一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法与流程

技术特征：

1.一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：其实施步骤如下：

步骤一、进行金属材料的海水腐蚀试验；

步骤二、对金属材料在不同海水区域的腐蚀速率进行测试；

步骤三、对金属材料的腐蚀速率与四个试验站的环境因素进行灰色关联分析；

步骤四、利用AHP分析法对金属材料对不同海水因素的腐蚀敏感度；

通过以上步骤，对以往仅采用灰色关联法从定性的角度比较各环境因素的影响程度大小进行了改进，能定量地描述海水温度和溶解氧这些海洋环境交互因子在金属材料海水腐蚀中的贡献，思路清晰、方法简便，解决了海水因素对金属腐蚀程度只能定性分析比较、无法定量计算的问题，所得结果能应用于材料在不同海水因素条件下的敏感度计算中，对金属材料在海水环境中的腐蚀敏感度深层次分析具有重要意义。

2.根据权利要求1所述的一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：在步骤一中所述的“进行金属材料的海水腐蚀试验”，其作法如下：

步骤1.1：将供货态板材B10铜镍合金、2A11铝合金、2024铝合金LF11铝合金、LF3M铝合金、L3M铝合金、Q235碳钢和16Mn低合金钢切成尺寸为200mm×100mm×6～8mm的试样，每种试样切取5块作为平行试样，并对其表面进行磨光；

步骤1.2：按照国家标准GB5776-1986《船舶及海洋工程用金属材料在天然环境中的海水腐蚀试验方法》对以上试样进行海水腐蚀试验，实验地点分别为青岛试验站、舟山试验站、厦门试验站和榆林试验站进行海水腐蚀试验，腐蚀周期为1年。

3.根据权利要求1所述的一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：在步骤二中所述的“对金属材料在不同海水区域的腐蚀速率进行测试”，其作法如下：

步骤2.1：将未进行腐蚀的试样磨光后，再放到水系研磨机上进行进一步研磨，然后用抛光机进行抛光；

步骤2.2：将处理好的试样用游标卡尺测量实际尺寸并做好记录；

步骤2.3：用无水乙醇和丙酮中的一种对以上试样进行超声清洗、并放入干燥箱中干燥4到6小时；

步骤2.4：用电子天平对每个试样进行称重并记录；

步骤2.5：将以上试样进行海水腐蚀试验完成后，根据国家标准HB5257-83配置酸洗液来去除经海水腐蚀后每个试样表面的腐蚀产物；酸洗液配比为：铬酸酐(CrO₃)20g，磷酸(H₃PO₄密度1.69g/cm³)50ml，蒸馏水1000ml，在室温下全浸15～30min；再将酸洗好的试样在室温下浸入硝酸溶液中15min直至试样表面的腐蚀产物被全部清除干净；

步骤2.6：将表面腐蚀产物被清除干净的试样用酒精进行清洗、吹干后称量腐蚀后的重量并记录,5个试样，计算其平均失重；根据公式(1)计算平均腐蚀速度；

$v=\frac{|M_t-M_0|}{A\×T}---\left(1\right)$

其中，M_t(mg)为腐蚀后试样的重量，M₀(mg)为试样的初始重量，A(mm²)为试样全浸表面积；T(d)为腐蚀时间。

4.根据权利要求1所述的一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：在步骤三中所述的“对金属材料的腐蚀速率与四个试验站的环境因素进行灰色关联分析”，其作法如下：

步骤3.1：分别收集青岛、舟山、厦门和榆林的环境数据,即有海水温度、溶解氧、盐度、pH值和海水流速的数据；确定金属材料腐蚀速率的参考数列和影响金属材料腐蚀行为的比较数列即各区域的环境数据数列；

设参考数列，又称母序列，为Y＝{Y(k)|k＝1,2,......,n}；比较数列，又称子序列X_i＝{X_i(k)|k＝1,2,......,n},i＝1,2,......,m；

