一种管道内腐蚀主控因素快速识别方法技术

本发明专利技术为一种管道内腐蚀主控因素快速识别方法，通过收集现场腐蚀穿孔管道工况数据、管道ICDA分析结果与内检测数据，并对平台气样、水样进行采集；分析流动参数、介质参数、管道工况等与腐蚀的关联度，确定管道内介质中成分的含量；通过多相流动瞬态仿真模拟、6因素3水平正交实验及SRB微生物腐蚀阴极极化实验，确定不同因素对于管道内腐蚀的影响；并基于实验结果与管道数据进行分项统计，建立各因素的关联性分析模型，结合关联规则挖掘算法，采用Apriori算法建立腐蚀速率与不同流动参数的关联性规则，对进行腐蚀影响因素进行关联度分析，选择可信度阈值，最终确定管道内腐蚀的主控因素。

【技术实现步骤摘要】
一种管道内腐蚀主控因素快速识别方法
本专利技术涉及一种管道内腐蚀主控因素快速识别方法，涉及到湿天然气管道输送领域。
技术介绍
天然气输送管道是运送天然气的重要设施，但在运输过程中，由于天然气存在CO2、Cl-、Ca2+、Mg2+、H2S、H2O等杂质，且输送过程中水合物、积液的产生、不同流速等均会造成输送管道内部腐蚀，因此管道内部极易发生局部腐蚀、穿孔现象。天然气输送管道在CO2、Cl-、Ca2+、Mg2+、微生物和积液等多因素耦合作用下的局部腐蚀情况严重，常出现腐蚀穿孔现象，但多因素协同作用下的短时间、快速穿孔腐蚀过程的机理及主控因素仍未知。根据国内外的技术现状可知，在集输管道单一因素影响腐蚀方面已经具备成熟研究的方法，但是在气、水、微生物等多因素协同变工况条件下的腐蚀，未形成完善的理论体系，且研究工作开展的较少，且未形成管道腐蚀主控因素快速识别的方法。
技术实现思路
为解决现有技术中天然气管道在多因素协同作用下的短时间、快速穿孔腐蚀过程的机理及主控因素未知的现象，本专利技术提供一种管道内腐蚀主控因素快速识别方法。本专利技术技术方案如下：一种管道内腐蚀主控因素快速识别方法，包括以下步骤：S1：收集现场腐蚀穿孔管道工况数据、管道ICDA分析结果与内检测数据，根据管道内腐蚀直接评价(ICDA)、内检测结果，对平台气样、水样进行采集；S2；分析管道内介质的成分及含量，并通过多相流动瞬态仿真模拟，作为确定腐蚀主控因素参考之一；S3：配置模拟溶液，进行高温高压腐蚀正交实验及SRB微生物腐蚀阴极极化实验，确定不同因素对于管道内腐蚀的影响；S4：根据管道数据进行分项统计，结合关联规则挖掘算法，采用Apriori算法建立腐蚀速率与不同流动参数的关联性规则，对进行腐蚀影响因素关联度分析，选择可信度阈值，确定管道腐蚀的主控因素。作为优选，步骤S3中，所述腐蚀正交实验及SRB微生物腐蚀阴极极化实验通过以下步骤进行：S21：根据试样测试、多相流模拟计算和现场工况条件，配置模拟溶液，管道材料选择适当的钢；S22：采用多相流实验环道进行实验，对腐蚀产物进行表征，并与泄漏失效管样分析结果进行对比；S23：采用3D显微镜扫描测量腐蚀试样的局部腐蚀坑深，计算局部腐蚀速率；S24：确定多因素协同作用下的腐蚀机理，并根据腐蚀形貌动态扩展分析结果，结合内检测缺陷数据和ICDA检测结果，确定管道腐蚀动力学作用过程；S25：采用双电解池电化学实验方法，分析对SRB微生物腐蚀的影响。作为优选，步骤S22中，多相流实验环道由以下组成：储液箱(1)、流量计(2)、泵(3)、三通阀(4)、止回阀(5)、PC透明管(6)、水平测量管段一(7)、弯头测量管段一(8)、水平测量管段二(9)、弯头测量管段二(10)、倾斜测量管段一(11)、弯头测量管段三(12)、弯头测量管段四(13)、倾斜测量管段二(14)、弯头测量管段五(15)、变径管一(16)、水平测量管段三(17)、变径管二(18)、水平测量管段四(19)、变径管三(20)；其特征在于：本实验环道可测量3种不同情况下的多相流流动情况；第一种情况：多相流从储液箱(1)流出，经PC透明管(6)到泵(3)，经泵(3)增压后流经三通阀(4)、止回阀、弯管、水平测试管段一(7)、弯头测量管段一(8)、止回阀、三通阀、流量计(2)，返回储液箱(1)，可测量多相流在水平管段及弯头处的流动状况；第二种情况：多相流从储液箱(1)流出，经PC透明管(6)到泵(3)，经泵(3)增压后流经三通阀(4)、止回阀、弯管、水平测量管段二(9)、三通阀、止回阀、水平管