本文關(guān)鍵詞：基于聲發(fā)射的常壓儲罐罐底腐蝕特征識別研究　出處：《中國石油大學(xué)(華東)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：常壓金屬儲罐罐底腐蝕過程相當(dāng)復(fù)雜,通常表現(xiàn)為底板大面積均勻腐蝕、局部點蝕、特殊部位的應(yīng)力腐蝕甚至多種腐蝕類型之間的耦合,底板的腐蝕乃至穿孔泄漏嚴(yán)重威脅著儲罐的運行安全。儲罐底板腐蝕聲發(fā)射在線檢測雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對儲罐腐蝕程度“好”與“壞”的分級,但是對腐蝕聲發(fā)射源的定性識別和判斷仍然是聲發(fā)射檢測技術(shù)中的難點和瓶頸,提高腐蝕檢測判斷的準(zhǔn)確性和確定最佳開罐檢修周期仍存在諸多困難。因此,基于聲發(fā)射技術(shù),對儲罐罐底腐蝕特征識別研究顯得尤為重要。本文通過對儲罐底板鋼試樣進(jìn)行電化學(xué)和聲發(fā)射聯(lián)合監(jiān)測試驗,分別研究了底板鋼均勻腐蝕、點蝕和應(yīng)力腐蝕過程中聲發(fā)射源機(jī)制,采用聲發(fā)射特性參數(shù)分析、頻譜分析、小波分析等分析方法對信號進(jìn)行了處理,提取不同腐蝕源的聲發(fā)射信號特征,并采用腐蝕類型判別圖和提高型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對腐蝕類型進(jìn)行識別。主要研究工作和結(jié)果如下:1、研究了底板鋼試樣均勻腐蝕過程中聲發(fā)射信號特征,結(jié)果表明均勻腐蝕過程中均勻腐蝕自身和腐蝕產(chǎn)物活動是主要聲發(fā)射源,且都產(chǎn)生較低頻聲發(fā)射信號,信號頻率主要集中在20~70kHz范圍內(nèi),均勻腐蝕本身主要產(chǎn)生的是低幅值低持續(xù)時間的聲發(fā)射信號,而腐蝕產(chǎn)物活動主要產(chǎn)生相對高幅值高持續(xù)時間的聲發(fā)射信號。2、研究了底板鋼試樣點蝕過程中聲發(fā)射信號特征,發(fā)現(xiàn)氫氣泡的振蕩和破碎、氧化膜破裂及腐蝕產(chǎn)物間摩擦和蝕坑的生長與擴(kuò)展是主要的聲發(fā)射源,產(chǎn)生較高頻率的聲發(fā)射信號。氫氣泡破裂信號的低頻截止頻率約為130kHz,用Minnaert公式推導(dǎo)得到驗證,而氧化膜破裂和點蝕坑生長信號的頻率主要集中在80~130kHz。占絕對主導(dǎo)的點蝕坑生長信號持續(xù)時間基本低于80μs,而氧化膜破裂信號的持續(xù)時間一般大于100μs。3、研究了底板鋼應(yīng)力腐蝕過程中聲發(fā)射信號特征,證實微裂紋開裂、宏觀裂紋擴(kuò)展和附屬點蝕是主要的聲發(fā)射源,產(chǎn)生高頻的聲發(fā)射信號。占明顯優(yōu)勢微裂紋開裂信號基本貫穿于整個采集時間,持續(xù)時間相對發(fā)散且基本大于80μs,頻率集中在110~190kHz,而裂紋擴(kuò)展信號集中出現(xiàn)在實驗后期,具有高振鈴數(shù)、高能量和持續(xù)時間相對集中的特征,持續(xù)時間集中分布在200~420μs區(qū)間,且頻率主要集中在260~400kHz高頻段。4、通過提取各類腐蝕聲發(fā)射源信號特征,建立了基于信號頻率-持續(xù)時間鑒別法和頻率-振鈴數(shù)鑒別法的腐蝕類型判別圖,初步直觀地實現(xiàn)了對罐底腐蝕特征的識別。同時將聲發(fā)射特性參數(shù)和小波包特征能譜系數(shù)相結(jié)合,構(gòu)造從時域、頻域和能量域描述罐底腐蝕特征的24維特征向量,并創(chuàng)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),通過對識別結(jié)果的混淆矩陣分析,證實了提高型BP網(wǎng)絡(luò)對均勻腐蝕、點蝕和應(yīng)力腐蝕特征模式識別的具有較高的準(zhǔn)確性和良好的穩(wěn)定性。
[Abstract]:Atmospheric pressure metal tank bottom corrosion process is quite complex, usually the bottom of large area uniform corrosion, pitting corrosion, stress corrosion and special parts of the various types of corrosion and corrosion of the bottom of the coupling, perforation and leakage of a serious threat to the safe operation of the storage tank. The tank bottom corrosion acoustic emission detection can realize the classification of storage tank the corrosion degree of "good" and "bad", but for the qualitative identification and judgment of Corrosion Acoustic emission source is still the bottleneck and difficulty of acoustic emission testing technology, to improve the accuracy of corrosion detection judgment and to determine the best tank maintenance cycle still exist many difficulties. Therefore, based on the acoustic emission technique, is particularly important for tank the bottom of the tank. This paper is to study the corrosion feature recognition by the tank bottom steel specimen and acoustic emission monitoring combined with electrochemical test, the uniform corrosion of steel plate Corrosion, pitting and stress corrosion mechanism of acoustic emission source in the process, the AE characteristic parameters analysis, spectrum analysis, wavelet analysis method to process the signal, extracted from different sources of Corrosion Acoustic emission characteristics, and the corrosion