一种基于高斯扩散模型的大气腐蚀等级地图绘制方法与流程

1.本发明属于电力防腐技术领域，尤其是一种基于高斯扩散模型的大气腐蚀等级地图绘制方法。


背景技术：

2.据美国腐蚀工程师协会(nace)估算，2016年全球腐蚀成本约为2.5万亿美元，该数值相当于全球工业化国家国内生产总值(gdp)的3.4％，其中15-35％的腐蚀损失可以通过有效的防腐措施避免。
3.有效的防腐措施就是针对不同的腐蚀等级对材质、镀层进行差异化选择，如iso 12944系列标准便给出了不同腐蚀等级下涂层的选取及最小干膜厚度等指标。
4.对于给定点处腐蚀等级，可通过iso 9223-9226系列标准中标准试样暴晒法或剂量-响应函数评估法获取。但对于输电线路、架空输油管道等长距离、大跨度工程，获取每基杆塔处腐蚀等级显得很不现实，这种情况下腐蚀等级地图在实际工作中的应用则显得更为重要。通过大气腐蚀等级地图，使用者便可通过输入某一点处经纬度直观、快捷地获取该区域大气腐蚀性强度和标准材料腐蚀速率，并据此指导材料差异化选材、运行维护。
5.然而实际应用中外界环境处于实时变化中，如电厂的新建、改建、扩建，这就导致大气腐蚀等级地图每年均需进行更新，将导致大量的人力、物力消耗。
6.通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。