步骤3.2：由于系统中各因素列中的数据因量纲不同，不便于比较及在比较时难以得到正确的结论，因此在进行灰色关联度分析时，根据公式(2)和(3)将各试验站的环境数据与金属材料的腐蚀速率数据进行均匀化处理，以消除量纲的影响；

$\begin{array}{ccc}{Y}_i=\frac{X_i\left(k\right)}{\frac{1}{m}\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}{X}_i\left(k\right)}& i=1,2,3,4,5;& k=1,2,3,4,\end{array}---\left(3\right)$

式中Y_i为各子因素的均值化数列，X_i(k)为子因素序列；

$\begin{array}{cc}{Y}_0=\frac{X_0\left(k\right)}{\frac{1}{m}\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}{X}_0\left(k\right)}& k=1,2,3,.4,\end{array}---\left(3\right)$

式中Y₀为各子因素的均值化数列，X₀(k)为子因素序列；

步骤3.3：根据下列公式(4)对每个试验站的环境因素与金属材料腐蚀速率之间的关联系数ξ_i(k)进行计算；

${\mathrm{\ξ}}_i\left(k\right)=\frac{\underset{i}{\min }\underset{k}{\min }|Y_0\left(k\right)-Y_i\left(k\right)|+\mathrm{\α}\underset{i}{\max }\underset{k}{\max }|Y_0\left(k\right)-Y_i\left(k\right)|}{|Y_0\left(k\right)-Y_i\left(k\right)|+\mathrm{\α}\underset{i}{\max }\underset{k}{\max }|Y_0\left(k\right)-Y_i\left(k\right)|}---\left(4\right)$

步骤3.4：因为关联系数是比较数列与参考数列在各个时刻的关联程度值，所以它的数不止一个，而信息过于分散不便于进行整体性比较；因此有必要将各个时刻即曲线中的各点的关联系数集中为一个值，即求其平均值，作为比较数列与参考数列间关联程度的数量表示；根据下列公式(5)计算海洋环境因素与金属材料腐蚀速率之间的关联度f_i；与腐蚀速率关联度越大的环境因素，其发展方向和速率与腐蚀速率越接近，与腐蚀速率的关系也越紧密；

$\begin{array}{cc}{f}_i=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{\ξ}}_i\left(k\right)& k=1,2,3,4\end{array}---\left(5\right).$

5.根据权利要求1所述的一种基于AHP分析的金属材料海水腐蚀敏感度评价方法，其特征在于：在步骤四中所述的“利用AHP分析法对金属材料对不同海水因素的腐蚀敏感度”，其作法如下：

步骤4.1：根据灰色关联分析结果，能得知各环境因素与材料腐蚀速率之间的关联度大小，即各环境因素与腐蚀速率的关系紧密程度；由此得到个环境因素之间的相对重要关系，构建两两比较判断矩阵A；

步骤4.2：对A中每行元素连乘并开m次方，得到向量再对进行归一化处理后得到权重向量W；

步骤4.3：根据下列公式(6)计算判断矩阵A的最大特征根λ_max；判断矩阵A对应于最大特征值λ_max的特征向量W，经归一化后即为环境因素之间相对重要性的排序权值，也就是每一个判断矩阵各个因素的相对权重，所以本质上是计算权向量；

AW＝λ_maxW (6)；

步骤4.4：上述构造成比较判断矩阵的办法虽能减少其它因素的干扰，较客观地反映出一对因子影响力的差别；但综合全部比较结果时，其中难免包含一定程度的非一致性；因此需要对矩阵A进行一致性检验，首先计算一致性指标然后根据下列公式(7)计算一致性比例CR；其中，由于本发明中共有5个环境因素变量，因此RI＝1.12；当CR＜0.1时，称判断矩阵为一致性矩阵，认为矩阵的不一致程度在容许范围内，能用其特征向量作为权向量；即能初步确认该判断矩阵的一致性是能接受的，金属材料对不同海水环境因素的腐蚀敏感程度即为各环境因素的权重值；否则应对判断矩阵作适当修正；

$CR=\frac{CI}{RI}---\left(7\right).$