一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法技术

一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其步骤如下：一、进行金属材料的海水腐蚀试验；二、对金属材料在不同海水区域的腐蚀速率进行测试；三、对金属材料的腐蚀速率与四个试验站的环境因素进行灰色关联分析；四、利用AHP分析法对金属材料对不同海水因素的腐蚀敏感度；通过以上步骤，对用灰色关联法比较各环境因素的影响程度大小进行了改进，能定量地描述海水温度、溶解氧等海洋环境交互因子在金属材料海水腐蚀中的贡献，方法简便，解决了海水因素对金属腐蚀程度只能定性分析比较、无法定量计算的问题，所得结果可应用于材料在不同海水因素条件下的敏感度计算中，对金属材料在海水环境中的腐蚀敏感度深层次分析具有重要意义。

A sensitivity assessment method for seawater corrosion of metallic materials based on AHP analysis

A metal material corrosion sensitivity evaluation method based on AHP analysis, the steps are as follows: first, seawater corrosion test of metallic materials; two, the corrosion rate of metal material in different water area of the test; three, the corrosion rate of metal materials and four experimental station of environmental factors by grey relational analysis; four, using the AHP analysis method of corrosion of metal materials of different water sensitivity factors; through the above steps, the grey relational analysis is used to compare the environmental factors influencing degree is improved, which can quantificationally describe the sea water temperature, dissolved oxygen and other marine environment interaction factors on metal corrosion in seawater with. The method is simple, to solve the water factors on metal corrosion degree, not only qualitative comparison of quantitative calculation, the results can be applied in the material in the In the calculation of the sensitivity of different seawater factors, it is important to analyze the corrosion sensitivity of metal materials in seawater.

【技术实现步骤摘要】
一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法
本专利技术提供一种基于层次分析法(即AHP)的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，它涉及一种利用AHP层次分析法来计算海水腐蚀试验中金属材料对海水腐蚀环境因素敏感度的方法，属于分析材料海腐蚀敏感性方法

