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基于PCA-BAS-PPR的海底管道外腐蚀速率预测模型

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材料保护 2019年第10期52卷 64-69,74页

作者：骆正山姚梦月骆济豪王小完西安建筑科技大学管理学院陕西西安710055 西安交通大学附属中学陕西西安710056

为提高海底管道腐蚀速率的预测精度,提出基于主成分分析法(PCA)和天牛须搜索(BAS)算法优化的投影寻踪回归(PPR)预测模型以减小风险事故带来的损失。通过PCA对数据进行预处理,提取影响管道腐蚀的主因素,应用PPR建立腐蚀预测的数学模型,... 详细信息

为提高海底管道腐蚀速率的预测精度,提出基于主成分分析法(PCA)和天牛须搜索(BAS)算法优化的投影寻踪回归(PPR)预测模型以减小风险事故带来的损失。通过PCA对数据进行预处理,提取影响管道腐蚀的主因素,应用PPR建立腐蚀预测的数学模型,并采用BAS对模型进行优化。最后,以某海域海底管线为例,采用实海挂片试验采集数据,在MATLAB中进行仿真,并将仿真拟合值与实际值对比。结果表明:PCA-BAS-PPR预测的精度更高,模型的性能更好,为管道腐蚀预测提供了新思路。

关键词：海底管道腐蚀速率预测模型主成分分析(PCA) 天牛须搜索(BAS)算法投影寻踪回归(PPR)模型

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油气两相流管线内腐蚀速率预测模型的求解

石油天然气学报 2009年第1期31卷 364-366页

作者：韩颖长江大学地球科学学院湖北荆州434023

与单相输送管道相比,油气混输管道的内壁腐蚀要严重得多。其内壁腐蚀会影响输送效率、设备安全和管道的可靠性。在大量文献调研的基础上,根据集输管道的内腐蚀工况,研究了油气两相流管道内腐蚀的腐蚀机理及影响腐蚀速率的因素,求解了油... 详细信息

与单相输送管道相比,油气混输管道的内壁腐蚀要严重得多。其内壁腐蚀会影响输送效率、设备安全和管道的可靠性。在大量文献调研的基础上,根据集输管道的内腐蚀工况,研究了油气两相流管道内腐蚀的腐蚀机理及影响腐蚀速率的因素,求解了油气两相流腐蚀速率预测模型。通过算例分析表明,混输管道的内腐蚀与流型有关,在段塞流流型下所对应的油气两相流管道腐蚀最为严重。

关键词：油气两相流内腐蚀腐蚀速率预测模型流型判断段塞流腐蚀

基于机器学习算法的CO_(2)腐蚀速率预测

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西安石油大学学报（自然科学版） 2023年第2期38卷 113-121页

作者：彭龙韩国庆邬书豪马赫马少云中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249

针对传统CO_(2)腐蚀速率预测模型结构简单,泛化性弱,油田应用效果不佳的问题,本文基于机器学习的思想,采用数据挖掘的手段,研究Na^(+)、Cl^(-)、pH值、温度、材质等参数对井筒腐蚀的影响,利用相关系数矩阵确定各因素之间的独立性及对井... 详细信息

针对传统CO_(2)腐蚀速率预测模型结构简单,泛化性弱,油田应用效果不佳的问题,本文基于机器学习的思想,采用数据挖掘的手段,研究Na^(+)、Cl^(-)、pH值、温度、材质等参数对井筒腐蚀的影响,利用相关系数矩阵确定各因素之间的独立性及对井筒腐蚀速率的影响程度,分别建立了线性回归、支持向量机(SVM)、极端梯度提升(XGboost)算法的CO_(2)腐蚀速率预测模型。以决定系数、平均绝对误差和均方根误差为评价指标,对比分析了不同腐蚀速率预测模型。结果表明,XGboost腐蚀速率预测模型效果最好,线性回归腐蚀速率模型预测效果优于SVM的4种核函数腐蚀速率预测模型。研究结果揭示了基于机器学习的腐蚀速率预测模型有很好的稳定性和泛化能力,预测效果较好,为油田量化CO_(2)腐蚀速率提供了新的方法,在现场中具有一定的推广应用价值。

