一种管道的冲刷腐蚀监测方法、装置、设备及存储介质

1.本发明涉及领域，特别是涉及一种管道的冲刷腐蚀监测方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

2.使用长输管道输送石油常常伴随有砂粒，长期使用会造成管道的穿孔，石油泄露，造成海洋和土地资源的破坏，给生态环境带来重创。在热力输送系统和化工系统中，由于存在腐蚀性流体和固体悬浮物，在高速流动情况下，形成湍流，在流体腐蚀和固体机械磨损的情况下，去除表面材料，使得材料过早的失效。研究表明，管道输送系统均存在不同程度的减薄情况，其中，最为严重的是在弯头部位，管道接头处，泵等部位。
3.现有的多相流动中的管道冲刷腐蚀检测主要集中研究多相流中材料磨损、腐蚀研究的单一作用(机械磨损或者化学腐蚀)或者是二者的简单叠加作用。主要通过控制不同实验参数，如喷射量、冲击角、冲击速度、颗粒度等条件来模拟工业工况，通过扫描电镜、xrd(diffraction of x-rays，x射线衍射)、eds(energy dispersive spectroscopy，散谱)等技术手段来分析冲刷腐蚀的机理。与材料的实际冲刷腐蚀情况偏差较大，测量准确度较低。
4.综上所述，如何有效地解决现有的管道冲刷腐蚀检测方法检测结果与材料的实际冲刷腐蚀情况偏差较大，测量准确度较低的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种管道的冲刷腐蚀监测方法，该方法降低了检测结果与材料的实际冲刷腐蚀情况的偏差，提高了测量准确度；本发明的另一目的是提供一种装置、设备及计算机可读存储介质。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
7.一种管道的冲刷腐蚀监测方法，包括：
8.获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布；其中，各所述流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段；
9.利用阵列电极法测量所述弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；
10.利用冲刷腐蚀监测探针测量所述水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；
11.结合极化曲线和电化学噪声法测量所述射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；
12.结合各所述流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定所述目标管道的腐蚀界面动态变化信息。
13.在本发明的一种具体实施方式中，获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征
以及颗粒浓度与分布，包括：
14.当固液两相流在所述目标管道流动时，按照预设帧频获取所述目标管道中各所述流态管段分别对应的颗粒位置图像；
15.根据各所述颗粒位置图像确定各所述流态管段分别对应的流动特征；
16.利用层析成像系统测量所述目标管道中预设截面的实时影像；
17.根据所述实时影像进行图像创建，得到各所述流态管段分别对应的颗粒浓度与分布。
18.在本发明的一种具体实施方式中，根据各所述颗粒位置图像确定各所述流态管段分别对应的流动特征，包括：
19.根据各所述颗粒位置图像，确定颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹；
20.根据所述颗粒运动速度和所述第一颗粒运动轨迹确定各所述流态管段分别对应的流动特征。
21.在本发明的一种具体实施方式中，还包括：
22.利用大涡模拟耦合拉格朗日颗粒跟踪轨道模型分别对各所述流态管段进行数值模拟，得到第二颗粒运动轨迹；
23.根据各所述颗粒位置图像，确定颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹，包括：
24.根据各所述颗粒位置图像，确定所述颗粒运动速度；
25.根据所述颗粒运动速度和所述第一颗粒运动轨迹确定各所述流态管段分别对应的流动特征，包括：
26.根据所述颗粒运动速度和所述第二颗粒运动轨迹确定各所述流态管段分别对应的流动特征。
27.在本发明的一种具体实施方式中，在得到第二颗粒运动轨迹之后，还包括：
28.根据所述第二颗粒运动轨迹确定所述射流管段中颗粒与壁面的碰撞速度和碰撞角度；
29.根据所述碰撞速度和所述碰撞角度确定冲刷腐蚀形貌特征；
30.根据所述冲刷腐蚀形貌特征确定流动特征变化；
31.根据所述流动特征变化确定湍流涡量与颗粒运动之间的关联关系。
32.在本发明的一种具体实施方式中，在获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布之后，结合各所述流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定所述目标管道的腐蚀界面动态变化信息之前，还包括：
33.利用电化学工作站中三电极系统测量设置于各所述流态管段的样片的电化学阻抗；
34.根据各所述电化学阻抗确定各所述流态管段分别在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