技术介绍
近年来，人们在环境因素对土壤腐蚀性和大气腐蚀性影响的研究取得了很大成效。由于海水环境的复杂性、海水腐蚀状况的不稳定性，使得环境因素对金属材料海水腐蚀性影响尚处于探索阶段。海水是一种复杂的天然平衡体系，除了含有大量盐类之外，还含有溶解氧、海生物和腐败的有机物。同时，海水温度、流速、pH值等都对海水腐蚀有一定影响。因此，海洋腐蚀是在海洋物理、海洋化学和海洋生物三方面综合作用下呈现的一种腐蚀现象，这使得研究金属材料海洋腐蚀比其他介质腐蚀问题要复杂的多。金属材料在我国海水环境中长周期腐蚀试验研究工作是国家科技部和国家自然科学基金委长期支持的一个重大项目“材料在我国典型自然环境中的腐蚀数据积累和规律性研究”中的一部分。我国海水腐蚀站网，从1983年起开展了50种国产常用金属材料在我国4个海域的不同海洋区带中进行16年的长期腐蚀暴露试验，得到了大量宝贵的海水腐蚀数据并从中总结出写典型金属材料长周期的海水腐蚀规律。在分析、研究金属材料海水腐蚀数据和规律中，涉及到海水腐蚀敏感性问题。环境敏感性及其敏感程度的轻重属于模糊概念，依据退化性能的表征进行环境敏感性评价是一个典型的模糊识别问题。模糊综合评价是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种方法。在材料环境敏感度综合分析中，涉及到大量复杂的现象和多种因素的综合作用。而且分析中存在大量的模糊现象和模糊概念。因此，在对环境敏感性进行分析时，可用到模糊综合评价的方法进行定量化的处理，计算出各环境因素的相对权重作为该环境因素的敏感度。目前，由于各环境因子间的相互影响与关联性，在多因子综合评价中，尤其是对海水腐蚀比较敏感的金属材料敏感性评价问题，确定其各环境因子的权重存在任意性，缺乏较为客观的确定环境因子权重的量化方法。有大量研究通过人工神经网络法、模式识别法等分析了材料在土壤环境、大气环境和海水环境的腐蚀预测和腐蚀规律。但是神经网络法由于涉及模型函数的连续性，限制了其在某些领域的应用。灰色关联法适用于信息不太完全、不太明朗的体系，这与海水腐蚀体系的特征相符。应用灰色关联法求出金属材料在海水腐蚀中的主要环境因素与在各测试海域的腐蚀速率之间的关联度。然而，这些关联度的数字本身，除了比较各环境因素对腐蚀程度的大小外，并不具有任何意义。为此，基于各项重要分类的层次分析法，定量地描述交互因子在整体系统的贡献，辅以灰色关联分析的结果对多因子的重要度进行修改，最后通过贡献大小识别对应各个因子的权重值，使赋权做到合理、客观和具可比性，计算出金属材料对各海水环境因素的敏感度，为环境数据在可靠性设计、验证与评估中的有效应用提供技术支持。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即目前对金属材料海水腐蚀敏感度尚无统一、完善的理论和方法，提供了一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度计算方法，即一种利用AHP层次分析法来计算海水腐蚀试验中金属材料对海水腐蚀环境因素敏感度的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其实施步骤如下：步骤一、进行金属材料的海水腐蚀试验首先对B10铜镍合金、2A11铝合金、2024铝合金LF11铝合金、LF3M铝合金、L3M铝合金、Q235碳钢和16Mn低合金钢进行海水腐蚀试验，所有试样取自供货态板材，表面磨光，尺寸为200mm×100mm×6～8mm.试验方法按照国家标准GB5776-1986(符合ISO11306)进行；本专利技术选取B10铜镍合金、2A11铝合金、2024铝合金LF11铝合金、LF3M铝合金、L3M铝合金、Q235碳钢和16Mn低合金钢作为研究对象，分别在青岛试验站、舟山试验站、厦门试验站和榆林试验站进行海水腐蚀试验；参照国标GB5776-1986《船舶及海洋工程用金属材料在天然环境中的海水腐蚀试验方法》设计腐蚀试验，腐蚀周期为1年；具体来说按下述步骤进行：步骤1.1、将供货态板材B10铜镍合金、2A11铝合金、2024铝合金LF11铝合金、LF3M铝合金、L3M铝合金、Q235碳钢和16Mn低合金钢切成尺寸为200mm×100mm×6～8mm的试样，每种试样切取5块作为平行试样，并对其表面进行磨光；步骤1.2、按照国家标准GB5776-1986《船舶及海洋工程用金属材料在天然环境中的海水腐蚀试验方法》(符合ISO11306)对以上试样进行海水腐蚀试验，实验地点分别为青岛试验站、舟山试验站、厦门试验站和榆林试验站进行海水腐蚀试验，腐蚀周期为1年；步骤二、对金属材料在不同海水区域的腐蚀速率进行测试参照标准HB5257-83进行腐蚀速率测量；进行海水腐蚀前，准备腐蚀试样，每组要准备5个平行试样；将试样在水洗预磨机上进行研磨，再用抛光机进行抛光；利用游标卡尺测量各个试样的实际尺寸并做好记录，并用无水乙醇/丙酮超声清洗样品，随后对清洗后的样品放入干燥箱中干燥4-6小时，最后用电子天平称量每个试样的重量并记录；腐蚀完成后，根据标准HB5257-83配置酸洗液来去除试样表面腐蚀产物；酸洗液配比为：铬酸酐(CrO3)20g，磷酸(H3PO4密度1.69g/cm3)50ml，蒸馏水1000ml，在室温下全浸15～30min，再在室温下浸入硝酸溶液(HNO3密度1.42g/cm3)中15min直至试样表面的腐蚀产物被全部清除干净；之后再用酒精进行清洗、吹干后称量腐蚀后的重量并记录(5个试样，计算其平均失重)；根据公式(1)计算平均腐蚀速度；其中，Mt(mg)为腐蚀后试样的重量，M0(mg)为试样的初始重量，A(mm2)为试样全浸表面积；T(d)为腐蚀时间；具体来说按下述步骤进行：步骤2.1、将未进行腐蚀的试样磨光后，再放到水系研磨机上进行进一步研磨，然后用抛光机进行抛光；步骤2.2、将处理好的试样用游标卡尺测量实际尺寸并做好记录；步骤2.3、用无水乙醇或丙酮对以上试样进行超声清洗、并放入干燥箱中干燥4到6小时；步骤2.4、用电子天平对每个试样进行称重并记录；步骤2.5、将以上试样进行海水腐蚀试验完成后，根据国家标准HB5257-83配置酸洗液来去除经海水腐蚀后每个试样表面的腐蚀产物。酸洗液配比为：铬酸酐(CrO3)20g，磷酸(H3PO4密度1.69g/cm3)50ml，蒸馏水1000ml，在室温下全浸15～30min。再将酸洗好的试样在室温下浸入硝酸溶液(HNO3密度1.42g/cm3)中15min直至试样表面的腐蚀产物被全部清除干净；步骤2.6、将表面腐蚀产物被清除干净的试样用酒精进行清洗、吹干后称量腐蚀后的重量并记录(5个试样，计算其平均失重)；根据公式(1)计算平均腐蚀速度。其中，Mt(mg)为腐蚀后试样的重量，M0(mg)为试样的初始重量，A(mm2)为试样全浸表面积；T(d)为腐蚀时间；步骤三、对金属材料的腐蚀速率与四个试验站的环境因素进行灰色关联分析分别收集青本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：其实施步骤如下：步骤一、进行金属材料的海水腐蚀试验；步骤二、对金属材料在不同海水区域的腐蚀速率进行测试；步骤三、对金属材料的腐蚀速率与四个试验站的环境因素进行灰色关联分析；步骤四、利用AHP分析法对金属材料对不同海水因素的腐蚀敏感度；通过以上步骤，对以往仅采用灰色关联法从定性的角度比较各环境因素的影响程度大小进行了改进，能定量地描述海水温度和溶解氧这些海洋环境交互因子在金属材料海水腐蚀中的贡献，思路清晰、方法简便，解决了海水因素对金属腐蚀程度只能定性分析比较、无法定量计算的问题，所得结果能应用于材料在不同海水因素条件下的敏感度计算中，对金属材料在海水环境中的腐蚀敏感度深层次分析具有重要意义。

