收藏本站
《重庆大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

海底管线腐蚀检测与腐蚀预测的研究

胡舸  
【摘要】: 本论文研究内容来源于国家高技术研究发展计划(863计划)——渤海大油田勘探开发关键技术重大专项“海底管道外探测装置及其检测技术”(2004AA602210)。 海洋是一个腐蚀性极强的环境,各种钢铁设施在海洋环境中极易发生腐蚀破坏。在海洋环境下传输油气的金属管线腐蚀远比陆地上要严重,物理因素、化学因素和生物因素均可导致管线的腐蚀,而且一旦发生腐蚀破坏,维修极为困难,后果不堪设想。由于海底管线的腐蚀是一种长期缓慢的过程,随着管线服役时间的增加,管线的腐蚀状态如何?牺牲阳极能否处于正常的工作状态?能否达到设计的保护电流密度?其结果都将严重影响管线在设计年限的正常运转。因此研究海水环境中常用金属管线的腐蚀特征、实时检测管线腐蚀状态、预测管线腐蚀速度,对管线的阴极保护系统的设计、运行维护都有重要的意义。尽管目前我国还没有水深超过200米的海底石油天然气管线,随着油气开采范围的拓展,深海油气传输将成为现实问题,所以深海管线腐蚀检测方法的研究,无论技术上还是在理论上都具有具有重要意义。 本论文首次提出一种非接触式检测阴极保护下海底管线腐蚀状态的方法和非线性预测海底管线腐蚀速度的模型。主要研究内容分为海底管线阴极保护电场仿真计算、不接触测量管线电位和海底管线腐蚀速度预测三部分。论文首先应用边界元理论仿真计算管线周围环境电场和管线表面的分布电位,建立相应的“环境电场—管线电位数据库”。然后利用虚拟仪器技术开发了海底管线环境电场分布电位实时测量系统,通过水下机器人携带该测量系统,沿管线方向现场测量海底管线周围海水的电位分布,进而通过“环境电场——管线电位数据库”反演获得海底管线表面的保护电位和保护电流密度分布,从而准确实施海底管线的涂层破损点检测。最后论文根据实海环境数据和材料腐蚀数据,利用BP人工神经网络模型建立了金属管线在海水环境中腐蚀速度与环境因素之间的神经网络预测模型,实现了非线性预测不同海水环境中金属管线的腐蚀速度。 数值仿真计算部分以边界元方法(BEM)为基础,对腐蚀电场仿真模型进行了推导和计算,该模型可以计算阴极保护下管线的电位和电流密度分布。论文应用Matlab开发出阴极保护下腐蚀电场仿真计算软件,根据仿真计算结果建立“环境电场—管线电位数据库”,并且通过算例进行了验证,结果表明本论文所开发的仿真计算软件是有效和可行的,为实现不接触测量管线电位奠定重要基础。 不接触测量部分根据海底管线周围海水中电场分布电位与管线腐蚀状态有显著相关性,通过海水中电场电位测量和处理可以得到管线的腐蚀状态。在深水状况下,直接测量管道的电极电位具有相当大的困难,而海底管道附近海水中电位分布有其自身的特点,在距海底管道不同位置处电位值不一样,通过测定海水中电位差,查询“环境电场—管线电位数据库”可得到海底管道的表面分布电位,从而获得管道腐蚀状态。这部分主要内容是建立以软件为中心的虚拟仪器测量系统,首先研制了深海用全固态银/氯化银电极作为参比电极,并组建成信号测量探头,对电极的性能进行了全面测试;数据采集和信号处理采用船载一体化工作站进行;最后应用Labview编制实时测量软件。测量系统和ROV系统集成后对阴极保护下海水环境电场进行自动测量,将测量结果进行反演,从而实现不接触测量阴极保护下管线表面电位。分别在青岛滨海进行了模拟实验和渤海实海检测,测试结果表明该系统在距离海底管线4米内均可以准确测量其周围的阴极保护电场,检测出管线表面涂层破损点。 海底管线腐蚀速度预测部分是应用人工神经网络技术于腐蚀研究领域,将管线钢与海水环境因素作为共同影响腐蚀速度的因素,利用BP人工神经网络算法建立海水环境因素与管线钢腐蚀速度之间的预测模型。预测软件采用LabVIEW中调用MATLABScript节点的方式,利用MATLAB强大的神经元工具箱完成对核心程序的设计,该预测系统可用于非线性预测管线钢在不同海域的腐蚀速度,又可以不受水深的局限,因此在海洋腐蚀与防护领域的推广应用将是大势所趋,是潜水、机器人检测或自动监测等手段所无法比拟的。 