35.在本发明的一种具体实施方式中，在确定所述目标管道的腐蚀界面动态变化信息之后，还包括：
36.根据所述腐蚀界面动态变化信息分别对各所述流态管段进行相应的材料选取和参数设置。
37.一种管道的冲刷腐蚀监测装置，包括：
38.特征及浓度与分布获取模块，用于获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布；其中，各所述流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段；
39.弯曲管段特征测量模块，用于利用阵列电极法测量所述弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；
40.水平管段特征测量模块，用于利用冲刷腐蚀监测探针测量所述水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；
41.射流管段特征测量模块，用于结合极化曲线和电化学噪声法测量所述射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；
42.动态变化信息确定模块，用于结合各所述流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定所述目标管道的腐蚀界面动态变化信息。
43.一种管道的冲刷腐蚀监测设备，包括：
44.存储器，用于存储计算机程序；
45.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前所述管道的冲刷腐蚀监测方法的步骤。
46.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述管道的冲刷腐蚀监测方法的步骤。
47.本发明所提供的管道的冲刷腐蚀监测方法，获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布；其中，各流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段；利用阵列电极法测量弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；利用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。
48.由上述技术方案可知，通过分别获取目标管道中弯曲管段、水平管段和射流管段的流动特征以及颗粒浓度与分布。在各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布状态下，选用阵列电极法测量弯曲管段的冲刷腐蚀特征，选用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段的冲刷腐蚀特征，选用结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段的冲刷腐蚀特征。进而结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。充分利用了各测量方法对相应流态管段的测量优势，降低了管道冲刷腐蚀检测方法与材料的实际冲刷腐蚀情况的偏差，提高了测量准确度。
49.相应的，本发明还提供了与上述管道的冲刷腐蚀监测方法相对应的管道的冲刷腐蚀监测装置、设备和计算机可读存储介质，具有上述技术效果，在此不再赘述。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1为本发明实施例中管道的冲刷腐蚀监测方法的一种实施流程图；
52.图2为本发明实施例中管道的冲刷腐蚀监测方法的另一种实施流程图；
53.图3为本发明实施例中管道的冲刷腐蚀监测方法的另一种实施流程图；
54.图4为本发明实施例中管道的冲刷腐蚀监测方法的另一种实施流程图；
55.图5为本发明实施例中一种管道的冲刷腐蚀监测装置的结构框图；
56.图6为本发明实施例中一种管道的冲刷腐蚀监测设备的结构框图；
57.图7为本实施例提供的一种管道的冲刷腐蚀监测设备的具体结构示意图。
具体实施方式
58.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.参见图1，图1为本发明实施例中管道的冲刷腐蚀监测方法的一种实施流程图，该方法可以包括以下步骤：
60.s101：获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布。
61.其中，各流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段。
62.管道包含弯曲管段、水平管段和射流管段。管道中的液体在流动的过程中不可避免的会掺杂一些固体杂质，如输油管道中常常伴有砂粒。当固液两相流在所述目标管道流动时，获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布。如可以通过连续图像采集的方式分析各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布。
63.目标管道可以为待冲刷腐蚀监测的任意一个管道。
