仪器简介 

    氢探针（Hydrogen flux probe，HFP）是一种有效的管道内腐蚀监测技术，其最大优点是非介入式测量，不用在管线上开孔，即可测量内壁腐蚀速率。该方法是通过监测金属腐蚀过程中，质子在内表面还原成原子氢并渗入金属的流通量，来监测金属的腐蚀速度和应力腐蚀开裂的危险性。
    在含H₂S的酸性环境中，管线内壁腐蚀产生的原子氢难于在金属表面复合形成H₂逸出，而是倾向于向金属内部扩散，导致应力腐蚀问题。采用电化学型氢探针技术可以连续在线监测管道内的氢扩散速率，而且灵敏度高、响应速度快，更适合腐蚀速率的自动监测。

  测量原理
    CST820氢通量腐蚀测试仪基于恒电位极化，采用电位方波激励模式，测量金属中的残余氢浓度和扩散速率。仪器主机由恒电位控制电路、单片机系统、高精度模/数转换电路、时钟电路和通讯接口电路等部分组成。整个测量过程由单片机控制，并通过电子开关自动选择电流量程，测试数据自动运算并存储。仪器采用低功耗设计，适用于实验室或现场无电源下使用。
    CST820氢通量监测仪采用防水机箱，可将设备安装在现场进行定时自动测量，仪器内置实时时钟和非遗失数据存储器，可用于存储大约4000组结果。测量过程可借助CST600RTU无线收发器进行遥测遥控，以组建成分布式无线/有线数据采集系统；也可通过RS485通讯线将测量结果上传到PC机，用于数据的后期处理与显示。

  氢通量探头
    氢通量探头由专门设计的薄膜电解池、辅助电极和参比电极组成（如图1）。电解池紧贴于被测管道外表面，并通过锁紧装置固定于被测管道顶部。电解池内填充有全固态的碱性凝胶电解质，使用寿命长，无需担心脱水导致性能下降。

                        
                                     图1. 氢通量监测探头

主要性能及技术指标

    测量通道：1个                        输入阻抗：1×10¹¹Ω                                    
    E_corr测量范围：±2500mV               氢电流测量范围：1×10^-10～1×10^-2A/cm²
    绝对测量精度：±5%                   腐蚀速率测量范围：5Ω～10MΩ
    定时测量：测量间隔1～255小时，可存储4000 组数据
    实时钟误差：±1分钟/月(自带电池)     电源: 220VAC（4节镍氢充电电池）
    工作温度：-10℃～50℃                相对湿度：≤80%RH
    仪器体积：25cm（宽）×9cm（深）×19cm（高）
    仪器重量: 3Kg                  

适用范围

    本仪器广泛适用于石油、化工、地下管线腐蚀速度监测以及氢致开裂危险性评估，与现场介入式腐蚀监测方法相比，腐蚀防护对策的评价；以及室内缓蚀药剂的评定与筛选等。

仪器配置

    1）CST820测量主机 1台
    2）氢通量探头 1支（尺寸可由用户定制）
    3）数据通讯与数据处理计算机软件安装盘 1张

现场应用

    图2a为CST820氢通量腐蚀监测仪与HYDROSTEEL6000氢通量探针在重庆气矿某天然气集气站Φ114.3×8.8进气管段的现场试验，测试结果对比如图2b。
          
                            （a）                                                 （b）
                 图2. CST820氢通量测试仪和HYDROSTEEL6000的现场试验（a）与监测结果对比（b）

    结果表明： CST820的测量结果与HYDROSTEEL6000氢通量腐蚀测量仪具有良好的一致性，且曲线更为平滑，避免了后者测量结果中出现的大幅度波动现象；从图2b的监测曲线来看，两种氢探针监测结果相近，平均氢原子浓度相差很小。
    计算表明：输气管线诱发氢致开裂临界原子氢浓度为3.22 ×10^-6(质量百分比)。而氢探针监测置值为0.08×10^-6，小于临界氢浓度，因此输气管线没有发生氢致开裂的风险。