀是一个具有挑战性的过程。表面的腐蚀程度不能用单一的测量方法来描述。然而，表面退化的三维测量，如点蚀，为全面测量、可视化和量化腐蚀提供了一种复杂的方法。光学轮廓测量表面粗糙度和形状利用光的干涉，从毫米级台阶高度通过纳米级粗糙度解决表面异常。这种方法适用于以腐蚀为特征的水垢。3D分析允许估计数百个参数，以完全描述表面腐蚀，如材料损失量随时间的变化，腐蚀的方向，峰谷比，等等。

Bruker的3D光学显微镜具有自动化和分析能力，可以节省石油和天然气行业腐蚀研究和产品开发的时间和成本。Bruker显微镜能够实现非常高的速度，这使得科学家和工程师能够监测和证实他们关于材料和涂层的研究想法，这是防腐蚀成本的两个主要组成部分。亚博网站下载力量的Vision64^®软件集成了一个强大的高斯滤波器来平坦图像，它的多区域分析精确地定位腐蚀坑，并测量它们的体积和大小。

腐蚀优惠券测量

许多管道运营商使用腐蚀“试样”监测腐蚀，这些试样通常是用于制造管道的材料的代表性样品（图3）。试样通常为条形、环形、棒状或圆盘状，以适合管道接头之间或测试单元。它们被放置在管道的关键位置，然后定期移除并分析腐蚀情况。它们是一种经济有效的工具，可用于定量确定运行系统中的腐蚀速率。腐蚀试样的重量在暴露之前和之后进行测量，以估算重量损失，并且通常对其进行裂缝和凹坑分析（图3）。材料的预期寿命可通过监测暴露试片每年的腐蚀率来确定。试样还可以直观地指示相关系统中可能发生的腐蚀类型。

图3。腐蚀片三维显示图像，有代表性的坑用绿色圈出。

评价腐蚀片是一种简单而常用的腐蚀监测方法，因为它们可能为腐蚀提供最可靠的物理证据。腐蚀片提供了平均材料损耗、腐蚀性质、腐蚀程度和速率以及局部腐蚀分布的数据。腐蚀副结果可以显示腐蚀保护可接受或不可接受的趋势，需要加强检查或保护过程或程序，或通过修改处理程序获得的收益(图4)。

图4。腐蚀优惠券样本。

Bruker NPFlex™3D光学显微镜平台（图5）为腐蚀优惠券监控提供了经济效益和合适的3D计量解决方案。NPFlex具有大的XY级和工作区域，使其能够处理能够保持多个腐蚀优惠券进行分析的大型夹具（图6C）。

结果，可以在类似条件下同时测试许多材料和涂层。亚博网站下载成像内径或定位较大的样品是从结束角度来看较小光学显微镜的挑战。本问题由NPFlex解​​决，因为它具有一个大型龙门，可以容纳更大的部件，例如腐蚀优惠码（如图6e所示），或定制多优惠夹夹（图6c和6d），用于测量多个优惠券一个简单的配置。

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。

可以将NPFLEX配置为一个小型辊道台选项，以加速微小圆柱形试样上的测量，因为该选项有助于同时安装多个小型圆柱形部件（图6d）。NPFLEX具有多个试样夹持器和一个辊道台，可在一次测量中从多个试样获取信息。这提高了测量效率并缩短了操作员时间。

图6 a。在NPFLEX上测量小型圆柱形腐蚀试样。

NPFLEX的优点是能够在近线生产中使用，这是因为它的桥架设计不受近线工业环境中通常存在的振动水平的影响。此外，集成空气工作台提供了进一步的稳定性，以实现可重复的结果，紧凑的设计。由于开放式龙门桥的设计，该系统可以从前部和后部完全访问，方便服务和支持。此外，由于工作距离超长，可以从难以访问的区域收集数据。

图6 b。显示腐蚀坑的NPFLEX 3D分析图:NPFLEX捕获的小圆柱体联片的线性缝合测量数据。

图6 c。金属腐蚀试样安装在NPFLEX旋转台卡盘上的圆柱形夹具上。

利用这些特性，NPFLEX可以在许多样品上进行重复测量，即使是在具有挑战性的角度。将公制表面尺寸数据转换为标准报告很容易，随时间推移提供了客观和可比的测量能力。即使在涂层和材料开发过程中，系统的自动腐蚀坑识别和分析功能也非常有用。研究实验室可以根据使用中的现有材料测量新开发的材料。亚博网站下载

图6 d。多级夹具中的多个小圆柱腐蚀优惠券，准备在NPFlex上测量。

图6E。NPFLEX平台上的自动优惠券托盘

多区域分析(MRA) -分析的自动识别和计算

MRA是Bruker Vision64软件的一种强大的分析能力，可以方便地自动检测和调查获取的图像中的许多感兴趣的区域(图7)。节省时间的特点，材料和涂层开发和腐蚀监测。亚博网站下载易于和快速的数据收集来理解实验结果，大大节省了材料科学研究和更好的涂层开发的成本。亚博网站下载亚博老虎机网登录Bruker 3D显微镜是一种很有价值的工具，用于开发预防材料和涂层，在防腐过程中，这代表了最高的部分成本。亚博网站下载

图7。MRA分析结果表显示了腐蚀坑和代表尺寸和深度的计算。

结论

在石油和天然气工业中，腐蚀是一种昂贵和挑战性的问题。然而，许多技术可用于处理特别侧重于降低成本和提高可靠性的挑战。通过大型样本区域，分析盖和自动数据采集能力，Bruker的NPFlex是开发新型腐蚀预防涂料和材料解决方案的人员的交钥匙解决方案。亚博网站下载这些功能使Bruker的3D光学显微镜能够减少计量和分析成本，无论是在腐蚀防腐过程的这种关键步骤中花费的资金和时间。

这些信息来源于布鲁克纳米表面公司提供的材料。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问力量纳米表面。