金属管道服役寿命预测方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及管道测试技术领域，尤其涉及一种金属管道服役寿命预测方法、装置、电子设备及存储介质，本方法首先获取多个土壤腐蚀因素；然后将所述多个土壤腐蚀因素输入至腐蚀速率预测模型，获取预期长期的平均腐蚀速率；接着根据所述管道的多个参数特征确定管道的腐蚀余量；最后根据所述腐蚀裕量以及所述预期长期的平均腐蚀速率确定预期服役寿命和/或根据所述预期长期的平均腐蚀速率确定预定年限的允许工作压力。本发明专利技术实施方式通过将影响因素输入到预测模型，获取长期腐蚀速率，根据管道的参数，确定腐蚀裕量，根据腐蚀速率和腐蚀裕量可以较为准确的评估金属管道服役寿命，因此，可以根据土壤性质，设计出符合用户需求的管道，满足客户的需求。满足客户的需求。满足客户的需求。

【技术实现步骤摘要】
金属管道服役寿命预测方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及管道测试
，尤其涉及一种金属管道服役寿命预测方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，对金属管道尤其是球墨铸铁管道寿命研究的公开资料较少，而埋地球墨铸铁管道随着使用年限的增加，其外壁涂层及管壁会发生腐蚀现象，轻微的腐蚀对管道使用没有影响，而严重腐蚀对管道影响较大，经常引起管道穿孔甚至破裂，造成巨大经济损失和社会影响。因此，系统研究球墨铸铁管在不同土壤条件下的耐蚀性能并进行预期使用寿命评估就显得尤为重要。
[0003]另一方面，球铁管道用户需要根据具体的土壤腐蚀环境，选用符合工程设计寿命要求的球墨铸铁管级别，因此，对球墨铸铁管道系统预期使用寿命进行研究与评估显得迫切而重要。
[0004]在现有的管道腐蚀及寿命研究中，大部分是集中在钢管寿命研究，研究钢管在实际服役腐蚀环境中运行数年后，根据监测的腐蚀速率计算评估管道的剩余使用寿命，或者根据钢管外壁的腐蚀坑的几何尺寸形状利用有限元软件计算分析应力后计算管道的剩余使用寿命，而球铁管道的服役寿命研究几乎为空白。这主要是因为球铁管与钢管成分不同，腐蚀规律也不一样。
[0005]由于影响土壤腐蚀性的因素众多，包括土壤质地、含氧量、土壤电阻率、Cl
‑
、SO
42
‑
、含水量、PH值、含盐量等因素，所以有必要系统研究球墨铸铁管道在土壤环境的腐蚀行为，计算评估在给定土壤理化性质参数条件下球墨铸铁管道的预期服役寿命。<br/>[0006]基于此，需要开发设计出一种金属管道服役寿命预测方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施方式提供了一种金属管道服役寿命预测方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有技术中金属管道服役寿命不容易确定的问题。
[0008]第一方面，本专利技术实施方式提供了一种金属管道服役寿命预测方法，包括：
[0009]获取多个土壤腐蚀因素，其中，所述土壤腐蚀因素表征所述管道铺设地影响所述管道腐蚀速率的因素；
[0010]将所述多个土壤腐蚀因素输入至腐蚀速率预测模型，获取预期长期的平均腐蚀速率；
[0011]根据所述管道的多个参数特征，确定管道的腐蚀余量，其中，参数特征表征影响所述管道腐蚀余量的管道参数；
[0012]根据所述腐蚀裕量以及所述预期长期的平均腐蚀速率确定预期服役寿命，和/或根据所述预期长期的平均腐蚀速率确定预定年限的允许工作压力。
[0013]在一种可能实现的方式中，所述腐蚀速率预测模型的构建包括：