关键词： CO_(2)腐蚀腐蚀速率预测模型机器学习线性回归支持向量机 XGboost

流动条件下20钢在H2S/CO2共存体系中的腐蚀行为及预测模型研究

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材料保护 2019年第7期52卷 29-36页

作者：廖柯熹周飞龙何国玺夏凤赵建华赵帅何腾蛟西南石油大学石油与天然气工程学院

目前H2S/CO2共存体系中的腐蚀速率预测模型均未考虑流动的影响。采用某含硫湿天然气管道20钢和模拟地层水,考察H2S分压、CO2分压、温度和流速对20钢的腐蚀影响,设计了三水平四因素的9组正交试验。结果表明:各因素对20钢的腐蚀均有不同... 详细信息

目前H2S/CO2共存体系中的腐蚀速率预测模型均未考虑流动的影响。采用某含硫湿天然气管道20钢和模拟地层水,考察H2S分压、CO2分压、温度和流速对20钢的腐蚀影响,设计了三水平四因素的9组正交试验。结果表明:各因素对20钢的腐蚀均有不同程度的影响,其影响度排序为:H2S分压(极差0. 057)>温度(极差0.040)>流速(极差0.018)> CO2分压(极差0.011);随着温度的升高、流速的增大、CO2分压的增大、H2S分压的增大,腐蚀速率值均呈上升趋势。根据扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对腐蚀产物的表征结果,可知CO2/H2S分压比在33~300范围内,腐蚀产物主要由FeS和FeS1-x组成,试验反应由H2S主导控制,与影响度排序结果一致,腐蚀形态以均匀腐蚀为主,存在少量局部腐蚀坑。基于H2S/CO2共存体系下以H2S为主导的腐蚀预测模型,并考虑流速的影响,以6组腐蚀速率试验值,建立了流动条件下20钢在H2S/CO2共存体系中的腐蚀速率预测模型,试验值和拟合值吻合度高;剩余3组试验值进行验证,最大误差不超过4.40%。

关键词： 20钢流速 H2S/CO2共存腐蚀行为腐蚀速率预测模型

油气管道CO_(2)-H_(2)S/SRB腐蚀机理及预测模型研究进展

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化工设备与管道 2023年第4期60卷 97-104页

作者：廖宇斌刘国文吉林大学地球科学学院吉林长春130061 长江大学地球科学学院湖北武汉430100

腐蚀是影响油田管道完整性管理的关键因素,往往会引起管道穿孔和输送介质泄漏,进而带来严重的经济损失和安全事故。因此,管道材料腐蚀机理与腐蚀速率预测对于后续腐蚀防控方案的制定和效果尤为重要。文章旨在综述油田管道CO_(2)-H2S/SR... 详细信息

腐蚀是影响油田管道完整性管理的关键因素,往往会引起管道穿孔和输送介质泄漏,进而带来严重的经济损失和安全事故。因此,管道材料腐蚀机理与腐蚀速率预测对于后续腐蚀防控方案的制定和效果尤为重要。文章旨在综述油田管道CO_(2)-H2S/SRB腐蚀机理及预测模型相关研究进展。首先研究了CO_(2)-H_(2)S、SRB、CO_(2)/H_(2)S/SRB条件下腐蚀机理,然后分别总结了不同腐蚀机理下的预测模型,最后对比了不同模型的建模方法、考虑因素以及各自适用条件,分析了腐蚀速率预测模型的实际应用现状和展望了未来发展趋势,以期为解决油田管道实际腐蚀失效问题及针对该领域进一步研究提供借鉴意义。

关键词：油田管道 CO_(2)-H_(2)S SRB 腐蚀机理腐蚀速率预测模型

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大牛地气田套管腐蚀行为及防护措施研究

大牛地气田套管腐蚀行为及防护措施研究

作者：欧剑西南石油大学

学位级别：硕士

模拟气田CO腐蚀环境，采用高压釜腐蚀失重试验方法，辅以SEM，XRD等分析方法，分析研究套管钢的腐蚀行为，为防腐措施的开发建立基础。本文特别探讨了不同温度、二氧化碳分压条件下，腐蚀产物膜的表面形貌、结构、组成等以及对腐蚀速率... 详细信息