64.s102：利用阵列电极法测量弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
65.在获取到目标管道的弯曲管段对应的流动特征以及颗粒浓度与分布之后，利用阵列电极法测量弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
66.利用阵列电极法对弯曲管段的冲刷腐蚀特征测量过程可以包括预先将阵列电极分布在弯管不同角度和不同内外侧处，通过对耦合的单电极阵列施加相同的电信号，可以测量每个电极上的耦合电位和电流分布，以及弯管内外壁冲刷腐蚀比较，阴极、阳极区域划分，分析液固两相流流动过程中由于颗粒-壁面碰撞不同导致电化学区域的位置变化。进而得到不同工况(流速、颗粒浓度、颗粒大小、颗粒形状、流体酸碱度等)条件下弯曲管段的冲刷腐蚀特征。
67.冲刷腐蚀：高速流动的腐蚀流体和固体颗粒等对材料造成的损伤。
68.阵列电极：通过在管道弯头处设置多个电极，以监测腐蚀电化学数据。
69.s103：利用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
70.在获取到目标管道的水平管段对应的流动特征以及颗粒浓度与分布之后，利用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
71.利用冲刷腐蚀监测探针对水平管段的冲刷腐蚀特征测量过程可以包括预先在水
平管段设置预设数量(如4个)相同的探针，在其上施加恒定电压，当颗粒碰撞探针时，探针内部电阻传感器实时感应，通过单片机进行数据储存与信号分析，基于测量其内部电阻冲刷腐蚀后的升高情况实时获取材料磨损信息。测量液固两相流中水平管段颗粒分布和壁面磨损分布，实时记录颗粒与探针的位置碰撞点和腐蚀电位。在液固两相流不同颗粒浓度、颗粒大小、形状等条件下应用冲刷腐蚀监测探针测量水平管道内材料磨损-腐蚀状况。
72.s104：结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
73.在获取到目标管道的射流管段对应的流动特征以及颗粒浓度与分布之后，结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
74.结合极化曲线和电化学噪声法对射流管段的冲刷腐蚀特征测量过程可以包括应用电化学工作站(如garmy电化学工作站)采用三电极系统测量目标管道中射流管段的样片在冲刷腐蚀过程中的极化曲线协同电化学噪声，三电极系统中样片为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，首先对样片进行开路电位的测试，稳定后施加基于自腐蚀电位上下不同的电位范围进行扫描，得到不同电位下的电流密度，以此得到极化曲线。电化学噪声三电极系统采用两个同种材料的样片分别为工作电极和对电极，饱和甘汞电极为对电极，选择zra(zero resistance ammeter，零电阻电流表)模式测试，设置扫描频率0.1-1000hz，选择滤波器精度0.1％，根据测试的体系选择电位和电流量程，进行测试，可得到电化学噪声图像。在线监测两相射流冲刷腐蚀动态过程，获得腐蚀电位、点蚀电位、维钝电流密度等参数，进而分析获得材料冲刷腐蚀的腐蚀特征。
75.电化学噪声：电化学动力系统演化过程中，其电学状态参量的随机非平衡波动现象。
76.极化曲线：电极电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线。
77.s105：结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。
78.在分别测量得到弯曲管段、水平管段和射流管段的在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征之后，结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息，从而获得多相流动与冲刷腐蚀的动态作用机理。
79.在本发明的一种具体实施方式中，在确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息之后，该方法还可以包括以下步骤：
80.根据腐蚀界面动态变化信息分别对各流态管段进行相应的材料选取和参数设置。
81.在确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息之后，根据腐蚀界面动态变化信息分别对各流态管段进行相应的材料选取和参数设置。如根据目标管道各流态管段内壁的腐蚀磨损程度为各流态管段分别选择相应腐蚀磨损耐受度的材料，即腐蚀磨损程度高的流态管段选择相对腐蚀磨损耐受度高的材料，腐蚀磨损程度低的流态管段选择相对腐蚀磨损耐受度低的材料，并对目标管道中流体的流动速度、冲击角、冲击速度等参数进行设置，从而在保证管道整体寿命的同时，节省了成本。
82.由上述技术方案可知，通过分别获取目标管道中弯曲管段、水平管段和射流管段的流动特征以及颗粒浓度与分布。在各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布