[0014]基于Elman神经网络模型构建获得初始模型；
[0015]通过训练所述初始模型获得所述腐蚀速率预测模型，所述训练过程包括：
[0016]获取多个腐蚀数据，其中，腐蚀数据包括长期的平均腐蚀速率以及多个土壤腐蚀因素；
[0017]将所述多个腐蚀数据按照预定的比例进行拆分，获得训练数据集和测试数据集；
[0018]训练步骤：将所述训练数据集中的多个腐蚀数据输入至所述初始模型，通过所述初始模型的多个输出以及对应所述训练数据集中的多个腐蚀数据的多个长期腐蚀速率，调整所述初始模型的参数，直至所述初始模型的输出误差低于阈值；
[0019]固定所述初始模型的参数，将所述测试数据集中的多个腐蚀数据输入至所述初始模型，通过所述初始模型的多个输出以及对应所述测试数据集中的多个腐蚀数据的多个长期腐蚀速率，确定测试的误差；
[0020]若所述测试误差高于阈值，则增加所述初始模型中隐层的节点数，并跳转至所述训练步骤。
[0021]在一种可能实现的方式中，所述多个腐蚀数据基于典型腐蚀土壤地区的实验数据以及实际埋设的管道的腐蚀数据获取，其中，从实际埋设的管道的腐蚀数据中获取多个腐蚀数据的方法包括：
[0022]在典型腐蚀土壤地区埋设多个试样；
[0023]按照顺序，在多个不同的时间节点挖出所述多个试样；
[0024]对所述多个试样分别进行分析，获得多个最大腐蚀坑深度，其中，所述多个最大腐蚀坑深度与所述多个不同的时间节点相对应，最大腐蚀坑深度为试样上最大的腐蚀坑深度；
[0025]根据所述多个不同的时间节点和所述多个最大腐蚀坑深度确定多个最大腐蚀速率，其中，所述多个最大腐蚀速率与所述多个不同的时间节点相对应；
[0026]根据所述多个不同的时间节点以及所述多个最大腐蚀速率，建立腐蚀速率预期函数；
[0027]根据所述腐蚀速率预期函数以及实际埋设的管道的腐蚀速率进行归一化，获得实际埋设的管道的腐蚀速率；
[0028]获取实际埋设的管道的土壤的多个腐蚀因素；
[0029]将实际埋设的管道的腐蚀速率以及实际埋设的管道的土壤的多个腐蚀因素作为所述多个腐蚀数据。
[0030]在一种可能实现的方式中，所述根据所述多个不同的时间节点以及所述多个最大腐蚀速率，建立腐蚀速率预期函数，包括：
[0031]根据所述多个不同的时间节点以及所述多个最大腐蚀速率，建立腐蚀速率预期函数，所述腐蚀速率预期函数为：
[0032]V＝a
·
t
b
[0033]式中，V为典型腐蚀土壤地区的腐蚀速率，a为前置常数，b为后置常数，t为时间；
[0034]所述根据所述腐蚀速率预期函数、第一公式以及实际埋设的管道的腐蚀速率进行归一化，获得实际埋设的管道的腐蚀速率，所述第一公式为：
[0035][0036]式中，为归一化后的实际埋设的管道的腐蚀速率，t1为实际埋设的管道取样时的时间节点，V0为强腐蚀土壤地区对应最长时间节点的腐蚀速率，V1为实际埋设的管道在t1时间节点的腐蚀速率。
[0037]在一种可能实现的方式中，所述根据所述管道的多个参数特征，确定管道的腐蚀余量，包括：
[0038]根据所述管道的最小壁厚、实际允许工作压力、安全系数、外径、管道材料的抗拉强度以及第二公式，确定所述管道的腐蚀余量，其中，所述第二公式为：
[0039][0040]式中，h为管道的腐蚀裕量，e
min
为管道的最小壁厚，PFA
实际
为实际允许工作压力，SF为实际允许工作压力的安全系数，DE为管道的外径，R
m
为管道材料的抗拉强度。
[0041]在一种可能实现的方式中，所述根据所述腐蚀裕量以及所述预期长期的平均腐蚀速率，确定预期服役寿命，包括：
[0042]根据第三公式、所述腐蚀裕量以及所述预期长期的平均腐蚀速率，确定预期服役寿命，所述第三公式为：