本文研究的海底管道不接触测量系统和腐蚀速度预测系统能实现对海底管线阴极保护系统的有效性进行全程实时监测和长期的腐蚀速度预测,具有很大的实用价值。这将有利于全面了解海底管道的运行状态和腐蚀情况,及时发现影响管道安全运行的隐患以便使之得到及时的修复。可为海洋油气的安全运输和科学管理,以及进一步改进和完善管线的防蚀系统设计提供基础数据和决策依据。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG172.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 王志涛;韩文礼;;基于直流电位梯度法的滩浅海海底管道外防腐层破损检测技术研究[J];表面技术;2016年11期
2 余晓毅;常炜;于湉;黄一;宋世德;尚世超;胡尧;;杂散电流对海底管道表面电位影响预测方法研究[J];表面技术;2016年05期
3 张建宾;;站场阴极保护电位分布数值模拟[J];化学工程与装备;2014年01期
4 孙成;齐文元;林文孚;许进;王福会;于长坤;;地下管道腐蚀与防护数据库及预测系统[J];全面腐蚀控制;2010年09期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 卫云鸽;面向水下微弱电场测量的低噪声复合Ag/AgCl多孔电极制备及性能研究[D];西安电子科技大学;2014年
2 郭宇;船舶与海洋结构物阴极保护电位数值仿真与优化设计[D];哈尔滨工程大学;2013年
3 张蓬鹤;基于接地系统频域特性的接地网缺陷诊断研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 文卫东;苯乙烯焦油的综合利用工艺开发[D];吉林大学;2016年
2 刘波;海底管道常见金属材料的缝隙腐蚀研究[D];中国民航大学;2016年
3 孙哲;南海某多相流海底管段内腐蚀速率神经网络预测研究与应用[D];西南石油大学;2015年
4 孔明慧;滨海地区城市埋地管道腐蚀剩余寿命预测及安全评价研究[D];大连交通大学;2015年
5 郭丽晓;基于非接触检测的水下管线腐蚀状态的建模研究[D];中国海洋大学;2015年
6 卢浩;纳米改性聚氨酯复合涂层的制备及其防腐蚀性能的研究[D];中国民航大学;2015年
7 陈晓婷;海水中金属外加电流阴极保护的电场形态研究[D];沈阳工业大学;2015年
8 赵学清;WC19-1B至WC19-1A海底混输管道内腐蚀状态评估技术研究[D];西南石油大学;2014年
9 丁莉丽;数值模拟在长输管道阴极保护阳极埋设设计中的应用[D];中国石油大学(华东);2014年
10 刘玉;X80管线钢在模拟深海环境下的阴极保护及其氢脆敏感性研究[D];中国石油大学(华东);2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李秀娟;梅甫定;;灰色神经网络模型在油气管道腐蚀速度预测中的应用[J];安全与环境工程;2006年04期
2 王海涛;韩恩厚;柯伟;;基于人工神经网络模型的铝合金大气腐蚀的预测[J];中国腐蚀与防护学报;2006年05期
3 刘东辉;;内嵌式数据采集器在混凝土桥梁腐蚀探测中的应用[J];铁道建筑;2006年10期
4 赵易彬;王振文;;基于LabVIEW的数据采集系统[J];中国计量;2006年10期
5 杨静;马国光;张友波;杨科;;气田集输管线腐蚀预测方法研究[J];石油与天然气化工;2006年03期
6 梁彩凤;侯文泰;;钢的大气腐蚀预测[J];中国腐蚀与防护学报;2006年03期
7 邓春龙;孙明先;李文军;林志坚;陈光章;郭为民;刘伟;穆振军;;海洋环境中材料腐蚀数据采集处理网络系统的研究[J];装备环境工程;2006年03期