【技术特征摘要】
1.一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：其实施步骤如下：步骤一、进行金属材料的海水腐蚀试验；步骤二、对金属材料在不同海水区域的腐蚀速率进行测试；步骤三、对金属材料的腐蚀速率与四个试验站的环境因素进行灰色关联分析；步骤四、利用AHP分析法对金属材料对不同海水因素的腐蚀敏感度；通过以上步骤，对以往仅采用灰色关联法从定性的角度比较各环境因素的影响程度大小进行了改进，能定量地描述海水温度和溶解氧这些海洋环境交互因子在金属材料海水腐蚀中的贡献，思路清晰、方法简便，解决了海水因素对金属腐蚀程度只能定性分析比较、无法定量计算的问题，所得结果能应用于材料在不同海水因素条件下的敏感度计算中，对金属材料在海水环境中的腐蚀敏感度深层次分析具有重要意义。2.根据权利要求1所述的一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：在步骤一中所述的“进行金属材料的海水腐蚀试验”，其作法如下：步骤1.1：将供货态板材B10铜镍合金、2A11铝合金、2024铝合金LF11铝合金、LF3M铝合金、L3M铝合金、Q235碳钢和16Mn低合金钢切成尺寸为200mm×100mm×6～8mm的试样，每种试样切取5块作为平行试样，并对其表面进行磨光；步骤1.2：按照国家标准GB5776-1986《船舶及海洋工程用金属材料在天然环境中的海水腐蚀试验方法》对以上试样进行海水腐蚀试验，实验地点分别为青岛试验站、舟山试验站、厦门试验站和榆林试验站进行海水腐蚀试验，腐蚀周期为1年。3.根据权利要求1所述的一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：在步骤二中所述的“对金属材料在不同海水区域的腐蚀速率进行测试”，其作法如下：步骤2.1：将未进行腐蚀的试样磨光后，再放到水系研磨机上进行进一步研磨，然后用抛光机进行抛光；步骤2.2：将处理好的试样用游标卡尺测量实际尺寸并做好记录；步骤2.3：用无水乙醇和丙酮中的一种对以上试样进行超声清洗、并放入干燥箱中干燥4到6小时；步骤2.4：用电子天平对每个试样进行称重并记录；步骤2.5：将以上试样进行海水腐蚀试验完成后，根据国家标准HB5257-83配置酸洗液来去除经海水腐蚀后每个试样表面的腐蚀产物；酸洗液配比为：铬酸酐(CrO3)20g，磷酸(H3PO4密度1.69g/cm3)50ml，蒸馏水1000ml，在室温下全浸15～30min；再将酸洗好的试样在室温下浸入硝酸溶液中15min直至试样表面的腐蚀产物被全部清除干净；步骤2.6：将表面腐蚀产物被清除干净的试样用酒精进行清洗、吹干后称量腐蚀后的重量并记录,5个试样，计算其平均失重；根据公式(1)计算平均腐蚀速度；其中，Mt(mg)为腐蚀后试样的重量，M0(mg)为试样的初始重量，A(mm2)为试样全浸表面积；T(d)为腐蚀时间。4.根据权利要求1所述的一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：在步骤三中所述的“对金属材料的腐蚀速率与四个试验站的环境因素进行灰色关联分析”，其作法如下：步骤3.1：分别收集青岛、舟山、厦门和榆林的环境数据,即有海水温度、溶解氧、盐度、pH值和海水流速的数据；确定金属材料腐蚀速率的参考数列和影响金属材料腐蚀行为的比较数列即各区域的环境数据数列；设参考数列，又称母序列，为Y＝{Y(k...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫方，金庭竹，戴伟，李文利，高晓岩，王翔宇，张景玉，刘雪蓉，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11