段、弯头测量管段二(10)、倾斜测量管段一(11)、弯头测量管段三(12)、水平管段、弯头测量管段四(13)、倾斜测量管段二(14)、弯头测量管段五(15)、水平管段、止回阀、三通阀、流量计(2)，返回储液箱(1)，可测量多相流在水平管段、上坡弯头、上坡倾斜管段、下坡弯头、下坡倾斜管段的流动状况；第三种情况：多相流从储液箱(1)流出，经PC透明管(6)到泵(3)，经泵(3)增压后流经三通阀(4)、止回阀、弯管、水平测量管段二(9)、三通阀、止回阀、弯头、变径管一(16)、水平测量管段三(17)、变径管二(18)、水平测量管段四(19)、变径管三(20)、弯头、止回阀、三通阀、流量计(2)，返回储液箱(1)，可测量多相流在不同直径的管段的流动状况。作为优选，步骤S25中，双电解池电化学实验由以下构成：恒电位/电流仪(21)、电化学工作站(22)、电脑(23)、电线(24)、阴极池(25)、阳极池(26)、铂电极(27)(28)、甘汞电极(29)、连接通道(30)；其特征在于：阴极池(25)相当于管道外土壤，阳极池(26)相当于管道内部，连接通道(30)相当于管壁，恒电位/电流仪(21)、铂电极(27)、阴极池(25)、连接通道(30)、电线组成阴极保护装置，并通过电线与电化学工作站(22)相连；电化学工作站(22)、铂电极(28)、阳极池(26)、甘汞电极(29)组成管道内腐蚀装置；电化学工作站(22)将反应信号通过电线(24)传至电脑(23)进行处理。作为优选，步骤S4中，所述各因素的关联性分析模型通过以下步骤进行计算：S51：采用SPARK软件进行数据清洗、编号、特征参数选择；S52：使用Apriori算法建立的腐蚀程度与CO2分压、温度、压力、流速和持液率等因素的关联性分析模型。作为优选，步骤S52中，所述Apriori算法以下步骤进行计算：Apriori算法是通过输入数据集合D、支持度阈值α，并通过迭代的方法输出最大的频繁k项集进行计算的。其中最大频繁k项集为腐蚀的主控因素。具体迭代方法如下：S61：令k＝1，扫描整个数据集，得到所有出现过的数据作为候选频繁k项集。S62：扫描候选频繁k项集的支持度，去除候选频繁k项支持度低于阈值α的数据集，并生成候选频繁k+1项集。如果得到的频繁k+1项集只有一项，则频繁k+1项集的集合作为算法结果，算法结束。S63：令k＝k+1，转入步骤S62。综上所述，本专利技术适用于CO2、Cl-、Ca2+、Mg2+、微生物和积液等多因素耦合作用下的管道局部腐蚀或穿孔情况下的腐蚀主控因素快速识别。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面对技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。图1为本专利技术多相流实验环道示意图；图2为本专利技术双电解池电化学实验示意图。图中储液箱(1)，流量计(2)，泵(3)，三通阀(4)，止回阀(5)，PC透明管(6)，水平测量管段一(7)，弯头测量管段一(8)，水平测量管段二(9)，弯头测量管段二(10)，倾斜测量管段一(11)，弯头测量管段三(12)，弯头测量管段四(13)，倾斜测量管段二(14)，弯头测量管段五(15)，变径管一(16)，水平测量管段三(17)，变径管二(18)，水平测量管段四(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道内腐蚀主控因素快速识别方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：收集现场腐蚀穿孔管道工况数据、管道ICDA分析结果与内检测数据，根据管道内腐蚀直接评价(ICDA)、内检测结果，对平台气样、水样进行采集；/nS2；分析管道内介质的成分及含量，并通过多相流动瞬态仿真模拟，作为确定腐蚀主控因素参考之一；/nS3：配置模拟溶液，进行高温高压腐蚀正交实验及SRB微生物腐蚀阴极极化实验，确定不同因素对于管道内腐蚀的影响；/nS4：根据管道数据进行分项统计，结合关联规则挖掘算法，采用Apriori算法建立腐蚀速率与不同流动参数的关联性规则，对进行腐蚀影响因素关联度分析，选择可信度阈值，确定管道腐蚀的主控因素。/n