8 邓春龙;李文军;孙明先;郭为民;刘伟;;BP神经网络在铜及铜合金海水腐蚀预测中的应用[J];海洋科学;2006年03期
9 粟京,向斌,李焰,侯保荣;海洋工程构筑物阴极保护电位及其分布的模拟测试装置[J];中国海上油气;2005年01期
10 马伟平,张国忠,梁昌华,张大鹏;深井阳极对储罐底板阴极保护的数值模拟[J];油气储运;2004年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王旭;肖葵;程学群;董超芳;吴俊升;易盼;毛成亮;蒋立;李晓刚;;Q235钢的污染海洋大气环境腐蚀寿命预测模型[J];材料工程;2017年04期
2 李伟;徐俊;林照远;;浙江路桥钢构件锈蚀程度研究与预测[J];结构工程师;2016年06期
3 丁锐;蒋健明;桂泰江;李相波;;基于BP神经网络的多变量海水环境中冷喷涂铜复合防腐防污涂层的铜渗出率预测系统[J];中国涂料;2016年06期
4 丁锐;蒋建明;桂泰江;李相波;;多变量海水环境中冷喷涂铜复合涂层的铜渗出率及人工神经网络预测系统[J];现代涂料与涂装;2016年06期
5 刘海龙;陆森强;赵伟;;在役锈蚀中等跨径钢箱梁桥抗弯性能可靠性评估[J];钢结构;2016年06期
6 李猛;麻胜兰;姜绍飞;;考虑腐蚀影响的钢结构轴压构件可靠度预后分析[J];福州大学学报(自然科学版);2016年02期
7 王海涛;孔明慧;;三次指数平滑法预测管道腐蚀速率的应用[J];腐蚀与防护;2016年01期
8 曹洁;陈光耀;贵向泉;;基于模糊物元的熵权法在接地网腐蚀预测中的应用[J];腐蚀与防护;2015年11期
9 赵焕宇;;智能水平仪检测装置的研究与开发[J];计量技术;2015年11期
10 经建芳;邓富康;李康春;黄福川;;海水腐蚀速率的不等时距灰色模型与BP神经网络模型组合预测[J];材料保护;2015年08期
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周兰;陶文亮;李龙江;;埋地钢质管道强制电流阴极联合保护研究[J];表面技术;2015年04期
2 邢少华;李焰;马力;闫永贵;李相波;孙明先;许立坤;;深海工程装备阴极保护技术进展[J];装备环境工程;2015年02期
3 刘福国;张国庆;张伟;尹鹏飞;韩笑晨;韩冰;;基于缩比模型的导管架平台外加电流阴极保护系统优化设计[J];装备环境工程;2014年05期
4 熊娟;郑兴文;张文艳;范金龙;黄恩龙;;西南地区某输油管道外腐蚀分析[J];表面技术;2014年04期
5 高连烨;穆胜军;许海东;李桂忠;孙金伟;张洪涛;许涛;谭静轩;李艳莉;;海洋石油161桩腿外加电流阴极保护装置优化研究与实施[J];资源节约与环保;2012年05期
6 尹鹏飞;张伟;许征凯;刘福国;张国庆;韩冰;;导管架平台外加电流阴极保护技术[J];腐蚀与防护;2012年S2期
7 龚敏;张婷;熊娟;郑兴文;林修洲;侯胜;;油气运输管道防腐层的抗阴极剥离性能[J];表面技术;2012年01期
8 朱万武;许杨溢;;船体外加电流阴极保护的应用[J];广东造船;2011年01期
9 孟繁强;李夏喜;刘建辉;黄东宁;张雪丽;朴志杰;孙涛;高媛;赵忠强;;深井阳极区域保护在北京燃气管网中的应用[J];腐蚀与防护;2011年01期
10 包颖;;深井阳极区域保护技术在转油站的应用[J];化学工程与装备;2010年08期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李艳芳;北太平洋副热带环流变异对东中国海海平面变化的影响研究[D];中国海洋大学;2012年
2 陈文豪;电子元器件低频电噪声测试技术及应用研究[D];西安电子科技大学;2012年
3 袁涛;接地网电气连接故障的诊断方法研究[D];重庆大学;2010年
4 李辉;船舶波浪载荷的三维水弹性分析方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 刘洋;变电站接地网缺陷诊断方法和技术的研究[D];华北电力大学(河北);2008年