模拟气田CO腐蚀环境，采用高压釜腐蚀失重试验方法，辅以SEM，XRD等分析方法，分析研究套管钢的腐蚀行为，为防腐措施的开发建立基础。本文特别探讨了不同温度、二氧化碳分压条件下，腐蚀产物膜的表面形貌、结构、组成等以及对腐蚀速率的影响。通过静态挂片试验，研究气田地层水中盐类单因素以及其他因素对N80钢、A3钢、20#钢腐蚀的影响情况，并对试验结果进行对比分析。然后利用灰色关联分析法找出对套管腐蚀影响较大的因素，以便采取有效的防护措施。在研究了套管材料的腐蚀行为、腐蚀机理的基础上，结合气田现有应用环境，提出了一系列防腐措施，如合理选材、表面改性技术、缓蚀剂的应用、脉冲电流阴极保护技术等。并对不同的防腐措施进行了相应的电化学测试研究，为选择合适的防腐措施提供了相应的理论基础。充分考虑De Warrd所提出的腐蚀产物膜对CO腐蚀的影响，并以其提出的腐蚀产物膜影响系数和挪威的Norsok模型为基础，建立一个适用范围较广的CO腐蚀速率预测模型，并用腐蚀试验数据对其预测结果进行验证。

关键词： CO2腐蚀盐类腐蚀防腐措施腐蚀速率预测模型

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油套管二氧化碳腐蚀研究

油套管二氧化碳腐蚀研究

作者：张海宝中国石油大学

学位级别：硕士

CO驱油增产技术的广泛应用以及一些油气田采出液中本身所含有的CO,使得CO腐蚀成为困扰油气生产的一个主要问题。油气生产和运输使用的管线钢遭受CO腐蚀后,力学性能降低,使用寿命缩短,特别在设备发生CO局部腐蚀后,产生凹坑甚至穿孔,破坏... 详细信息

CO驱油增产技术的广泛应用以及一些油气田采出液中本身所含有的CO,使得CO腐蚀成为困扰油气生产的一个主要问题。油气生产和运输使用的管线钢遭受CO腐蚀后,力学性能降低,使用寿命缩短,特别在设备发生CO局部腐蚀后,产生凹坑甚至穿孔,破坏更为严重。因此,研究CO腐蚀机理、腐蚀速率预测模型,分析设备遭受CO腐蚀后失效和破坏的原因,具有重要的工程应用价值。本文从腐蚀电化学着手,将油气田CO腐蚀进程分为三个阶段,指出扩散层传质过程是整个均匀腐蚀进程的速度控制步骤,在此基础上,利用极限扩散电流,推导出均匀腐蚀预测模型,并分析了影响CO均匀腐蚀的主要因素;CO腐蚀产物膜与腐蚀进程密切相关,总结国内外CO腐蚀产物膜的研究成果,分析研究得出腐蚀产物膜的形成过程;腐蚀产物膜破坏是发生局部腐蚀的诱导原因,但不同的局部腐蚀类型,具有不同的动力增长机理:点蚀可看做较低pH值下的均匀腐蚀,而流动诱导腐蚀和台面腐蚀受电极反应的放电步骤控制;推导出局部腐蚀速率预测模型,为油气田实际应用提供参考;油管发生CO局部腐蚀后,腐蚀穿孔失效,甚至在交变载荷作用下疲劳破坏,发生掉井;套管发生CO局部腐蚀后,在外压或内外压作用下,腐蚀凹坑处应力集中,达到屈服极限,发生破坏。

关键词： CO2腐蚀局部腐蚀腐蚀速率预测模型油套管腐蚀损坏

不锈钢筋在开裂混凝土中的耐蚀性能及锈后粘结性能

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不锈钢筋在开裂混凝土中的耐蚀性能及锈后粘结性能

作者：吴远建浙江大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土结构发生耐久性劣化的因素有很多种,而其中最主要、最普遍的因素是钢筋锈蚀,准确预测混凝土中钢筋腐蚀速率及其锈后性能对于结构剩余使用寿命估计具有重要的意义。现有的腐蚀速率预测模型多为基于试验数据拟合得到经验模型,... 详细信息