状态下，选用阵列电极法测量弯曲管段的冲刷腐蚀特征，选用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段的冲刷腐蚀特征，选用结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段的冲刷腐蚀特征。进而结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。充分利用了各测量方法对相应流态管段的测量优势，降低了管道冲刷腐蚀检测方法与材料的实际冲刷腐蚀情况的偏差，提高了测量准确度。
83.需要说明的是，基于上述实施例，本发明实施例还提供了相应的改进方案。在后续实施例中涉及与上述实施例中相同步骤或相应步骤之间可相互参考，相应的有益效果也可相互参照，在下文的改进实施例中不再一一赘述。
84.参见图2，图2为本发明实施例中管道的冲刷腐蚀监测方法的另一种实施流程图，该方法可以包括以下步骤：
85.s201：当固液两相流在目标管道流动时，按照预设帧频获取目标管道中各流态管段分别对应的颗粒位置图像。
86.其中，各流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段。
87.预先设置图像拍摄帧频，当固液两相流在目标管道流动时，按照预设帧频获取目标管道中各流态管段分别对应的颗粒位置图像。如通过采用高速摄像仪进行拍摄，高速摄像仪可通过最高每秒4000帧的速率拍摄图像，将高速摄像机架设在合适的拍摄位置。
88.为了便于高速摄像系统的测量，液固两相流动实验系统的测量部分采用透明的有机玻璃材料制作，实验样品为金属材料，采用沟槽内陷式将样品固定在管道中。
89.s202：根据各颗粒位置图像确定各流态管段分别对应的流动特征。
90.在获取到目标管道中各流态管段分别对应的颗粒位置图像之后，根据各颗粒位置图像确定各流态管段分别对应的流动特征。如可以通过网络数据线将各颗粒位置图像传输到计算机中，保存后的图像导入ptv分析软件处理，该软件通过比较每一帧图像颗粒的位置，导出颗粒在每一时刻的运动速率和轨迹，以得到不同流态管段(包括弯曲管段、水平管段和射流管段)下的流动特征，特别是颗粒与壁面碰撞行为。
91.在本发明的一种具体实施方式中，步骤s202可以包括以下步骤：
92.步骤一：根据各颗粒位置图像，确定颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹；
93.步骤二：根据颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹确定各流态管段分别对应的流动特征。
94.为方便描述，可以将上述两个步骤结合起来进行说明。
95.在获取到目标管道中各流态管段分别对应的颗粒位置图像之后，根据各颗粒位置图像，确定颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹，根据颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹确定各流态管段分别对应的流动特征。从而可以直观的获取到杂质颗粒对各个流态管段的作用情况。
96.s203：利用层析成像系统测量目标管道中预设截面的实时影像。
97.预先设置层析成像系统，利用层析成像系统测量目标管道中预设截面的实时影像。
98.需要说明的是，预设截面可以根据实际情况进行设置和调整，本发明实施例对此不做限定。
99.层析成像系统应用特制的装置进行无损伤测量。
100.s204：根据实时影像进行图像创建，得到各流态管段分别对应的颗粒浓度与分布。
101.在利用层析成像系统测量到目标管道中预设截面的实时影像之后，根据实时影像进行图像创建，得到各流态管段分别对应的颗粒浓度与分布。通过在采用层析成像系统测量目标管道预设截面的直观实时影像之后，在计算机对实时影像进行数据信息的处理，进行图像重建，即液固两相流中各流态管段分别对应的颗粒浓度与分布。
102.s205：利用阵列电极法测量弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
103.s206：利用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
104.s207：结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
105.s208：结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。
106.参见图3，图3为本发明实施例中管道的冲刷腐蚀监测方法的另一种实施流程图，该方法可以包括以下步骤：
107.s301：当固液两相流在目标管道流动时，按照预设帧频获取目标管道中各流态管段分别对应的颗粒位置图像。
108.s302：利用大涡模拟耦合拉格朗日颗粒跟踪轨道模型分别对各流态管段进行数值模拟，得到第二颗粒运动轨迹。
109.预先设置耦合拉格朗日颗粒跟踪轨道模型，利用大涡模拟耦合拉格朗日颗粒跟踪轨道模型分别对各流态管段进行数值模拟，得到第二颗粒运动轨迹。
110.采用大涡模拟耦合拉格朗日颗粒跟踪轨道模型，利用涡模拟(les)方法对冲击射流的流场进行数值计算，假定流体为不可压缩流体和牛顿流体，连续性方程和n-s方程：
[0111][0112][0113]
其中，τ
ij
为亚格子应力项，单位m-1
s-1
；p为压力，单位pa；ui为速度分量，单位m
·
s-1