6 杜艳霞;金属储罐底板外侧阴极保护电位分布规律研究[D];中国石油大学;2007年
7 胡舸;海底管线腐蚀检测与腐蚀预测的研究[D];重庆大学;2007年
8 赵景波;舰船腐蚀电磁场的测量及防护方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 王秀通;海水和海泥中阴极保护系统的边界元计算[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2005年
10 鲁志伟;大型接地网工频接地参数的计算和测量[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 雷雨;湿天然气管道低含液率气液两相流液滴夹带机理研究[D];西安石油大学;2015年
2 赵学清;WC19-1B至WC19-1A海底混输管道内腐蚀状态评估技术研究[D];西南石油大学;2014年
3 尹慧;有机插层改性高岭土/聚(2,3-二甲基苯胺)纳米复合物的制备及其性能研究[D];重庆大学;2014年
4 屈洋;天然气掺凝析油混输工艺模拟研究[D];西南石油大学;2013年
5 石磊明;城市埋地燃气管道风险评价研究[D];北京建筑工程学院;2012年
6 高山卜;埋地管道阴极保护电位的数值模拟[D];西南石油大学;2012年
7 杨林;庆哈埋地管道阴极保护技术研究[D];东北石油大学;2012年
8 刘承根;宝鸡—汉中天然气管道工程安全预评价研究[D];西安石油大学;2011年
9 李彬;海底集输管线钢的腐蚀行为研究[D];西安工业大学;2011年
10 刘新野;海底混输管线严重段塞流的预测与控制[D];中国石油大学;2011年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 韩东兴;刘帮华;解永刚;马骞;高永飞;杜伟;;气田中后期集输管道腐蚀特征与防腐对策[J];腐蚀科学与防护技术;2014年04期
2 郑文茹;杜翠薇;刘智勇;李晓刚;李月强;;埋地燃气管道泄漏失效与数据库研究进展[J];腐蚀与防护;2013年08期
3 任呈强;赵远兴;刘丽;;基于SSRT的材料应力腐蚀数据库[J];材料导报;2012年24期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 孙哲;南海某多相流海底管段内腐蚀速率神经网络预测研究与应用[D];西南石油大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓春龙;李文军;孙明先;郭为民;刘伟;;BP神经网络在铜及铜合金海水腐蚀预测中的应用[J];海洋科学;2006年03期
2 邓春龙;李文军;孙明先;;BP神经网络在碳钢、低合金钢海水腐蚀中的应用[J];腐蚀科学与防护技术;2006年01期
3 邓春龙,孙明先,李文军,刘伟,郭为民;多层分布式海洋腐蚀与防护数据库的设计与实现[J];腐蚀科学与防护技术;2005年06期
4 樊伟,杨军,刘廷廷;灰色神经网络组合模型及在滑坡预测中的应用[J];人民长江;2005年11期
5 于倩秀,郑云萍;油气管道腐蚀速度灰色动态多级残差模型的确立及应用[J];管道技术与设备;2005年05期
6 梁彩凤,侯文泰;碳钢、低合金钢16年大气暴露腐蚀研究[J];中国腐蚀与防护学报;2005年01期
7 崔大为,林乐耘,赵月红;应用人工神经网络预测有色金属海水腐蚀的长期行为[J];中国腐蚀与防护学报;2004年01期
8 武俊伟,李明,李晓刚;CO_2腐蚀的神经网络分析[J];中国腐蚀与防护学报;2003年01期
9 宋诗哲,王光雍,王守琰;我国材料自然环境腐蚀数据处理研究进展[J];中国腐蚀与防护学报;2003年01期
