文/但琦 何超 杨廷鸿 吴松林 王春林

基于模糊物元法的钢质储油罐罐底腐蚀评价

文/但琦 何超 杨廷鸿 吴松林 王春林

本文通过漏磁检测技术和超声波检测技术对3个不同地区（G、Y和L）共计10个储油罐的罐底进行了检测，得到了这10个罐罐底的腐蚀数据（罐底底板的腐蚀的坑数、每个坑腐蚀的深度、每个坑腐蚀的直径）。在用李春树[1]提出的储油罐底板腐蚀特征参量将这10个罐罐底板腐蚀特征参量全部计算出。本文通过模糊物元评价模型，对储油罐罐底的腐蚀状态进行了评价，并与李春树[2]提出的油罐腐蚀状态进行了比较。为油罐腐蚀评价提供了简便的方法。

储油罐底板；腐蚀特征；模糊物元；安全评估

储油罐在长期使用过程中，会出现储罐底板的腐蚀问题。储油罐作为储存设备，由若干钢板拼焊制成，材质多为碳钢，由于储藏的介质和周边环境的作用，储罐的腐蚀防护难以完全有效，储油罐的腐蚀不可避免。

目前，当遇到储油罐腐蚀问题时，腐蚀状况描述还停留在定性水平上，往往凭设备管理的经验进行分析处理，缺少对检验检测数据的定量分析，对腐蚀的反映和腐蚀规律的把握不够深入。李春树[1]中提出了用漏磁检测技术可以检出储罐底板上下表面的腐蚀坑，并且对腐蚀坑底深度和分布给出定量检测结果，并且还提出了储油罐底板腐蚀特征参量，即点腐蚀概率、当量穿孔面积、最大点腐蚀深度、平均腐蚀深度、最大点腐蚀速率、平均腐蚀速率。这些腐蚀参量信息具体直观，全面定量准确反映了储罐底板的腐蚀状态，李春树[2]还提出了利用这六个腐蚀特征参量来确定油罐的腐蚀状态或等级。该方法的应用对储罐腐蚀研究控制理论研究有意义，对储罐底板的检验和维护起到现实指导作用。

本文通过漏磁检测技术和超声波检测技术对3个不同地区（G、Y和L）共计10个储油罐的罐底进行了检测，得到了这10个罐罐底的腐蚀数据（罐底底板的腐蚀的坑数、每个坑腐蚀的深度、每个坑腐蚀的直径）。将这些腐蚀数据用李春树[1]中提出了储油罐底板腐蚀特征参量将这10个罐罐底板腐蚀特征参量全部计算出来，并用这些特征参量计算了每个储油罐的腐蚀状态，提出了模糊物元评价来判定储油罐的腐蚀状态，并与李春树[2]提出的油罐腐蚀状态进行了比较。

1.三个地区的10个油罐的基础资料和油罐罐底板腐蚀调查

表1 油罐的基础数据和腐蚀情况

三个不同地区（GG、YY、LL）10个储油罐的基础资料。在储罐底板腐蚀的实际检测分析中，应用漏磁检测技术，对储罐底板进行100%检测，用超声波测厚仪检测底板厚度。使用自主开发的HTT一Ⅱ型储罐底板漏磁检测仪，可以对储罐底板正反面同时进行腐蚀情况检测。检验前用校准试样调试仪器。