；v为运动粘度，单位m2s-1
；t为时间，单位s；fi为外力，单位m
·
s-2
；ρ为流体的密度，单位kg
·
m-3
。
[0114]
亚格子应力项τ
ij
表示滤波后得到的大尺度脉动与小尺度脉动之间的动量交换，亚格子应力项τ
ij
可以表示为：
[0115]
离散相采用了拉格朗日点粒子跟踪方法，利用拉格朗日参考系中的随机跟踪方案，使用时间步长上的逐步积分来数值计算砂粒子轨迹。为了简化分析，提出了以下假设：颗粒的流动是稀释的；粒子之间的相互作用可以忽略不计；流场和粒子是单向耦合的，即忽略了粒子对流体的影响；所有粒子都是直径和密度相同的刚性球体；粒子—壁面碰撞过程按照颗粒回弹模型进行计算。悬浮在流动中的刚性球形粒子的拉格朗日运动由力平衡方程控制如下：
[0116][0117]
其中，为曳力向量，单位n；为saffman升力向量，单位n；为压力梯度力向量，单位n；为重力向量，单位n；分别为颗粒的局部速度向量，n；m
p
为颗粒质量，kg。
[0118]
根据实验设计，对弯管、水平管以及射流进行数值模拟，获得不同流动特征(如二次流、近壁面涡团)下颗粒运动轨迹。
[0119]
大涡模拟：紊流脉动(或紊流涡)的一种空间平均，也就是通过某种滤波函数将大尺度的涡和小尺度的涡分离开，大尺度的涡直接模拟，小尺度的涡用模型来封闭。
[0120]
拉格朗日法：流体各个质点的运动参数(位置坐标、速度、加速度等)随时间的变化规律。综合所有流体质点运动参数的变化，便得到了整个流体的运动规律。
[0121]
二次流：产生了平行于边界的偏移，是叠加于主流之上的水流。一种流动(主流)引起的另一种性质不同的流动。
[0122]
在本发明的一种具体实施方式中，在得到第二颗粒运动轨迹之后，该方法还可以包括以下步骤：
[0123]
步骤一：根据第二颗粒运动轨迹确定射流管段中颗粒与壁面的碰撞速度和碰撞角度；
[0124]
步骤二：根据碰撞速度和碰撞角度确定冲刷腐蚀形貌特征；
[0125]
步骤三：根据冲刷腐蚀形貌特征确定流动特征变化；
[0126]
步骤四：根据流动特征变化确定湍流涡量与颗粒运动之间的关联关系。
[0127]
为方便描述，可以将上述四个步骤结合起来进行说明。
[0128]
根据第二颗粒运动轨迹确定射流管段中颗粒与壁面的碰撞速度和碰撞角度，根据碰撞速度和碰撞角度确定冲刷腐蚀形貌特征，根据冲刷腐蚀形貌特征确定流动特征变化，根据流动特征变化确定湍流涡量与颗粒运动之间的关联关系。
[0129]
通过统计颗粒-壁面碰撞包括颗粒碰撞速度与碰撞角度，特别是根据冲刷腐蚀作用形成“w”、“u”型形貌特征后流动特征变化，分析流动变化后的湍流涡量对颗粒运动的影响。
[0130]
湍流：高流速下，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合，这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生。
[0131]
s303：根据各颗粒位置图像，确定颗粒运动速度。
[0132]
在获取到目标管道中各流态管段分别对应的颗粒位置图像之后，根据各颗粒位置图像，确定颗粒运动速度。即通过分析不同时刻对应的颗粒位置图像中颗粒位置，根据颗粒在目标管道中流经的长度和时间，确定颗粒运动速度。
[0133]
s304：根据颗粒运动速度和第二颗粒运动轨迹确定各流态管段分别对应的流动特征。
[0134]
在确定出颗粒运动速度和第二颗粒运动轨迹之后，根据颗粒运动速度和第二颗粒运动轨迹确定各流态管段分别对应的流动特征。
[0135]
s305：利用层析成像系统测量目标管道中预设截面的实时影像。
[0136]
s306：根据实时影像进行图像创建，得到各流态管段分别对应的颗粒浓度与分布。
[0137]
其中，各流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段。
[0138]
s307：利用阵列电极法测量弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
[0139]
s308：利用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
[0140]
s309：结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
[0141]
s310：结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。
[0142]
通过建立多源电化学信号联合液固两相流在不同流态管段下冲刷腐蚀材料在线监测方法，受损壁面处实时流动数值模拟与颗粒-壁面碰撞的动态分析，从而获得液固两相流动中材料冲刷腐蚀机理。
[0143]
参见图4，图4为本发明实施例中管道的冲刷腐蚀监测方法的另一种实施流程图，该方法可以包括以下步骤：
[0144]
s401：获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布。
[0145]
其中，各流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段。
[0146]
s402：利用电化学工作站中三电极系统测量设置于各流态管段的样片的电化学阻抗。
[0147]
