海底管道腐蚀实时监控及预测软件体系设计开发

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1、海底管道腐蚀实时监控及预测软件体系设计开发1绪论1.1课题研究背景及意义随着社会经济的发展，各个国家对能源的需求逐步增加，关于海洋油气资源的开发越来越引起重视。海底管道因其具有可以不间断输送、几乎不受外界环境条件的影响，以及铺设工期短、投产快、管理方便等诸多优点，目前己成为海上油气田开发生产系统的重要组成部分。与此同时，海底管道又是高投入、运营风险大的海上油气田生产设施，且其所处海洋环境条件非常复杂，存在着众多影响海底管道安全运行的不确定性因素。随着海底管道服役时间的不断增长，管道事故时有发生。海底管道一

2、旦发生泄漏或断裂，轻则浪费资源，造成巨大经济损失，重则引起灾难性的爆炸，甚至造成人员伤亡，并严重污染环境。统计资料表明，腐蚀是造成海底管道失效的主要原因之一⑴。海底管道腐蚀又分为管道外壁腐蚀和管道内壁腐蚀。针对管道外壁腐蚀，目前广泛采用的腐蚀防护方法是防腐涂层和阴极保护的联合方法，阴极保护中通常采用牺牲阳极阴极保护系统[2]。但目前，不论是针对海底管道内壁腐蚀的防护方法还是海底管道内壁腐蚀的检测、监测技术都还相对薄弱。预测海底管道内壁腐蚀状态的发展趋势是延长海底管道寿命，保证海底管道安全运行的重要手段。影

3、响海底管道内壁腐蚀的因素众多，包括管道材料因素（材料成分、材料缺陷等）、环境因素（如腐t虫介质、流质温度、压力、腐蚀性液（气）体含量等）以及力学因素等，并且各个腐蚀因素间相互影响，相互稱合，构成一个异常复杂的腐蚀体系。并且，构成该腐蚀体系的许多因素不是固定不变的是处于随机变化的状态。因此很难采用具体的函数公式来表征各腐蚀因素与管道内壁腐蚀间的相关关系。目前常用的预测方法有概率统计法、逐步回归法、神经网络模型、模糊神经网络以及灰色系统理论等概率统计法需要大量的数据样本；逐步回归法忽略了各参数间稱合作用对腐蚀

4、的影响；神经网络法需要较多的输入参数，并且要有足够多的训练样本；灰色系统理论不是寻找概率分布与统计规律，而是利用有限个（最少4个）数据样本按某种生成处理，利用生成数建立预测模型[4],这在海底管道内壁腐蚀预测中具有很大的优势。因此，对海底进内辟腐蚀进行实时监测并提供有效的内壁腐蚀预测方法，对及时准确地掌握海底管道内壁的腐蚀状态及演变趋势，确保油气管道的安全运行，具有十分重要的现实意义。1.2国内外研究现状及发展趋势1.2.1海底管道内壁腐蚀监测技术腐蚀检测主要是在设备运行一定时期后的停车检修期间检测有无裂

5、纹，有无局部腐蚀穿孔的危险，剩余壁厚是多少，它主要是为了控制危险性和防止突发事故，获得的是腐蚀结果；而腐蚀监测可以在不影响设备正常运行的情况下，实时获得海底管道内壁的当前腐蚀状态。它实时监测腐蚀性介质使设备发生腐蚀的腐蚀速率，获得的是设备腐蚀过程的相关信息，以及生产操作参数（如加工工艺、缓剂添注等腐蚀防护措施）与设备运行状态之间相互联系的数据，并依此调整生产操作参数，其主要目的是控制腐蚀的发生与发展，使设备处于良性运行状态。因此，相对于腐蚀检测技术，腐蚀监测技术具有更大地优势。随着腐独监测技术的发展，先后

6、出现多种腐饱监测方法，主要包括挂片法、电阻法、电化学阻抗法、线性极化法、电化学噪声法、恒电量技术法、腐蚀电位测定法以及氢浓度监测法等。众多腐蚀监测方法已经在很多工业领域建立并得到很好的应用，如冷却水系统、大气腐蚀、石油化工、航空航天、钢筋混凝土等。但由于海底管道特殊的应用环境（水深、数据通信、信号采集、传输等各方面），导致这些监测方法在海底宵道内壁腐蚀监测应用较少。2.海底管道内壁腐油研究2.1影响海底管道内壁腐蚀的典型因素影响金属腐蚀的因素大体上可分为内在因素与外在因素两方面。所谓内在因素是指金属构件本

7、身的耐腐蚀性能，而外在因素是指金属构件所处的环境介质对腐蚀的影响。这些内在和外界的因素直接地或间接地影响着金属腐蚀。归纳起来，影响海底管道内壁腐蚀的主要因素有：金属的成分和微观结构均直接影响着腐烛速率，金属耐腐烛性的性能首先与金属的化学稳定性有关。一般而言，金属的化学稳定性与耐腐蚀的能力成正比。金属中的合金元素也影响其耐腐烛性能。一般情况下，单相合金的耐腐烛性能比多相合金的耐腐烛性能好，这是由于多相合金不论在化学还是物理上均存在不均勾性，当与电解液接触时，表面具有不同的电位，故在其表面形成微电池。在多数情

8、况下，粗糖的金属表面比光滑的金属表面更易受到腐烛。因为粗糙的金属表面更易聚积水和污坂，并且生成的钝化膜不够致密均勾，容易受到破坏，致使金属更易被腐烛。3软件系统幵发工具及关键技术........123.1主要开发工具........123.1.1.幵发环境........123.1.2MicrosoftVisualStudio2010........123.1.3MicrosoftSQLServer2008........13