2.10个油罐底板的6个腐蚀特征参数

表征储罐底板腐蚀的特征参量[1]如下：

2.1 点腐蚀概率：

根据概率论，如果腐蚀坑的深度是随机分布，则腐蚀坑深度h不超过数值d的概率为：

N——腐蚀坑总个数

2.2 平均腐蚀深度：（1）和（2）式利用最小二乘法拟合估计出

2.3 穿孔概率：腐蚀深度达到储罐底板厚度的点腐蚀概率，由检测出的腐蚀部位的面积与储罐底板总面积之比推算得来。

腐蚀坑深度h不超过数值d的概率：

其中A0——底板面积，Ah——蚀坑深度的总面积。由（1）式和（3）式利用最小二乘法拟合估计出

决定储罐底板使用寿命的不是腐蚀坑的平均深度，而是最深的腐蚀坑的深度。最深腐蚀坑的深度的概率分布，服从Gumbel第一类近似函数[1]：

（4）式表示最大腐蚀深度不超过d的概率，这个概率计算中的平均深度与李春树[1]不同。将d用底板厚度T代入（4）得穿孔概率P。

2.4 当量缺陷穿孔面积：由检测出的腐蚀转换为当量穿孔缺陷后计算得出。

当量穿孔面积：

2.5 最大腐蚀深度dmax：是检测得出的实际值，表示当前状况下储罐底板存在的腐蚀缺陷的最大深度，dmax取蚀坑最深值。

表2 各腐蚀特征参数的权值以及分级结果

在检测实际储罐底板腐蚀时，可以采用穿孔概率、当量缺陷穿孔面积、最大点腐蚀深度、平均点腐蚀深度、最大点腐蚀速率、平均点腐蚀速率这样的特征参量组成的特征参量矩阵来描述，即

3.储罐底板腐蚀状态安全评估方法

3.1 李春树[2]提出底板腐蚀状态安全评估方法

对储罐底板腐蚀特征参数分析，按照不同参数对储罐底板安全影响的重要程度，设置不同参量对应的影响因子，根据每一个参量水平，评出不同参数对底板安全的权数分，六项参数的总权数分为储罐底板安全指数积分[2]。

见表2各腐蚀特征参数的权值以及分级结果。

腐蚀安全技术等级划分的主要参数为：安全指数S，穿孔概率T，以及dmax/T。

3.2 用模糊物元评价底板腐蚀状态安全评估方法

李春树[2]提出底板腐蚀状态安全评估方法是一种评价方法，在评价时把六个指标：点腐蚀概率，当量穿孔面积，最大点腐蚀深度，平均腐蚀深度，最大点腐蚀速率，平均腐蚀速率的权重都看成一样，这样会影响评价等级。陈光明建立模糊物元评价模型[3]，对油罐底部进行了腐蚀评价。油罐腐蚀模糊物元评价的基本思想是以油罐腐蚀因素，对六个影响油罐腐蚀性的主要指标为“特征”、各因素的理化指标量和模糊值为“模糊量值”，构成描述腐蚀性的模糊物元；把模糊数学与物元分析相结合，利用模糊边界取代常规的清晰边界；根据特征指标特性确定事物相应特征的隶属度，从而得到六个指标的权重。首先建立符合模糊物元矩阵R；其次构造关联系数复合模糊物元矩阵Rξ；然后确定各特征指标的权重复合物元Rw；最后确定关联度复合模糊物元Rk。

3.2.1 建立复合模糊物元

Mi表示三个不同地区（G、Y、L）10个储油罐，Cj表示腐蚀6个指标分别为点腐蚀概率（P），当量穿孔面积（A），最大点腐蚀深度（dmax/T），平均腐蚀深度，最大点腐蚀速率（rmax），平均腐蚀速率（r），得到10个油罐，6个指标的复合物元矩阵，记为R。

表4 油罐底部腐蚀评价结果(关联度)

R取值表2各腐蚀特征参数的权值。

对复合物元矩阵中的因素指标测定值也表示了从优隶属度（从优原则：以因素腐蚀性越弱越优），根据模糊物元的定义，R也可以叫做复合模糊物元矩阵。

3.2.2 构造关联系数复合模糊物元

由于关联函数与隶属函数等价，故关联系数可由隶属度确定：

通过上述变换，把10个油罐6个腐蚀指标复合模糊元中各从优隶属度转换成相对应的关联系数，以此构造关联系数复合模糊物元：

3.2.3 确定指标权重复合物元

计算各油罐各指标的关联系数之和，对各关联系数进行归一处理，得到的各指标的权重：

见表3各指标的权重。

由此可得到权重复合物元Rw

3.2.4 确定关联度复合模糊物元

由以上各式可得到关联度复合模糊物元RK

从表4评价结果来看，9个油罐的分级结果一样，只有G5#罐两个分级结果不一样，从实际情况来看，模糊物元评价分级结果更符合实际。

（作者单位：后勤工程学院基础部）

1.李春树.常压储罐底板腐蚀特征参量的获取，压力容器，vol25（12），2008.

2.李春树.常压储罐底板腐蚀安全评估，压力容器，vol26（2），2009.

3.陈光明，高露.金属油罐底部沉积液腐蚀评价，内蒙古石油化工，NO（11），2005，110～115.