钢筋混凝土结构发生耐久性劣化的因素有很多种,而其中最主要、最普遍的因素是钢筋锈蚀,准确预测混凝土中钢筋腐蚀速率及其锈后性能对于结构剩余使用寿命估计具有重要的意义。现有的腐蚀速率预测模型多为基于试验数据拟合得到经验模型,缺乏理论依据,且多未考虑裂缝对于腐蚀速率的定量化影响。不同于普通钢筋,不锈钢筋拥有卓越的耐腐蚀性能,但有关不锈钢筋在混凝土中腐蚀速率的预测模型及其锈后粘结性能的研究几乎是一片空白。因此本文以混凝土结构钢筋腐蚀规律到粘结性能退化这个过程为主要研究对象,对不同钢种、不同侵蚀环境中钢筋腐蚀规律及锈后不锈钢筋与混凝土粘结退化进行了深入研究。主要研究内容如下:（1）基于电化学原理,通过两种钢筋在不同侵蚀条件下的腐蚀规律试验,探究了钢筋种类、纵向裂缝宽度、侵蚀环境等因素对腐蚀速率的影响。通过定性和定量对比碳素钢筋与不锈钢筋在混凝土中腐蚀过程的氯离子浓度、极化曲线、腐蚀电位、腐蚀电流密度和极化电阻的差异,分析了两种钢筋的耐蚀性能差异。最后获取了相关耐久性参数,为开裂混凝土中钢筋腐蚀的数值模拟奠定了基础。（2）基于物质扩散和腐蚀电化学原理,通过耦合氯离子、氧气在混凝土中扩散过程和混凝土中钢筋腐蚀的电化学过程,建立了顺筋裂缝下混凝土中钢筋腐蚀的电化学模型,并研究了顺筋裂缝宽度、氯离子扩散系数、氯离子结合能力、混凝土电阻率对两种不同钢筋在混凝土中腐蚀速率的影响。最后,通过耦合腐蚀电化学模型与混凝土锈胀开裂过程,得到了不同钢种、不同侵蚀环境下钢筋混凝土结构锈胀开裂所花费的锈蚀时间。（3）通过对不同锈蚀程度的不锈钢筋混凝土试件进行中心拉拔试验,探究了锈蚀不锈钢筋与混凝土粘结退化规律,给出了基于锈蚀率和表面裂缝宽度的锈后粘结强度预测模型,并对比了锈蚀不锈钢筋粘结强度退化规律与普通碳素钢筋的区别。

关键词：不锈钢筋氯离子电化学腐蚀速率预测模型锈胀开裂粘结退化

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油气两相流管道内腐蚀研究

油气两相流管道内腐蚀研究

作者：刘熠西南石油大学

学位级别：硕士

与单相输送管道相比,油气混输管道的内壁腐蚀要严重很多。其内壁腐蚀会影响输送效率、设备安全和管道的可靠性。由于所含介质的腐蚀性,以及两相流动特殊性,油气两相流管道的内腐蚀机理非常复杂。国内外近20年来,就多相流的腐蚀等问题开... 详细信息

与单相输送管道相比,油气混输管道的内壁腐蚀要严重很多。其内壁腐蚀会影响输送效率、设备安全和管道的可靠性。由于所含介质的腐蚀性,以及两相流动特殊性,油气两相流管道的内腐蚀机理非常复杂。国内外近20年来,就多相流的腐蚀等问题开展了广泛地研究,并取得了一些成果。本文在大量文献调研的基础上,根据集输管道的内腐蚀工况,研究了油气两相流管道内腐蚀的腐蚀机理及影响腐蚀速率的因素,并编制了油气两相流内腐蚀速率预测软件。本文的研究工作主要从以下几个方面展开: 分析了油气两相流中所含的腐蚀介质,研究了油气两相流管道中的几种腐蚀类型,如CO腐蚀、HS腐蚀以及冲刷腐蚀的腐蚀机理。在分析所有腐蚀类型的腐蚀速率影响因素,结合油气两相流自身的特性的基础上,建立了CO腐蚀速率预测模型、Lafayette模型、冲蚀速率预测模型三种油气两相流内腐蚀速率预测模型。通过分析油气两相流内腐蚀速率预测模型中的各参数,全面研究了油气两相流的物性参数、持液率、压降和温降等工艺参数的计算方法,对腐蚀速率模型进行求解。通过算例分析得到,混输管道的内腐蚀与流型有关,在段塞流流型下所对应的油气两相流管道腐蚀最为严重。深入研究了段塞流的腐蚀机理,物理模型,基于双流体模型建立了段塞流的稳态和瞬态计算模型,对段塞流进行数值模拟,得到了段塞流的工艺参数随管长和时间的变化趋势,建立了段塞流腐蚀速率的预测模型并对模型进行求解,通过算例分析剪切力等因素对段塞流腐蚀速率的影响。基于对油气两相流管道内腐蚀的研究,开发了油气两相流内腐蚀预测分析软件,该软件操作性强,计算结果准确,可以为油气两相流内腐蚀预测提供数据。

关键词：油气两相流内腐蚀腐蚀速率预测模型段塞流腐蚀软件开发