[0043][0044]式中，L为预期服役寿命，h为管道的腐蚀裕量，V3为预期长期的平均腐蚀速率。
[0045]在一种可能实现的方式中，所述根据所述预期长期的平均腐蚀速率确定预定年限的允许工作压力，包括
[0046]根据所述预期长期的平均腐蚀速率、管道的最小壁厚、管道材料的抗拉强度、管道的外径以及第四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属管道服役寿命预测方法，其特征在于，包括：获取多个土壤腐蚀因素，其中，所述土壤腐蚀因素表征所述管道铺设地影响所述管道腐蚀速率的因素；将所述多个土壤腐蚀因素输入至腐蚀速率预测模型，获取预期长期的平均腐蚀速率；根据所述管道的多个参数特征，确定管道的腐蚀余量，其中，参数特征表征影响所述管道腐蚀余量的管道参数；根据所述腐蚀裕量以及所述预期长期的平均腐蚀速率确定预期服役寿命，和/或根据所述预期长期的平均腐蚀速率确定预定年限的允许工作压力。2.根据权利要求1所述的金属管道服役寿命预测方法，其特征在于，所述腐蚀速率预测模型的构建包括：基于Elman神经网络模型构建获得初始模型；通过训练所述初始模型获得所述腐蚀速率预测模型，所述训练过程包括：获取多个腐蚀数据，其中，腐蚀数据包括长期的平均腐蚀速率以及多个土壤腐蚀因素；将所述多个腐蚀数据按照预定的比例进行拆分，获得训练数据集和测试数据集；训练步骤：将所述训练数据集中的多个腐蚀数据输入至所述初始模型，通过所述初始模型的多个输出以及对应所述训练数据集中的多个腐蚀数据的多个长期腐蚀速率，调整所述初始模型的参数，直至所述初始模型的输出误差低于阈值；固定所述初始模型的参数，将所述测试数据集中的多个腐蚀数据输入至所述初始模型，通过所述初始模型的多个输出以及对应所述测试数据集中的多个腐蚀数据的长期腐蚀速率，确定测试的误差；若所述测试误差高于阈值，则增加所述初始模型中隐层的节点数，并跳转至所述训练步骤。3.根据权利要求2所述的金属管道服役寿命预测方法，其特征在于，所述多个腐蚀数据基于典型腐蚀土壤地区的实验数据以及实际埋设的管道的腐蚀数据获取，其中，从实际埋设的管道的腐蚀数据中获取多个腐蚀数据的方法包括：在典型腐蚀土壤地区埋设多个试样；按照顺序，在多个不同的时间节点挖出所述多个试样；对所述多个试样分别进行分析，获得多个最大腐蚀坑深度，其中，所述多个最大腐蚀坑深度与所述多个不同的时间节点相对应，最大腐蚀坑深度为试样上最大的腐蚀坑深度；根据所述多个不同的时间节点和所述多个最大腐蚀坑深度确定多个最大腐蚀速率，其中，所述多个最大腐蚀速率与所述多个不同的时间节点相对应；根据所述多个不同的时间节点以及所述多个最大腐蚀速率，建立腐蚀速率预期函数；根据所述腐蚀速率预期函数以及实际埋设的管道的腐蚀速率进行归一化，获得实际埋设的管道的腐蚀速率；获取实际埋设的管道的土壤的多个腐蚀因素；将实际埋设的管道的腐蚀速率以及实际埋设的管道的土壤的多个腐蚀因素作为所述多个腐蚀数据。4.根据权利要求3所述的金属管道服役寿命预测方法，其特征在于，所述根据所述多个不同的时间节点以及所述多个最大腐蚀速率，建立腐蚀速率预期函数，包括：
根据所述多个不同的时间节点以及所述多个最大腐蚀速率，建立腐蚀速率预期函数，所述腐蚀速率预期函数为：V＝a
·
t
b
式中，V为典型腐蚀土壤地区的腐蚀速率，a为前置常数，b为后置常数，t为时间；所述根据所述腐蚀速率预期函数、第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：信绍广，王恩清，穆俊豪，王志强，王军昌，申艳英，赵春洋，
申请(专利权)人：新兴铸管股份有限公司，
类型：发明
国别省市：