10 祁世芳,余建星;输油管道安全评估模式及其在我国的应用[J];油气储运;2002年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李成保;;从土壤中钢电极的弱极化数据直接求算钢腐蚀速度的初步研究[J];油气管道技术;1980年02期
2 赵天培;木冠南;;纯铝在磷酸和硫酸中腐蚀速度的研究[J];昆明工学院学报;1986年04期
3 梁峰,张鸣镝;分光光度法评价腐蚀速度快速测试仪的试验结果报告[J];腐蚀科学与防护技术;1990年03期
4 曹春临;成新文;郑宗良;;提高3C钢腐蚀速度预测准确度的方法研究[J];中国井矿盐;2012年05期
5 董祥英,高玉珍,李祖传,沈明;低碳钢在硫酸中腐蚀速度的研究[J];大庆石油学院学报;1988年01期
6 蒯晓明;《智能型腐蚀速度快速测量仪》研制成功[J];腐蚀科学与防护技术;1989年03期
7 迈克尔·亨索恩;阴士杰;;用极化数据计算腐蚀速度[J];井矿盐技术;1976年02期
8 葛飞,张荷丽;糖浆的浓度对材料腐蚀速度影响的研究[J];食品科学;1999年10期
9 P.E.Morris;R.C.Scarberry;华宏勋;;用恒电位仪预测腐蚀速度[J];化工与通用机械;1974年01期
10 严培德;腐蚀速度的电测量[J];化工装备参考;1980年05期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 葛飞;张荷丽;;糖浆的浓度对材料腐蚀速度影响的研究[A];'99全国包装与食品加工技术研讨会论文集[C];1999年
2 刘学庆;王佳;;碳钢合金元素与腐蚀速度相关性的灰关联分析[A];2004年腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文集[C];2004年
3 赵琦;陈思龙;陈刚才;前田泰昭;迁野喜夫;;重庆环境空气质量与材料腐蚀的相关性[A];海峡两岸第二届工程材料研讨会论文集[C];2004年
4 张彦文;王继辉;冀运东;;α铁晶粒取向与腐蚀速度的关系研究[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
5 金名惠;黄辉桃;;金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
6 王佳;刘学庆;唐晓;;海洋环境工程钢材腐蚀预测模型研究[A];2004年腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文集[C];2004年
7 余建飞;陈志量;江莉;郝龙;李锐;林安;甘复兴;;原油蒸馏过程中的环烷酸腐蚀分析[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 朱建军;铜在含有蛋白质的模拟宫腔中的腐蚀行为研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
2 刘学庆;海洋环境工程钢材腐蚀行为与预测模型的研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2004年
3 胡舸;海底管线腐蚀检测与腐蚀预测的研究[D];重庆大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 严晓宇;冷却水系统污垢热阻及腐蚀速度的在线监测[D];北京化工大学;2000年
2 唐晓;海洋环境中碳钢腐蚀速度软测量方法研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2003年
3 李东;降低310S不锈钢喷枪在富铅渣中腐蚀速度的实验研究[D];昆明理工大学;2012年
4 鲁亮;35CrMo钢在CO_2饱和溶液中的腐蚀行为研究[D];西南石油大学;2011年
5 白丹;在线腐蚀监测探针的电化学相关性探究[D];哈尔滨工业大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026