在获取到目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布之后，利用电化学工作站中三电极系统测量设置于各流态管段的样片的电化学阻抗。
[0148]
材料冲刷腐蚀后的腐蚀性能采用autolab电化学工作站利用三电极系统测量样片实验后的电化学阻抗，以此分析受损部位的腐蚀特征。三电极系统中样片为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，选择质量分数为3.5％的nacl溶液作为电解质。利用electrochemical impedance spectroscopy模块测试，先将样片置于电解池中静置30min，测量其开路电位(ocp)以及阻抗值。采用腐蚀电位下的频率范围为10000hz-0.001hz，扫描方向为从高频区向低频区，测试时的交流激励信号幅值设置为10mv。选取适合的拟合电路进行拟合，误差在0.001以下的则为正确的拟合电路。最终通过拟合可以得到各部分阻值以及相频等数据，在线监测两相射流冲刷腐蚀动态过程，获得腐蚀电位、点蚀电位、维钝电流密度等参数。
[0149]
腐蚀电位：在没有外加电流时金属达到一个稳定腐蚀状态时测得的电位。
[0150]
点蚀电位：在钝态表面上能引起点蚀的最低电极电位值。
[0151]
维钝电流密度：一种直接反映了金属设备在阳极保护下的腐蚀速度的参数。
[0152]
s403：根据各电化学阻抗确定各流态管段分别在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
[0153]
在利用电化学工作站中三电极系统测量设置于各流态管段的样片的电化学阻抗之后，根据各电化学阻抗确定各流态管段分别在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征，以此分析样片的腐蚀情况。还可以分别应用电子天平、金相显微镜、扫描电子显微镜、激光扫描显微镜(lsm)、硬度测试仪、x射线衍射仪、x射线光电子能谱仪(xps)测量样品失重、表面形貌、表面微观结构、表面硬度以及表面材料元素成份分析。
[0154]
电阻抗谱法：通过测量阻抗随正弦波频率的变化进而分析材料的耐腐蚀性能。
[0155]
s404：结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。
[0156]
相应于上面的方法实施例，本发明还提供了一种管道的冲刷腐蚀监测装置，下文描述的管道的冲刷腐蚀监测装置与上文描述的管道的冲刷腐蚀监测装置方法可相互对应参照。
[0157]
参见图5，图5为本发明实施例中一种管道的冲刷腐蚀监测装置的结构框图，该装置可以包括：
[0158]
特征及浓度与分布获取模块51，用于获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布；其中，各流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段；
[0159]
弯曲管段特征测量模块52，用于利用阵列电极法测量弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；
[0160]
水平管段特征测量模块53，用于利用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；
[0161]
射流管段特征测量模块54，用于结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；
[0162]
动态变化信息确定模块55，用于结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。
[0163]
由上述技术方案可知，通过分别获取目标管道中弯曲管段、水平管段和射流管段的流动特征以及颗粒浓度与分布。在各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布状态下，选用阵列电极法测量弯曲管段的冲刷腐蚀特征，选用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段的冲刷腐蚀特征，选用结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段的冲刷腐蚀特征。进而结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。充分利用了各测量方法对相应流态管段的测量优势，降低了管道冲刷腐蚀检测方法与材料的实际冲刷腐蚀情况的偏差，提高了测量准确度。
[0164]
在本发明的一种具体实施方式中，特征及浓度与分布获取模块51包括：
[0165]
位置图像获取子模块，用于当固液两相流在目标管道流动时，按照预设帧频获取目标管道中各流态管段分别对应的颗粒位置图像；
[0166]
流动特征确定子模块，用于根据各颗粒位置图像确定各流态管段分别对应的流动特征；
[0167]
实时影像测量子模块，用于利用层析成像系统测量目标管道中预设截面的实时影像；
[0168]
浓度与分布获得子模块，用于根据实时影像进行图像创建，得到各流态管段分别对应的颗粒浓度与分布。
[0169]
在本发明的一种具体实施方式中，流动特征确定子模块包括：
[0170]