type discrimination diagram and improve the BP neural network to identify the main corrosion types. The research work and results are as follows: 1, research the characteristics of acoustic emission signals of floor steel specimens uniform corrosion process, the result shows that the uniform corrosion and uniform corrosion process and corrosion products of its activity is the main acoustic emission source, and produce low frequency acoustic emission signal, the signal frequency is mainly concentrated in the range of 20~70kHz, the main corrosion itself the low low amplitude duration of the acoustic emission signals and corrosion products mainly produce relatively high high amplitude duration of the acoustic emission signal of.2, on the bottom plate of steel specimens The characteristics of acoustic emission signals in the process of pitting, found and broken hydrogen bubble oscillation, the growth and expansion of film rupture and corrosion products between friction and corrosion pits are the main sources of acoustic emission, high frequency acoustic emission signal. Hydrogen bubble burst signal low cut-off frequency is about 130kHz, verified with Minnaert formula. The oxide film rupture and pitting growth signal frequency mainly accounted for pit growth signals dominated the duration of less than 80 mu s in 80~130kHz., and the oxide film rupture duration signal is generally greater than 100 mu s.3, study the characteristics of acoustic emission signals in the process of stress corrosion of the bottom plate steel, confirmed that micro cracks, crack expansion is the main and subsidiary Corrosion Acoustic emission source, to generate high-frequency acoustic emission signals. Dominant micro crack signals throughout the acquisition time and duration The relative divergence and more than 80 s, the frequency at 110~190kHz, and the crack propagation signal appeared in the later stage of the experiment, with a high number of features of the relative concentration of ringing, high energy and duration, duration of concentration distribution in the range of 200~420 s, and the frequency is mainly concentrated in the 260~400kHz high frequency.4, by extracting the source signal characteristics all kinds of Corrosion Acoustic emission, establishes discriminant diagrams of corrosion type signal frequency - duration identification method and frequency identification method based on the number of rings, the preliminary visually realized identification of tank bottom corrosion characteristics. At the same time the acoustic emission characteristic parameters and characteristics of wavelet packet energy spectrum coefficient combination structure in time domain and frequency domain. The energy domain description of 24 dimensional feature vectors of tank bottom corrosion characteristics, and create a BP neural network, the recognition results by confusion matrix analysis, confirmed the improved BP network of uniform corrosion, pitting corrosion and stress corrosion Characteristic pattern recognition has high accuracy and good stability.

【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE988

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本文編號：1404417