【技术特征摘要】
1.一种管道内腐蚀主控因素快速识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：收集现场腐蚀穿孔管道工况数据、管道ICDA分析结果与内检测数据，根据管道内腐蚀直接评价(ICDA)、内检测结果，对平台气样、水样进行采集；
S2；分析管道内介质的成分及含量，并通过多相流动瞬态仿真模拟，作为确定腐蚀主控因素参考之一；
S3：配置模拟溶液，进行高温高压腐蚀正交实验及SRB微生物腐蚀阴极极化实验，确定不同因素对于管道内腐蚀的影响；
S4：根据管道数据进行分项统计，结合关联规则挖掘算法，采用Apriori算法建立腐蚀速率与不同流动参数的关联性规则，对进行腐蚀影响因素关联度分析，选择可信度阈值，确定管道腐蚀的主控因素。


2.根据权利要求1所述的管道内腐蚀主控因素识别方法，其特征在于，步骤S3中腐蚀正交实验及SRB微生物腐蚀阴极极化实验通过以下步骤进行：
S21：根据试样测试、多相流模拟计算和现场工况条件，配置模拟溶液，管道材料选择适当的钢；
S22：采用多相流实验环道进行实验，对腐蚀产物进行表征，并与泄漏失效管样分析结果进行对比；
S23：采用3D显微镜扫描测量腐蚀试样的局部腐蚀坑深，计算局部腐蚀速率；
S24：确定多因素协同作用下的腐蚀机理，并根据腐蚀形貌动态扩展分析结果，结合内检测缺陷数据和ICDA检测结果，确定管道腐蚀动力学作用过程；
S25：采用双电解池电化学实验方法，分析对SRB微生物腐蚀的影响。


3.根据权利要求2所述的多相流实验环道包括，储液箱(1)、流量计(2)、泵(3)、三通阀(4)、止回阀(5)、PC透明管(6)、水平测量管段一(7)、弯头测量管段一(8)、水平测量管段二(9)、弯头测量管段二(10)、倾斜测量管段一(11)、弯头测量管段三(12)、弯头测量管段四(13)、倾斜测量管段二(14)、弯头测量管段五(15)、变径管一(16)、水平测量管段三(17)、变径管二(18)、水平测量管段四(19)、变径管三(20)；
其特征在于：本实验环道可测量3种不同情况下的多相流流动情况。第一种情况：多相流从储液箱(1)流出，经PC透明管(6)到泵(3)，经泵(3)增压后流经三通阀(4)、止回阀、弯管、水平测试管段一(7)、弯头测量管段一(8)、止回阀、三通阀、流量计(2)，返回储液箱(1)，可测量多相流在水平管段及弯头处的流动状况；第二种情况：多相流从储液箱(1)流出，经PC透明管(6)到泵(3)，经泵(3)增压后流经三通阀(4)、止回阀、弯管、水平测量管段二(9)、三通阀、...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜新慧，廖柯熹，覃敏，何国玺，匡红先，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51