速度及轨迹确定单元，用于根据各颗粒位置图像，确定颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹；
[0171]
流动特征确定单元，用于根据颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹确定各流态管段分别对应的流动特征。
[0172]
在本发明的一种具体实施方式中，该装置还可以包括：
[0173]
颗粒运动轨迹获得模块，用于利用大涡模拟耦合拉格朗日颗粒跟踪轨道模型分别对各流态管段进行数值模拟，得到第二颗粒运动轨迹；
[0174]
相应的，速度及轨迹确定单元具体为根据各颗粒位置图像，确定颗粒运动速度的单元；
[0175]
流动特征确定单元具体为根据颗粒运动速度和第二颗粒运动轨迹确定各流态管段分别对应的流动特征的单元。
[0176]
在本发明的一种具体实施方式中，该装置还可以包括：
[0177]
碰撞角度及速度确定模块，用于在得到第二颗粒运动轨迹之后，根据第二颗粒运动轨迹确定射流管段中颗粒与壁面的碰撞速度和碰撞角度；
[0178]
冲刷腐蚀形貌特征确定模块，用于根据碰撞速度和碰撞角度确定冲刷腐蚀形貌特征；
[0179]
流动特征变化确定模块，用于根据冲刷腐蚀形貌特征确定流动特征变化；
[0180]
关联关系确定模块，用于根据流动特征变化确定湍流涡量与颗粒运动之间的关联关系。
[0181]
在本发明的一种具体实施方式中，该装置还可以包括：
[0182]
电化学阻抗测量模块，用于在获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布之后，结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息之前，利用电化学工作站中三电极系统测量设置于各流态管段的样片的电化学阻抗；
[0183]
冲刷腐蚀特征确定模块，用于根据各电化学阻抗确定各流态管段分别在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。
[0184]
相应于上面的方法实施例，参见图6，图6为本发明所提供的管道的冲刷腐蚀监测设备的示意图，该设备可以包括：
[0185]
存储器332，用于存储计算机程序；
[0186]
处理器322，用于执行计算机程序时实现上述方法实施例的管道的冲刷腐蚀监测方法的步骤。
[0187]
具体的，请参考图7，图7为本实施例提供的一种管道的冲刷腐蚀监测设备的具体结构示意图，该管道的冲刷腐蚀监测设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括处理器(central processing units，cpu)322(例如，一个或一个以上处理器)和存储器332，存储器332存储有一个或一个以上的计算机应用程序342或数据344。其中，存储器332可以是短暂存储或持久存储。存储在存储器332的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对数据处理设备中的一系列指令操作。更进一步地，处理器322可以设置为与存储器332通信，在管道的冲刷腐蚀监测设备301上执行存储器332中的一系列指令操作。
[0188]
管道的冲刷腐蚀监测设备301还可以包括一个或一个以上电源326，一个或一个以上有线或无线网络接口350，一个或一个以上输入输出接口358，和/或，一个或一个以上操作系统341。
[0189]
上文所描述的管道的冲刷腐蚀监测方法中的步骤可以由管道的冲刷腐蚀监测设
备的结构实现。
[0190]
相应于上面的方法实施例，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现如下步骤：
[0191]
获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布；其中，各流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段；利用阵列电极法测量弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；利用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。
[0192]
该计算机可读存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0193]
对于本发明提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。
