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《大连理工大学》 2010年
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海底管道防腐状态检测关键技术研究

兰杰  
【摘要】: 随着海底管道的大量使用,其安全性问题日益突出,研究表明:腐蚀是海底管道失效的主要原因之一。海底管道广泛采用防腐涂层和阴极保护的复合防腐措施,为了在充分长的时间里确保充分的安全性,需要确切地把握海底管道的防腐状态。海底管道防腐状态包含着两个方面的涵义,其一是海底管道表面的阴极保护状态,其二是防腐系统的状态。 海底管道防腐系统的状态可由管道涂层缺损率、牺牲阳极剩余重量、牺牲阳极保护电流强度来描述,海底管道表面的阴极保护状态可由保护电位来描述,但这些参数均无法通过常规检测设备直接获得。海底管道防腐系统在提供防腐保护的过程中,在管道周围形成一个伴生阴极保护电场,该伴生电场的状态与防腐系统状态及环境要素密切相关。因此,对伴生电场的测量成为海底管道防腐状态检测的一种可能途径。但是,伴生电场与防腐系统状态间的关系影响因素众多且十分复杂,难以显示概括,基于边界元法的数值仿真计算是研究防腐系统伴生电场信息的有效手段。因此,为了全方位地描述海底管道防腐系统伴生电场与管道涂层缺损率、牺牲阳极剩余重量、牺牲阳极保护电流强度、环境诸要素(管体裸露表面在环境中的极化特性、海水电阻率、海泥电阻率、管道埋深)之间的对应关系,需要建立一个完备的“防腐系统伴生电场-影响因素数据库”(影响因素数据库),基于边界元法的仿真计算和分析是必要途径。 本文的重点工作及所取得的主要研究成果: (1)并行计算和分布式计算研究。根据边界元数值方法的网格收敛性分析,计算结果的精度和网格的疏密度有关。传统的串行边界元法数值模拟计算已无法实现大规模防腐系统模型的可靠模拟计算,同时单机计算也无法胜任为形成影响因素数据库而设计的超大计算规模。本文在并行计算和分布式计算方法研究的基础上,自行搭建单机多核运算与网络任务调度的混合结构并行计算系统。实现了海底管道防腐系统状态数值模拟计算的并行和分布式运行,并行运行性能测试的结果显示出了较高的并行效率,确立了形成大规模影响因素数据库的解决方案,并最终获得了完备的数据库。 (2)仿真计算参数相关性分析。在已得到影响因素数据库的基础上,对数据库中的仿真计算参数进行相关性分析,确立神经网络中“输入参数”,“输出参数”之间的相关性,验证应用神经网络对海底管道防腐系统神经网络模型进行非线性映射的可行性。 (3)神经网络映射模型的建立。通过相关性分析,结合工程实际,设计出两类神经网络映射模型,通过训练表明,海底管道防腐状态的非线性映射结果的相对误差小,满足精度要求。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG174

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