技术实现要素：

7.本发明目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种基于高斯扩散模型的大气腐蚀等级地图绘制方法。
8.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
9.一种基于高斯扩散模型的大气腐蚀等级地图绘制方法，所述方法结合高斯扩散模型确定微环境导致的腐蚀等级变化，在基底腐蚀等级基础上绘制大气腐蚀等级地图。
10.进一步地，所述高斯扩散模型是根据统计理论导出的正态高斯分布假定下的扩散模式，描述的是定常气象条件下由连续点源(如电厂的烟囱排放的污染物)产生的三维浓度场；通过高斯模型能够求得不同腐蚀介质排放源周边范围内腐蚀介质浓度分布。
11.进一步地，步骤如下：
12.(1)选取不受腐蚀介质排放源影响处作为基底腐蚀等级检测点，采用标准试样暴晒法或剂量-响应函数评估法形成大气基底腐蚀等级地图；
13.(2)运用高斯扩散模型确定腐蚀介质排放源周边不同距离处腐蚀介质落地浓度(高斯扩散模型就是为了获取电厂、化工厂等排放源周边一定范围内浓度分布的模型)；
14.(3)基于腐蚀介质浓度与腐蚀速率的正相关性，结合不同距离处腐蚀介质落地浓度，确定微环境导致的腐蚀等级变化，在基底腐蚀等级基础上绘制大气腐蚀等级地图。
15.进一步地，鉴于腐蚀介质浓度与腐蚀速率的正相关性可实现对大气腐蚀等级的划
分，分别选取落地浓度为最大落地浓度50％、10％处作为该腐蚀介质排放源对周边环境核心影响范围和一般影响范围。
16.进一步地，所述步骤(1)中采用gb/t 19292.1-2018《金属和合金的腐蚀大气腐蚀性分类测定和评估》中标准试样暴晒法或剂量-响应函数评估法形成大气基底腐蚀等级地图。
17.进一步地，条件允许时，结合当地风向、风频玫瑰分布图确定腐蚀介质排放源对不同方向影响。
18.本发明取得的优点和积极效果为：
19.1、本发明方法工作时，选取不受腐蚀介质排放源影响处作为基底腐蚀等级检测点，在此基础上叠加因腐蚀介质排放源导致的腐蚀等级变化进而形成完善后的大气腐蚀等级地图，可实现快捷、精准的大气腐蚀等级地图绘制，从而指导材料差异化选材、维护。
20.2、本发明方法基于腐蚀介质浓度与腐蚀速率的正相关性，结合高斯扩散模型确定微环境导致的腐蚀等级变化，实现大气腐蚀等级地图绘制，为工程的防腐设计、运行维护等提供数据依据。
附图说明
21.图1为本发明中典型腐蚀介质排放源周边腐蚀介质落地浓度分布图；
22.图2为本发明方法一种实施步骤流程简图。
具体实施方式
23.下面详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
24.本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
25.一种基于高斯扩散模型的大气腐蚀等级地图绘制方法，所述方法结合高斯扩散模型确定微环境导致的腐蚀等级变化，在基底腐蚀等级基础上绘制大气腐蚀等级地图。
26.较优地，所述高斯扩散模型是根据统计理论导出的正态高斯分布假定下的扩散模式，描述的是定常气象条件下由连续点源(如电厂的烟囱排放的污染物)产生的三维浓度场；通过高斯模型能够求得不同腐蚀介质排放源周边范围内腐蚀介质浓度分布。
27.较优地，步骤如下：
28.(1)选取不受腐蚀介质排放源影响处作为基底腐蚀等级检测点，采用标准试样暴晒法或剂量-响应函数评估法形成大气基底腐蚀等级地图；
29.(2)运用高斯扩散模型确定腐蚀介质排放源周边不同距离处腐蚀介质落地浓度(高斯扩散模型就是为了获取电厂、化工厂等排放源周边一定范围内浓度分布的模型)；
30.(3)基于腐蚀介质浓度与腐蚀速率的正相关性，结合不同距离处腐蚀介质落地浓度，确定微环境导致的腐蚀等级变化，在基底腐蚀等级基础上绘制大气腐蚀等级地图。
31.较优地，鉴于腐蚀介质浓度与腐蚀速率的正相关性可实现对大气腐蚀等级的划分，分别选取落地浓度为最大落地浓度50％、10％处作为该腐蚀介质排放源对周边环境核心影响范围和一般影响范围。
32.较优地，所述步骤(1)中采用gb/t 19292.1-2018《金属和合金的腐蚀大气腐蚀性分类测定和评估》中标准试样暴晒法或剂量-响应函数评估法形成大气基底腐蚀等级地图。
33.较优地，条件允许时，结合当地风向、风频玫瑰分布图确定腐蚀介质排放源对不同方向影响。
34.具体地，相关制备及检测实施例如下：
35.以某地区为例，图2中1为该地区行政区域，总面积约为12000平方千米。
36.通过调研及查阅相关资料，区域内主要存在2处腐蚀介质排放源，分别为nh3腐蚀源，排气筒高40m；so2腐蚀源，排气筒高100m。采用高斯扩散模型，结合当地气象条件、腐蚀介质排放相关参数确定腐蚀介质浓度分布，进而确定各腐蚀介质排放源影响范围，如图2中2虚线所示。典型腐蚀介质排放源周边腐蚀介质落地浓度分布见图1，可依据实际情况认为当腐蚀介质浓度衰减到一定程度时便不受腐蚀介质排放源影响。
37.依据所求精度要求及经济性要求，在区域内不受腐蚀介质排放源影响处适当位置布设16个腐蚀评估背景点。腐蚀评估背景点设置原则为：应具有良好的代表性，布设时应结合地形、气象等自然因素综合考虑。在山区应位于局部高点；在平缓地区应保持在开阔地点的相对高地，且需反映子区域环境腐蚀本底状况，因而尽量选择平均分布于区域各处。案例中16个腐蚀评估背景点如图2中3所示。
38.采用iso 9223中标准试样暴晒法或剂量-响应函数评估法对各腐蚀评估背景点腐蚀速率进行测量，结果如图2中4所示。
39.采用反距离加权法(idw)等插值方法，依据腐蚀评估背景点测量结果对区域内其他位置处腐蚀情况进行计算，形成绘制区域基底腐蚀等级分布图如图2中4所示。其中反距离加权法是一种应用广泛的空间插值方法，其基于相近相似的原理：即两个物体离得近，它们的性质就越相似，反之，离得越远则相似性越小。它以插值点与样本点间的距离为权重进行加权平均，离插值点越近的样本点赋予的权重越大。
40.对于区域内腐蚀介质排放源，为便于实际应用，可结合图1并基于腐蚀介质浓度与腐蚀速率的正相关性(图1是依据上文提及的高斯扩散模型绘制某一排放源周边腐蚀介质浓度分布，可根据cn111914415a所公开的方法计算)。鉴于腐蚀介质浓度与腐蚀速率的正相关性可实现对大气腐蚀等级的划分，分别选取落地浓度为最大落地浓度50％、10％处作为该腐蚀介质排放源对周边环境核心影响范围和一般影响范围，如图1所示。
41.对核心影响范围，腐蚀等级可在基底腐蚀等级基础上增加一个等级，对一般影响范围腐蚀等级与基底腐蚀等级保持一致，但建议给予关照，如增加巡检频次等。进而可在基底腐蚀等级地图基础上加权考虑腐蚀介质排放源影响，将其与大气基底腐蚀等级地图叠加便可形成图2中5中完善后大气腐蚀等级地图。
42.条件允许时，可结合当地风向、风频玫瑰分布图确定腐蚀介质排放源对不同方向影响，如图2中5中nh3排放源影响范围便考虑了风速大小、风向频次影响，从而确定了腐蚀介质排放源对不同方向腐蚀影响。
43.通过本发明的实施，可基于不同位置处腐蚀等级高低依照标准采取不同防腐措施，同时也可依据不同腐蚀介质排放源对工程进行差异化防腐。从而为工程的建设选址、材质选择、腐蚀防护提供依据。
44.尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不
脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。