[0194]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0195]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种管道的冲刷腐蚀监测方法，其特征在于，包括：获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布；其中，各所述流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段；利用阵列电极法测量所述弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；利用冲刷腐蚀监测探针测量所述水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；结合极化曲线和电化学噪声法测量所述射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；结合各所述流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定所述目标管道的腐蚀界面动态变化信息。2.根据权利要求1所述的管道的冲刷腐蚀监测方法，其特征在于，获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布，包括：当固液两相流在所述目标管道流动时，按照预设帧频获取所述目标管道中各所述流态管段分别对应的颗粒位置图像；根据各所述颗粒位置图像确定各所述流态管段分别对应的流动特征；利用层析成像系统测量所述目标管道中预设截面的实时影像；根据所述实时影像进行图像创建，得到各所述流态管段分别对应的颗粒浓度与分布。3.根据权利要求2所述的管道的冲刷腐蚀监测方法，其特征在于，根据各所述颗粒位置图像确定各所述流态管段分别对应的流动特征，包括：根据各所述颗粒位置图像，确定颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹；根据所述颗粒运动速度和所述第一颗粒运动轨迹确定各所述流态管段分别对应的流动特征。4.根据权利要求3所述的管道的冲刷腐蚀监测方法，其特征在于，还包括：利用大涡模拟耦合拉格朗日颗粒跟踪轨道模型分别对各所述流态管段进行数值模拟，得到第二颗粒运动轨迹；根据各所述颗粒位置图像，确定颗粒运动速度和第一颗粒运动轨迹，包括：根据各所述颗粒位置图像，确定所述颗粒运动速度；根据所述颗粒运动速度和所述第一颗粒运动轨迹确定各所述流态管段分别对应的流动特征，包括：根据所述颗粒运动速度和所述第二颗粒运动轨迹确定各所述流态管段分别对应的流动特征。5.根据权利要求4所述的管道的冲刷腐蚀监测方法，其特征在于，在得到第二颗粒运动轨迹之后，还包括：根据所述第二颗粒运动轨迹确定所述射流管段中颗粒与壁面的碰撞速度和碰撞角度；根据所述碰撞速度和所述碰撞角度确定冲刷腐蚀形貌特征；根据所述冲刷腐蚀形貌特征确定流动特征变化；根据所述流动特征变化确定湍流涡量与颗粒运动之间的关联关系。6.根据权利要求1至5任一项所述的管道的冲刷腐蚀监测方法，其特征在于，在获取目
标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布之后，结合各所述流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定所述目标管道的腐蚀界面动态变化信息之前，还包括：利用电化学工作站中三电极系统测量设置于各所述流态管段的样片的电化学阻抗；根据各所述电化学阻抗确定各所述流态管段分别在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征。7.根据权利要求1所述的管道的冲刷腐蚀监测方法，其特征在于，在确定所述目标管道的腐蚀界面动态变化信息之后，还包括：根据所述腐蚀界面动态变化信息分别对各所述流态管段进行相应的材料选取和参数设置。8.一种管道的冲刷腐蚀监测装置，其特征在于，包括：特征及浓度与分布获取模块，用于获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布；其中，各所述流态管段包括弯曲管段、水平管段和射流管段；弯曲管段特征测量模块，用于利用阵列电极法测量所述弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；水平管段特征测量模块，用于利用冲刷腐蚀监测探针测量所述水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；射流管段特征测量模块，用于结合极化曲线和电化学噪声法测量所述射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；动态变化信息确定模块，用于结合各所述流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定所述目标管道的腐蚀界面动态变化信息。9.一种管道的冲刷腐蚀监测设备，其特征在于，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述管道的冲刷腐蚀监测方法的步骤。

技术总结

本发明公开了一种管道的冲刷腐蚀监测方法，包括：获取目标管道各流态管段分别对应的流动特征以及颗粒浓度与分布；利用阵列电极法测量弯曲管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；利用冲刷腐蚀监测探针测量水平管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；结合极化曲线和电化学噪声法测量射流管段在对应流动特征以及颗粒浓度与分布状态下的冲刷腐蚀特征；结合各流态管段分别对应的冲刷腐蚀特征，确定目标管道的腐蚀界面动态变化信息。本发明降低了检测结果与材料的实际冲刷腐蚀情况的偏差，提高了测量准确度。本发明还公开了一种装置、设备及存储介质，具有相应技术效果。具有相应技术效果。具有相应技术效果。